logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Szukanie Zaawansowane
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Pomiar częstotliwości. Jak doprowadzić do uP napięcie z prądnicy?

Jacek1708 18 Lis 2007 17:47 3248 18
Zgłoś naruszenie prawa
Odpowiedz | Nowy temat
  • #1 4495159
    Jacek1708
    Poziom 12  
    Posty: 111
    Pomógł: 4
    Ocena: 5
    Witam
    Układ na jakimś uP będzie miał za zadanie kontrolę pracy agregatu prądotwórczego. Jednym z parametrów są obroty silnika co przekłada się na częstotliwość . W momencie startu silnika częstotliwość wraz z obrotami wzrasta. Przyjmuje się że silnik osiągnął obroty pracy samodzielnej przy około 400rpm czyli częstotliwość około 13 Hz i jest to sygnał do wyłączenia rozrusznika. Napięcie szczątkowe prądnicy ( nie w pełni wzbudzona ) wynosi około 40V i rośnie do wartości znamionowych. Drugim kontrolowanym parametrem jest przekroczenia obrotów znamionowych 1750rpm ( ochrona przed rozbieganiem) czyli około 59Hz. Napięcie w tym momencie wynosi 230V.
    Pomyślałem że można by to zrobić za pomocą uP i programu do pomiaru częstotliwości.
    Pytanie: Jak doprowadzić do uP napięcie z prądnicy tak by można było odczytać częstotliwość ( obroty silnika) ? Myślałem o optoizolacji na 4N35 Jak sterować LED przy takim zakresie napięć? Proszę o inne wskazówki
    Za konkretne rady klikam Pomógł
    Prezentacja i testy COM Express Type 10 - NANOCOM-ARH z carrier board [sponsorowany]
  • #2 4495271
    andwod
    Poziom 13  
    Posty: 78
    Pomógł: 3
    Ocena: 8
    Może by tak spróbować kontrolować obroty wału
    są czujniki inducyjne które w sposób 2 stanowy
    wykrywają obecność metalu (styk)
    Wystarczy zabudować taki czujnik aby reagował na
    obecność klinu na wale lub nierówności sprzęgła
    (z boku tarcz) i można sygnał z czujnika podać
    na wejście (port) mikroprocesora i mierzyć prędkość
    obrotową (czas pomiędzy impulsami).
    Znając prędkość układ może określić kiedy agregat
    odpalił i wyłączyć rozrusznik, oraz kiedy
    agregat się rozbiega. Może to najprostrze rozwiązanie
  • #4 4495750
    Jacek1708
    Poziom 12  
    Posty: 111
    Pomógł: 4
    Ocena: 5
    Pomysł z czujnikiem magnetycznym np takim http://www.alejahandlowa.pl/tr/produkt/czujni...mpol-1-icz-d4-cn-pnp-a1-warszawa_1326351.html
    jest mi znany. Zlicza impulsy z koła zamachowego ( zębatego w który wzębia się rozrusznik). Jednak trzeba dorabiać solidny wspornik i nie zawsze jest dostęp do koła zamachowego poza tym dla różnych silników różna jest ilość zębów tak więc różna ilość impulsów na obrót. Kolejny "-" to cena czujnika w stosunku do pozostałych elementów
  • #5 4497020
    arturt134
    Poziom 27  
    Posty: 792
    Pomógł: 76
    Ocena: 24
    Jak rozumiem napięcie z prądnicy jest zmienne...
    Galwaniczną izolację zapewnisz transformatorem (przekładnikiem napięcia), a dalej dołączasz do:
    - układu pomiaru RMS (scalonego lub wykonanego na piechotę) i przetwornika A/C mikrokontrolera (pomiar napięcia),
    - układu formującego impulsy (np. prostownik + wzmacniacz logarytmujący) i na wejście któregoś z timerów (pomiar częstotliwości)

    Co sądzicie o takim pomyśle?
  • #6 4497997
    Dr_DEAD
    Poziom 28  
    Posty: 829
    Pomógł: 126
    Ocena: 3
    arturt134 napisał:

    Galwaniczną izolację zapewnisz transformatorem (przekładnikiem napięcia)

    Musiał by być to specjalnie wykonany tarnsformator ze względu na zmieniającą sie częstotliwość. Przy małych częstotliwościach rdzeń będzie się nasycał, a transformator przegrzewał. Njlepszym i najtańszym rozwiązaniem jest transoptor.
    Jacek1708 -> Podaj jaką wartość ma mieć prąd diody transoptora, a ja wieczorem jak będe miał czas przedstawie Ci gotowy zasymulowany układ zasilania tej diody (dla napięcia z zakresu 40V - 400V).
  • Pomocny post
    #8 4499968
    Dr_DEAD
    Poziom 28  
    Posty: 829
    Pomógł: 126
    Ocena: 3
    Wydumałem taki schemat:
    Pomiar częstotliwości. Jak doprowadzić do uP napięcie z prądnicy?
    Dlaczego taki? Największym problemem jest moc wydzielana w elementach, musiałem bardzo ograniczyć prąd pobierany ze źródła 400V aby poradzić sobie z mocą. Ograniczeie prądu kondensatorem odpada ze względu na zmieniającą sie częstotliwość napięcia. Dlaczego zastosowałem kilka diod w szereg zamiast jednej diody zenera? Dlatego że diody zenera bardzo różnie zachowują sie przy małych prądach. Wszystkie te ograniczenia prądowe zmusiły mnie do zastosowania tranzystora i co gorsza dodatkowgo zasilania 12V.
    Wyniki:
    1. przebiegi dla napięcia 40V:
    Pomiar częstotliwości. Jak doprowadzić do uP napięcie z prądnicy?
    2. przebiegi dla napięcia 400V:
    Pomiar częstotliwości. Jak doprowadzić do uP napięcie z prądnicy?
    3. moc tracona w poszczegolnych elementach:
    Pomiar częstotliwości. Jak doprowadzić do uP napięcie z prądnicy?
    Jak widać najwięcej mocy tracone jest w R1-R4.
    3. moc średnia na R2:
    Pomiar częstotliwości. Jak doprowadzić do uP napięcie z prądnicy?
    Jak widać wystarczą 4 standardowe rezystory 0.25W
  • #9 4500296
    Jacek1708
    Poziom 12  
    Posty: 111
    Pomógł: 4
    Ocena: 5
    Super
    O takie coś mi chodziło. Jak rozumiem LED na schemacie to LED w transoptorze. A przy okazji, w jakim programie wykonane są schemat i symulacja ?
  • #10 4500369
    Dr_DEAD
    Poziom 28  
    Posty: 829
    Pomógł: 126
    Ocena: 3
    Jacek1708 napisał:

    Jak rozumiem LED na schemacie to LED w transoptorze.

    Tak
    Jacek1708 napisał:

    A przy okazji, w jakim programie wykonane są schemat i symulacja ?

    PSpice chyba wersja 9.2
    Jeżeli chcesz być odseparowany galwanicznie od tego układu to musisz użyć odseparowanego galwanicznie zasilania 12V. Nie wiem z czego będziesz to zasilał, bo jak z akumulatora to będziesz musiał zastosować małą przetwornicę dc/dc z separacją galwaniczną, a jeżeli z sieci to wystarczy transformator z dwoma uzwojeniami po stronie wtórnej, lub dwa transformatory.
    Jak by Cie jeszcze interesowały jakieś przebiegi napięć, prądów, mocy ... to daj znać postaram sie je umieścić.
  • #11 4500612
    Jacek1708
    Poziom 12  
    Posty: 111
    Pomógł: 4
    Ocena: 5
    Układ ma być zasilany z akumulatorów 12V lub 24V. Czy są gotowe przykłady przetwornicy dc/dc z izolacją?
  • #12 4500698
    Dr_DEAD
    Poziom 28  
    Posty: 829
    Pomógł: 126
    Ocena: 3
    Jacek1708 napisał:
    Układ ma być zasilany z akumulatorów 12V lub 24V. Czy są gotowe przykłady przetwornicy dc/dc z izolacją?

    Zdeje sie że możesz kupić taką gotową w sklepie, ale to spory wydatek. Można zrobić sobie samemu taką prostą na NE555 i jakimś rdzeniu ferrytowym ale trzeba by mieć oscyloskop. A najlepiej to zastosować inny układ dla tego transoptora, np. na wysokonapięciowym tranzystorze - pomyśle o tym wieczorem.
  • #13 4500882
    marek_Łódź
    Poziom 36  
    Posty: 3103
    Pomógł: 208
    Ocena: 66
    Przetwornice DC/DC 1W(wystarczy) dostępne są np. w www.tme.pl poniżej 20zł, więc nie opłaca się kleić. W podanym wyżej schemacie wartość skuteczna prądu z generatora przy 230V nie przekracza 2,5mA, co daje moc wydzielaną na rezystorze w granicach 0,6W, więc nie ma konieczności stosowania kilku rezystorów, chyba że masz je na niższe napięcia (warto na to zwrócić uwagę). Kolejne elementy zbędne to diody D1-D4 i rezystor R6 (wystarczy dioda D5).

    Gdybyś chciał uniknąć dodatkowego zasilania, możesz zastosować transoptory z Darlingtonem na wyjściu np TLP127 + dioda blokująca ujemne półokresy, ale tu już moc strat na rezystorach będzie większa ze względu na większe prądy (trzeba liczyć na jakieś 2W przy 230V). Kolejna możliwość to zastosowanie układu relaksacyjnego z pojemnością i Diakiem. Tu moc traconą można znacząco zredukować, ale problemem będzie to, że w każdym półokresie układ będzie generował paczkę impulsów, którą trzeba będzie poddać obróbce po stronie mikroprocesora (programowej lub sprzętowej).
  • #14 4500995
    Dr_DEAD
    Poziom 28  
    Posty: 829
    Pomógł: 126
    Ocena: 3
    marek_Łódź -> Poniekąd mogę się zgodzić z Twoją wypowiedzią ale mam dziwne wrażenie że nieuwzględniłeś faktu, że układ ma równie dobrze działać przy napięciu 30V jak i 300V.
    A co do rezystorków to raczej tak jak piszesz ich napięcie robocze nie przekracza 300V natomiat moc zwykłych węglowych to 1/4W, no chyba że metalizowan to mają wtedy 0.6W.
  • #15 4501058
    marek_Łódź
    Poziom 36  
    Posty: 3103
    Pomógł: 208
    Ocena: 66
    Dr_DEAD napisał:
    marek_Łódź -> Poniekąd mogę się zgodzić z Twoją wypowiedzią ale mam dziwne wrażenie że nie uwzględniłeś faktu, że układ ma równie dobrze działać przy napięciu 30V jak i 300V.
    A co do rezystorków to raczej tak jak piszesz ich napięcie robocze nie przekracza 300V natomiat moc zwykłych węglowych to 1/4W, no chyba że metalizowan to mają wtedy 0.6W.


    Siłą rzeczy lecimy skrótami. Jeśli chodzi o głębszą analizę, to:

    1. wyrżnięcie zasygnalizowanych przeze mnie elementów z pewnością nie pogorszy działania, a uprości układ

    2. w przypadku transoptora TLP127 prąd wejściowy może być na poziomie powiedzmy 1mA (przy 40V), co przy 230V da 6mA x230V=c.a. 1,5W czyli tak, jak pisałem rezystor 2W (40kΩ)

    3. Z układem relaksacyjnym sprawa jest bardziej złożona, bo faktycznie typowe diaki są dostępne na coś koło 30V, więc zrobienie układu wyzwalanego przy 40V (+/- tolerancja) może być problemem. Lepiej by było zastosować tranzystor jednozłączowy, który może wyzwalać przy niższych napięciach. Zaletą takiego układu jest możliwość zastosowania znacznie większego rezystora na wejściu, wadą - jak wspomniałem - generowanie paczki impulsów.

    Co do rezystorów, przy doborze radzę dobrze przyjrzeć się napięciom. Typowe 0.25W przeważnie są na 50V. Nie znaczy to, że przy większych napięciach od razu dadzą ogniem, ale w dobrze zaprojektowanym układzie ten parametr powinien zostać uwzględniony. Być może z tego powodu trzeba będzie dać 2 w szereg (200V), co dodatkowo będzie korzystne ze względu na straty mocy.

    Jeszcze jakieś wątpliwości :?:

    Jeśli już się zdecydujemy na dodatkową przetwornicę DC/DC, na wejściu zamiast układu z tranzystorem możemy dać bramkę Schmitta np. 40106 i dalej rezystor + dioda transoptora.
  • #16 4501166
    Jacek1708
    Poziom 12  
    Posty: 111
    Pomógł: 4
    Ocena: 5
    Zbierając do kupy.
    1.Jak powinien wyglądać układ bez przetwornicy dc/dc.?
    2. czym grozi nie zastosowanie separacji galwanicznej?. Rozumiem że w przypadku uszkodzenia tranzystora wysokie napięcie pojawi się na 12V (24V). Może tu się jakoś zabezpieczyć?
  • #17 4501207
    marek_Łódź
    Poziom 36  
    Posty: 3103
    Pomógł: 208
    Ocena: 66
    Jacek1708 napisał:
    Zbierając do kupy.
    1.Jak powinien wyglądać układ bez przetwornicy dc/dc.?


    Opornik z generatora 40k/2W, dalej równolegle dioda wejściowa transoptora tlp127 i przeciwnie włączona mała dioda zwierająca ujemne półokresy, drugi koniec transoptora i diody na drugi zacisk generatora.

    Układ generatora relaksacyjnego póki co pominę (w razie czego narysujemy)

    Jacek1708 napisał:
    2. czym grozi nie zastosowanie separacji galwanicznej?. Rozumiem że w przypadku uszkodzenia tranzystora wysokie napięcie pojawi się na 12V (24V). Może tu się jakoś zabezpieczyć?
    Przy odpowiednio dużym oporniku na wejściu układu (powiedzmy 470k) nie ma specjalnych szans na, zniszczenie mikrokontrolera, bo nawet po przebiciu tranzystora czy diody zabezpieczającej, procesor sam się broni diodami zabezpieczającymi przed ładunkami ES. W sumie większe znaczenie może mieć to, że transoptor może zmniejszyć poziom zakłóceń (np od odbiorów dołączonych do agregatu)
  • #18 4501302
    Jacek1708
    Poziom 12  
    Posty: 111
    Pomógł: 4
    Ocena: 5
    marek_Łódź napisał:
    Opornik z generatora 40k/2W, dalej równolegle dioda wejściowa transoptora tlp127 i przeciwnie włączona mała dioda zwierająca ujemne półokresy, drugi koniec transoptora i diody na drugi zacisk generatora.

    Równolegle z opornikiem czy szeregowo?
Odpowiedz | Nowy temat
Zgłoś naruszenie prawa

Podsumowanie tematu

✨ Dyskusja dotyczy pomiaru częstotliwości napięcia z prądnicy agregatu prądotwórczego za pomocą mikroprocesora (uP) w celu kontroli obrotów silnika. Silnik osiąga obroty pracy samodzielnej przy około 400 rpm (13 Hz), a obroty znamionowe to 1750 rpm (59 Hz) przy napięciu 230 V. Problemem jest doprowadzenie sygnału napięciowego z prądnicy do uP w bezpieczny sposób umożliwiający pomiar częstotliwości. Proponowano różne metody: czujniki indukcyjne i Halla do pomiaru impulsów z wału, jednak mają ograniczenia konstrukcyjne i kosztowe. Wskazano na konieczność galwanicznej izolacji sygnału, np. za pomocą transformatora separującego lub transoptora (np. 4N35, TLP127). Omówiono trudności związane z szerokim zakresem napięć (40 V do 230 V) i zmieniającą się częstotliwością, co utrudnia stosowanie standardowych transformatorów. Zaproponowano układ z ograniczeniem prądu diodami szeregowymi i tranzystorem oraz dodatkowym zasilaniem 12 V dla transoptora, symulowany w PSpice. Omówiono też alternatywy, takie jak układy relaksacyjne z diakami lub tranzystorami jednozłączowymi, które generują impulsy do pomiaru częstotliwości, ale wymagają obróbki programowej. Poruszono kwestie doboru rezystorów o odpowiedniej mocy i napięciu roboczym oraz zabezpieczeń przed uszkodzeniem uP w przypadku braku separacji galwanicznej. Wskazano, że przy zastosowaniu dużych rezystorów i diod zabezpieczających ryzyko uszkodzenia jest minimalne. Zaprezentowano schemat układu z transoptorem i omówiono jego działanie oraz straty mocy w elementach. Wskazano na możliwość zasilania układu z akumulatorów 12 V lub 24 V oraz potrzebę stosowania przetwornicy DC/DC z izolacją galwaniczną, dostępnej komercyjnie lub do samodzielnego wykonania.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA