Сетевой коммутатор мощных нагрузок

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:

1. Регулятор мощности с экономичной схемой управления
2. ЖКИ дисплей показаний двух расходомеров
3. 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

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Микроконтроллер
• AVR