Ненавязчивая автоматизация ректификационной установки

Наверно, будет... Правда у метеостанций свои "спехцифиццские" тараканы ;)

---

Заехал на работу, посмотрел как общается малинка с тинькой (еще с прошлого года, последний запуск теста - 29 декабря). В общем-то вполне душевно общаются ;) Более 16 млн байтовых обменов с тех пор. Ошибок - 0. Все. Выключил тест. Думаю, этого вполне достаточно для любых наших приложений.

---

Идем дальше. Следующий шаг в направлении LITE - силовые модули с простейшим функционалом - вкл/выкл. В случае ректификации это - управление контактором, открытие/закрытие воды охлаждения, включение/выключение клапанов, перенаправляющих отбор, и прочий бинарный функционал... Сами силовые модули (точнее - их "железо"), естественно, унифицированы - твердотельное реле с тинькиными мозгами и I2C-интерфейсом. Но firmware у модулей будет разные. Они будут отражать специфику выполняемых модулем задач.

твердотельное релеOldBean, 03 Янв. 18, 07:28

А почему реле? Чем симистор не устраивает?

А почему реле? Чем симистор не устраивает?gol_avto, 03 Янв. 18, 15:40

Не в обиду - твердотельное рели в составе имеет в основном симистор. По  импортному - TRIAC.
Иногда IGBT или MOSFET транзисторы. В зависимости от целей.

Выдержки из инета :
"Твердотельное реле (ТТР) — электронное устройство, являющееся типом реле без механических движущихся частей, служащее для включения и выключения высокомощностной цепи с помощью низких напряжений, подаваемых на клеммы управления. ТТР содержит датчик, который реагирует на вход (управляющий сигнал) и твердотельную электронику, включающую высокомощностную цепь. Этот тип реле может использоваться в сетях постоянного и переменного тока. Устройство применяется для тех же функций, что и обычное реле, но не содержит движущихся частей.

Серийные твердотельные реле используют технологии полупроводниковых устройств, таких как тиристоры (симисторы) и транзисторы, чтобы переключать токи до сотен ампер. ТТР имеют более высокую скорость переключения, чем электромеханические реле и имеют полную гальваническую развязку. Твердотельные реле менее приспособлены к выдерживанию кратковременных перегрузок (превышению предельно допустимых токов и напряжений), чем их электромеханические аналоги, и имеют чуть большее сопротивление в замкнутом состоянии."

Добавлено через 2мин.:

поподробней http://www.kippribor.ru/o_tverdotelnih_rele_Kippribor

Добавлено через 4мин.:

бегло нашел в соседней ветке
[Твердотельное реле ( своими руками ). Страница 2]

 Дополню: Если есть тестер за 150 рублей из Китая , никто не стремится залезть в лифт чисто с "показометром" (то есть RMS вроде и не требуется), берут всякие что побольше да подороже. Есть просто такая хрень (как с молнией) - пиковое напряжение. Оно пробивает в обратную сторону. Кто говорит что это фигня - ему сначала надо объяснить почему никогда в обратку не полетит пиковое по каким то причинам (доказать расчетами), хоть ТЭН под открытым небом на штыре громоотвода с резисторами понижающими, это классифицирующих не волнует. Критерии у них другие от слова вообще (все пляшет от энергии). Тема темная. Поэтому как только ты семистору, да хоть полевому транзистору докажешь такие свойства - обогатишься на уровне биллигейтса и только в путь используй никаких проблем.
Но в духе сегодняшних постов моих - никто тут толком не знает "Самое простое решение" , только эмпирический опыт ну и разум, куда без него.
В промышленности есть еще такое интересное решение для всех мутных дел - двухконтурная защита. По сути Твердотельное реле обыгрывает все чего можно по простоте надежности для наших дел.
Но так как мне перед OldBean немного стыдно, то надеюсь он прочитает "эту тему" , и даст свой комментарий, как он умеет
Табличка просто о CAT
https://www.google.ru/...515078900575703
А вот о той табличке о которой я подразумевал - тут блин походу заговор президентов не иначе... ищу.. скоро таблицу взрывозащит не найдешь, долбаный гугль. http://4.bp.blogspot.com/...1600/TABLE5.jpg
OldBean, ну как то так получилось опять, тема у тебя такая, классная...

17.1. Вариант LITE. Блок-схема, крейт и общая компоновка

Потихоньку, по мере изготовления, буду описывать вариант LITE. Это упрощенный и "унифицированный" вариант предыдущей автоматизации ректификационной установки. Блок-схема, на которой я в конце концов остановился представлена на рисунке ниже. На этом же рисунке приведено и краткое описание особенностей данной системы автоматизации.

Конструктивное оформление - в большой степени дело вкуса, имеющихся в наличии материалов, опыта и привычек. В этом и следующих топиках я описываю свои решения. Не потому что они лучше. А просто для конкретики. Это то, что уже есть и работает. Я привык работать с открытыми стендами. Кто-то привык все прятать в коробочки. Конструктив в этом случае может быть другим. Но это никак не скажется на остальных программно-аппаратных решениях, которые будут описываться в следующих топиках.

Итак, конструктивно вариант LITE у меня выполнен так, как показан на следующем рисунке. Краткие пояснения (что есть что) - на самом рисунке.

На единой пластине из стеклотекстолита расположены основные узлы. Малинка (микрокомпьютер Raspberry Pi model 3) расположена слева. Общая шина - в центре. Низковольтная (цифровая) часть общей шины выполнена на отдельной платине фольгированного стектотекстолита. Соответствующий lay-файл - в приложении к данному топику (файл crate_low_voltage_bus_pcb.lay6). Высоковольтная часть общей шины выполнена из отрезков латунных шин. Здесь же в центре находится и общий радиатор для симисторов силовых модулей. Справа на кусочке DIN-рейки расположены индикаторы напряжения (на шине и в сети), контактор, дифавтомат и вспомогательная розетка. Монтаж этих элементов достаточно очевиден (см. блок-схему выше) и в комментариях не нуждается.

В следующем топике мы рассмотрим схему и исполнение унифицированного силового модуля (один из таких модулей, подключенных к программатору, показан в нижней части рисунка) и напишем (и подробно разберем для новичков) простейший вариант firmware модулей, выполняющих простейшую функцию обычного выключателя, управляемого по I2C. Такие модули используются для управления контактором, клапаном воды охлаждения и т.п.

---

Добавление от 07.08.2019.
Расположение линий SDA и SCL на сигнальной шине крейта соответствует разводкам модулей, выполненных на ATtiny85 (см. "Тупиковые варианты"). Для модулей, выполненных на МК ATMega328, линии SDA и SCL нужно поменять местами (см. здесь). Обратите на это внимание при подсоединении малинки к шине крейта!

---

Добавление от 16.08.2019
Расширенный вариант крейта (схема и разводка), разработанный коллегой BogAD можно найти в приложении к этому топику. В этом крейте 1) предусмотрено отдельное гнездо для датчиков атмосферного давления (BMP180, BMP280, MS5611) и 2) сделана гальваническая развязка шины i2c между малинкой и модулями.
Обратите внимание, что по расположению пинов крейты не совместимы. В случае использования модулей с моей разводкой в крейте BogAD придется использовать переходники.

---

Предыдущий топик  Вернуться к оглавлению  Следующий топик

OldBean, В следующем топике, если не затруднит, распиши функционал контактора как ты видешь. Мне просто интересно понять запланированные функции и оценить цель его использования.
И... считаю RMS все же поставить надо после контактора, а не до, если оставлять функцию контактора как ты задумал (если я не ошибся).

ps Я, конечно не отрицаю, что зачинщиком по этому контактору был я. Но, в ходе течения обсуждения, я чуток поменял суть  задумки защиты. Хочу понять, что я с тобой на одной "волне".

На единой пластине из стеклотекстолита расположены основные узлы...OldBean, 03 Янв. 18, 18:43

На фото видна пластина стеклотекстолита и снизу еще какое-то основание, или это толстый текстолит? Общий радиатор от чего приспособлен/где приобретен?

2gol_avto
Твердотельное реле - это обобщенное название "электронных реле" на основе коммутирующих силовых элементов (электронных ключей - симисторов, мощных полевых транзисторов или IGBT) и некоторой минимальной обвязки (например, в виде оптосимисторов), позволяющей управлять ключом при помощи малых напряжений/токов (на уровне обычных цифровых сигналов). В основе "силового модуля", который используется в LITE, как раз и лежит твердотельное реле. Т.е. - симистор с моськой (MOC3083). Но, в отличие от обычных твердотельных реле, в силовом модуле еще есть "мозги" (т.е. тинька), позволяющие выполнять более сложные коммутирующие задачи, чем просто включение/выключение. А именно, - ШИМ, брезенхем и т.п. Кроме этого, там еще есть I2C-интерфейс.

Ну а подробности про ТТР - коллега BogAD написал и хорошую ссылку привел.

---

PavelSaratov, честно говоря, ни х не понял сути (это если мягко сказать ;) Праздники, наверное, сказываются ;)

---

2BogAD Я больше часа потратил, чтобы RMS передвинуть ближе к сети, а тут - "после контактора..." ;) А функционал навеяла недавняя ситуации. Прихожу с обеда - читаю объявления про кратковременные отключения электричества до 17.00. А у меня все "раскочегарено", вторые сутки вторая ректификация проистекает. Обидно. Так бы уехал и вечером бы запустил дистанционно. А тут - никак. Поэтому и решил перенести датчик RMS поближе к сети и мини-UPSы заказал из поднебесной. Для отработки следующих ситуаций:
1. Автоматический запуск установки после плановых отключений электричества (вариант, когда установка просто "висит на пустой сети" во время испытаний мне не нравится; лучше высокое отключить на это время). Но, для того, чтобы узнать, появилось ли напряжение в сети и какое, при разомкнутом контакторе, нужен соответствующий датчик. Датчик RMS может выполнить эту функцию, если его поставить перед контактором. Смысла ставить отдельный датчик на эту функцию, вроде бы, нету.
2. То же самое, только дистанционный вариант.
Т.е. это - не защитные функции, это, скорее, - дополнительный функционал.

---

На фото видна пластина стеклотекстолита и снизу еще какое-то основание, или это толстый текстолит? Общий радиатор от чего приспособлен/где приобретен?Lexord, 03 Янв. 18, 19:45

Толстый (8 мм) стеклотектолит - общее основание (это он так смешно обесцвечивается, точнее - потемнел с поверхностей), тонкий стеклотекстолит (1.5 мм, светло желтенькая пластина) - низковольтная (цифровая) часть общей шины (с нижней стороны - полоски цифровой шины). Радиатор сделан фрезеровщиком из дюралевого кругляка по заказу.

BogAD Я больше часа потратил, чтобы RMS передвинуть ближе к сети, а тут - "после контактора..." А функционал навеяла недавняя ситуации. Прихожу с обеда - читаю объявления про кратковременные отключения электричества до 17.00. А у меня все "раскочегарено", вторые сутки вторая ректификация проистекает. Обидно. Так бы уехал и вечером бы запустил дистанционно. А тут - никак. Поэтому и решил перенести датчик RMS поближе к сети и мини-UPSы заказал из поднебесной. Для отработки следующих ситуаций:
1. Автоматический запуск установки после плановых отключений электричества (вариант, когда установка просто "висит на пустой сети" во время испытаний мне не нравится; лучше высокое отключить на это время). Но, для того, чтобы узнать, появилось ли напряжение в сети и какое, при разомкнутом контакторе, нужен соответствующий датчик. Датчик RMS может выполнить эту функцию, если его поставить перед контактором. Смысла ставить отдельный датчик на эту функцию, вроде бы, нету.
2. То же самое, только дистанционный вариант.OldBean, 03 Янв. 18, 20:04

Стоп..стоп... Бр-рррр....
Я похоже "у..празник'ился", чъёт не пойму я.
Допустим, функционал компонентов, а в частности триаков, в порядке, что мешает управлять ими для старта установки в целом? Зачем именно для этого контактор?
Я хотел раньше контактором убрать вариант когда переход триака пробит накоротко и не возможно остановить процесс. Очень страшно, когда триак ТЭНа  накрылся и он жарит по полному.
По ходу обсуждения, Сергей, ты сам проверил эксперимент [сообщение #13099090]. Я посчитал, что решено поручить обратную связь на датчик температуры ТСА (благодарность за идею dimato [сообщение #13096551] и sevpro (не нашел ссылку).
Малинка вычислила бы аварию по температуре ТСА.
Т.к. разрешение на открытие триака ТЭНа от неё нет, значит триаку капут, надо рубить силу. Теперь имеем два способа
1. Контактором по варианту Сергея (и... моей идеи ранее [сообщение #13095736]) - возможно и допустимо.
Ну как мне не попытаться оправдаться...

Да, остановит этот вариант аварийную ситуацию, но для работы установки, в нормальных условиях, контактор надо держать всегда включенным. А это дополнительное эл.магнитное поле (причем переменное), дополнительный нагрев, хотя и не большой, ну и затраты эл.энергии. Самое неудобное, так это его щелчки, которые постоянно будут напрягать.
1.1. Датчик RMS после контактора - Не понятно зачем.
Если только как индикатор уровня сети в розетке (RMS), с сервисной функцией индикации 0... При наличии контактора, возможно оправдано, но, допустим, контактор не включился по как-то причинам (мех.заедания), этот "датчик RMS" не подаст сигнал, что нет 220! Т.к. контактор не включился.
А Малинка будет размышлять: "Почему я пытаюсь нагреть куб, а он такой холодный, как айсберг в океане..."
Не критично это..., но зачем напрягать Малинку?

2. Представим схему без контактора, диф.автомат и один автомат на UPS 5V. Допускаем, что они всегда включены.
При исправности всех ТРИАКов и других компонентов нашей установки, нам ни что не мешает включать-выключать любой процесс дистанционно или по программе автоматизации.
Даже после  прерывания энергоснабжения, Малинка по наличию сигнала от RMS что "нет напруги", сможет отработать правильно алгоритм стопа (сохраниться) благодаря UPSу. А при появлении, продолжить процесс, проведя необходимые "телодвижения"  для "Старта".
Так же других нештатных сигналов от датчиков (разлив воды, давления и т.д. и т.п.)
Но это при НОРМАЛЬНЫХ и объяснимых процессов.
И вдруг, малинка "видит" что что-то не так. Температура ТСА растет бесконтрольно, а сигналов управления от неё на это не было, значит что-то в силе не так. Делает вывод "ТРИАК ТЭНа приказал долго жить". Тут стандартными способами мы не можем это прекратить это ни как, кроме варианта "выруба" диф.автомата (спасибо за идею  U-M  [сообщение #13098798](ну и по 1 варианту откл.контактора). Малинка сигналит по INT (садит на 0) и рубим установку без варианта дальнейшего запуска.  Просигнализируем всеми доступными способами хозяину, пускай меняет ТРИАК.
Тут, понятно, что RMS должен стоять после аппарата защиты, который в этом случае выступает диф.автомат. Он еще даст понять Малинке, что проблема исключена, диф.автомат отрубился и напруги нет.

Хоть забанте меня,  ну не понимаю нужность контактора при наличии способа отрубания диф.автомата!
Рубим только при неисправимой аварии в схеме (перегорели ТРИАКи накоротко). Алгоритм обнаружения АВАРИЙ - наши идеи. Например по температуре ТСА...
В остальном управимся ТРИАКами под управлением системы!

Это объяснимо, или я недопонимаю?

Ну давайте разбираться. Проблема в том, что мы говорим о разных вещах и они у нас замешались в одну кучу. Вы говорите о незапланированных нештатных ситуациях, а я говорю о запланированных (т.е. "почти" штатных ;). Предлагаю разбить вопрос (задачу) на три части. Иначе не разберемся (или будем делать это очень долго ;).
1. Сначала определим функционал и архитектуру системы для штатных режимов работы.
2. Потом добавим средства для работы с "запланированными" нештатными ситуациями. Например, дистанционное отключение и запуск установки при неожиданных "плановых" ;) отключениях электричества или воды, дистанционное отключение установки на ночь и запуск утром (например, чтобы "ублажить" требования ТБ и не оставлять надолго установку без присмотра) и т.п. Т.е. когда нет "противопоказаний" к автоматическому или дистанционному запуску установки после перерыва в энерго- или водоснабжении установки.
3. И, наконец, добавим средства для обработки незапланированных нештатных ситуаций. Т.е. - аварий в самом прямом смысле (пробило ТЭН, порвало шланг или вообще непонятно почему вырубился дифавтомат...). В этом случае задача автоматического или дистанционного запуска установки не стоит. Только - быстрое реагирование: обесточивание, обезвоживание и сообщение о нештатной ситуации.

В такой (разбитой на три части) постановке задачи, описанная выше архитектура системы в принципе позволяет полностью обрабатывать ситуации пунктов 1, 2 и почти полностью п.3 (полностью будет уже, наверное, с мини-UPSиком).

Если согласны с такой постановкой задачи - можем обсудить детали ;) Если нет - предлагайте свой вариант обсуждения архитектуры.

---

PS
Кстати, датчик температуры на ТСА - далеко не такое однозначное решение, как казалось вначале. Дело в том, что если в сырце много неконденсируемых в дефлегматоре летучих фракций, то температура в ТСА в начале ректификации может спокойно возрастать до 60-65°C. См. пример лога в приложении к топику. Красеньким отмечены две ситуации, когда датчик на ТСА выдаст ложный сигнал тревоги. В отличие от пропарки колонны, где ТЭН работает на 100% (ну как и "аварийный" ;), первая бывает, когда ТЭН греет в обычном (рабочем) режиме.
Примечание: предложение выкинуть такой дефлегматор и поставить сверхсупермощный - вряд ли конструктивно. Появляются другие нюансы... ;)

Кстати, датчик температуры на ТСА - далеко не такое однозначное решение, как казалось вначале.OldBean, 04 Янв. 18, 05:46

Это точно, но если сюда добавить превышение рабочего давления в кубе, то по моему должно все получиться.

если сюда добавить превышение рабочего давления в кубе, то по моему должно все получиться.dimato, 04 Янв. 18, 09:35

Да. Конечно. Датчик давления в кубе не будет тревожиться при отгонке неконденсируемых фракций в начале ректификации. Он может "забеспокоиться" (в смысле - понапрасну) лишь в режиме пропарки колонны. Но этот режим - очень жесткий и, естественно, предсказуемый. Ректификационная установка фактически работает как простуженный дистиллятор с воспалившимися гландами ;). Система может легко это учесть и не поднимать тревоги.

Предлагаю разбить вопрос (задачу) на три части. Иначе не разберемся (или будем делать это очень долго .OldBean, 04 Янв. 18, 05:46

Отлично! В какой форме "ТЗ по ситуациям" будем расписывать?

Если согласны с такой постановкой задачи - можем обсудить детали Если нет - предлагайте свой вариант обсуждения архитектуры.OldBean, 04 Янв. 18, 05:46

И спорить не буду! И готов активно пообсуждать и кое-то предложить.
Сергей, я от архитектуры отступать не хотел. Есть только уточнения и дополнения.
В первую очередь хочу предложить убрать избыточный элемент "Контактор".
Сергей, ты же сам сетуешь за самодостаточность.
Во вторую очередь хочу найти компромиссный вариант "обратной связи" для диф.автомата чтоб малинка понимала в каком он состоянии. Для чего - чуть позже. Еще в обработке...

BogAD, Возможно не так понял, но, любой Контактор можно включить в цепь аварийных датчиков. Часто простых. И включить его после сброса аварии можно чисто электрически.
Диф автомат или УЗО требуют ручного включения.

Все проще. Контактор в данной архитектуре не является защитным элементом при авариях, связанных с напряжением. Эти функции выполняют дифавтомат и плавкие предохранители. Контактор - это просто "электронный рубильник", управляемый малинкой. И не более!

---

В порядке рефлексии, написал немножко подробнее обо всех этих делах. Для определенности, конкретизируем процесс, который мы автоматизируем:
a. ректификация этанол-содержащих жидкостей;
b. ректификация кубовая (т.е. процессы не стационарные, а квазистационарные);
c. достаточно длинная насадочная колонна;
d. водоохлаждаемый дефлегматор.
Для простоты еще пару дополнительных условий:
e. Автоматическое распределение фракций не рассматриваем, т.к. оно не меняет сути задачи (просто меняется количество клапанов или других устройства для перенаправления потоков).
f. Рассматриваем только исполнительные устройства, т.к. номенклатура датчиков для конкретных задач обычно итак понятна.
Собственно задача: определить минимальный необходимый набор исполнительных устройств для этой установки.

Как уже отмечалось, рассматриваем три типа ситуаций:

1. Штатный режим. Это вариант, когда ничего не ломается и не отключается (ни вода, ни свет). Все просто идеально. В этом случае минимальный набор исполнительных устройств, для проведения всех этапов ректификации, выглядит так: два плавных регулятора, управляемых микрокомпьютером или "вручную" (регулятор мощности и регулятор скорости отбора) и два дискретных "ручных" включателей/выключателей (вода и питание). Без этих четырех исполнительных устройств провести полноценную кубовую ректификацию нельзя.

2. Плановые нештатные режимы (плановые отключения света и/или воды и другие причины перерывов в работе установки; типа ТБ). При этом установка должна быть обесточена (по высокому напряжению) и перекрыта вода. Установка остается в рабочем состоянии, поэтому после перерыва может быть включена и выведена на рабочий режим для продолжения процесса. Очень хотелось бы, чтобы все эти действия (до перерыва и после него) могли бы быть выполнены автоматически или дистанционно. Это несложно реализовать, если для включения/выключения сети поставить контактор, а для воды - электромагнитный клапан. Т.е. два включателя/выключателя из пункта 1 сделать "электронными" ;) Т.е. - управляемыми малинкой.

3. Аварии ("неплановые" нештатные ситуации ;). Пока рассмотрим только электричество. Другие факторы (пожары, затопления и т.п.) оставим на потом. Аварии по высокому (сетевому) напряжению лучше отрабатывать на аппаратном (не на программном) уровне. Пожары нам ни к чему... В целом их можно разбить на два класса. Первый - резкое увеличение нагрузки на силовые элементы (т.е. - короткое замыкание ТЭНа, катушек клапанов и т.п.). Для таких незадач в силовые модули поставлены предохранительные устройства (плавкие предохранители, миниавтоматы и т.п. по вкусу). Второй класс - попадание фазы на корпус или низковольтные узлы (замыкание ТЭНа на корпус, замыкание подводящи проводов на корпус и т.п.). На это случай тоже поставлен предохранитель - дифавтомат. Он же (ибо автомат) поможет и с авариями первого класса, если все будет совсем плохо.

Более сложные электрические аварии (типа пробоя силовых ключей и т.п.) приводят к нарушениям режима работы установки, но не требуют моментального, экстренного отключения. Их можно решать уже при помощи малинки и соответствующих датчиков. Но это - уже совсем другая тема.

Вот, из-за пункта 2, в системе как раз и предусмотрен контактор. Без него как?

Отлично. Выходим на плодотворную дискуссию!
Начнем с краеугольного вопроса.

2. Плановые нештатные режимы (плановые отключения света и/или воды и другие причины перерывов в работе установки; типа ТБ). При этом установка должна быть обесточена (по высокому напряжению) и перекрыта вода. Установка остается в рабочем состоянии, поэтому после перерыва может быть включена и выведена на рабочий режим для продолжения процесса. Очень хотелось бы, чтобы все эти действия (до перерыва и после него) могли бы быть выполнены автоматически или дистанционно. Это несложно реализовать, если для включения/выключения сети поставить контактор, а для воды - электромагнитный клапан. Т.е. два включателя/выключателя из пункта 1 сделать "электронными" Т.е. - управляемыми малинкой.OldBean, 04 Янв. 18, 19:06

Ок. берем на ум...

Вот, из-за пункта 2, в системе как раз и предусмотрен контактор. Без него как?OldBean, 04 Янв. 18, 19:06

Прекрасно! Подошли к стержню разногласия, не!... к краеугольному камню преткновения!

Каждый унифицированный силовой модуль управляет своей индивидуальной нагрузкой. Силовым элементом в унифицированных силовых модулях фактически и по сути является твердотельное реле (ТТР).
OldBean, ткни меня носом, почему в аварийной ситуации исправное ТТР не может прекратить подачу высокого?
Если ТТР исправно, мы же можем, банально, его погасить и высокое убирётся с нагрузки?
Можем или нет?
Можем? Ок! Тогда зачем тогда на входе высокого ставить "швейцара", которого будем просить открыть и закрыть общее высокое? Нет тут рационального зерна и логики. Одна иррациональность...
Закидайте меня спелыми бананами...  

PavelSaratov, честно говоря, ни х не понял сути (это если мягко сказать Праздники, наверное, сказываются

Вы про CAT? По сути все то что здесь делают  выбивается за ПРИВЫЧНОЕ типа лампочка. Поэтому как только не лампочка, надо как то квалифицировать возможные последствия. Т.е. в конкретном данном случае я предположил что реле твердотельные как раз как с двойным контуром защиты вещь. Но похоже я ошибся.

Тогда зачем тогда на входе высокого ставить "швейцара", которого будем просить открыть и закрыть общее высокое? Нет тут рационального зерна и логики. Одна иррациональность...BogAD, 04 Янв. 18, 20:56

А... Теперь понятно. Вы предпочитаете ходить по квартире с карандашом и списком подключенных приборов, если ее нужно нужно полностью обесточить (отключить), а потом опять включить. Тем не менее, для этой цели можно воспользоваться общим автоматом в прихожей. ;)

---

Архитектура LITE задумана как гибкая, легко расширяемая (или сужаемая ;) система. Поэтому дилемма, ставить или не ставить на прибор (установку) общий рубильник (в данном случае - контактор), становится просто делом вкуса и привычек разработчика. Я предпочитаю ставить. Мне это удобно.

---

2 PavelSaratov Часть последствий, связанных с перенапряжением снимается снабберами. В частности, для индуктивных нагрузок в ТТР параллельно триаку ставится снабберная RC-цепочка. Она демпфирует "иглы" перенапряжения. В силовых модулях варианта LITE такая цепочка тоже предусмотрена.

17.X.3. Вариант LITE. Силовой модуль

Силовой модуль - это, по сути, связующее звено между малинкой и исполнительными устройствами (катушки контакторов, клапанов, ТЭНами и пр.). По одному силовому модулю на каждое исполнительное устройство. В варианте LITE мы рассматриваем только высоковольтные (~220В) исполнительные устройства. Поэтому силовые модули выполнены на базе симисторов (триаков). Но, в принципе, ничему не противоречит использование и низковольтных исполнительных устройства. Для этого в общую шину нужно добавить соответствующие силовые шины (12В или другие по необходимости) и в качестве ключей в соответствующих силовых модулях использовать мощные полевые транизисторы.

Схема силового модуля варианта LITE представлена на рисунке ниже.

Модуль состоит из двух функциональных блоков: твердотельное реле (ТТР) слева и "мозгов", в виде микроконтроллера ATtiny85 с оснасткой, справа.

ТТР выполнено по стандартной схеме включения драйвера симистора MOC3083 (см. datasheet). В качестве силового ключа используется 16-амперный симистор BTA16 (см. datasheet), которого хватает для большинства приложений, связанных с рассматриваемыми здесь ректификационными установками. При необходимости в силовой модуль можно поставить и более мощные симисторы. "Ушко" у симисторов серии BTA изолировано. Поэтому симисторы всех силовых модулей можно крепить на общем радиаторе. При размыкании индуктивных нагрузок (например, катушек клапанов) необходимо поглотить запасенную в катушках электромагнитную энергию, которая может привести к перенапряжению на закрытом симисторе. Для этого, параллельно симистору поставлены снабберные цепочки R2C3. Подробности выбора номиналов снаббера - в примечании на схеме или в datasheet.

Второй функциональный блок силового модуля (справа) выполнен на микроконтроллере ATtiny85. Он обеспечивает реализацию различных режимов работы силового модуля: простое включение/выключение нагрузки, ШИМ, управляемый пропуск импульсов (модуляция плотности импульсов aka PDM aka "Брезенхем"). Кроме этого, ATtiny85 обеспечивает связь с малинкой по протоколу I2C (сигналы SCL и SDA на общей шине). Сигнал Zero предназначен для синхронизации работы силовых модулей с нулем питающей сети 220В. Сигнал Int предусмотрен для будущих расширений функционала силовых модулей. Более подробно работа "мозгов" силовых модулей будет рассматриваться в топиках, посвященных их программному обеспечению (firmware).

Разъем ISP предназначен для программирования впаянных в плату микроконтроллеров силовых модулей (ISP означает In-System Programming, т.е. программирование МК (и других программируемых устройств), уже вставленных в плату).

Компоновка элементов силового модуля и разводка представлены на следующем рисунке. Соответствующий lay-файл - в приложении к данному топику.

Разводка рабочая, проверенная. Хотя и не очень удачная - много перемычек (синенькое) пришлось вынести на другой слой. Делалась второпях. Для "утюжной" технологии большое количество перемычек может раздражать. Разводку с меньшим количеством перемычек, но другими габаритами плат и, кажется, другим расположением некоторых контактов на общей шине, выкладывал коллега BogAD здесь. Так что некий выбор готовых разводок силового модуля есть. Если кто-нибудь будет делать свою разводку - выкладывайте, пожалуйста. Для общей пользы ;)

Ну и, наконец, общий вид готовых плат силовых модулей представлен на следующем рисунке.

Для минимальной (самой аскетичной ;) работы ректификационной установки нужно два исполнительных устройства - ТЭН, с регулируемой мощностью, и устройство отбора, с регулируемой скоростью отбора (в моем случае - электромагнитный клапан отбора). Ну и тот самый контактор - третье устройство. Поэтому я сразу сделал три силовых модуля. Два - со снабберами, рассчитанными на катушки (клапан отбора и контактор) и один - на активную нагрузку (ТЭН).

В следующем топике мы рассмотрим простейший вариант firmware для силового модуля контактора. Функционал его предельно прост - включить и выключить высокое на общей шине. Он не требует внешней синхронизации с нулем сети (это нужно для тиньки при реализации ШИМ или PDM). Собственный детектор нуля есть в драйвере симистора. Поскольку датчик RMS с детектором нуля еще не готов, то силовой модуль контактора - хороший кандидат на роль первого силового модуля варианта LITE ;) Мы обсудим простейшее firmware для него, прошьем и испытаем в деле.

---

Предыдущий топик  Вернуться к оглавлению  Следующий топик

При размыкании индуктивных нагрузок (например, катушек клапанов) необходимо поглотить запасенную в катушках электромагнитную энергию, которая может привести к перенапряжению на закрытом симисторе. Для этого, параллельно симистору поставлены снабберные цепочки R2C3.OldBean, 05 Янв. 18, 09:10

Несколько не согласен с Вами.
Симистор перейдет в отключенное состояние, когда ток через него понизится до некоторой величины (порядка 100 мА).
Этот параметр называется "Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора" (источник).
Таким образом, перенапряжения от индуктивной нагрузки не будет.

Вместе со схемой ZERO CROSSING CIRCUIT оптосемистора MOC3083 такое поведение симистора приводит к плавному включению (почти при переходе напряжения сети через ноль) и плавному отключению (при почти нулевом токе) нагрузки.

Снабберная цепочка ставится для защиты от ложных срабатываний, когда в силовой сети присутствуют импульсные помехи.
Если сеть достаточно чистая, необходимости в снабберной цепочке нет.