СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2013

тором R3 устанавливается порог сраба тывания защиты. На время измерения резистор R1 подключается кфазе С дви гателя через нормально разомкнутый контактN.O. К4.1 реле К4. Еслисопротивлениеизоляциикабеля превышает 30 кОм, то напряжение на неинвертирующем входе компаратора DA2 больше, чем на инвертирующем. Приэтомнаеговыходеприсутствуетвы сокий уровень. Светодиод оптрона U1 не горит, ина выходеМКИустанавлива етсяуровеньлог. 1, чтосвидетельствуето нормальном сопротивлении изоляции. При снижении сопротивления изо ляции кабеля менее 30 кОм увеличива ется напряжение в измерительной диа гонали моста, и напряжение на инвер тирующем входе компаратора DA2 становится больше, чем на неинверти рующем. В результате на его выходе напряжение снижается практически до нуля, зажигается светодиод оптронаU1 ина выходеМКИустанавливается лог. 0. Это свидетельствует об аварийнойситу ации, сигнал о которой поступает с вы ходаМКИвМУ, где обрабатывается в со ответствии с заданным алгоритмом. На рисунке 6 приведена принципи альная электрическая схема модуля управления. Основу схемы составляет микроконтроллер (МК) DD1 фирмы Micro Chip Technology PIC16F877A, имеющий необходимое количество портов ввода вывода и тактовуючасто ту 4 МГц, достаточную для обеспече ния требуемого быстродействия уст ройства. Кварцевый резонатор ZQ1, конденсаторы С1, С2 и резистор R21 обеспечивают нормальное функцио нирование МК согласно рекомендаци ям по его применению [3]. Конденса тор С3 – помехоподавляющий. Тран зисторные оптроныU1, U2 иU5, свето диоды которых через резисторы R7, R22, R31 подключены к фазам питаю щей сети, обеспечивают синхрониза цию с сетью. На коллекторах фото транзисторов оптронов U1, U2 и U5 в моменты перехода сетевого фазного напряжения через ноль формируются синхронизирующие импульсы дли тельностью около 0,5 мс, которые по даются на входыRA3, RA2 и RA1 микро контроллера. Транзистор VT1 управляет реле К1 – К3 байпаса по сигналу с вывода RD0 микроконтроллера DD1, а транзистор VT2 управляет реле К4 по сигналу с вы вода RС0 DD1. Резисторы R1 и R2 огра ничивают токи реле К1 – К3 и К4, соот ветственно. Диоды VD1 и VD2 ограни чивают э.д.с. самоиндукции обмоток реле при отключении. Транзисторы VT3 – VT5 работают в ключевом режиме и усиливают им пульсы управления тиристорным клю чом, вырабатываемые на выводах RС4, RD2 иRD2микроконтроллера. Импуль сы управления следуют попарно через 60 электрических градусов и подаются одновременно на оба оптотиристора соответствующего модуля U1 – U3 од ной из фаз. Резисторы R3 – R5 ограни чивают ток через светодиоды силовых модулей U1 – U3 тиристорного ключа. Транзистор VT6 по сигналу с вывода RС2микроконтроллеравключает свето диодныйиндикаторHL3 «Авария»нали цевой панели шкафа. Резисторы R8 – R19 устанавливают режимы работы транзисторовVT1–VT6, причёмдляна дежного запирания транзисторов VT1, VT3 – VT6 на их базы через резисторы R8, R12 –R16 подаётся небольшое отри цательноесмещениеотисточника–15В. ОптроныU3, U4 иU6 предназначены для гальванической развязки и фор мирования сигналов управления от кнопок «Пуск», «Стоп» и РКФ, которые поступают на входы RA5, RE0 и RA3 микроконтроллера. Резисторы R23, R24, R26, R30, R34, R35, R38, R39, R44 устанавливают режимыработыоптро нов U3, U4 и U6. Резисторы R27, R42 и R46 служат для повышения помехо устойчивости цепей управления. Реле K1 используется в автоматичес ком режиме при управлении устройст вом от контакта К5.1 реле давления. При этом переключающий контакт К1.1 реле К1, в зависимости от его состояния, шунтирует либо кнопку «Пуск» (в отключенном состоянии), ли бо кнопку «Стоп» (во включённом со стоянии). Резистор R47 ограничивает ток через обмотку реле К1. СветодиодыHL1–HL8, подключённые квыводамRB7–RB0микроконтроллера, предназначены для индикации состоя ния устройства и аварийных режимов: ● HL1 (красный) «Откл.» – устройство находится в отключённом состоя нии и готово к работе; ● HL2 (жёлтый) «Пуск» – работает ти ристорный ключ, осуществляется за пуск; мигающий светодиод означа ет нормальный режим работы (идёт опрос сигналов аварий); ● HL3 (зелёный) «Вкл.» – тиристорый ключ выключен, работает байпас; ● HL4 (красный) «Из.» – недопустимое снижение сопротивление изоляции кабеля; ● HL5 (красный) «Uc» – недопустимые повышение, понижение или несим метрия фазных напряжений сети, обрыв одной из фаз, нарушение че редования фаз; ● HL6 (красный) «С.х.» – «сухой ход» насоса, ток двигателя меньше 0,5I н ; ● HL7 (красный) «Пер.» – перегрузка насоса, ток двигателя превысил 1,3I н ; ● HL8 (красный) «К.з.» – короткое за мыкание или заклинивание двигате ля, ток двигателя превысил 3Iн. Резисторы R28, R29, R32, R36, R37, R41, R43, R45 ограничивают ток через светодиоды HL1 – HL8. На рисунке 7 приведён упрощенный алгоритм работы устройства. После включенияпитанияпроисходитсброси инициализациямикроконтроллера, при которойустанавливаютсявидсигналови направлениепередачиинформациисо ответствующимиразрядами его портов. ПослеэтогоРКФпроверяетналичиеава рии сети. В случае возникновения ава ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2013 1 8 4 2 + – 3 R8 1 МОм R11 5,1 кОм DA2 АОТ128Б 1 2 5 46 КД209А DA1 VD2 КД510А 17 + + 8 2 +15 В DA1-КР142ЕН8В DA2-LM393 +5 В Корпус +30 В (из.) –30 В (из.) Цепь X2 1 2 3 4 5 X1 N.O. K4 N Цепь 1 2 Вых. МКИ R1 12 кОм R2 4,7 кОм R3 1 кОм R4 1,8 кОм R5 20 кОм + R6 10 кОм R7 10 кОм R9 3 кОм R10 100 кОм VD1 + U1 C1 10 мкФ x 40 В C2 20 мкФ x 40 В C3 1 мкФ C6 22 мкФ x 63 В C5 10 мкФ x 25 В А7 Модуль контроля изоляции C4 0,1 мкФ Рис. 5. Принципиальная электрическая схема модуля контроля изоляции