Вторник, 22 октября 2013 14:14

Стабилизация тока в электродной батареи на 12F675 Featured

Written by SanSanich
Rate this item
(0 votes)


Года 4 назад знакомые приобрели по моему совету электродные батареи такого типа для отопления номеров  в зимнее время в летней гостинице!

Принцип действия таких батарей основан на нагреве водного раствора при воздействии на него переменного электрического тока. О качестве конструкции этого нагревателя говорить не будем, но каждый год приходится их перебирать.  Греют не плохо, КПД довольно высокий. Потребляя около 500 Вт/ч при температуре в районе 55 грд. (руку с трудом можно удержать секунд 5).

 

 

 

Есть у них одна беда. Когда батарея холодная, протекающий ток минимальный, порядка 1А.

Но с нагревом он увеличивается и при 50 градусах, когда батарея уже горячая, ток увеличивается в 3-4 раза и вызывает кипение внутри нагревателя. В результате вода (её раствор) начинает выкипать, уровень падает, раствор насыщается и всё это в прогрессии.  При этом слышны жуткие щелчки, удары и тд.  Если прозевать, через сутки она перестаёт работать. В процессе эксплуатации был определён оптимальный ток, при котором и батарея греет, и работает тихо, и водичку надо подливать один раз в месяц. Это 2.5 Ампера. Но добиться такого тока путём подбора концентрации раствора крайне сложно. Причём электроды ржавеют, площадь контакта меняется, концентрация тоже, соответственно ток тоже не постоянен, и чаще завышен. Вот и возникла идея ограничить  ток, но не фазово-импульсным способом, а методом пропуска периодов.

 

 Идею подсказала статья «Регулятор мощности для паяльника на PIC16F628A».

Сам метод не нов, но в данном случае, очень эффективен. Заключается он в том, что за определённый промежуток времени (в шапке программы можно задавать свой), у меня он 1 секунда, равномерно происходит пропуск целого количество волн. Чем больше пропусков, тем меньше средний ток за данный промежуток времени. Включение происходит строго в момент перехода напряжения, а выключение - тока, через «0». Токи за 1 период  до 5А, помех в сеть практически нет.

Схема простая, при правильном монтаже запускается сразу.

Работает следующим образом.

При подаче питания МК отслеживает изменение на входе GP2 (5 нога). Как только на ней появилась «1», это означает начало положительной полуволны сетевого напряжения. По прерыванию программа уходит в обработчик.  В общем то все там и происходит. В зависимости от среднего тока  на нагрузке (Summ_L  и Summ_H) и после его сравнения с ранее определённой в шапке программы константой (TOK) меняем значение переменной (Power). Вначале её значение =0, что соответствует максимальной  мощности на выходе (или минимальному количеству пропусков волн за нашу 1 секунду). Как только средний ток на нагрузке превысил пороговое значение, мы увеличиваем количество пропусков на 1 и опять подсчитываем средний ток. Если он опять выше порога, снова увеличиваем переменную  (Power) на 1. И так происходит до тех пор, пока средний ток не упадёт ниже порога. Как только это произошло, уменьшаем переменную на 1 (тем самым увеличивая средний ток) и снова сравниваем с порогом. Таким образом мы, как бы, балансируем в районе порогового значения, поддерживая средний ток в заданном значении. За счёт высокой инерционности процесса нагрева, а следовательно и относительно медленного изменения сопротивления водного раствора, этот метод наиболее эффективен. Можно даже производить сравнение и реже, взяв интервал 2,  5 и более секунд, увеличив при этом точность. В моём случае, за 50 периодов и с шагом в 1 период , это 2%. При этом, средний ток при стабилизации «гуляет» +- 2 шага (+-4%).

Контроллер изолирован от сети, но ни чего не мешает для его питания использовать и БП без гальванической развязки (бестрансформаторный блок питания), как это реализовано в моём случае. В качестве стабилитрона  VD4 можно использовать практически любой на 12В. U2 (MOC) без контроля перехода через ноль.  Симистор VS1 можно и на меньший ток, предусмотрев радиатор.

Отдельно надо сказать о датчике тока. Я не стал покупать готовый, они не так уж и дёшевы. А так как мне надо таких 15 штук, я решил сделать их самостоятельно. По сути, это трансформатор тока. В качестве основы я использовал вот такие каркасы для сетевого фильтра, срезал кусачками перегородку, обработал надфилем и намотал 2000 витков проводом 0.1мм., зашунтировав её резистором 1кОм.

 

 

 

 

 

Мотал на вот таком станочке, купленным ещё в курсантские годы (1988 год)!

Затем от старого тора взял трансформаторную ленту и по ширине окна ножницами по металлу нарезал полоски длинной около 50см. На наждаке слегка обработал края (неровности от ножниц, заусенцы, подогнал под окно, чтоб проходило по всей длине).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После намотки порядка 7-8 колец получаем готовый датчик переменного тока! В процессе намотки я подгибал ленту под  90 грд., так как внутри окна она прямая. Кольцо получается неправильной формы, в виде арки с основанием. Основание как раз и находится внутри окна. Характеристика этого датчика мне абсолютна была не нужна, так как он работает как пороговый. Провод, который идёт от симистора к нагрузке, был пропущен 2-мя витками через кольцо магнитопровода. Направление этих витков важно, так как амплитуда с датчика обрабатывается  в положительной полуволне. Резистором RV1 я установил порог, при котором амплитуда напряжения с этого датчика после обработки  в АЦП контроллера  соответствует такому же значению, какое я задал пороговым в шапке программы. Это делается очень просто. Последовательно с нагрузкой включаем амперметр (я использовал свой незаменимый M890G, по истине рабочая лошадка!) и медленно вращая резистор добился тока в 2.5А. При этом светодиод должен моргать. Это говорит о том, что происходит стабилизация тока. Чем чаще моргает, тем больше волн пропускается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Есть печатка платы, но я предпочёл монтажку. Благо деталей минимум, всё компактно.При вращении резистора RV1 против часовой стрелки ток на нагрузке уменьшается (увеличиваем чувствительностьдатчика тока). Пределы регулировки не проверял, но по ощущениям в пределах 0.5-5А.

Имеется исходник на асм, печатка, схема и проект в протеусе.

Будут вопросы, готов ответить на форуме.

 

 

 

С уважением,

Александр Корабельников.

 

 

Скачать 

Ссылка для скачивания доступна только авторизованным пользователям сайта !

Read 7227 times Last modified on Среда, 03 сентября 2014 11:16

Все права принадлежат ChipMK.ru. При копировании материала ссылка обязательна. 2011-2017 © ChipMK.ru

ChipMk.ru Яндекс.Метрика
PRCY.ru