Одним из многих преимуществ применения схем с микроконтроллерами, является возможность точного по времени подключения нагрузок к однофазной или трехфазной сети. Устройство, схема которого изображена на рис 1 предназначалось для автоматизации работы испытательного стенда подключения к сети мощной (до 35 КВт) индуктивной нагрузки на строго определенное количество полупериодов сетевого напряжения. Поскольку, в реальности, испытуемая нагрузка могла быть подключена в произвольный момент времени, предполагалось фазу первого полупериода сделать также регулируемой для изучения всех возможных переходных процессов, связанных с такой коммутацией. Естественно, при необходимости, возможно охватить фазоимпульсным регулированием не только первый полупериод, но и все остальные, что может обеспечить необходимую гибкость, например, при реализации сварочных процессов, работающих непосредственно от сети или через мощный трансформатор без дополнительного сварочного инвертора.
Технические характеристики устройства:
Длительность подключения нагрузки — 255 полупериодов сети (2550 мс)
Дискретность настройки времени подключения – 1 полупериод (10 мс)
Длительность задержки первого полупериода –1-10мс
Дискретность задержки — 1 мс
Принцип работы схемы основан на подсчете синхроимпульсов, формируемых в момент перехода напряжения сети через нулевой уровень. Для выделения синхроимпульсов, служит отдельная цепь, запитанная непосредственно от сети 220В, состоящая из микросхемы DD3 и оптрона типа PC817, служащего для гальванической развязки синхроимпульсов от низковольтных цепей схемы. Возможно, что здесь можно было обойтись и более простыми решениями, например, исключить микросхему DD3 из этой цепи, но, видимо, здесь сказалось желание автора следовать в фарватере другой, более ранней разработки [1 ], зарекомендовавшей себя, как весьма надежная.
На другой дополнительной микросхеме DD2 собран генератор импульсов в качестве имитатора синхроимпульсов, служащий для отладочных целей, чтобы можно было оценить работоспособность устройства без подключения сетевой нагрузки. Подключение имитатора, в случае необходимости проводится через разъем (джемпер).
Оба параметра настройки, а именно длительность подключения нагрузки и длительность задержки первого полупериода можно откорректировать кнопками на управляющем блоке (рис 2), ориентируясь , при этом, по LCD индикатору популярной марки WH1602D-NGG ( на схеме не показан). Кнопка Shift должна быть нажата, если подлежит замене параметр задержки первого полупериода. Кроме этого, параметры можно настроить и через com порт из ПК, посредством любой терминальной программы. Старт процесса коммутации начинается нажатием кнопки Start. Светодиод LD1 сигнализирует о коммутации нагрузки. В процессе отработки задания коммутации, блок возвращает через com порт текущие параметры настройки, тем самым сигнализируя о факте самой коммутации. Также, отработка цикла коммутации может быть проведена посылкой специальной команды устройству от ПК через com порт
Как и в случае схемы [2 ] для прототипа блока послужила плата от OLIMEX [3], которая уже имела в своем составе цепь формирования питания +5В на интегральном стабилизаторе LM7805 микросхему формирователь уровней интерфейса RS232 MAX232.. Для удобства пользователя плата была встроена в корпус от автоматов подходящего размера (рис 3) с фрезеровкой окон для доступа к разъему DB9 интерфейса RS232 и разъему питания. Коммутирующий силовой блок, состоящий из пары встречно-параллельно включенных тиристоров V1 и V2 типа Т142-80-12 смотнирован в отдельном боксе из пластика (рис 4). При этом сами силовые тиристоры разделены деревянной перегородкой. Включение этой тиристорной пары осуществляется замыканием их управляющих электродов менее мощным симистором V3 типа ВT134-600 (через резистор 100 Ом /1 Вт), который, в свою очередь, управляется от элемента MOC3023 (размещен, в целях удобства в бело-голубой капсуле (см. рис 4)) с коммутацией на произвольной фазе. Номиналы прочих сопротивлений и конденсаторов указаны на схеме. Каких то особых требований к ним нет. То же касается и кнопок. Переключатель SW, как и трансформатор Т показаны условно. Они должны быть рассчитаны на соответствующую мощность.
Фьюз- биты микроконтроллера ATMega 8515 – заводские. Прошивка приведена во вложении.
Ссылки:
- Регулятор мощности с экономичной схемой управления
- ЖКИ дисплей показаний двух расходомеров
- http://www.olimex.com/dev AVR-P40B-8515 PROTOTYPE BOARD WITH 10 PIN ICSP CONNECTOR FOR AT90S8515 AVR MICROCONTROLLERS
Автор выражает благодарность компании SuperOX за содействие в реализации данного проекта.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Линейный регулятор | LM7805 | 1 | |||
| DD1 | МК AVR 8-бит | ATmega8515 | 1 | |||
| DD2, DD3 | Вентиль | CD4093B | 2 | |||
| ИС RS-232 интерфейса | MAX232 | 1 | ||||
| VT1 | Транзистор | 1 | ||||
| V1, V2 | Тиристор | Т142-80-12 | 2 | |||
| V3 | Тиристор | ВT134-600 | 1 | |||
| D | Диодный мост | 1 | ||||
| Оптопара | PC817 | 1 | ||||
| VD2 | Оптопара | MOC3023 | 1 | |||
| VD4 | Двуханодный стабилитрон | 1 | ||||
| VD9 | Диод | 1 | ||||
| VD10 | Стабилитрон | 1 | ||||
| VD11 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | |||
| LD1 | Светодиод | 1 | ||||
| С1 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | |||
| С3 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | |||
| С3-С6 | Электролитический конденсатор | 4.7 мкФ | 4 | |||
| С7 | Электролитический конденсатор | 220 мкФ 25 В | 1 | |||
| С8 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 16 В | 1 | |||
| С | Электролитический конденсатор | 1 | Возле резистора R19 | |||
| R1-R3, R5, R23 | Резистор | 10 кОм | 5 | |||
| R4 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | |||
| R6 | Резистор | 330 Ом | 1 | |||
| R7, R9, R19 | Резистор | 1 кОм | 3 | |||
| R8 | Резистор | 100 кОм | 1 | |||
| R15 | Резистор | 160 Ом | 1 | |||
| R16 | Резистор | 100 Ом | 1 | 1 Вт | ||
| R17 | Резистор | 75 кОм | 1 | |||
| R18 | Резистор | 18 кОм | 1 | |||
| R20, R21 | Резистор | 30 кОм | 2 | |||
| R22 | Подстроечный резистор | 10 кОм | 1 | |||
| to LCD | LCD-дисплей | WH1602D-NGG | 1 | |||
| SW1-SW4 | Тактовая кнопка | 4 | ||||
| SW, SW | Сдвоенный выключатель | 1 | ||||
| J | Клеммная колодка | 8-м клемм | 1 | |||
| J | Джампер | 1 | ||||
| J | Разьем | RS232 | 1 | |||
| ICP | Разьем для подключения программатора | 1 | ||||
| Т | Трансформатор | 1 | ||||
| Разьем для подключения блока питания | 1 | |||||