Camgora.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Монтаж и подключение программируемых логических контроллеров (ПЛК) в шкафах и щитах автоматики

Монтаж и подключение программируемых логических контроллеров (ПЛК) в шкафах и щитах автоматики

Программируемый логический контроллер (ПЛК) — это специальная разновидность компьютеров, применяемых для автоматизации технологических процессов и объектов.

Термин ПЛК (английское сокращение – (PLC) programmable logic controller) ввел Одо Жозеф Стругер инженер фирмы Allen-Bradley США в 1971 году. Он также сыграл ключевую роль в унификации языков программирования ПЛК.

При реализации алгоритма системы управления в основном требуются логические операции и особенная организация связи с датчиками, исполнительными устройствами и человеко-машинным интерфейсом.

Важной особенностью ПЛК является работа в режиме реального времени. Это обеспечивается применением специальных микропроцессоров, которые обеспечивают отклик системы на запрос за заданный интервал времени.

ПЛК обычно работают в неблагоприятных внешних условиях — температурных, влажностных, пылевых, электромагнитных, радиационных. Поэтому обычные бытовые компьютеры в качестве элементов управления не применяются.

В России действует с 2007 года специальный ГОСТ Р МЭК 61131-1-2016 контроллеры программируемые.

Основой ПЛК являются микроконтроллеры — специализированные микропроцессоры однокристальной архитектуры. Микроконтроллеры могут работать без чипсета и материнской платы, без операционной системы. Но этот режим применяется в основном в простых локальных системах автоматики. В сложных системах задействуются достаточно производительные процессоры под управлением специальных операционных систем.

Подробнее про назначение, устройство и виды ПЛК смотрите здесь: Что такое программируе логические контроллеры

Разнообразие ПЛК весьма велико. Нет ни одной фирмы в области автоматики и электроники, которая не выпускала бы собственные ПЛК. Тем не менее, все ПЛК объединяет их общая архитектура и стандартизация интерфейсов для подключения внешних устройств.

Крупнейшими мировыми производителями ПЛК сегодня являются компании Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. ПЛК выпускают и многие другие производители, включая российские компании ООО КОНТАР, Овен, ООО Контэл, Сегнетикс, Fastwel Групп, Текон и другие.

Пример внешнего вида ПЛК в стандартном моноблочном корпусе, показан на рисунке. Это ПЛК фирмы ОВЕН (Россия) и ПЛК фирмы 9 Сименс (Германия). Разъемы для подключения питания, датчиков и исполнительных устройств расположены с двух сторон корпуса.

Программируемый логический контроллер ПЛК 63 фирмы ОВЕН (Россия) и ПЛК фирмы Сименс (Германия)

Существует следующие виды входов-выходов: дискретные, аналоговые, универсальные, специальные и интерфейсные.

Обычно дискретные входы используются для подключения датчиков, которые могут находится в двух состояниях: «активен – пассивен» или «включен — выключен». С помощью дискретных входов можно подключить кнопки, тумблеры, концевые выключатели, термостаты и прочее оборудование.

Дискретные входы контроллеров обычно рассчи т аны на прием стандартных сигналов с уровнем +24 В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении +24 В) составляет около 10 мА.

Дискретные выходы ПЛК используются для создания выходных сигналов с электрическими параметрами, как у дискретного входа. Обычно они применяются для управления включением или выключением исполнительных устройств.

Согласно ГОСТ IEC 61131-2-2012 (Дата введения 2014-07-01), аналоговый вход — это устройство, преобразующее непрерывный сигнал в дискретное двоичное число для работы в системе программируемых контроллеров.

Для аналоговых входов самыми распространенными являются стандартные диапазоны постоянного напряжения: –10…+10 В и 0…+10 В. Для токовых входов диапазоны составляют 0–20 мА и 4–20 мА.

Аналоговые входы позволяют подключать к ПЛК аналоговые датчики.

В соответствии с ГОСТ 61131–2-2012 (Дата введения 2014-07-01) аналоговый выход — это устройство, которое преобразует двоичное число в аналоговый сигнал.

ПЛК могут быть оснащены специализированными входами-выходами, позволяющие измерять длительность, фиксировать фронты, подсчитывать импульсы, управлять двигателями.

Количество тех или других входов-выходов является основным фактором, определяющим возможности ПЛК, при создании на его базе системы автоматики.

Выводы ПЛК и подключение внешних устройств

По конструктивному исполнению и способу крепления выделяют четыре исполнения корпуса ПЛК:

  • корпус для установки на монтажную дин-рейку;
  • корпус для крепления на стену;
  • панельное исполнение;
  • бескорпусное исполнение для встраиваемых модульных систем.

Корпус для установки на монтажную дин-рейку предназначен для установки ПЛК на панель шкафа автоматики и имеет специальную пружинную защелку для фиксации на стандартной дин-рейке.

Корпус для крепления на стену обычно выполняется по стандартам пылевой и влагозащиты и имеет встроенные герметичные вводы для подключения внешней электрической проводки, как силовой, так и сигнальной.

Панельное исполнение ПЛК применяется в случае установки ПЛК в переднюю дверь шкафа автоматики. Обычно панельные ПЛК имеют сенсорный дисплей, на котором отображается мнемосхема автоматизированной технологической линии или локальной системы автоматики и который используется для ввода параметров регулирования оператором.

Бескорпусное исполнение ПЛК применяется при создании встраиваемых (бортовых) систем автоматики. В этом случае ПЛК представляет из себя печатную плату с набором разъемов для подключения внешних устройств и крепежных элементов для соединения с другими платами.

Разъемы могут выполняться с подключением проводов к ПЛК под винтовой зажим или разъемными. Последние имеют очевидное преимущество при обслуживании, например, при замене ПЛК. При этом невозможно перепутать подключение проводов. Однако применение двойных разъемов увеличивает стоимость ПЛК, поэтому производители чаще применяют в ПЛК не разъемные, а винтовые соединения проводов.

Обычно моноблочные ПЛК имеют встроенные или выносные дисплеи, устанавливаемые в передние панели шкафов управления. Они могут быть графическими, знакосинтезирующими или сенсорными.

На рисунке ниже показан ПЛК со встроенным жидко кристаллическим дисплеем и клавиатурой, которая используются для локальной настройки параметров алгоритма управления.

Контакты разъемов ПЛК предоставляют пользователю ПЛК возможности для подключения датчиков различного типа: аналоговых, дискретных, а также исполнительных устройств и устройств ввода-вывода.

Кроме этого ПЛК обладают набором стандартных приборных интерфейсов для реализации распределенных систем автоматики с использованием различных видов каналов связи: проводных, радиосвязи, интернета.

Программируемые логические контроллеры являются основой для изготовления шкафов (или щитов) автоматики различного назначения.

Монтаж элементов автоматики на панели шкафа производится по проекту принципиальной электрической схемы, который разрабатывается согласно технического задания отдельно для каждой системы.

Технология монтажа шкафа автоматики предусматривает раздельное проведение в распределительных коробах силовых и сигнальных проводов (например, силовые — в правых коробах, а сигнальные — в левых коробах, относительно монтажной панели), обязательную маркировку проводов, согласно проекта, и опрессовку окончаний проводов специальными наконечниками.

Шкафы автоматики могут иметь встроенные кондиционеры или подогреватели для обеспечения внутреннего термостатирования.

Внешний вид шкафа автоматики на основе ПЛК

Практически все современные ПЛК имеют встроенный импульсный источник питания, обеспечивающий питание от внешнего источника в диапазоне переменного напряжения от 110 до 265 вольт (преобразователь напряжения AD-DC) или от источника питания постоянного тока (преобразователь напряжения DC-DC).

Импульсные источники питания обладают целым рядом встроенных автоматических защит: от короткого замыкания, от перегрева и от перегрузки.

Обычная схема подключения ПЛК к питанию требует установки предварительного фильтра от импульсных помех. Подбор импульсных источников питания производят по значению необходимой потребляемой мощности и требуемым выходным значениям номиналов питания.

Если источник основного входного напряжения, отключается по причине аварии или неисправности, то работу или корректное завершение работы устройства или системы может обеспечить источник бесперебойного питания.

Степень защиты ПЛК зашифрована маркировкой IP (Ingress Protection Rating). IP дословно переводится как степени защиты от проникновения. В настоящее время это наиболее распространенная система обозначения защиты оборудования от воздействий внешней среды. Используется для обозначения защиты от попадания внутрь оборудования различных физических частиц по геометрическим размерам, в том числе пыли и воды.

Степенями защиты могут обладать корпуса ПЛК и также шкафы или щиты, в которых они устанавливаются.

Монтаж и подключение конкретных программируемых логических контроллеров (ПЛК) в шкафах и щитах автоматики должен производится согласно инструкций предприятий-изготовителей.

Фотографии щитов автоматики с программируемыми логическими контроллерами:

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Тема 3.5. Схема и принцип работы электропривода механизма подъема с применением кулачкового контроллера ККТ-61А.

Назначение элементов схемы (рис.21):

S (SM) – кулачковый контроллер с контактами S1-S12 (SM1-SM12);

M — асинхронный двигатель с фазным ротором (АДФР);

YA (YB) – катушка электромагнитного тормозного устройства;

SB1- сдвоенная кнопка «Пуск»;

SB2 – кнопка «Аварийный стоп»;

KM – линейный контактор;

SQ1, SQ2 – конечные выключатели «Вперед», «Назад» или «Подъем»;

SQ3 — конечный выключатель люка или двери кабины;

QS – главный рубильник;

FU1, FU2 – предохранители в цепи управления;

KA – реле максимального тока;

Л1, Л2, Л3 – сеть переменного тока 380 В, 50 Гц;

R3 (Р3-Р6) Ступени ПРР

ХА1 ÷ ХА9 – контакты токосъемников.

Механические характеристики АДФР, управляемого контроллером ККТ61 А.

Принцип работы схемы.

Питание на силовую часть схемы (на двигатель) подается через главный рубильник QS, контакты линейного контактора КМ, катушки реле максимального тока KA и контакты контроллера S2, S6 или S4, S8 (фазы Л1 и Л2). Фаза Л3 подается на силовую часть напрямую, минуя контакты контроллера. Питание на схему управления подается от фаз Л1 и Л3 через предохранители FU1 и FU2.

В нулевом положении контроллера контакты S3, S5 и S1 замкнуты (см. жирные точки), остальные контакты – разомкнуты. После нажатие кнопки SB1 получает питание катушка контактора KM по цепи: Л3 — FU1 — SB1 — KM — KA — SQ3 — SB2- S1- SB1- FU2- Л1. KM срабатывает и подает питание на контакты контроллера S2, S4, S6, S8, помимо этого замыкаются блок — контакты KM в цепи управления.

При переводе рукоятки контроллера в положение «1 Вперед» (1В) замыкаются контакты S4, S8, S5, а S1 и S3 размыкаются. Статор двигателя и катушка тормоза YА (YВ) получают питание и двигатель начинает разгон с минимальной скоростью (мех. хар.1) при полностью введенных в цепь ротора ПРР, которые ограничивают пусковой ток.

В положении 2В замыкается контакт S10, шунтируя ступень Р5 — Р6 (выводя ее из цепи ротора). Ток и скорость двигателя увеличиваются и он переходит на механическую характеристику 2. При дальнейшем передвижении рукоятки в положения 3В, 4В, 5В последовательно замыкаются контакты S12, S11, S9, S7. При этом из цепи ротора выводятся ступени Р4 — Р6, Р3 — Р6, Р2 — Р4, Р1- Р5. После этого двигатель выходит на естественную характеристику 5, при полностью выведенных из цепи ротора ПРР.

Аналогично схема работает в положениях 1÷5 «Назад», но при этом меняется чередование фаз Л1 и Л2 на статоре двигателя (контакты S4 и S8 размыкаются, а контакты S2 и S6 замыкаются). В этом случае катушка контактора КМ получает питание через замкнутый контакт S3.

Перевод рукоятки оператором из положения в положение должен происходить с некоторой выдержкой времени, во избежание бросков тока и момента.

Для торможения противовключением переводят рукоятку контроллера из положения 5В в положение 1Н (или из положения 5Н в положение 1В). В результате магнитное поле статора меняет свое направление (контакты S4 и S8 размыкаются, а контакты S2 и S6 замыкаются), а магнитное поле ротора пока еще имеет прежнее направление (ротор вращается по инерции). Взаимодействие этих двух магнитных полей создает тормозной момент Мт , рабочая точка переходит во второй квадрант на характеристику 1Н (из точки А в точку В) и скорость двигателя постепенно изменяется до 0 (от точки В до точки С) – см. дополнение к рисунку. При скорости ω = 0 рукоятку необходимо перевести в нулевое положение, иначе начнется разгон в противоположном направлении (реверс).

Защита от токов короткого замыкания и длительных перегрузок осуществляется реле КА, конечная защита — конечными выключателями SQ1, SQ2, защита от поражения электрическим током при выходе на мост — конечным выключателем SQ3, нулевая защита и нулевая блокировка, а также защита от минимального напряжения – катушкой линейного контактора КМ.

Все виды защит, а также нажатие на аварийную кнопку SB2 приводит к отключению питания катушки линейного контактора КМ, а значит и к отключению от сети всей схемы.

Схема регулятора скорости бесколлекторного двигателя (ESC)

Схема условно разделена на две части: левая — микроконтроллер с логикой, правая — силовая часть. Силовую часть можно модифицировать для работы с двигателями другой мощности или с другим питающим напряжением.

Контроллер — ATMEGA168. Гурманы могут сказать, что хватило бы и ATMEGA88, а AT90PWM3 — это было бы «вааще по феншую». Первый регулятор я как раз делал «по феншую». Если у Вас есть возможность применять AT90PWM3 — это будет наиболее подходящий выбор. Но для моих задумок решительно не хватало 8 килобайт памяти. Поэтому я применил микроконтроллер ATMEGA168.

Эта схема задумывалась как испытательный стенд. На котором предполагалось создать универсальный настраиваемый регулятор для работы с различными «калибрами» бесколлекторных двигателей: как с датчиками, так и без датчиков положения. В этой статье я опишу схему и принцип работы прошивки регулятора для управления бесколлекторными двигателями с датчиками Холла и без датчиков.

Схема регулятора

Питание

ШИМ и сигналы для ключей

Обратная связь (контроль напряжения фаз двигателя)

Датчики Холла

Измерения аналоговых сигналов

На вход ADC3(PC3) поступает аналоговый сигнал от датчика тока. Датчик тока ACS756SA. Это датчик тока на основе эффекта Холла. Преимущество этого датчика в том, что он не использует шунт, а значит, имеет внутреннее сопротивление близкое к нулю, поэтому на нем не происходит тепловыделения. Кроме того, выход датчика аналоговый в пределах 5В, поэтому без каких-либо преобразований подается на вход АЦП микроконтроллера, что упрощает схему. Если потребуется датчик с большим диапазоном измерения тока, Вы просто заменяете существующий датчик новым, абсолютно не изменяя схему.

Читать еще:  Расшифровка панели приборов приора

Если Вам хочется использовать шунт с последующей схемой усиления, согласования — пожалуйста.

Задающие сигналы

Кроме того, есть вход RC сигнала, который повсеместно используется в дистанционно управляемых моделях. Выбор управляющего входа и его калибровка выполняется в программных настройках регулятора.

UART интерфейс

Прочее

Светодиод, сигнализирующий о состоянии регулятора, подключен к выводу PD4.

Силовая часть

Ключи нужно выбирать в зависимости от максимального тока и напряжения питания двигателя (выбору ключей и драйверов будет посвящена отдельная статья). На схеме обозначены IR540, в реальности использовались K3069. K3069 рассчитаны на напряжение 60В и ток 75А. Это явный перебор, но мне они достались даром в большом количестве (желаю и Вам такого счастья).

Конденсатор С19 включается параллельно питающей батареи. Чем больше его емкость — тем лучше. Этот конденсатор защищает батарею от бросков тока и ключи от значительной просадки напряжения. При отсутствии этого конденсатора Вам обеспечены как минимум проблемы с ключами. Если подключать батарею сразу к VD — может проскакивать искра. Искрогасящий резистор R32 используется в момент подключения к питающей батарее. Сразу подключаем «» батареи, затем подаем «+» на контакт Antispark. Ток течет через резистор и плавно заряжает конденсатор С19. Через несколько секунд, подключаем контакт батареи к VD. При питании 12В можно Antispark не делать.

Возможности прошивки

  • возможность управлять двигателями с датчиками и без;
  • для бездатчикового двигателя три вида старта: без определения первоначального положения; с определением первоначального положения; комбинированный;
  • настройка угла опережения фазы для бездатчикового двигателя с шагом 1 градус;
  • возможность использовать один из двух задающих входов: 1-аналоговый, 2-RC;
  • калибровка входных сигналов;
  • реверс двигателя;
  • настройка регулятора по порту UART и получение данных от регулятора во время работы (обороты, ток, напряжение батареи);
  • частота ШИМ 16, 32 КГц.
  • настройка уровня ШИМ сигнала для старта двигателя;
  • контроль напряжения батарей. Два порога: ограничение и отсечка. При снижении напряжения батареи до порога ограничения обороты двигателя понижаются. При снижении ниже порога отсечки происходит полная остановка;
  • контроль тока двигателя. Два порога: ограничение и отсечка;
  • настраиваемый демпфер задающего сигнала;
  • настройка Dead time для ключей

Работа регулятора

Включение

После включения двигатель издает 1 короткий сигнал (если звук не отключен), включается и постоянно светится светодиод. Регулятор готов к работе.

Для запуска двигателя следует увеличивать величину задающего сигнала. В случае использования задающего потенциометра, запуск двигателя начнется при достижении задающего напряжения уровня примерно 0.14 В. При необходимости можно выполнить калибровку входного сигнала, что позволяет использовать раные диапазоны управляющих напряжений. По умолчанию настроен демпфер задающего сигнала. При резком скачке задающего сигнала обороты двигателя будут расти плавно. Демпфер имеет несимметричную характеристику. Сброс оборотов происходит без задержки. При необходимости демпфер можно настроить или вовсе отключить.

Запуск

При опрокидывании двигателя или механическом заклинивании ротора срабатывает защита, и регулятор пытается перезапустить двигатель.

Запуск двигателя с датчиками Холла также выполняется с применением настроек для старта двигателя. Т.е. если для запуска двигателя с датчиками дать полный газ, то регулятор подаст напряжение, которое указано в настройках для старта. И только после того, как двигатель начнет вращаться, будет подано полное напряжение. Это несколько нестандартно для двигателя с датчиками, поскольку такие двигатели в основном применяются как тяговые, а в данном случае достичь максимального крутящего момента на старте, возможно, будет сложно. Тем не менее, в данном регуляторе присутствует такая особенность, которая защищает двигатель и регулятор от выхода со строя при механическом заклинивании двигателя.

Во время работы регулятор выдает данные об оборотах двигателя, токе, напряжении батарей через порт UART в формате:

Данные выдаются с периодичностью примерно 1 секунда. Скорость передачи по порту 9600.

Настройка регулятора

Переход регулятора в режим настройки происходит при включении регулятора, когда задающий сигнал потенциометра больше нуля. Т.е. Для перевода регулятора в режим настройки следует повернуть ручку задающего потенциометра, после чего включить регулятор. В терминале появится приглашение в виде символа «>«. После чего можно вводить команды.

Регулятор воспринимает следующие команды (в разных версиях прошивки набор настроек и команд может отличаться):

h — вывод списка команд; ? — вывод настроек; c — калибровка задающего сигнала; d — сброс настроек к заводским настройкам.

команда «?» выводит в терминал список всех доступных настроек и их значение. Например: Изменить нужную настройку можно командой следующего формата:

pwm.start=15

Если команда была дана корректно, настройка будет применена и сохранена. Проверить текущие настройки после их изменения можно командой «?«.

Измерения аналоговых сигналов (напряжение, ток) выполняются с помощью АЦП микроконтроллера. АЦП работает в 8-ми битном режиме. Точность измерения занижена намеренно для обеспечения приемлемой скорости преобразования аналогового сигнала. Соответственно, все аналоговые величины регулятор выдает в виде 8-ми битного числа, т.е. от 0 до 255.

Список настроек, их описание:

ПараметрОписаниеЗначение
motor.typeТип мотора0-Sensorless; 1-Sensored
motor.magnetsКол.во магнитов в роторе двигателя. Изпользуется только для расчета оборотов двигателя.0..255, шт.
motor.angleУгол опережения фазы. Используется только для Sensorless двигателей.0..30, градусов
motor.start.typeТип старта. Используется только для Sensorless двигателей.0-без определения положения ротора; 1-с определением положения ротора; 2-комбинированный;
motor.start.timeВремя старта.0..255, мс
pwmЧастота PWM16, 32, КГц
pwm.startЗначение PWM (%) для старта двигателя.0..50 %
pwm.minЗначение минимального значения PWM (%), при котором двигатель вращается.0..30 %
voltage.limitНапряжение батареи, при котором следует ограничивать мощность, подаваемую на двигатель. Указывается в показаниях ADC.0..255*
voltage.cutoffНапряжение батареи, при котором следует выключать двигатель. Указывается в показаниях ADC.0..255*
current.limitТок, при котором следует ограничивать мощность, подаваемую на двигатель. Указывается в показаниях ADC.0..255**
current.cutoffТок, при котором следует выключать двигатель. Указывается в показаниях ADC.0..255**
system.soundВключить/выключить звуковой сигнал, издаваемый двигателем0-выключен; 1-включен;
system.inputЗадающий сигнал0-потенциометр; 1-RC сигнал;
system.damperДемпфирование входного сигнала0..255, условные единицы
system.deadtimeЗначение Dead Time для ключей в микросекундах0..2, мкс

* — числовое значение 8-ми битного аналого цифрового преобразователя. Рассчитывается по формуле: ADC = (U*R6/(R5+R6))*255/5 Где: U — напряжение в Вольтах; R5, R6 — сопротивление резисторов делителя в Омах.

** — числовое значение 8-ми битного аналого цифрового преобразователя. Рассчитывается по формуле: ADC = U*255/5 Где: U — напряжение датчика тока в Вольтах, соответствующее требуемому току.

Фьюзы микроконтроллера должны быть выставлены на работу с внешним кварцем. Строка для программирования фьюзов с помощью AVRDUDE:

-U lfuse:w:0xFF:m -U hfuse:w:0xDC:m

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталях

Схема сварочного инвертора в корне отличается от устройства его предшественника – сварочного трансформатора. Основой конструкции прежних сварочных аппаратов был трансформатор понижающего типа, что делало их габаритными и тяжелыми. Современные сварочные инверторы благодаря использованию при их производстве передовых разработок – это легкие и компактные устройства, отличающиеся широкими функциональными возможностями.

Сварочный инвертор без крышки

Основным элементом электрической схемы любого сварочного инвертора является импульсный преобразователь, вырабатывающий ток высокой частоты. Именно благодаря этому использование инвертора дает возможность легко зажигать сварочную дугу и поддерживать ее в стабильном состоянии на всем протяжении сварки. Схема сварочного инвертора в зависимости от модели может иметь определенные особенности, но принцип его работы, который будет рассмотрен ниже, остается неизменным.

Какие виды инверторов представлены на современном рынке

Для определенного типа сварки следует правильно выбирать инверторное оборудование, каждый вид которого обладает специфической электрической схемой и, соответственно, особыми техническими характеристиками и функциональными возможностями.

Инверторы, которые выпускают современные производители, могут одинаково успешно использоваться как на производственных предприятиях, так и в быту. Разработчики постоянно совершенствуют принципиальные электрические схемы инверторных аппаратов, что позволяет наделять их новыми функциями и улучшать их технические характеристики.

Количество разъемов и органов управления на передней панели во многом говорят об возможностях сварочного инвертора

Инверторные устройства в качестве основного оборудования широко используются для выполнения следующих технологических операций:

  • электродуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродами;
  • сварки по полуавтоматической и автоматической технологиям;
  • плазменной резки и др.

Кроме того, инверторные аппараты являются наиболее эффективным типом оборудования, которое используется для сварки алюминия, нержавеющей стали и других сложносвариваемых металлов. Сварочные инверторы, вне зависимости от особенностей своей электрической схемы, позволяют получать качественные, надежные и аккуратные сварные швы, выполняемые по любой технологии. При этом, что важно, компактный и не слишком тяжелый инверторный аппарат при необходимости можно в любой момент легко перенести в то место, где будут выполняться сварочные работы.

Мобильность – одно из преимуществ инверторных аппаратов

Что включает в себя конструкция сварочного инвертора

Схема сварочного инвертора, которая определяет его технические характеристики и функциональность, включает в себя такие обязательные элементы, как:

  • блок, обеспечивающий электрическим питанием силовую часть устройства (он состоит из выпрямителя, емкостного фильтра и нелинейной зарядной цепи);
  • силовая часть, выполненная на базе однотактного конвертора (в данную часть электрической схемы также входят силовой трансформатор, вторичный выпрямитель и выходной дроссель);
  • блок питания элементов слаботочной части электрической схемы инверторного аппарата;
  • ШИМ-контроллер, который включает в себя трансформатор тока и датчик тока нагрузки;
  • блок, отвечающий за термозащиту и управление охлаждающими вентиляторами (в данный блок принципиальной схемы входят вентиляторы инвертора и температурные датчики);
  • органы управления и индикации.

Как работает сварочный инвертор

Формирование тока большой силы, при помощи которого создается электрическая дуга для расплавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала, – это то, для чего предназначен любой сварочный аппарат. Для этих же целей необходим и инверторный аппарат, позволяющий формировать сварочный ток с большим диапазоном характеристик.

В наиболее простом изложении принцип работы инвертора выглядит так.

  • Переменный ток с частотой 50 Гц из обычной электрической сети поступает на выпрямитель, где происходит его преобразование в постоянный.
  • После выпрямителя постоянный ток сглаживается при помощи специального фильтра.
  • Из фильтра постоянный ток поступает непосредственно на инвертор, в задачу которого входит опять преобразовать его в переменный, но уже с более высокой частотой.
  • После этого при помощи трансформатора понижают напряжение переменного высокочастотного тока, что дает возможность увеличить его силу.

Блок-схема сварочного аппарата инверторного типа

Для того чтобы понять, какое значение имеет каждый элемент принципиальной электрической схемы инверторного аппарата, стоит рассмотреть его работу подробнее.

Процессы, протекающие в электрической схеме сварочного инвертора

Схема сварочного аппарата инверторного типа позволяет увеличивать частоту тока со стандартных 50 Гц до 60–80 кГц. Благодаря тому, что на выходе такого устройства регулировке подвергается высокочастотный ток, для этого можно эффективно использовать компактные трансформаторы. Увеличение частоты тока происходит в той части электрической схемы инвертора, где расположен контур с мощными силовыми транзисторами. Как известно, на транзисторы подается только постоянный ток, для чего и необходим выпрямитель на входе аппарата.

Принципиальная схема заводского сварочного инвертора «Ресанта» (нажмите, чтобы увеличить)

Схема инвертора от немецкого производителя FUBAG с рядом дополнительных функций (нажмите, чтобы увеличить)

Пример принципиальной электрической схемы сварочного инвертора для самостоятельного изготовления (нажмите, чтобы увеличить)

Принципиальная электрическая схема инверторного устройства состоит из двух основных частей: силового участка и цепи управления. Первым элементом силового участка схемы является диодный мост. Задача такого моста как раз и состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный.

В постоянном токе, преобразованном из переменного в диодном мосту, могут возникать импульсы, которые необходимо сглаживать. Для этого после диодного моста устанавливается фильтр, состоящий из конденсаторов преимущественно электролитического типа. Важно знать, что напряжение, которое выходит из диодного моста, примерно в 1,4 раза больше, чем его значение на входе. Диоды выпрямителя при преобразовании переменного тока в постоянный очень сильно нагреваются, что может серьезно сказаться на их работоспособности.

Компоненты сварочного инвертора на примере самодельного аппарата

Чтобы защитить их, а также другие элементы выпрямителя от перегрева, в данной части электрической схемы используют радиаторы. Кроме того, на сам диодный мост устанавливается термопредохранитель, в задачу которого входит отключение электропитания в том случае, если диодный мост нагрелся до температуры, превышающей 80–90 градусов.

Высокочастотные помехи, создаваемые при работе инверторного устройства, могут через его вход попасть в электрическую сеть. Чтобы этого не произошло, перед выпрямительным блоком схемы устанавливается фильтр электромагнитной совместимости. Состоит такой фильтр из дросселя и нескольких конденсаторов.

Блок питания инвертора

Сам инвертор, который преобразует уже постоянный ток в переменный, но обладающий значительно более высокой частотой, собирается из транзисторов по схеме «косой мост». Частота переключения транзисторов, за счет которых и происходит формирование переменного тока, может составлять десятки или сотни килогерц. Полученный таким образом высокочастотный переменный ток имеет амплитуду прямоугольной формы.

Читать еще:  Рычаг стабилизатора поперечной устойчивости

Получить на выходе устройства ток достаточной силы для того, чтобы можно было с его помощью эффективно выполнять сварочные работы, позволяет понижающий напряжение трансформатор, установленный за инверторным блоком. Для того чтобы получить с помощью инверторного аппарата постоянный ток, после понижающего трансформатора подключают мощный выпрямитель, также собранный на диодном мосту.

Транзисторы для силового модуля сварочного инвертора

Элементы защиты инвертора и управления им

Избежать влияния негативных факторов на работу инвертора позволяют несколько элементов в его принципиальной электрической схеме.

Для того чтобы транзисторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный, не сгорели в процессе своей работы, используются специальные демпфирующие (RC) цепи. Все блоки электрической схемы, которые работают под большой нагрузкой и сильно нагреваются, не только обеспечены принудительным охлаждением, но также подключены к термодатчикам, отключающим их питание в том случае, если температура их нагрева превысила критическое значение.

Радиаторы и вентиляторы системы охлаждения занимают значительное пространство внутри инвертора

Из-за того, что конденсаторы фильтра после своей зарядки могут выдавать ток большой силы, который в состоянии сжечь транзисторы инвертора, аппарату необходимо обеспечить плавный пуск. Для этого используют стабилизаторные устройства.

В схеме любого инвертора имеется ШИМ-контроллер, который отвечает за управление всеми элементами его электрической схемы. От ШИМ-контроллера электрические сигналы поступают на полевой транзистор, а от него – на разделительный трансформатор, имеющий одновременно две выходные обмотки. ШИМ-контроллер посредством других элементов электрической схемы также подает управляющие сигналы на силовые диоды и силовые транзисторы инверторного блока. Для того чтобы контроллер мог эффективно управлять всеми элементами электрической схемы инвертора, на него также необходимо подавать электрические сигналы.

Для выработки таких сигналов используется операционный усилитель, на вход которого подается формируемый в инверторе выходной ток. При расхождении значений последнего с заданными параметрами операционный усилитель и формирует управляющий сигнал на контроллер. Кроме того, на операционный усилитель поступают сигналы от всех защитных контуров. Это необходимо для того, чтобы он смог отключить инвертор от электропитания в тот момент, когда в его электрической схеме возникнет критическая ситуация.

Достоинства и недостатки сварочных аппаратов инверторного типа

Инверторные сварочные аппараты, которые пришли на смену привычным всем трансформаторам, обладают рядом весомых преимуществ.

  • Благодаря совершенно иному подходу к формированию и регулированию сварочного тока масса таких устройств составляет всего 5–12 кг, в то время как сварочные трансформаторы весят 18–35 кг.
  • Инверторы обладают очень высоким КПД (порядка 90%). Это объясняется тем, что в них расходуется значительно меньше лишней энергии на нагрев составных частей. Сварочные трансформаторы, в отличие от инверторных устройств, очень сильно греются.
  • Инверторы благодаря такому высокому КПД потребляют в 2 раза меньше электрической энергии, чем обычные трансформаторы для сварки.
  • Высокая универсальность инверторных аппаратов объясняется возможностью регулировать с их помощью сварочный ток в широких пределах. Благодаря этому одно и то же устройство можно использовать для сварки деталей из разных металлов, а также для ее выполнения по разным технологиям.
  • Большинство современных моделей инверторов наделены опциями, которые минимизируют влияние ошибок сварщика на технологический процесс. К таким опциям, в частности, относятся «Антизалипание» и «Форсирование дуги» (быстрый розжиг).
  • Исключительная стабильность напряжения, подаваемого на сварочную дугу, обеспечивается за счет автоматических элементов электрической схемы инвертора. Автоматика в данном случае не только учитывает и сглаживает перепады входного напряжения, но и корректирует даже такие помехи, как затухание сварочной дуги из-за сильного ветра.
  • Сварка с использованием инверторного оборудования может выполняться электродами любого типа.
  • Некоторые модели современных сварочных инверторов имеют функцию программирования, что позволяет точно и оперативно настраивать их режимы при выполнении работ определенного типа.

Как у любых сложных технических устройств, у сварочных инверторов есть и ряд недостатков, о которых также необходимо знать.

  • Инверторы отличаются высокой стоимостью, на 20–50% превышающей стоимость обычных сварочных трансформаторов.
  • Наиболее уязвимыми и часто выходящими из строя элементами инверторных устройств являются транзисторы, стоимость которых может составлять до 60% цены всего аппарата. Соответственно, ремонт сварочного инвертора является достаточно дорогостоящим мероприятием.
  • Инверторы из-за сложности их принципиальной электрической схемы не рекомендуется использовать в плохих погодных условиях и при отрицательных температурах, что серьезно ограничивает область их применения. Для того чтобы применять такое устройство в полевых условиях, необходимо подготовить специальную закрытую и отапливаемую площадку.

При сварочных работах, выполняемых с использованием инвертора, нельзя использовать длинные провода, так как в них наводятся помехи, отрицательно отражающиеся на работе устройства. По этой причине провода для инверторов делают достаточно короткими (порядка 2 метров), что вносит в сварочные работы некоторое неудобство.

Электрические схемы на сплит систему и. котлов

Микросхема задающая алгоритм

Сегодня очень многих интересуют принципиальные электрические схемы на сплит системы, на котлы отопления различных марок и моделей, в этой статье мы не будем детально уточнять в каких приборах охлаждения применяется та или иная схема, но разобьём их по производителям микро-чипов

Как оказалось, что принципиальные схемы управления кондиционеров и котлов отопления практически идентичны, т.е. похожи как близнецы и братья.

Похожие эл. схемы

Основой так называемой похожести является микрочип, или микросхема задающая алгоритм тому или иному процессу управления сигналами как на котлах, так и на сплитах.

Зачем это надо? Имея под рукой принципиальную схему с деталировкой и напряжениям по точкам контроля можно легко определить неисправный элемент платы управления не только сплит-системы, но и практически любого газового, дизельного или комбинированного котла системы отопления и горячего водоснабжения.

Плата управления котла, сплита

Скажу Вам по секрету, что если заказывать оригинальную плату управления котла, сплита отдельно, то получится весьма внушительная сумма исчисляемая в несколько тысяч рублей, но.

это не самое главное, деньги, цена вопроса замены платы сегодня мало кого пугают и останавливают, в конце концов можно и прибор полностью заменить.

Принципиальные электрические схемы управления сплит-систем и.

Но, фактор времени. как правило сплит системы ломаются летом в самую жару и зной, а котлы и другие приборы отопления частного дома, — ломаются соответственно зимою в процессе интенсивной эксплуатации, это называется Shutdown.

А, при наличии принципиальной электрической схемы можно в один день определиться с неисправностями того или иного алгоритма, отремонтировать плату управления и восстановить работоспособность прибора.

Это особенно актуально для котельного оборудования, что бы не заморозить систему отопления дома надо действовать быстро и оперативно.

Принципиальные электрические схемы управления сплит-системами, котла основанные на различных чипах

ПРИЛОЖЕНИЕ: Принципиальные схемы по производителям контроллера панели:

  1. FUJITSU Чипа. Принципиальная схема контроллера Группа E кондиционер воздуха серии с экраном (FUJITSU Chip)
  2. Motorola Чипа. Принципиальная схема контроллера панели серии EA Кондиционер (чип Motorola) Motorola кондиционера.
  3. Принципиальная схема контроллера Группы Серий HS Кондиционер (чип Motorola) с Renesas.
  4. Renesas. Принципиальная схема контроллера Группа E кондиционер воздуха серии с экрана дисплея (с чипом Renesas)

FUJITSU Chip Motorola Chip Motorola Air with Renesas Chip

Изготовление электромобиля своими руками; схема контроллера

Будущее за электромобилями — мировой авторынок уже давно определился с этим вектором производства. С каждым годом количество машин с электрическим приводом растёт. Сегодня такой автомобиль можно увидеть не только в черте больших городов, но и в провинциальных населённых пунктах. Именно поэтому многим автомастерам очень интересно сконструировать самостоятельно такое транспортное средство.

  • Контроллер для электромобиля
  • Примеры схем контроллера
  • Запчасти, нужные для электромобиля
  • Как сделать своими руками электромобиль
    • Видео: сбор электромобиля своими руками

Контроллер для электромобиля

Внешний вид электромобиля не имеет никаких отличий от бензинового. Все отличия спрятаны внутри транспортного средства. Движение электромобиля обеспечивает электромотор.

Знаете ли вы? В 1899 году был изобретён первый электромобиль, который мог развивать скорость до 100 км. Внешний вид машины напоминал снаряд. Двигатель имел 70 лошадиных сил, а вес достигал 1 т.
Важным элементом такой машины также является контроллер. Его функция заключается в регулировании потоков энергии в сети между двигателем и аккумуляторами. Он направляет токи от батарей на электродвигатель. Именно контроллер обеспечивает бесшумную езду электромобиля. Это происходит благодаря высокой частоте (около 15000 раз в секунду) импульсов, которые он посылает. Для человеческого слуха такой диапазон пульсации неуловим.

Примеры схем контроллера

Самостоятельно разработать схему контроллера достаточно сложно, для этого нужны опыт и желание. Сегодня на рынке существует большой выбор наборов для преобразования транспортных средств, что очень существенно упрощает работу автолюбителям.

В основе схемы контроллера должна быть её правильная реакция на измерения переменного сопротивления, в результате чего выдаётся нужное количество энергии для эффективной работы электромобиля.

Ниже вашему вниманию представлены две схемы блока управления, с помощью которых можно сконструировать автомобиль с электрическим приводом.Принцип работы данных схем похож. Первый вариант проще, так как рассчитан на одно напряжение питания. Вторая схема — более сложная, с расширенной элементной базой.

Советуем прочитать:

  • Транспортный налог на электромобили в России: правила, как рассчитать
  • Как выбрать электромобиль и ТОП лучших электромобилей в России
  • 5 самых быстрых электромобилей в мире
  • Рейтинг японских электромобилей по маркам и моделям

Запчасти, нужные для электромобиля

Если вы всерьёз решили заняться переоборудованием бензинового автомобиля в электрический, вам придётся тщательно к этому подготовиться. Необходимо заранее всё подготовить, купить оборудование и запчасти. Хорошо, если в вашем гараже уже есть некоторые приборы, которые будут задействованы и вам не нужно будет их покупать.

Что вам нужно:

  • автотранспортное средство для преобразования;
  • электропитающие элементы (аккумуляторные батареи);
  • электродвигатель;
  • различные ключи и лебёдка;
  • провода;
  • солнечные батареи;
  • педаль газа;
  • и, конечно же, контроллер.

Перечень необходимых элементов может быть намного больше, всё зависит от ваших пожеланий и мастерства в этом деле.

Стоит отметить, что контроллер играет основную роль в работе электромобиля. От его качества будет зависеть ваша безопасность. Собрать блок управления самостоятельно можно, но для этого нужны соответствующие знания в радиоэлектронике, так что лучше не рисковать. Специалисты, которые уже преобразовывали обычные машины на авто с электрическим приводом, рекомендуют использовать в работе уже готовые контроллеры. Их легко найти на любом авторынке или в специализированном интернет-магазине.

Знаете ли вы? Самой большой популярностью электромобили пользуются в Норвегии (неоспоримый лидер). В России в 2018 году общее количество таких машин (не гибридных) составляло менее 2 тысяч единиц.

Как сделать своими руками электромобиль

Будьте готовы к тому, что преобразование обычной машины в электромобиль займёт много времени и сил. Вы должны безупречно знать строение автомобилей.

Если вы не уверены в своих знаниях, вам необходимо детально изучить все нюансы и не один раз проконсультироваться со специалистами данной отрасли.

Важно! Для преобразования лучше выбрать известную и распространённую модель, чтобы вам было легче искать для неё подходящие запчасти.
Этапы преобразования выглядят следующим образом:

  • Для начала вам необходимо выбрать подходящее транспортное средство. Стоит обратить внимание на вес автомобиля: оптимальный — не более 2 тонн. Это связано с тем, что переделанная машина прибавит в весе из-за дополнительных приборов.
  • Далее следует выбор двигателя. Лучше всего, если вы приобретёте уже готовый электронабор, который будет соответствовать выбранной модели автомобиля. Как правило, в набор входят: двигатель, акселератор, контроллер и жгут проводов к нему.
  • Купить также необходимо аккумуляторную батарею. Она должна подходить к выбранному электроприводу.
  • Следующий этап предусматривает разбор машины. Вам нужно будет вынуть двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и снять аккумуляторные батареи.
  • Устанавливается на место ДВС электрическая силовая установка. Её необходимо соединить через специальный переходник с коробкой переключения передач и электроприводом.
  • Устанавливаются аккумуляторные батареи.
  • Только после вышеперечисленного необходимо установить блок управления и подвести все контакты к замку зажигания.
  • Происходит установка педали газа.
  • На крышу дополнительно устанавливаются солнечные батареи.

    Видео: сбор электромобиля своими руками

    Преобразовав бензиновый автомобиль в электромобиль, вы потратите много сил и денежных средств. Но не стоит по этому поводу переживать — усилия и затраты не будут напрасны. За короткий период времени все вложения оправдают себя.

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ КОНТАКТОРНОГО УПРАВЛЕ-НИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

    Магнитные контроллеры применяются преимущест­венно для управления двигателями кранов с тяжёлыми режимами работы Т и ВТ.

    Рассмотрим работу двух серий панелей магнитных контроллеров ТА и П и от-метим особенности механиче­ских характеристик двигателей, управляемых посредст­вом панелей серий КС и ПС. На рис. 3-12, а показана принципиальная электриче­ская схема магнитного контроллера типа ТА-161, кото­рый подключается к сети через защитную панель, так как не имеет собственных аппаратов защиты. Этот кон­троллер применяется для механизмов передвижения. Оператор воздействует при управлении двигателем на командоконтроллер КК, имеющий семь контактов и де­вять фиксиро-ванных положений рукоятки.

    Обмотка статора двигателя подключается к сети че­рез реверсирующие двух-полюсные контакторы КВ я КН. Резисторы в цепях ротора двигателя выводятся посред­ством двухполюсных контакторов КП, КУ1-КУ3. Схема позволяет получить:

    ма позволяет получить: автоматический пуск на естественную характеристику в функции независимых выдержек времени. Создаваемых электромагнитными реле РУ1- РУ2, питание катушек которых производится через выпрямитель Вп от панели ПЗК; работу на трёх промежуточных скоростях; торможение противо-включением при преводе рукоятки КК в первое положение обратного направления.

    Читать еще:  6Jx14h2 на какую машину ставятся эти колеса

    автоматический пуск на естественную характеристику в функции независимых выдержек времени, создаваемых электромагнитным реле РУ1-РУ3, питание катушек которых производлится через выпрямитель Вп от панели ПЗК; работу на трёх промежуточных скоростях; торможение противовключением при переводе рукоятки КК в первое положение обратного направления.

    В нулевом положении рукоятки КК через замкнутый контакт ККО включается реле напряжения РН и своим контактом подготавливает к работе основные цепи уп­равления. В первом положении рукоятки КК, например Вперёд, замыкается контакт КК1 и включается контак­тор КВ, который своими главными контактами присое­диняет статор двигателя к сети, а вспомогательным кон­тактом включает реле РБ. Через замыкающий контакт РБ включается контактор КТ, который подает питание в обмотки тормозного электромагнита ЭмТ, механизм растормаживается и двигатель пускается в ход с полно­стью включенными резисторами в цепи ротора (харак­те-ристика 1 на рис. 3-12,6).

    В положениях 2-4 командоконтроллера включаются контактор КП и с вы-держками вре­мени — контакторы КУ1-КУЗ. После срабатывания контактора КУ3 в цепи ротора остаётся включённым не­большое сопротивление, смягчающее естес-твенную характеристику двигателя для уменьшения пика момента при ускорении.

    Для быстрой остановки двигателя следует перевести рукоятку КК в положение 1 Назад. При этом отключа­ются контакторы КВ, КП, КУ1 — КУ3 и реле РБ (на небольшой отрезок времени), форсированно срабатыва­ет реле РП (резистор R3 шунтирован контактом РБ) и происходит торможение противовключением при вве­дении всех резисторов в цепь ротора. При скорости w=0 реле РП теряет питание, и оператор должен пере­вести рукоятку КК в нулевое положение. Для реверса двигателя рукоятку КК необходимо установить в одно из положений 2, 3 или 4.

    В цепи катушки реле РН находятся контакты конеч­ных выключателей ВКВ и ВКН, а также контакт ава­рийной кнопки КнС. После срабатывания какой-либо защи-ты или перерыва в электроснабжении пуск двига­теля возможен только после уста-новки рукоятки командоконтроллера в нулевое положение, когда контакт КК0 замк-нут и включиться реле напряжения РН.

    Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 77 ; Нарушение авторских прав

    Структурная схема контроллера

    1.2.1 Структурная схема контроллера

    Структурная схема контроллера представлена на рисунке 1.2.

    Элементы, входящие в схему:

    СГ – системный генератор.

    ЦП – центральный процессор.

    ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.

    ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.

    ПКП – программируемый контроллер прерываний.

    ПТ – программируемый таймер.

    ИГ – индикатор готовности.

    ПВВ – порт ввода-вывода.

    Рисунок 1.2 — Структурная схема контроллера

    Системная шина контроллера состоит из трех составляющих: шины адреса (AB), шины данных (DB), шины управления (CB).

    Индикатор готовности информирует о нормальной работе устройства – в случае возникновения ошибок индикатор гасится.

    Диаграммы состояний основных процессов

    Диаграмма состояний процесса приема, показанная на рисунке 1.3, наглядно иллюстрирует работу контроллера при приеме данных от внешнего устройства.

    Так как прием информации осуществляется пакетами, то в основе схемы лежит диаграмма состояний при использовании протокола X-Modem.

    Рисунок 1.3 — Диаграмма состояний процесса приема данных

    Более подробно состав блока “Послать символ” представлен на рисунке 1.4.

    Рисунок 1.4 – Состав блока “Принять символ”

    Содержание блока “Послать символ” раскрыто на рисунке 1.5.

    Рисунок 1.5 – Состав блока “Послать символ”.

    На рисунке 1.6 показана диаграмма процесса передачи информации. Передача ведется по одному байту без контроля ошибок.

    На рисунке событие “Прошло 500 нс” означает выдержку необходимой паузы для формирования сигнала. Включение передатчика происходит при наличии флага готовности буфера передачи. Поэтому проверка буфера включает в себя и проверку состояния флага.

    Рисунок 1.6 — Диаграмма состояний процесса передачи данных.

    Диаграмма состояний процесса самодиагностики показана на рисунке 1.7.

    Подсчет контрольной суммы ПЗУ (КС) ведется в цикле. В случае несовпадения рассчитанного значения с контрольными данными происходит останов процессора. Блок “Подсчет КС” обозначает циклический процесс по суммированию по модулю 256 содержимого ячеек ПЗУ.

    Рисунок 1.7 — Диаграмма состояний процесса самодиагностики

    Диаграмма состояний процесса “службы времени” представлена на рисунке 1.8.

    Служба времени решает две задачи. Это контроль зависания задач и формирование переменной, содержащей текущее время от начала работы контроллера. Конторль зависания осуществляется следующим образом. Перед началом каждого цикла прохода подпрограмм диспетчер запускает таймер, работающий в роли одновибратора. Время срабатывания таймера заведомо больше времени одного цикла работы диспетчера. Поэтому, если все задачи отработали успешно, таймер не успеет сработать до следующего перезапуска. Если таймер сработает и вызовет прерывание, то это сигнализирует о “зависании” одной из задач. В данной ситуации требуется немедленно остановить работу процессора. При подсчете времени таймер генерирует импульсы определенной частоты, по которым контроллер прерываний формирует запросы на прерывание для процессора. Обработчик этих прерываний каждый раз наращивает на единицу переменную-счетчик времени.

    Рисунок 1.8 — Диаграмма состояний процесса “службы времени”

    Разработка аппаратной части контроллера

    Обоснование выбора микропроцессора

    Шестнадцатиразрядный микропроцессор КР1810ВМ86 обеспечивает возможность эффективной работы с языками высокого уровня, имеет гибкую и мощную систему команд. Может быть использован как 16-ти так и 8-ми разрядный процессор. ВМ86 выполняет операции над битами, байтами, двухбайтовыми словами, действия знаковой и беззнаковой двоичной или десятичной арифметики, в том числе умножение и деление, имеет гибкую структуру аппаратурных и программных прерываний (до 256 типов).

    К наиболее важным аппаратурным особенностям К1810ВМ86 относятся: развитая регистровая структура, существенно уменьшающая число обращений к памяти; конвейерный принцип выполнения команд с предварительной выборкой, обеспечивающий максимальную пропускную способность системной магистрали; распределенное микропрограммное устройство управления; мультиплексированная шина адреса-данных; многофункциональное использование выводов, позволяющее адаптировать МП к уровню сложности разрабатываемой системы; способность координировать взаимодействие нескольких процессоров.

    Распределение адресного пространства

    Микропроцессор К1810ВМ86 позволяет адресовать до 1Мбайт памяти. Так как основной задачей разрабатываемого контроллера является прием информации, преобразование в другой формат и передача ее следующему корреспонденту, то распределение память становится важной задачей. Особенности процессора заставляют выбирать такую структуру памяти, при которой младшие адреса занимает ОЗУ, а старшие – ПЗУ. Поставленная задача не требует реализации полного объема возможной памяти, поэтому используется следующая структура памяти:

    · адреса 0000 – 3FFFh соответствуют ОЗУ;

    · адреса 4000 – 7FFFh соответствуют ПЗУ.

    · Порты ввода-вывода, регистры управления таймера и программируемого контроллера прерывания также имеют фиксированные адреса:

    · адреса 0000-0006 соответствуют порту ввода-вывода, предназначенному для приема данных;

    · адреса 0008-000Еh соответствуют порту ввода-вывода, предназначенному для передачи данных;

    · адреса 0010-0016h соответствуют управляющим регистрам программируемого таймера;

    · адреса 0018-001Ah соответствуют управляющим регистрам программируемого контроллера прерываний.

    Функциональная схема контроллера

    Функциональная схема контроллера приведена в приложении.

    Параллельный порт ввода-вывода PPI (DD15) предназначен для обеспечения приема информации в соответствии с протоколом X-Modem. Поэтому необходима двунаправленная связь. Фактически на микросхеме реализовано два интерфейса ИРПР-М. Один из них, для приема байтов информации, имеет следующую организацию:

    Контроллер ШИМ своими руками

    1. Что такое ШИМ?
    2. Принцип работы ШИМ
    3. Откуда берётся ШИМ
    4. Вариант 1 — аналоговый
    5. Вариант 2 – цифровой
    6. Как подключить к нагрузке
    7. Если нужно управлять плюсовым контактом
    8. Контроллер ШИМ для RGB светодиодной ленты
    9. Ключи на мосфет-транзисторах

    Сегодня разберёмся что такое ШИМ и с чем его едят, а также как сделать контроллер в домашних условиях.

    Что такое ШИМ?

    ШИМ (широтно-импульсная модуляция, англ. pulsewidth modulation (PWM)) — это способ управления мощностью путём импульсной подачи питания. Мощность меняется в зависимости от длительности подаваемых импульсов.

    ШИМ в современной электронике применяется повсеместно, для регулировки яркости подсветки вашего смартфона, скорости вращения кулера в компьютере, для управления моторами квадрокоптера или гироскутера. Cписок можно продолжать бесконечно.

    В любительской электронике ШИМ контроллеры часто используются для управления яркостью светодиодных лент и для управления мощными двигателями постоянного тока.

    Принцип работы ШИМ

    В отличии от линейных систем, где мощность регулируется путём снижения электрических параметров (тока или напряжения), при использовании ШИМ мощность, передаваемая потребителю, регулируется временем импульсов, что существенно повышает эффективность работы контроллера. В аналоговых системах остаточная мощность рассеивалась в виде тепла, здесь же при снижении потребления остаточная мощность просто не используется.

    Основная характеристика ШИМ – СКВАЖНОСТЬ (процент заполнения) – процентное соотношение длительности импульсов к периоду. На рисунке ниже изображено 5 степеней скважности прямоугольного ШИМ сигнала:

    Скважность ШИМ

    ПЕРИОД — это время за которое происходит полный цикл колебания сигнала. Измеряется в секундах. Он линейно зависит от частоты сигнала и рассчитывается по формуле:

    f(частота) = 1/ T(перод)

    Частота ШИМ – это количество периодов (или если хотите, циклов колебаний) в единицу времени. Частота измеряется в Герцах (Гц), 1 Гц это одно колебание в 1 секунду.

    Если сигнал делает 100 колебаний в секунду, значит частота равняется 100 Гц. Чем выше частота тем меньше период.

    Откуда берётся ШИМ

    Вариант 1 — аналоговый

    ШИМ сигнал создаётся специально сконструированными устройствами – генераторами ШИМ сигнала или генераторами прямоугольных импульсов. Они могут быть собраны как на аналоговой базе, так и на основе микроконтроллеров, как в виде схемы из нескольких транзисторов, так и в виде интегральной микросхемы.

    Самый простой вариант это микросхема NE555, собирается всё по схеме:

    Схема ШИМ генератора на NE555

    Но если лень разбираться и паять, то китайцы за нас всё уже давно сделали.

    ШИМ генератор на NE555

    Стоит $0,5, работает стабильно при питании от 5 до 16 вольт. Выдаёт ШИМ сигнал амплитудой в 5 вольт, скважность можно менять подстроечным резистором (вон та синяя штуковина с вырезом под отвертку). При желании можно заменить подстроечный резистор на переменный и получим удобную ручку регулировки.

    Вариант 2 – цифровой

    Более сложный для новичка – использование микроконтроллера, но вместе с тем более интересный и дающий широкие возможности. Звучит страшно, но самом деле реализуется довольно просто.

    В качестве микроконтроллера удобнее всего взять отладочную плату ардуино.

    Как с ней работать написано вот здесь. Подключаем ардуинку к компьютеру и заливаем в неё вот такой наисложнейший код:

    Далее цепляемся осциллографом к пину D3 и видим:

    ШИМ скважность 30%

    Сигнал частотой (Freq) -526 Гц, амплитудой (Vmax)- 5 вольт и скважностью (duty) – 30.9 %.

    Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе. Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью.

    Как подключить к нагрузке

    Напрямую генератор ШИМ сигнала к нагрузке подключать не следует, потому как он слаботочный и скорее все сразу же сгорит. Для того, чтобы управлять нагрузкой необходим ключ на мосфет-транзисторе. Берём N-канальный мосфет-транзистор IRF3205 и собираем всё по схеме:

    Ардуино ШИМ на IRF3205

    Резистор R1 нужен для защиты пина ардуинки от выгорания, а резистор R2 для того, чтобы транзистор полностью закрывался, когда ардуина не даёт выходного сигнала.

    Как видно ничего сложного. Четыре элемента и ШИМ-контроллер готов. Он уже может управлять одноцветной светодиодной лентой или каким-нибудь моторчиком.

    Если нужна трехцветная лента или больше лент (делаем многоканальный ШИМ), просто добавляем ключи на пины D3, D5, D6, D9, D10, D11 (только на них работает ШИМ). Итого, Ардуина способна управлять мощностью 6-ти устройств одновременно.

    IRF3205 способен выдерживать токи до 70 Ампер при напряжении до 55 Вольт, таких характеристик вполне достаточно для решения большинства бытовых задач.

    Если нужно управлять плюсовым контактом

    В таком случае нам понадобится другой мосфет- транзистор — P-канальный. Схема аналогична, только подтягивающий резистор подключен к плюсу.

    Также нужно будет инвертировать сигнал на выходе ардуино, ведь при подаче 5 вольт транзистор будет закрываться, а при 0 — открываться, значит шим скважностью в 30% выдаст 70% мощность на выходе схемы.

    ШИМ на irf4905, питание5 v

    Стоит оговориться такая схема будет работать только при питании не выше 5 вольт, так как для полного закрытия P-канального транзистора необходимо подтянуть его затвор к плюсу питания, а ардуина способна выдавать на цифровой пин только 5 вольт. Значит, при питании хотя бы чуть-чуть выше напряжения выдаваемого на цифровой пин транзистор будет не полностью закрываться при верхней части импульса ШИМ и БУДЕТ СИЛЬНО ГРЕТЬСЯ. Полностью отключить нагрузку он тоже не сможет.

    Если нужно управлять, к примеру,12 -ти вольтовым устройством, то схема немного усложнится. Добавится так называемое «плечо раскачки» или драйвер полевого транзистора. По классике он собирается на двух, а иногда и на трёх транзисторах, но мы есть вариант немного проще, который работает при невысоких частотах:

    Ардуино, управление ШИМ по плюсовому проводу IRF4905

    Контроллер ШИМ для RGB светодиодной ленты

    В качестве примера приведу схему ШИМ контроллера для RGB светодиодной ленты на ардуино. В ней используется трёхканальный ШИМ для управления тремя цветами ленты. Ниже будет ссылка на готовое устройство, собранное на этой схеме управления.

    ШИМ контроллер RGB ленты на ардуино

    Соединяется всё вот так:

    В схеме я добавил ещё кнопку, она нам поможет в будущем переключать цвета и регулировать яркость.

    Вот простой код, позволяющий засветить ленту различными цветами. Чтобы изменить цвет подставьте цифры в значения для R, G и B из комментария ниже.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector