Работа составных частей СКД

10.3.1 Работа модуля «Экспресс»

Модуль «Экспресс» представляет собой устройство, предназначенное для:

– измерения времени срабатывания аппаратов (совместно с модулем «URL»);

– определения коэффициента трансформации в двигателях (совместно с модулем «URL»);

– измерения приращения активного сопротивления в устройствах с внутренним сопротивлением от 2 до 50 Ом с разрывом положительного питающего провода измеряемого устройства;

– передачи измеренных значений по последовательному интерфейсу центральному процессору.

Модуль «Экспресс» представляет собой функционально законченное устройство, работающее от внешнего постоянного напряжения 48±12 В. Управляется через гальванически развязанный последовательный порт ПК типа IBM PC/AT по протоколу RS-232. Потребляемая мощность по цепи питания не более 7 Вт. Конструктивно модуль выполнен на печатной плате 217, 5*100мм с двухсторонним расположением элементов. К печатной плате крепится радиатор, на котором закреплены силовые транзисторы и датчик температуры. На одной из торцевых сторон платы расположен разъём, для связи с системным блоком СКД, и напряжение питания самого модуля. На другой торцевой стороне закреплена лицевая планка, на которой расположены выходные разъёмы. Печатная плата помещена в экранирующий стандартный экран размером 3U.

Условия эксплуатации в составе СКД.

· температура окружающей среды для рабочего состояния - от плюс 10 º С до плюс 35 º С;

· относительная влажность воздуха – от 50 % до 80 % при температуре плюс 25 º С;

· атмосферное давление – от 84 до 106, 7 кПа.

Модуль «Экспресс» состоит из следующих частей:

· датчик тока (DT);

· генератор импульсов прямоугольной формы;

· узел управления компенсационной обмоткой;

· измерительный блок;

· узлы питания.

Структурная схема модуля «Экспресс» изображена на рисунке 10.18.

Рисунок 10.18 – Структурная схема модуля “Экспресс”.

Измерение времени срабатывания аппаратов.

Измерение времени срабатывания аппаратов происходит совместно с модулем «URL». От платы центрального процессора подается сигнал управления на микроконтроллер (далее МК). По этому сигналу, с выхода МК, напряжение постоянного тока амплитудой 5 В через устройство гальванической развязки поступает на вход ключа управления. Ключ управления имеет встроенную защиту от перегрузки по току и короткого замыкания. Одновременно МК выдает сигнал синхронизации для модуля «URL». С выхода ключа управления напряжение постоянного тока амплитудой 44±12 В и максимальной силой тока 3, 5 А подается на выходные клеммы. Максимальное время выдачи напряжения постоянного тока 10 с, выбирается в зависимости от типа аппаратов.

Измерение коэффициента трансформации.

Измерение коэффициента трансформации происходит совместно с модулем «URL». От платы центрального процессора подается сигнал управления на микроконтроллер (далее МК). По этому сигналу на выходе МК формируется синусоидальное напряжение частотой 1000 Гц, амплитудой 8, 5 В. Через устройство гальванической развязки этот сигнал поступает на вход ключа управления. Ключ управления имеет встроенную защиту от перегрузки по току и короткого замыкания. На выходе ключа управления формируется синусоидальное напряжение частотой 1000 Гц, амплитудой (8, 5±0, 85) В, которое подается на выходные клеммы, а с них на якорь двигателя или катушку контактора. Одновременно сигнал с выхода ключа управления подается на модуль «URL».

Измерение приращения активного сопротивления в устройствах с внутренним сопротивлением от 2 до 50 Ом с разрывом положительного питающего провода измеряемого устройства.

Измеряемое сопротивление Rиз через датчик тока подключается к шине питания. К этой же шине питания подключается компенсационная обмотка датчика тока. Ток, текущий через измеряемое сопротивление Rиз и компенсационную обмотку, находится в противофазе. На выходе датчика тока формируется разность токов, протекающих через компенсационную обмотку и сопротивление Rиз. Так же к шине питания подключается делитель, образующий опорное напряжение ЦАП. Это позволяет компенсировать нестабильность напряжения. Сопротивление Rиз определяется напряжением на Rиз и током, протекающим через Rиз. При изменении Rиз происходит изменение тока, протекающего через Rиз. С выхода МК на вход ЦАП подается числовой код, который преобразуется в напряжение. Напряжение с выхода ЦАП подается на затвор полевого транзистора и это напряжение определяет ток, текущий в компенсационной обмотке. Изменяя числовой код (напряжение на выходе ЦАП), мы изменяем ток в компенсационной обмотке. Контролируя ток на выходе датчика тока и поддерживая его на нулевом уровне, (изменяя ток в компенсационной обмотке) можно определить значение сопротивления Rиз по значению числового кода.

Узел управления и коммутации осуществляет:

· управление всеми частями модуля «Экспресс»;

· подключение к измеряемым цепям необходимых сигналов;

· коммутацию на вход и выход модуля «Экспресс» тестовых и измеряемых потенциалов;

· синхронизацию с другими модулями СКД;

· передачу измеренных значений по интерфейсу RS-232С.

10.3.2 Работа модуля «URL» (измерительного модуля)

Измерительный модуль представляет собой устройство, предназначенное для:

· измерения постоянного и переменного напряжения;

· измерения активного сопротивления постоянному току;

· измерения индуктивности;

· измерения времени срабатывания аппаратов и реле (совместно с модулем «Экспресс»);

· определения коэффициента трансформации в двигателях (совместно с модулем «Экспресс»);

· передача измеренных значений по последовательному интерфейсу на центральный процессор

Модуль «URL» представляет собой функционально законченное устройство, работающее от внешнего источника постоянного напряжения 48±12 В. Управление происходит через гальванически развязанный последовательный порт персонального компьютера типа IBM PC/AT по протоколу RS-232. Потребляемая мощность по цепи питания не более 15 Вт. Конструктивно модуль выполнен на печатной плате 217, 5*100 мм с двухсторонним расположением элементов. К печатной плате крепится радиатор, на котором закреплены силовые транзисторы. На одной из торцевых сторон платы расположен разъём для связи с системным блоком СКД и напряжением питания самого модуля. На другой торцевой стороне закреплена лицевая планка, на которой расположены выходные разъёмы. Печатная плата помещена в стандартный экран размером 3U.

Условия эксплуатации в составе СКД.

· температура окружающей среды для рабочего состояния - от плюс 10 º С до плюс 35 º С;

· относительная влажность воздуха – от 50 % до 80 % при температуре плюс 25 º С;

· атмосферное давление – от 84 до 106, 7 кПа.

Модуль «URL» состоит из следующих составных частей:

· генератор тока;

· генератор импульсов специальной формы;

· узел управления и коммутации;

· узел питания;

· аналого-цифровой преобразователь (далее АЦП).

Структурная схема модуля «URL» изображена на рисунке 10.19.

Рисунок 10.19 Структурная схема модуля URL.

Измерение напряжения

Измеряемый сигнал (через коммутирующие цепи) подается на вход АЦП, представляющий собой устройство для автоматического преобразования непрерывно меняющихся во времени аналоговых величин (напряжений) в эквивалентные значения числовых кодов. С выхода АЦП числовой код подается на вход микроконтроллера (далее МК). МК обрабатывает полученный числовой код и через цепи коммутации по интерфейсу RS232, передает информацию для дальнейшей обработки в центральный процессор.

Измерение сопротивления

От генератора тока сигнал поступает на эталонный резистор Rэт (далее Rэт) и далее на измеряемое сопротивление Rиз (далее Rиз). Первоначально, при помощи узла управления и цепей коммутации, происходит подключение входа АЦП к Rэт. АЦП преобразует падение напряжения на Rэт в эквивалентные значения числового кода, который передается в МК для дальнейшей обработки. Затем происходит переключение входа АЦП на Rиз. АЦП преобразует падение напряжения на Rиз в эквивалентные значения числового кода, который передается в МК для дальнейшей обработки. Полученные данные с выхода МК передаются для дальнейшей обработки в центральный процессор. Зная значение сопротивления эталонного резистора Rэт и падение напряжения на эталонном резисторе Rэт, определяем значение тока в цепи. Далее, имея значение тока в цепи и зная величину падения напряжения на измеряемом резисторе Rиз, определяем значение измеряемого сопротивления. В формулы расчета вносится погрешность изменения значений элементов, возникающая при изменении температуры.

Измерение индуктивности

Первоначально измеряем активное сопротивление катушки индуктивности (далее Lиз). Это необходимо для определения значения сопротивления делителя (далее Rдел). Измерение активного сопротивления выполняется согласно описанному выше. Затем подключаем Lиз на выход генератора импульса специальной формы, через сопротивление делителя Rдел. Генератор импульсов специальной формы формирует треугольные импульсы различной частоты. В зависимости от величины значения Rдел, выбирается значение частоты импульсов. Цепи коммутации переключают выход АЦП на измеряемую индуктивность Lиз. АЦП преобразует падение напряжения на Lиз в эквивалентные значения числового кода, который передается в МК для дальнейшей обработки. По результатам замеров вычисляется искомая индуктивность.

Измерение времени срабатывания аппаратов

Измерение времени срабатывания аппаратов производится совместно с модулем «Экспресс». От МК модуля «Экспресс» поступает сигнал синхронизации, необходимый для запуска счетчика таймера МК. При этом схема подключения аналогична схеме измерения сопротивления, описанной выше. Фактически происходит непрерывное измерение сопротивления, до тех пор, пока сигнал синхронизации не выдаст команду на окончание работы. По окончании замера МК передает информацию в центральный процессор для дальнейшего анализа.

Измерение коэффициента трансформации

Измерение коэффициента трансформации модулем URL происходит совместно с модулем «Экспресс». От модуля «Экспресс» синусоидальное напряжение частотой 1000 Гц и амплитудой (8, 5±0, 85) В подается на якорь электродвигателя. Одновременно это же напряжение подается и на модуль «URL». Напряжение с обмотки возбуждения подается на вход АЦП. Фактически происходит измерение напряжения на обмотке возбуждения двигателя и осуществляется контроль напряжения, подаваемого на якорь ТЭД. С МК информация поступает центральному процессору, где происходит конечный расчет.

Узел управления и коммутации осуществляет:

· управление всеми частями измерительного модуля, подключение к измеряемым цепям необходимых сигналов;

· коммутацию на вход измерительного блока тестовых и измеряемых потенциалов;

· синхронизацию с другими модулями СКД;

· передачу измеренных значений по интерфейсу RS-232С.

Цифро-аналоговый преобразователь необходим для настройки и калибровки всех составных частей модуля «URL» перед началом измерений. В модуле «URL» имеются встроенные источники питания. В модуле предусмотрена возможность самотестирования работоспособности отдельных его частей и подстройки в случае необходимости.