Jednotka měření odběru ze zdrojů
Pro napájení modulů PA používám 2 zdroje Huawei R4875G1. Jde o zdroje o maximálním výkonu 4kW. Teoreticky by tedy stačil pro napájení jen jeden. Původně jsem měl v úmyslu napájet PA jen jedním zdrojem. Když se mi ale při prvním zaklíčování roztekl přívodní síťový kabel začal jsem vážněji uvažovat o důsledcích takového odběru pro síťové rozvody. Ne každý domovní rozvod je pro takový odběr dimenzován. Dále nerad zatěžuji elektronická zařízení na doraz. Proto jsem se po zralé úvaze rozhodl pro koupi ještě jednoho zdroje a celý PA napájím ze dvou zdrojů z třífázového rozvodu kde je každý zdroj napájen z jiné fáze. Každý modul je pak napájen ze svého vlastního zdroje.
Původně jsem měl na čelním panelu řídící jednotku s ovládáním zdroje po CAN sběrnice. Po změně na 2 zdroje jsem musel přehodnotit i systém kontroly zdrojů. Řídící jednotkou totiž lze monitorovat jen jeden zdroj. Proto jsem do původního držáku modulu a displeje navrhl novou jednotku pro monitorování stavu zdrojů a měření odběrů. Jednotka musí být schopna při výpadku jednoho ze zdrojů zateagovat a odstavit PA z provozu. Dále hlídá překročení odběrů, zda napětí nevybočilo z nastavených limitů a také hlídá aby rozdíl odběrů nepřekročil nastavený limit. V případě chyby jednotka odstaví PA z provozu.
Srdcem jednotky je procesor ATMEGA8 v SMD provedení. Ten ovládá včechny potřebné funkce jednotky. Na vstupy PC3 a PC2 jsou přivedena napětí od jednotlivých zdrojů. Protože jsem nechtěl z bezpečnostních důvodů přivádět do blízkosti elektroniky plných 55V mám na zadní sraně skříně PA napěťový dělič který je navržen tak aby napětí 60V redukoval na 2,5V. Toto bezpečné napětí pak přivádím na měřící vstupy. Na vstupy PC1 a PC0 přivádím signály z proudových čidel. Pro měření proudů používám moduly proudových čidel 50A osazené obvodem ACS758. Tato čidla mají na výstupu v klidu 2,5V, při zvyšování proudu výstupní napětí lineárně narůstá až na 5V při proudu 50A. Pro měření převodníkem procesoru je nutno tato napětí převést na rozsah 0 až 2,5V. O to se starají 2 rozdílové zesilovače IC5A a IC5B osazené OZ typu R-to-R MCP6002. Na vstupy 6 a 3 je přivedeno napětí z reference 5V REF02. Děličem R5, R6 je toto napětí redukováno na 2,5V. trimr R7 slouží pro případnou kompenzaci nepřesností odporů v delici, odporů kolem rozdílových zesilovačů a případné nepřesnosti výstupu proudových čidel. IC4 slouží jako bufer s nízkou výstupní impedancí. Na vstup Aref procesoru je přivedeno napětí 2,5V z děliče R8, R9 který redukuje napětí z reference IC3. A tady jsem se bohužel dopustil vážné konstrukční chyby. Podle DS je vstup Aref vysokoimpedanční. Bohužel se ale ukázalo že má vstupní odpor kolem 30k. Proto jsem musel použít v děliči odpory velmi nízkých hodnot aby se vstupní odpor vstupu Aref projevil minimálně. lepší by bylo použít referenci 2,5V nebo použít buffer podobně jako u IC4. Nechtělo se mi to už celé předělávat a tak jsem to nakonec nechal tak. Konektor ISP slouží pro nahrání firmware do procesoru. Konektor rezerva v současné době nemá žádné využití. Výstup Chyba zdroje out slouží jako informace o chybě zdroje pro řídící jednotku. Pokud dojde k nějaké chybě přejde do log1. Vstup Porucha od zdroje slouží pro příjem informace o chybě zdroje od řídící jednotky zdroje Aktivní je v log1. Displej Nextion je klasicky připojen na TXD a RXD + napájecí napětí 5V. TXD Nextionu musí být spojen s RXD procesoru a RXD Nextionu s TXD procesoru.
Rozměry DPS byly dány rozměry předchozí řídíci jednotky zdroje abych nemusel upravovat mechaniku.
Oživení modulu
Nejprve osadíme stabilizátor IC2 + součástky kolem a referenci IC3. Ověříme napětí 5V za stabilizátorem a referencí. Pokud je vše v pořádku osadíme zbytek součástek. Nahrajeme firmware do procesoru včetně "Fuses" a do displeje.
Nastavení Fuses:
Po zapnutí by se nám měla objevit úvodní obrazovka a po cca 2s obrazovka měřiče:
Snímek obrazovky je převzatý ze simulátoru Nextionu. Zobrazené hodnoty nejsou reálné.
Pokud je vše v pořádku můžeme přikročit k ověření funkčnosti modulu. Nejprve zkontrolujte napětí na vstupu Aref. Mělo by se co nejvíc blížit 2,5V. Já naměřil 2,47V což považuji za dostatečné. Odchylka ovlivní přesnost měření. Pokud by byla odchylka větší lze napětí doladit změnou odporů R8 nebo R9. Připojte z externího zdroje napětí 2,5V na napěťové vstupy. Na obrazovce by se mělo ukázat naměřené napětí 60V a zároveň se rozsvítí červená tečka a vypíše se hláška že napětí je mimo rozsah. Snižte napětí tak aby bylo v rozsahu mezi 50 až 56V. Červená tečka zhasne (přebarví se na zelenou) ale chybová hláška zůstane aktivní. Je to proto abychom viděli chybovou hlášku i při odstavení PA a měli představu co se vlastně stalo. Chybová hláška se vymaže při zaklíčování PA. Protože jsem do modulu nepřivedl signál PTT detekuji zaklíčování zvýšením proudu přes 1A. Dále můžeme přivést napětí mezi 2,5 až 5V na proudové vstupy. Měli bychom vidět odpovídající proud a zároveň vypočítané příkony jednotlivých modulu a celkový příkon. Při rozdílu proudů mezi moduly větším než 5A modul vyhlásí chybu. To samé při překročení proudu některého modulu přes 38A nebo překročení příkonu 4300W. Při jakékoliv chybě se na výstupu chyba zdroje out objeví úroveň log1 která řídící jednotku informuje o chybě zdroje. Na závěr ještě můžeme zkontrolovat vstup Porucha od zdroje. Přivedením log1 se modul opět dostane do chybového stavu. Tento vstup poslouží pro informaci o chybě zdroje od řídící jednotky zdroje pokud ji používáme.
Tím máme hotovo a můžeme jednotku začít používat.