Mieszkanie i ogrzewanie: Automatyczna diagnostyka
Zycie uczy ze wszystko sie psuje.
Efektem dynamicznych obciazen jest zmeczenie kazdego materialu.
Mocno obciazone silniki samolotow wojskowych maja swoj resurs czyli bezpieczny przebieg po ktorym to czasie szybko wzrasta ich awaryjnosc. Aby zmniejszyc szanse na katastrofe nalezy "zmeczony" silnik wyremontowac lub wymienic na nowy.
W grupa pojec dotyczacych niezawodnosci jest bezpieczenstwo, redundancja, drzewo uszkodzen, scenariusz awarii, MTBF, FIT, zabezpieczenia, monitoring, alarm... Rozwazanie nad niezawodnoscia central telefonicznych Bella ESS No 1 byly milowym krokiem w tej dziedzinie.
Koszt uzycia rzeczy w calym cyklu jej zycia zawiera koszt jej wyprodukowania ale tez na przyklad koszt zuzytych paliw i energii oraz koszt napraw. Oszczedniejszy w paliwie samochod moze byc jednak drozszy w produkcji. Zatem minimalizowany winien byc totalny koszt z uzwglednieniem ceny kredytu.
Nie zawsze naprawa jest uczciwa oraz kompetenta i przywraca pelna sprawnosc urzadzenia. Panuje opinia ze "naprawiany" znaczy tyle co juz niepelnowartosciowy.
Celem automatyzacji jest zmniejszenia nakladu ludzkiej pracy na wytworzenie produktu lub uslugi i przez to powiekszenie wydajnosci pracy i poziomu wynagrodzen czyli dobrobytu. Projekt produktu musi byc odpowiedni do uzytej technologii produkcji.
Sa juz wyroby ktore mozna wytworzyc tylko automatycznie. Szczegolnie dotyczy to mikroelektroniki.
Dom wielorodzinny czyli blok ma instalacje elektryczna, kanalizacyjna i zimnej wody, instalacje CO i CWU, instalacje gazowa, anteny zbiorczej ktora powinna byc zamieniona w CATV, instalacje telefoniczna oraz oswietlenie klatki schodowej conajmniej z wlacznikiem czasowym. Wysoki budynek ma dodatkowo winde. N.B. Smierdzace zsypy smieci nie powinny byc stosowane. Budynek moze miec dodana wentylacje mechaniczna i rekuperator ciepla, domofon, alarm wlamaniowy, pozarowy i gazowy.
Im blok ma wiecej mieszkan tym wiecej jest kilometrow wszelkich przewodow. Projekt budynku winien przewidywac polozenie wszelkich instalacji, ktore na etapie budowy jest tanie ale pozniejsze ich dodanie jest znacznie kosztowniejsze.
Monitorowanie tych kilometrow przewodow nie jest sprawa trywialna ale jak pokazano dalej dosc prosta w realizacji.
Im kosztowniejsze jest urzadzenie i proces w ktorym bierze ono udzial tym wazniejsza jest diagnostyka prowadzona ciagle lub tylko w okreslonych okolicznosciach.
Wspomniano juz ze w systemie z wieloma wspolbieznymi procesami nie powinno wystepowac ( dluzej niz przez "chwile" ) nasycenie calkowania w regulatorach PI – PID jako ze procesy staja nie wspolbiezne nie nasladujac wartosci zadanych i siebie nawzajem.
Temat roznych zabezpieczen majacych zapobiec awarii lub ja zlagodzic jest bardzo szeroki.
O najgorszym scenariuszu awarii decyduje fizyka i chemia kontrolowanego procesu przemyslowego lub innego.
Katastrofy z jadrowymi reaktorami grafitowymi mieli Amerykanie i Brytyjczyczy. Awaria reaktora RMBK z obszarem z dodatnim obszarem reaktywnosci byla tylko kwestia czasu.
W przypadku reaktorow wodnych najgorszym mozliwym wypadkiem jest utrata chlodzenia i stopienie rdzenia reaktora cieplem powylaczniowym. Czasu na reakcje obronne i ewentualna ewakuacje ludnosci jest duzo. Przebieg takiej awarii jest aksamitny na tle tego co dzialo sie z reaktorem RMBK.
Pracownik – czlowiek ma duzo miesni, stawow i kosci oraz sterujacy caloscia mozg. Oczywiscie maszyny pracuja zupelnie inaczej niz czlowiek wykonujacy dane zadanie i maja niewiele serwomechanizmow. Ciezka prace palacza silnego parowozu w USA zastapil przed wojna stosunkowo prosty mechanizm podajnika wegla na palenisko kotla parowozu.
Najbardziej skomplikowane sa roboty przemyslowe i maszyny ze sterowaniem komputerowym CNC. Ale w procesie produkcji malo inteligentne czynnosci wykonuje tez sterowane przez PLC silowniki pneumatyczne i solenoidy.
Program CNC i robota po wlaczeniu dokonuje czynnosci w celu ustalenie czy system jest sprawny.
W przypadku robota moze i powinien byc uzyty system zapobiegjacy dostepowi ludzi do obszaru pracy robota bowiem silny robot moze czlowieka uszkodzic a nawet zabic.
W maszynach CNC stosowane sa 3 serwomechanizmy a w robotach do 6 a nawet wiecej.
Zestaw maszyn do montazu powierzchniowego do konca dekady osiagnie wydajnosc pol do miliona polozonych elementow SMD na godzine. Obudowy elementow SMD sa coraz mniejsze, oczywiscie tych gdzie straty mocy sa male. Gestosc elementow elektronicznych jest duza jako ze po jednej stronie plyty drukowanej PCB sa zamontowane klasyczne elementy przewlekane a po drugiej elementy SMD.
Najtansze sa serwomechanizmy z silnikami krokowymi jako ze nie maja one drogiego sensora polozenia a tylko prosty binarny sensor polozenia krancowego. Na przyklad transoptor szczelinowy lub odbiciowy jak w drukarce mozaikowej. Na tle nowoczesnych silnikow DC, BLDC i AC silniki krokowe sa jednak slabe i powolne ale do wielu zastosowan wprost dokonale. Ogromna popularnosc silnikow krokowych sprawila ze produkowane sa uklady scalone do sterowania mikrokrokowego pozwalajace "wycisnac" z silnika maksimum jego mozliwosci czyli uzyskac duza szybkosc, najwiekszy moment napedowy i dokladnosc.
Szkoda tylko ze prady i napiecia wyjsciowe ukladow nie sa wystarczajaco duze do wiekszych silnikow. Sygnal sterujacy wzmacniacz mocy PWM wypracowuje program mikrokontrolera i jego peryferia. Maszyna przed wylaczeniem powinna ustawic sie w polozeniu krancowym a dodatkowo program po wlaczeniu winien naped sprowadzic do polozenia krancowego jesli w nim nie jest. Jesli tego nie uda sie wykonac, program wie ze urzadzenie jest niesprawne i moze to w jakis sposob uzytkownikowi zakomunikowac – iloscia mrugniec dioda LED, iloscia, czasem i czestotliwoscia piskniec buzzera czy wyswietlic kod bledu na kazdym wyswietlaczu. Diagnostyka przebiega tez w czasie pracy drukarki. Mankamentem napedu z silnikiem krokowym jest mozliwosc wypadniecia z synchronizmu i w poprawnym projekcie wypadniecie moze nastapic tylko przez awarie lub malpia ingerencje czlowieka. W bardzo drogich ( ale taniejacych ) drukarkach laserowych gdzie wymagane sa wieksze sily i szybkosc pracy napedow, stosowane sa silniki BLDC ( male silniki BLDC kreca tez talerzami dyskow twardych i miekkich ) i do ich sterowania sa juz produkowane uklady scalone ale ich napiecia i prady czyli moc tez nie sa duze.
W maszynach konwencjonalnych najlatwiejszy do sterowania w serwomechanizmie jest silnik pradu stalego DC ale jego produkcja jest najdrozsza ( trudna mechanizacja i automatyzacja produkcji komutatora ) i ma gorsza dynamike niz silnik BLDC ( to silnik synchroniczny z magnesami stalymi i trapezowym , zamiast sinusoidy, napieciem liniowym, dosc latwy do sterowania ), synchroniczny i najtanszy masowo produkowany silnik asynchroniczny. Sterownik do silnikow AC, synchronicznego i asynchronicznego musi byc jednak zbudowany na procesorze DSP ktore na razie sa drogie ale wydajnosc mikrokontrolerow szybko rosnie i z pewnoscia odpowiednie do tego zadania sie pojawia.
Magnesy sa wrazliwe na nadmierna temperature. Stad pomiar temperatury silnika jest przydatny zarowno do ochrony uzwojen jak i magnesow.
Z prawdopodobienstwem 99% mozna zalozyc ze serwomechanizmy beda taniec i beda coraz bardziej wyrafinowane.
Generalnie do serwomechanizmow silniki asynchroniczne nie bardzo sie nadaja bowiem rotor caly czas musi byc magnesowany pradem statora , aby naped byl dyspozycyjny, co nagrzewa silnik i obciaza inverter. Niemniej sa zastosowania gdzie silnik asynchroniczny jest odpowiedni.
Od dekad trwaja prace na magnesami stalymi do silnikow. Energia wlasciwa i pole powsciagajace uzytych w silniku magnesow decyduja o wzglednej wielkosci i masie maszyny. Bezwladnosc silnika jest glownym skladnikiem calej bezwladnosci maszyny. Znakomite parametry maja magnesy z ziem rzadkich ale sa jeszcze bardzo drogie. Z lekkimi silnikami z tymi magnesami moc napedow do maszyn CNC i robotow moze znacznie zmalec. Cena invertera serwonapedu rosnie z jego moca. To wszystko wraz z postepem technologii mikroelektronicznej na pewno je spopularyzuje.
Jesli zasilacz mocy serwomechanizmow ma izolujacy transformator mocy i zasilacz jest izolowany to mozna ciagle mierzyc opornosc izolacji ( dalej szczegoly ) calego systemu do PE sieci ( ciala "uziemionych" maszyn przylaczone sa do PE ) tak jako to omowiono dalej, glownie do diagnozowania izolacji rozleglego okablowania sensorow i urzadzen. Sama idea jest jednak niezmienna.
W przypadku gdy zasilaczem jest trojfazowy mostek diodowy zasilany wprost z sieci energetycznej mozna w fazie startowej gdy silnik jets zachamowany bez sygnalow modulacji PWM sterujacych klucze mostka zmierzyc poprzez rezystor 10 MOhm ( przy wiekszych mocach mniejszej wartosci rezystor z uwagi na uplyw ) napiecie stale na jednej z faz w stosunku do PE. Jest ono spowodowane niezrownowazeniem pradu uplywu kluczy mostka. Gdy klucze sa zimne prad uplywu jest bardzo maly i eksponencjalnie rosnie z temperatura. Poniewaz na radiatorze jest sensor temperatury mozna ocenic czy klucze nie maja za duzego uplywu lub ktorys nie ma zwarcia. Skala uplywu przed przetwornikem ADC moze byc celowo nieliniowa. Gdy uplyw wydaje sie zerowy uszkodzona – przebita jest izolacja silnika lub przewodow polaczeniowych lub nie ma napiecia z zasilacza.
System diagnostyczny jest ekstremalnie prosty.
Widac rozne synergie. Serwomechanizmy i maszyny do automatycznego montazu elementow elektronicznych na PCB sa potrzebne koncernom co to w wielkich seriach produkuja nowoczesna elektronike. Gdy raz zdobeda pozycje na rynku nie sposob jest ich ruszyc. Gdy ich maszyny montuja im na PCB milion elementow na godzine zaden robotnik nie jest w stanie z nimi konkurowac.
Z uwagi na wysoki koszt opracowania monolitycznych ukladow scalonych racjonalna jest tylko ich masowa produkcja. Mikrokrokowe sterowniki do silnika krokowego czy sterowniki do silnika BLDC wykonane z elementow dyskretnych byly skomplikowane i stad ich popularnosc byla mala. Gdy pojawily sie masowe zastosowania opracowano i podjeto produkcje ukladow scalonych. Moc tych ukladow bedzie wieksza po opracowaniu odpowiedniej technologii bowiem typowa, stara, prosta technologia bipolarna nie bardzo sie nadaje do tego celu.
Swiatowym krolestwem automatyzacji i robotyzacji jest Japonia. Stad podjeto tam produkcje modulow mostkow trojfazowych z wysokonapieciowymi tranzystorami Darlingtona mocy na napiecie sieciowe do inverterow oraz scalonych sterownikow do tych tranzystorow.
Choc postep w tranzystorach Darlingtona jest duzy to nie sa one idealnym kluczem bowiem gestosc pradu jest nadal niewielka no i sila rzeczy cena jest wysoka. Natomiast maleja ich straty dynamiczne i poszerza sie obszar bezpiecznej pracy co daje mozliwosc pracy bez snubberow RCD.
Nowoczesnej energoelektronice ewidentnie brakuje dobrego klucza mocy. Invertery z szybkimi tyrystorami z komutacyjmi obwodami LC sa marne i nie zyskuja popularnosci.
Wysokonapieciowy tranzystor bipolarny ma obszar quasinasycenia nie wystepujacy w tranzystorach niskonapieciowych. Co gorsza wystepuje przy za szybkim wylaczaniu niebezpiczne przeciaganie pradu kolektora. Maja one bardzo male wzmocnienie pradowe i nawet w Darlingtonie trzy tranzytorowym wymagany jest duzy statyczny dodatni prad bazy co podraza i komplikuje driver.
Mosfet jest bardzo szybkim kluczem ale gestosc pradu szybko maleje z Udsm. Iloczyn pradu i napiecia Mosfeta o takiej samej powierzchni jak tranzystora bipolarnego jest juz mniejszy przy napieciu klucza >300 V. Pasozytnicza antyrownolegla dioda ( faktycznie to jest tranzystor bipolarny w ktorym moze zajsc destruktywne drugie przebicie ) nie moze byc uzywana przy napieciach wyzszych od 50-100V. Konieczne jest wiec wlaczenie w szereg z wyskonapieciowym Mosfetem szeregowej diody odcinajacej i antyrownolegle diody Ultra Fast. To jest nie do przyjecia.
Jest potencjalnie mozliwe monolityczne scalenie mostka trojfazowego Mosfetow na napiecie < 100 V wraz z driverami bramek. Moc 500 – 1000 VA moze byc wystarczajaca do wielu zastosowan pod warunkiem uzycia lekkich silnikow AC z magesami z ziem rzadkich i na przyklad ramion robota wykonanych z lekkich materialow.
Mosfety produkuje sie na liniach uzywanych wczesniej do produkcji mikroprocesorow i ukladow peryferyjnych. Przy szybkim mechanizmie postepu w tej mierze Mosfety beda taniec i juz nie sa drogie jak przy ich wprowadzeniu na rynek.
Od 1985 roku General Electric ma w katalogu jako nowosc tranzystory IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor. Sterowane sa bramka jak tranzystor Mosfet ale maja duzo wieksza gestosc pradu od tranzystorow bipolarnych i o MOS nie mowiac. Czyli potencjalnie sa tansze ! Konieczne jest dodanie szybkiej antyrownoleglej diody. Niestety IGBT sa dosc wolne i maja obecnie straty dynamiczne troche wieksze od nowych tranzystorow Darlingtona. Trwa jednak na tym polu wyscig. Z uwagi na latwosc sterowania w module mostka trojfazowego z szesciu kluczy IGBT latwo bedzie umiescic sterowniki bramek i uklad zabezpieczajacy klucze przed przeciazeniem, dodatkowo sygnalizujacy procesorowi problemy. Co ciekawe, w 1971 roku znano wszystkie obecne elementy polprzewodnikowe ale IGBT przeoczono.
Z uwagi na wysoki koszt inverterow potrzebna jest dobra diagnostyka i 100% pewne zabezpieczenia.
Prostym ukladem mozna zdetekowac czy ktorys klucz mocy nie jest przebity lub nie ma na zewnatrz zwarcia w obwodzie sterowanego silnika.
Stosunkowo duza gestosc pradu maja tyrystory wylaczalne bramka GTO ( ale mniejsza niz zwykle tyrystory) ale maja ta sama przypadlosc co IGBT czyli przeciaganie pradu przy wylaczaniu i duze straty dynamiczne. Wymagaja tez do wylaczania stosowania snuberow RCD. Snubbery zawsze sa zwymiarowane na maksymalny prad klucza a poniewaz sredni prad jest duzo mniejszy, snubbery znacznie obnizaja sprawnosc energetyczna i emituja szkodliwe cieplo. Snubbery ulatwiajac wylaczanie, w mostku jednoczesnie podnosza straty wlaczania kluczy. Kolejnym mankamentem GTO jest wymagany potezny chwilowo prad bramki do wylaczenia, w zasadzie niewiele mniejszy od pradu glownego. Stad wysoka komplikacja i cena sterownika bramki GTO. Poniewaz niskonapieciowe Mosfety maja naprawde duze prady to mozna juz skonstruowac drastycznie tansze i mniejsze sterowniki do GTO.
W inverterze z kluczami GTO diagnoza uszkodzenia klucza i izolacji przed podjeciem pracy jest wazniejsza niz w przypadku stosowania tranzystorow - kluczy jako ze ochrona zwarciowa GTO jest problematyczna a wymagania od systemu ochrony bardzo trudne do spelnienia. Gdy szybko narastajacy prad anodowy zalaczanego zwarciowo GTO przekroczy pewna wartosc nie mozna go juz wylaczyc bramka !
O ile do malych mocy GTO sie nie nadaja to do napiec kilowoltowych i tysiecy amperow sa one dobrym kluczem ale czestotliwosc operacji nie powinna przekroczyc paruset hercow. Uklad zabezpieczajacy musi czuwac nad tym czy operacje nie odbywaja sie za czesto bez zachowania minimalnych czasie wlaczania i wylaczenia.
Tempo automatyzacji zalezy od stosunku cen pracy robotnika do pracy automatu. Invertery do silnikow serwomechanizmow sa jeszcze drogie ale szybko tanieja. Wiedzac o tym nie powinnismy po latach udawac zaskoczenia.
Rzady do automatyzacji podchodza z rezerwa i nie naciskaja na automatyzacje tam gdzie nie jest to konieczne poniewaz uwazaja mozliwe bezrobocie za zlo wcielone. W efekcie gdy na rynki Zachodu ( na rynkach swiata nie maja konkurencji ) wkroczyly zaawansowane w automatyce koncerny Japonii, przed dalszymi zniszczeniami Zachodu musialo politycznie interweniowac USA.
Technologia jest zrosnieta z polityka czy to ktos chce czy nie chce tego widziec !
Silne napedy serwomechanizmowe maja potezne nowoczesne dzwigi w portach kontenerowych. Z uwagi na swoje zalety morski i ladowy transport kontenerowy szybko rosna w swiecie. Mostek tensometryczny przy podnoszeniu wzietego automatycznym chwytakiem kontenera mierzy jego wage i ewentualnie momentalnie blokuje niedopuszczalne kierunki ruchu tak ze operator moze go tylko z powrotem bezpiecznie opuscic. Komputerek wie jakie winno byc wskazanie wagi bez kontenera ( chwytak sporo wazy ) i po wlaczeniu systemu i w przerwach, gdy cos sie nie zgadza, nie podejmie pracy lub ja zablokuje.
Wagi w przemysle i uslugach sa szeroko stosowane. Gdy program mikrokontrolera "jest pewny" ze na wadze niczego nie ma ( moze to tez byc informacja od uzytkownika lub wynikac z fazy kontrolowanego procesu ), moze male wskazanie bardzo ostroznie, sekwencyjnie zerowac. Algorytm uwzglednia niepewnosc informacji jako ze sa obecne szumy, zwlaszcza typu 1/F i wstrzasy. Korekcja nastepuje tylko gdy kolejne bledy maja ten sam znak. Wagi kolejnych mozliwych korekcji dla pewnosci i zbieznosci musza malec. Mierzona waga po wlaczeniu musi byc bliska zeru a gdy nie jest, waga nie podejmie pracy sygnalizujac tego powod.
Kazde urzadzenie ma zasilacz i moze miec kilka napiec zasilania. Impulsowy zasilacz sieciowy uzyty w komputerach PC ma prosty uklad diagnozujacy czy wszystkie napiecia wyjsciowe zasilacza czyli +5V, +12V ( do serwomechanizmow dyskow i wentylatora ) oraz -5V maja poprawna wartosc. Gdy napiecia sa poprawne zasilacz daje wyjsciowy sygnal PG czyli Power Good.
Jednym z zadan wykonywanych przez ludzi lub systemy automatyki jest diagnostyka czuwajacych lub gotowych do zalacznia i uzycia lub pracujacych systemow. Przykladowo automatyczna silownia statku nie wymaga stalego nadzoru w porze odpoczynku zalogi statku. Zaloga moze byc mniejsza co istotnie zmniejsza koszty ponoszone przez armatora.
Tam gdzie wynagrodzenie liczone w dolarze jest niskie, krytyczny jest stosunek funkcjonalnosci / ceny danego rozwiazania.
Sensory binarne wspolpracuja z wejsciami Digital Input kontrolera. Moga byc one rodzaju Normal Open lub Normal Closed. Wersja NC jest lepsza z punktu widzenia niezawodnosci jako ze nadzorowana jest ciaglosc polaczen ale mankamentem jest ciagly pobor mocy.
Grupa (16-32-64) izolowanych wejsc DI ale ze wpolnym zasilaniem moze miec dodane obwody do okresowego sprawdzania sprawnosci wejsc. Program co jaki czas wymusza na wszystkich wejsciach stan On lub Off. Na czas tego testu program PLC operuje na zapamietanym wczesniej stanie wejsc. W wersji uproszczonej moze byc wymuszenie tylko jednego stanu. Oczywiscie komplikacja pomyslowego systemu testu musi byc mala aby on nie pogorszyl przypadkiem niezawodnosci systemu !
Gdy sensor jest Normal Open monitoring polaczen realizuje sie dajac rownolegle do sensora rezystor powodujacy plynienie niewielkiego pradu monitoringu a prad jest kontrolowany przez drogie wejscie analogowe kontrolera.
Okresowe testowanie sprawnosci wyjsc Digital Out oraz sterowanych przez nie lampek (lub innych obciazen ) mozna wykonac prostym ukladem i programem mikrokontrolera.
Oczywiscie jest lepiej gdy DO ma wyjscie zwarcioodporne. Stan wyjscia mocy 0.5-2 A moze byc wstecznie monitorowany. Informacje przeplywa do procesora przez izolujacy transoptor. Sa juz uklady scalone realizujace taka funkcjonalnosc co upraszcza realizacje niezawodnego modulu DO.
UART z transceiverami moze realizowac funkcje LoopBack.
Monitorowanie sprawnosci zarowek skrzyzowania swietlnego nie jest skomplikowane sprzetowo ani programowo. Trwalosc zarowek mozna sporo podniesc stosujac ich zalaczanie w Zerze napiecia co bardzo mocno ogranicza prad rozruchu zimnej zarowki i zasilanie odrobine zmniejszonym napieciem sieciowym.
W systemie z wejsciami analogowymi niedrogi jest dodany monitoring temperatury i wilgotnosci we wnetrzu kontrolera na jego PCB.
Termopary uszkadzaja sie na rozwarcie. Przez obwod z nimi przpuszcza sie wiec monitorujacy prad rzedu 1 uA ktory przy rozwarciu termopary wymusi wyjsciowe napiecie bezpieczne dla systemu. Diagnostyka jest tu trywialana.
Sensor temperatury PT100 moze pracowac w podstawowym ukladzie 4 przewodowym. Moze miec jednak po uszkodzeniu przewodu zdolnosc do zmiany konfiguracji pracy na 3 i 2 przewodowa. Przy uzyciu kluczy MOS porzadany uklad do zmiany konfiguracji pracy jest stosunkowo prosty i niedrogi. O ile uklady 4 i 3 przewodowe niweluja opornosc przewodow to uklad 2 przewodowy musi miec programowy offset do odjecia. W sprawnym ukladzie mozna go latwo programowo wyznaczyc z pomiarow i sprawic aby sie one pokrywaly.
Sygnal petli pradowej 4-20 mA ponizej 3.8 mA i powyzej 20.5 mA oznacza awarie.
W preizolowanym rurociagu jest przewod do monitorowania stanu izolacji. Mierzy sie jego opornosc do stalowego rurociagu ( gdy jest przeciek izolacja jest mokra i opornosc jest mala ) i stwierdza brak przerwy ( mechaniczne uszkodzenie lub korozja ) w obwodzie. Przewodem tym mozna tez przesylac cyfrowe informacje miedzy kontrolerami.
Cennym sygnalem diagnostycznym jest wykrycie nienormalnych drgan i wibracji pracujacych maszyn. Procesor sygnalowy DSP z latwoscia radzi sobie z takim zadaniem ale jego koszt jest jeszcze wysoki ale szybko spada.
Generalnym i uzytecznym sposobem jest stwierdzenie niespojnosci sygnalow i wskaznikow w systemie. Przy czym ta niezgodnosc nie musi od razu wskazywac winnego i konieczna moze byc analiza z udzialem inteligencji czlowieka.
W przypadku elektroserwomechanizmu sterowanego regulatorem krokowym wykluczone jest jednoczesne zadzialanie obu przelacznikow krancowych lub odwrotnie jednego lub obu po czasie sterowania w kierunku wystarczajacym na calkowite przestawienie.
W samochodach jest obrotomierz i wskaznik temperatury silnika. Jest kontrolka cisnienia oleju i ladowania akumulatora. Poniewaz alternator z elektronicznym regulatorem napiecia sa niezawodne dawno zrezygnowano z woltomierza towarzyszacego dawniej pradnicy z regulatorem elektromechnicznym. Taki system jest adekwatny do kosztu mozliwej awarii.
Rozne sa wymagane poziomy szczelnosci monitoringu. Nierozbierane calymi latami miedzykontynetalne rakiety ICBM przenoszace ladunki jadrowe maja komputer sterujacy z testowanymi programowo wejsciami DI i wyjsciami DO jak opisano wczesniej. Maja tez test wejsc i wyjsc analogowych. Obraz sytuacji z wejsc musi byc spojny w 100%. Odpalenie rakiety z niesprawnoscia jest wykluczone. Moze byc nawet przy probie podjeta akcja samodestrukcji sterowania i trwale rozbrojenie glowicy. Wazna jest pewnosc odwetu na atakujacym ale jeszcze wazniejsze jest to aby nie doszlo do nieautoryzowanego uzycia lub blednego ataku.
Samochodowe ECU stwierdzajac uszkodzenie sensora przechodzi do pracy w modzie awaryjnym bez udzialu tego sensora. Funkcjonalnosc calosci jest pogorszona ale w ogole mozna dalej jechac.
W cywilizonym kraju wszyscy maja elektryczne zasilanie z rozbudowanej panstwowej sieci elektroenergetycznej.
Praktycznie wszedzie siega tez siec telefoniczna. Nowoczesna cyfrowa centrala telefoniczna moze miec niezbedny sprzet i oprogramowanie do okresowej oceny stanu kabla - lacza abonenta czyli ostatniej mili polaczenia ale tez kabli miedzycentralowych akustycznych i PCM. Typowy klopot to duzy uplyw i slabe, zasniedziale styki na polaczeniach dajace szumy i trzaski. Jednym z powodow jest wilgoc lub wrecz woda.
Duzy automatyzowany obiekt przemyslowy moze miec tysiace elementow i dlugie okablowanie. Znaczna czesc napraw dotyczy wlasnie okablowania. Sa to naprawy pracochlonne jako ze znalezienie miejsca uszkodzenia przewodu jest trudne.
Wspolczesnie izolacje przewodow ( jest ich cala masa ) wykonuje sie z tworzyw sztucznych. Material izolacji drutu lub skretki moze byc inny niz material oslony przewodu. Roznie toleruja one temperatury niskie i wysokie, promieniowanie ultrafioletowe, dzialanie wody, olejow, smarow, lugow, kwasow, rozpuszczalnikow i roznych chemikali.
Maja rozna tolerancje na narazenia mechaniczne - rozciaganie, zginanie, tarcie ... powodujace glownie degradacje oslon.
Z reguly przewody o wysokiej toleracji na degradujace srodowisko sa drogie.
Europejska dystrybucyjna siec energetyczna najnizszych napiec nn 220/380 V ( w Angli 240/416 V, w ZSRR dominuje juz napiecie 220/380 V a dawne ( ZSRR elektryfikowaly amerykanskie koncerny i stad te napiecia, napiecia 110, 117, 127 sa juz marginalne ) zasila transformator SN/nn z uzwojeniem wtornym polaczonym w gwiazde a dla mniejszych jednostek czasem w zygzak. Transformator podaje moc do lini trojfazowej nazwanej RST lub UVW lub L1L2L3 a punkt gwiazdy – zygzaka N polaczony jest z linia N i skutecznie uziemiony do matki Ziemi. Do tego samego uziemienia dolaczony jest przewod bezpieczenstwa PE ( Protective Earth). Tak wiec linia trojfazowa ma piec zyl UVW, N i PE. Przy duzym przekroju zyl kabla dajacego gwaracje nieprzerwania zyly N, N i PE moga byc jedna zyla PEN.
Gdy nastapi przebicie izolacji silnika trojfazowego zasilanego z UVW do metalowej obudowy polaczonej z metalowa konstrukcja napedzanego urzadzenia z PE /PEN wowczas prad zwarcia do rozlaczanego przez bezpiecznik poplynie przez przewod PE /PEN powodujac oczywiscie chwilowe pojawienie sie napiecia do Ziemi jako spadek pradu zwarcia na impedancji przewodu. Nikt nie zostanie porazony.
Do PE / PEN dolaczona jest tez metalowa obudowa pralki i lodowki zasilanych z jednej fazy z UVW i N. Przy przebiciu izolacji silnikow lub elektrozaworow osoba dotykajaca jednoczesnie pralki /lodowki i uziemionej instalacji wodociagowej czy kaloryfera nie zostanie porazona.
Radioobiorniki czy wieza Audio ma kabel sieciowy z wtyczka L i N bez PE. Ale GND odbiornika jest uziemione przez przewod anteny UKF FM bowiem maszt anteny na dachu winien byc uziemiony ze wzgledow bezpieczenstwa aby piorun uderzajac w antene nie dokonal dziela zniszczenia. Tak samo izolowane GND wspolczesnego odbiornika telewizyjnego jest uziemione przez przewod antenowy.
Jesli natomiast odbiornik UKF-FM lub TVC pracuje z antena stolowa jego GND jest z niczym niepolaczone. Poniewaz izolacja transformatorow "zelaznych" 50 Hz i transformatorow impulsowych SMPS oraz kondensatorow Y jest dobra aby napiecie stale na GND skutkiem efektow elektrostatycznych nie nabieralo duzych wartosci, GND TVC jest polaczone z L lub N ( zaleznie od kierunku wlozenia wtyczki do gniazda sieciowego ) poprzez opornik 4.7 MOhm dla odprowadzania ladunkow statycznych.
Omomierzem wskazowkowym ( uzyty typ jest zasilany z baterii plaskiej 3R12 ) mozemy zmierzyc izolacje sieciowa miedzy GND odbiornika radiowego ( z antena stolowa lub bez anteny ) a bolcem wtyczki sieciowej. Wskazowka omomierza pokazuje nieskonczona opornosc jako ze izolacja transformatora ma setki MOhm lub Gigaomy opornosci. Mozemy tez izolacje miernikiem wskazowkowym ( ale nie elektronicznym) zmierzyc miedzy GND odbiornika z wtyczka w zasilajacym gniazdku a PE/PEN sieci. W tym wypadku wskazowka miernika moze delikatnie drgac i to zaleznie od kierunku wlozenia wtyczki sieciowej w gniazdko jako ze przez miernik plynie zmienny prad uplywu przez pojemnosc miedzy uzwojniem pierwotnym a wtornym transformatora sieciowego 50 Hz. Z racji konstrukcji transformatora wielkosc pradu uplywu AC zalezy od kierunku wlozenia wtyczki sieciowej.
Patent na miernik izolacji sieci wydano w III Rzeszy w 1939 roku.
Ale ten zmienny 50 Hz prad uplywu kompletnie oglupia mierniki cyfrowe jako omomierze. Zarowno mieszczacy sie w dloni miernik z ukladem ICL7106 zasilany z bateryjki 9V jak i miernik cyfrowy zasilany z sieci.
Miernikiem cyfrowym zasilanym bateryjnie lub elektronicznym miernikiem analogowym z takim zasilaniem mozna zmierzyc napiecie na N, PE lub PEN w stosunku do lokalnej Ziemi w ktora wbity jest stalowy pret odniesienia. Oczywiscie im gorsza jest siec tym napiecia te sa wyzsze. Napiecia mozna obejrzec oscyloskopem. W przykladowym domu z instalacja aluminiowa na PEN ( jest to niedopuszczalne ! ) napiecie pokazane recznym miernikiem cyfrowym DVM wynosi 1-2 Vac. Uwaga - Najtansze mierniki cyfrowe DVM maja tylko zakres zmiennopradowy 200 Vac i 750 Vac. Nie ma tam idealnego prostownika na wzmacniaczu operacyjnym a w szereg z wejsciowym rezystore dana jest tylko dioda BA159 jako prostownik jednopolowkowy! Takim miernikiem nic nie zmierzymy.
Zaklocajace pola elektryczne i magnetyczne od wszystkich sieci energetycznych sa wszedobylskie poza pustkowiami. Dokumentacje linii energetycznych 110-400 KV pokazuja rozklad pola elektrycznego i magnetycznego na poziomie terenu z reguly w srodku dlugosci przesla (przewody sa wtedy najnizej ) w funkcji odleglosci od srodka linii. Dla lini 400 kV funkcja jest troche niesymetryczna i maksimum natezenia pola elektrycznegi 7.8 KV/m ( okropnie duze ! ) jest w odleglosci 8 m od srodka lini w lewo. Najmniejsza odleglosc przewodu od Ziemi wynosi wtedy 9.1 m. Natezenie pola szybko rosnie przy obnizaniu wysokosci przewodu nad Ziemia i maleje przy powiekszaniu. Dosc szybko natezenie pola maleje przy oddalaniu sie w bok od linii gdy odleglosci z danego punktu do przewodow linii staja sie coraz blizsze sobie a uklad trojfazowych napiec jest przeciez zbalansowany.
W przecietnym pomieszczeniu pojemnosc ciala doroslego czlowieka do lini jednofazowej sieci L - 220 Vac wynosi okolo 3 pF ( duza dyspersja) co wywoluje przeplyw malego pradu przez cialo czlowieka co ma znaczenie dla zaklocanego elektrokardiogramu EKG.
Wywolujaca zakloceniowy prad uplywu 50/60 Hz pojemnosc miedzy uzwojeniami transformatora sieciowego mozna zmniejszyc stosujac ekran w postaci niezamknietego – niezwartego zwoju z folii aluminiowej lub miedzianej miedzy uzwojeniami. Skutecznosc prostego ekranu (musi byc dolaczony do PE aby mial sens ) nie jest duza. Specjalne ekrany "skrzynkowe" ( ich pracochlonnosc produkcji czyli wysoki koszt jest glowna przeszkoda w ich popularyzacji ) uzwojen sa bardzo skuteczne zmniejszajac pojemnosc miedzy uzwojeniami transformatora o mocy 40 VA nawet do 0.05 pF ale wtedy krytyczne znaczenia ma jakosc PE a jesli siec jest rodzaju PEN rozwiazanie to nie ma duzego sensu. Ekran uzwojen wtornych dolaczony jest do plywajacego GND przyrzadu. Ekrany takie sa stosowane w transformatorach zasilacza w "Voltomierzach Systemowych" o rozdzielczosci 6 1/2 cyfry.
Pojemnosc miedzy zyla typowego przewodu ekranowanego a prowadzonym razem przewodem nieekranowanym wynosi typowo 0.2-1 pF/m co powoduje przesluch sygnalow i zaklocen.
Sieci Srednich Napiec SN z reguly sa trojprzewodowe i nie maja lini N co kazdy widzi. Zasilajacy je transformator w GPZ 110/15 KV ( Glowny Punkt Zasilania ) moze miec uzwojenia w konfiguracji Yd i po stronie SN punktu N w ogole nie ma.
Przy doziemnym zwarciu jednej lini tej sieci do Ziemi na pozostalych dwoch zdrowych liniach jest w stosunku do Ziemi napiecie liniowe 1.73... raza wieksze niz fazowe i izolacja lini jest wtedy mocniej naprezona. Gdy wiec piorun uderzy w jedna linie i nastepuje momentalne przebicie na najblizszych izolatorach przewodu luk podtrzymywany jest tylko pradem pojemnosciowym lini. Prad ten dla dluzszej linii (lub ukladu linii ) mozna dlawikiem rezonansowym Petersena znacznie zmniejszyc. Gdy prad luku jest maly on sam zgasnie i linia bez zaklocen momentalnie wraca do standardowej pracy. Sprawe zlozonych procesow przejsciowych oczywiscie pominelismy. Gdy jednak przy silnym wyladowaniu nastapilo przebicie dwoch lini do Ziemi, luki przerwie tylko odlaczenie zasilania linii.
Nieuziemione, izolowane lokalne sieci niskich napiec stosowane sa w przemysle, gornictwie, na statkach oraz platformach wiertniczych i ekspolatacyjnych, kolei i w pojazdach elektrycznych.
Przy przebiciu izolacji jednej fazy ( przewodu lub urzadzenia ) do ziemi lub konstrukcji system dalej pracuje ale pamietac nalezy o tym ze na zdrowych fazach jest 1.73... raza wyzsze napiecie niz normalnie co moze byc smiertelnie niebezpieczne dla ludzi. Natomiast przebicie izolacji dwoch faz rowne jest zwarciu ktore trzeba rozlaczyc.
Stan izolacji sieci i zasilanych urzadzen jest ciagle monitorowany specjalnym omomierzem.
Oczywiscie mozna tez mierzyc napiecie zmienne w punkcie N a gdy go nie ma taki pomiarowy punkt mozna zrekonstruowac.
Trojfazowy transformatorek z gwiazdowym lub zygzakowym uzwojeniem pierwotnym ( na rysunku ) ma punkt N a jego uzwojenie wtorne musi byc polaczone w trojkat aby w punkcie N nie pojawilo sie znaczne napiecie znieksztalcen harmonicznych spowodowane nieliniowym pradem magnesowania zelaznego rdzenia.
Zmiennopradowy ( tylko zmiennopradowy ) punkt pomiarowy N tanio odtworzymy trzema kondensatorkami polaczonymi w gwiazde. Musza miec idealnie taka sama pojemnosc.
Zatem lokalna siec izolowana ma bardzo cenne cechy. Odbiorniki jednofazowa sa wlaczone miedzy linie jako ze przewodu N nie ma. Natomiast przewod PE moze byc uzyty ale przykladowo na statku caly kadlub jest przewodzaca "ziemia" i taki przewod nie ma sensu w wiekszosci miejsc.
Gdy slabnie izolacja, bo na przyklad jest zamoczona, obsluga wie o tym z wyprzedzeniem. Zwarcia do "ziemi" na jednej fazie nie przerywa pracy systemu. Prad pierwszego zwarcia doziemnego jest maly i szansa spowodowania przez luk pozaru lub wybuchu jest bardzo mala. Usterke trzeba jednak szybko usunac bowiem prad kolejnego zwarcia na innej lini jest juz pelny.
Przykladowo na statku oceanicznym siec zasila rozne maszyny robocze ale takze plyte kuchenna i zbiornik z zagotowana woda. Gdy ulegnie uszkodzeniu grzalka i nastapi zwarcie do "ziemi" to prad zwarcia jest maly i wynika z pojemnosci sieci i zasilanych urzadzen. Kuchnia nie musi miec masywnego uziemienia i w momencie zwarcia nie zapala sie luk o poteznej mocy i mozna stosowac tanszy wylacznik o okreslonym pradzie zwarcia. Instalacja kuchni zostanie odlaczona przez personel lub wylacznik roznicowy.
Kazdy przewod z izolacja plastikowa a takze linia napowietrza ma podany opor i indukcyjnosc na metr dlugosci oraz rozne pojemnosci. Natomiast stratna rezystancyjna uplywnosc lini zalezy od stanu izolacji oraz stanu otoczenia.
"Omomierz" monitorujacy izolacje nn nieuziemionego systemu stosuje pomiarowe napiecie stale mniejsze od 50 Vdc. Stala obecnosc tego napiecia nie oslabia izolacji linii.
Koncern Hewlett - Packard oferuje dokladny ( wyswietlacze 4 1/2 cyfry ) miernik RLCZQD typu 4276 – HP Journal 7, 1983. Wybierana czestotliwosc pomiarowa wynosi 100 - 20 000 Hz i jest syntezowana w petli synchronizacji fazowej PLL. Mierzy on tez dobroci i stratnosci. Przyrzad ma intefejs GPIB do wspolpracy z komputerem ale ma tez swoja lokalna klawiature. Sterowany jest wbudowanym mikrokomputerem z mikroprocesorem Z80B ( 6 MHz). Cykl kompletnych pomiarow mozna skrocic ale kosztem niepelnosci pomiarow ( na przyklad pojemnosc ale bez dobroci ) i zmniejszonej dokladnosci danych na przyklad na lini produkcyjnej gdzie szybko selekcjonowane sa nowo wyprodukowane elementy i przyrzad wprost steruje organy wykonujace mechaniczna prace selekcji elementow. Podstawka pomiarowa w ukladzie Kelvina jest czteroprzewodowa. Na schemacie pokazano tylko sama idee "mostka" pomiarowego tego przyrzadu. A2 jest tu Wzmacniaczem Instrumentalnym. Do przetwarzania ADC sygnalow z detektorow synchronicznych wstepnie scalkowanych, stosowana jest idea podwojnego calkowania realizujaca pomiar stosunku dwoch napiec uzytych do calkowania i decalkowania. Uzyto w niej scalonych licznikow - ukladow Intel 8253. Do przetwarzania sygnalow z duzymi pulsacjami podwojne calkowanie nadaje sie znakomicie.
Mierzony przez 4276 element moze byc spolaryzowany napieciem stalym DC ale juz z dodatkowym wyposazeniem. Inne przyrzady mierza parametry RLCZQD przy czestotliwosciach radiowych a inne dla zakresu UHF i mikrofalowe parametry odbiciowe S. Zatem temat pomiarow jest szeroki jak rzeka. Tej grupy przyrzady kosztuja orientacyjnie tyle ile przecietny samochod osobowy.
Specjalizowane przyrzady mierza opornosc izolacji przy napieciu 500 Vdc lub 15 KVdc.
Do pomiaru opornosci dobrych materialow izolacyjnych trzeba uzyc pikoamperomierza a stanowisko pomiarowe ekranowac.
Na rysunku pokazano trzy zakresowy ( zakresy umownie 1, 0.1 i 0.01 ) omomierz z wskazowkowym Miernikiem Magnetoelektrycznym ME zasilany z baterii 1.5 lub 4.5 V.
Zeru omomierza na skali odpowiada pelne wychylenie miernika. Rownolegle do miernika jest dany potencjometr Pot ( rownolegle razem maja opornosc Rme ) zmniejszajacy czulosc miernika do 5-10%. O tyle procent moze spasc napiecie baterii w stosunku do poczatkowego. Czyli srodkowemu polozeniu Pot odpowiada napiecie troche zuzytej baterii. W czasie zerowania na zakresie Pot ustawiamy tak aby miernik calkowicie sie wychylil pokazujac 0 Ohm. Przy wyzszym napieciu baterii niz srednie miernik ME musi byc mocniej zbocznikowany przez Pot i opornosc razem z szeregowa Rs troche spadna. Zatem dla ochylenia na 50 % skali mierzona Rx musi byc troche mniejsze niz przy srednim napieciu baterii. Czyli miernik po zerowaniu ( na danym zakresie ) pokazuje poprawnie opornosc 0 Ohm i poprawnie opornosc nieskonczona ale pozostale opornosci pokazuje z bledem wynikajacym z odchylenia napiecia baterii w stosunku do sredniego napiecia baterii dla ktorego sporzadzono skale ME ! Im wiekszy jest pelny spadek napiecia na ustroju miernika ME w stosunku do napiecia baterii tym blad wynikajacy z odchylki napiecia baterii jest wiekszy.
Omomierz taki ma silnie nieliniowa skale i mierzy opornosc od Zera do Nieskonczonosci ale relatywnie w % najdokladniej mierzy w srodku skali zakresu. Zmiane zakresow otrzymuje sie ustawiajac przelacznik zalaczajacy dodatkowe rezystory nazwane "0.1" i "0.01" W najczulszym polozeniu "1"zaden rezystor nie jest zalaczany. Sprawa dokladnosci takiego omomierza jest troche podobna jak dokladnosci nieliniowego pomiaru temperatury termistorem NTC. Musimy go zasilic rezystorem o takiej wartosci NTC przy ktorej mierzona temperatura ma byc najdokladniejsza ! Pomiar temperatury NTC tez jest od Zera do Nieskonczonosci ale dokladny tylko w srodku skali temperatury.
Kazdy system z przetwornikiem analogowo – cyfrowym ADC ma blad offsetu i blad skali. Informacja (nieliniowa) o rezystancji jest napiecie na rezystorze zasilajacym szeregowym Rs i napiecie na mierzonym rezystorze Rx. Dla malych wartosci Rx dokladniejsza informacja jest napiecie na rezystorzez Rx czyli Urx a dla duzych rezystorow dokladniejsza informacja jest napiecie na rezystorze Rs czyli Urs czyli mierzone w stosunku do GND ale w stosunku do napiecia zasilania Ur ( r jak Reference).
W scalonym mierniku z ukladem CMOS - ICL7106 i pochodnych napiecie Urx podano do wejscia przetwornika ADC a napiecie Urs do wejscia napiecia odniesienia decalkowania przetwornika, genialnie uzyskujac liniowy pomiar ! Ten przetwornik ADC ma dwa wejscia. Ale system ten jest silnie wrazliwy na zaklocenia zmiennopradowe.
Liniowy pomiar opornosci przetwornikiem ADC z jednym wejsciem uzyskamy zastepujac zasilajacy rezystor Rs zrodlem pradowym. Liniowy pomiar rezystancji lub konduktancji uzyskamy stosujac uklad z odwracajacym wzmacniaczem operacyjnym gdzie mierzony element moze byc w sprzezeniu zwrotnym lub podawac prad do ujemnego wejscia OPA ( na poziomie GND – Virtual Ground ) z napiecia Ur.
Na kolejnym rysunku pokazano omomierz (mierzy izolacje energetycznej sieci nieuziemionej ) nieczuly na napiecie zmienne podane w szereg z mierzonym rezystorem Rx. Moze byc dolaczony zarowno do punktu N (jesli taki jest w systemie ) lub gorzej do ktorejs fazy ale w tym drugim wypadku zaburza symetrie pojemnosci sieci. Skladowa zmienna tlumi dlawik L i kondensator C dajac filtr o dobroci Q<0.5. Rezystor w szereg z ustrojem ME jest taki aby do ochrony miernika mozna zastosowac Diode Zenera DZ o juz ostrej charakterystce czyli o napieciu nominalnym >6.8 V. Dlawik powinien byc liniowy aby swoim nasyceniem nie pogarszal procesow przejsciowych ktore oczywiscie wprowadzaja zanikajace napiecia "stale".
Pomiar jest tym lepszy im wyzsze jest napiecie stale DC omomierza ale dla sieci nn napiecie nie powinno przekraczac 50Vdc.
Pomiar rezystancji pracujacej sieci SN i WN ( i jej pojemnosci ) mozna przeprowadzic stosujac napiecie pomiarowe omomierza rzedu 5% napiecia roboczego linii ale jego biegunowosc trzeba jednak zmieniac czyli stosowane jest bardzo wolno zmienne napiecie pomiarowe. Korzystamy z punktu N transformatora WN – SN, ktory musi byc znakomicie chroniony poteznym warystorem, iskrownikiem i kolejnymi zabezpieczeniami przed przepieciami.
Rozwiazanie systemu mierzacego rezystancje i pojemnosc linii ( transformatorow, warystorow i wszystkiego na linii ) nie jest specjalnie skomplikowane ale mocno odbiega od rozwazanego tematu.
System automatyki ma sensory analogowe i binarne, urzadzenie przetwarzajace informacje i aktuatory. Moze miec rozlegle okablowanie. W zasilaczu sieciowym moze ulec przebiciu transformator sieciowy. Izolacja moze tez zawiesc w przekaznikach z wypalonymi stykami operujacymi moca sieci czy optotyrystorach / optotriakach sterujacych tyrystory lub triaki. Co prawda nie wolno razem prowadzic przewodow sygnalowych i sieciowych ale nie zawsze jest to przestrzegane. Wskutek uszkodzenia przewodow do ekranu a nawet zyly przewodu sygnalowego moze byc podane napiecie sieciowe ! Dla zachowania bezpieczenstwa GND systemu jest w jednym miejscu polaczone z PE/N aby prad zwarcia poplynal przez PE/PEN i zadzialal ktorys bezpiecznik sieciowy. Ekrany przewodow sensorow polaczone z obudowa metalowa urzadzenia czyli z PE. Sa z reguly polaczone z metalowa konstrukcja w miejscu gdzie sa sensory. Przy rozleglych polaczeniach ekranami plyna prady wyrownawcze ale normalnie sa niewielkie ale przy poteznym zwarciu i uderzeniu pioruna sa przez chwile znaczne. Ekranu mozna nie laczyc z body w miejscu sensorow ale przewod zachowuje sie wtedy jak antena radiowa i ewentualny prad uderzenia pioruna plynie calym przewodem az do urzadzenia elektronicznego i dalej przez PE chyba ze ulegnie przebiciu izolacja ekranu przewodu.
Takie sztywne polaczenie ekranow kabli z PE/PEN uniemozliwia pomiar izolacji na ekranach kabli. Mozemy jednak mierzyc napieciem 5-15Vdc opornosc izolacji przewodow sygnalowych do ich ekranow ! Elektroniczne GND z PE/N trzeba polaczyc sporym warystorem lub bardzo mocna dioda Zenera, lub... na ktorych bedzie napiecie pomiarowe omomierza i ktore wytrzymaja prad ultra zwarcia ( wpierw musi byc zniszczony ochronny ekran ) czy innego poteznego ekscesu. Oczywiscie wejscia analogowe pracujace z monitorowanymi przewodami musza byc solidnie zabezpieczone i tym zabezpieczeniami maja poplynac do GND ( i dalej warystorem ) prady ekscesow. Rownolegle do warystora... dajemy kondensator aby nie bylo problemu z zakloceniami sieciowymi 50 Hz, impulsowymi i radiowymi.
Warystorow dotyczy m.in. Norma IEC. W oznaczeniu europejskim "14K275" liczba 14 oznacza srednice dysku warystora a 275 (Vac) to maksymalne zmienne napiecie robocze. Katalog podaje ze maksymalne stale napiecie robocze to 350Vdc.
W oznaczeniu japonskim "431KD14" liczba 14 oznacza srednice dysku zas 431 oznacza napiecie stale 430 Vdc ( cyfra 1 to wykladnik, D to Direct (Current ) ) przy pradzie pomiarowym 1 mAdc. System japonski jest zatem jednoznaczny
Ale z oboma oznaczeniami chodzi o ten sam fizycznie warystor !
Napiecie warystorow rosnie z gruboscia dysku podobnie jak energia absorbowanego impulsu. Stad we wszelkich ukladach trojfazowych nn ale nie WN i NN warystory laczy sie w trojkat.
Po polaczeniu GND odbiornika radiowego z PE/PEN sieci warystorem.... z rownoleglym kondensatorem ( napiecie zmienne na nim musi byc przy przyrzadzie ochronnym z dioda mniejsze od 0.2 Vac) omomierz z miernikiem wskazowkowym znow wskazuje nieskonczona opornosc izolacji ( charakterystyka napieciowo - pradowa warystora jest podobna do funkcji potegowej z wykladnikiem siegajacym 38 a wiec jest bardzo nieliniowa czyli korzystna ) ale w przypadku przyrzadu jednokierunkowego z antyrownolegla dioda, we wlasciwym kierunku zaporowym aby nie przewodzila dioda. Bocznikujac izolacje odbiornika ( czyli jego transformatora ) rezystorem przekonujemy sie ze pomiar opornosci dziala jak nalezy.
Wynik pomiaru omomierza ( izolacja miedzy GND systemu a PE czy body ) podano do jednego z kanalow wejsciowych ADC kontrolera. Przekroczenie zdefiniowanego progu wyzwala Alarm. W prostszym rozwiazaniu ustawiony potencjometrem prog rezystancji izolacji uruchamia komparator, ktory zapala diode LED, uruchomia piszczek i podaje sygnal do portu mikrokontrolera. Stabilne napiecie omomierza powinno byc rzedu 5-24 Vdc. Napiecie to nie degraduje zadnej izolacji i jest calkowicie bezpieczne. Oczywiscie drastyczne pogorszenie izolacji przewodu sygnalowego ( Praktyka wskazuje ze najpozniej po kilku dniach dnia jest awaria ! Czyli jest to bardzo cenny sygnal wczesnego ostrzegania ! ) do ekranu powoduje przeciek pradu od napiecia pomiarowego "omomierza" ale pomiar i tak juz nie jest w pelni wiarygodny a odchylka ( z reguly jest bardzo mala ale rosnie) wraz z alarmem izolacji jest dodatkowa informacja naprowadzajaca dla naprawiajacych okablowanie technikow czy inzynierow. Przy takich naprawach trzeba zachowac ostroznosc bo po uchyleniu drzwi szafki polaczeniowej moze gwaltownie wyplynac strumien wody i zrzucic pracownika z drabiny.
Nie warto linearyzowac wyniku z ADC i podawac go w konkretnych jednostkach pomiaru. Mozna wynik prezentowac nawet jako Hexadecymalny co mocno oszczedza czas i pamiec procesora. W instrukcji powinny byc podane progi graniczne przykladow izolacji systemow
W przypadku duzych systemow kolejno wyciagamy wtyki kabli ze zlacz az alarm zniknie. W pracujacym systemie spowodowaloby to powazne zaklocenia pracy. Totez aktywowa odpowiednia funkcja na czas ca 10-20 sekund operacji zastepuje dane z sensorow obiektu z tego wtyku ostatnio zapamietanymi wartosciami.
Polaczenie GND z PE.
Warystor jest bardzo silnie nieliniowy co jest jego zaleta. Warystor o srednicy dysku 14 mm jednorazowo lub kilka razy toleruje standardowy dla pioruna impuls pradu 8/20 us o natezeniu 4.5 kA niezaleznie od napiecia warystora. Im wyzsze jest napiecie tym grubszy jest warystor i tym wieksza toleruje energie impulsu. Warystor na napiecie 420 Vac ( czyli S14K420 ) toleruje standardowy impuls o energii 90 Jouli. Energia ta na tle energii impulsow tolerowanych przez diody Zenera czy inne polprzewodniki jest przeogromna. Ale energia tego impulsu niewiele rosnie z jego czasem trwania czym warystor mocno rozni sie od polprzewodnikow. Statyczna dopuszczalna moc strat tego warystora wynosi tylko 0.6 W.
Prad uplywu przy napieciu nominalnym warystora wzrasta po kazdym silnym impulsie i w koncu prad uplywu moze mocno nagrzac warystor przy napieciu roboczym ktory sie rozwarzy i spopieli. Aby zobaczyc zachowanie warystora mozna warystor zalaczyc na napiecie fazowe lub liniowe wieksze niz dla niego dopuszczalne i obserwowac zachowanie za plexi i najlepiej okularami ochronnymi z gasnica w pogotowiu.
Ekstremalne zachowanie elementow polprzewodnikowych mocy zalezy od tego w jakiej sa obudowie. Przegrzany tyrystor lub dioda w obudowie metalowo - ceramicznej zewrze obwod a w obudowie plastikowej eksploduje. Zatem szeregowo polaczone metalowo – ceramiczne tyrystory lub diody z nadmiarem ich ilosci w stosunku do napiecia maja w takim wypadku redundancje i pracuja dalej mimo iz jeden sie uszkodzil.
Czyli warystor do omawianego zastosowania moze sie nie nadawac bowiem sieciowy prad ultra zwarcia ( ale prawdopodobienstwo takiego zdarzenia jest bliskie Zeru ) go zniszczy na rozwarcie podczas gdy potrzebne jest chroniace zwarcie. Z kolei dioda Zenera o wystarczajacej wytrzymalosci "zwarciowej" ( roznie sie zachowuja przy ekstremalnym przeciazeniu – znow zwarcie lub eksplozja) moze byc bardzo duza i droga i miec za duzy uplyw w porownaniu z monitorowana izolacja. Bardzo duza wytrzymalosc impulsowa przy niewielkiej obudowie maja tyrystory dedykowane do ukladow ochronnych Crow Bar. Mozemy taki tyrystor z antyrownolegla dioda wsteczna zastosowac z dioda Zenera miedzy Bramka i Anoda. Tyrystor czy inny element ochronny normalnie nie przewodzi prawie zadnego pradu. Jest zimny i jego uplyw jest wzglednie maly. Jednak do systemu monitoringu bardzo dobrej izolacji sie nie nadaje z racji uplywu. Tyrystor ogolnego zastosowania w obudowie TO220 typu BT152 z dioda Zenera miedzy A-G i dioda antyrownolegla toleruje prad domowego zwarcia sieciowego choc raczej nie powinien. Zatem z takim silnym zabezpieczeniem mozliwe sa nawet plywajace ekrany a nie sztywno uziemiane i pomiar ich izolacji do body – Ziemi – PE.
Generalnie do ochrony przepieciowej ( telekomunikacja, sprzet medyczny...) stosuje sie jeszcze neonowki o duzej tolerancji impulsowej oraz stabilne iskrowniki w obudowie ceramicznej. Ich nominalne napiecia dzialania zaczyna sie od 90 V a przy duzym pradzie sa jeszcze wieksze. Iskrowniki toleruja jeszcze mocniejsze impulsy piorunowe niz warystory. Ceny obu elementow sa zblizone. Nie sa to elementy tanie ale trend ceny jest spadajacy za co odpowiada umasowienie zastosowan i masowosc produkcji. Zatem system nadzoru izolacji okablowania sila rzeczy miesci sie w glownym nurcie technologicznym.
Na pierwszym schemacie monitora izolacji prad uplywu mierzonej izolacji "Rx" plynac rezystorem R1 ( ekwiwalent w omomierzu jednej trzeciej wartosci Rs, dwie trzecie wartosci to szeregowe R2 i R2' ) daje spadek napiecia podany do wejscia wzmacniacza operacyjnego skonfigurowanego z wyjsciowym tranzytorem Q1 jako zrodlem pradowym o transkonduktacji wyznaczonej przez rezystor R3. Zakres wejsciowego napiecia wspolnego uzytego wzmacniacza operacyjnego musi obejmowac dodatnie napiecie zasilania. Popularne typy wzmacniaczy BiFet z tranzytorami P pary wejsciowej ( TL 06X, 07X, 08X, LF41X, 44X... ) w zasadzie wszystkie sie nadaja. Wzmacniacz LM101A ( i jego krajowy odpowiednik ) maja odpowiedni zakres napiecia wspolnego ale duze prady polaryzacji wejsc i dla zrownowazenia w wejsciu ujemnym musi byc dodany rezystor (wartosci R1 ) rownowazacy z kondensatorem dla stabilnosci petli ale detekowany prad uplywu jest znacznie wiekszy niz z typem JFet. Kondensator C1 bocznikujacy R1 jest filtrem dolnoprzepustowym a z drugiej strony polepsza odpowiedz ( skraca czas ustalenia pomiaru ) po wlaczeniu zasilania. Ale i tak pomiar jest wazny dopiero po jakims czasie od wlaczenia zasilania co program musi uwzgledniac.
Zwrocmy uwage ze przy zerowym pradzie uplywu DC ale z obecnoscia zaklocajacej skladowej AC na wyjsciu zrodla pradowego – kolektorze tranzystora Q1pojawi sie falszywy wyprostowany jednopolowkowo sygnal. Stad koniecznosc dobrej filtracji dolnoprzepustowej elementami filtru RC. Pierwszy C laczy w uproszczeniu GND z PE ale zastosowano bardziej skomplikowane rozwiazanie szybko stabilizujace pomiar duzej opornosci izolacji po wlaczeniu zasilania.
Zakres pomiaru identycznie jak z miernikiem magnetoelektrycznym zmniejszaja rezystory "0.1" i "0.01" aktywowane zalozonym Jumperem. Sygnal wyjsciowy z rezystora w kolektorze Q1 podano na wejscie multiplexera MUX przetwornika ADC.
Miedzy wyjsciem wzmacniacza OPA a baza Q1 dano dzielnik R4, R5 z uwagi na margines maksymalnego napiecia wyjsciowego wzmacniacza od V+ i mozliwosc szkodliwego nasycenia Q1. Aby petla sprzezenia zwrotnego byla stabilna rownolegle do R5 dano maly kondensatorek ale moga to byc tez bardzo blisko siebie sciezki jako kondensatory neutralizacji w torze IF=10.7 MHz w licencyjnym radiomagnetofonie MK2500.
Zaleta rozwiazania jest jego taniosc, dokladnosc i niezawodnosc. Nie uzyto na przyklad precyzyjnych rezystorow. Wystarcza rezystory o tolerancji 1%.
W drugim rozwiazaniu komparator na wzmacniaczu operacyjnym JFet ( poprzednie uwagi zachowaly aktualnosc ) porownuje sygnal z rezystora R1 z sygnalem z potencjometru Pot progu Alarmu rezystancji izolacji. Wyjscie wzmacniacza bezposrednio steruje piszczkiem i szeregowa dioda LED i moze byc dzielnikiem podane do portu binarnego mikrokontrolera.
W trzecim nierekomendowanym ( ale dzialajacym ) rozwiazaniu zamiast rezystora R1 jest potencjometr Pot z ktorego suwaka sygnal podano do bazy tranzystora PNP, ktory kolektorem steruje tranzytor NPN sterujacy piszczkiem i szeregowa dioda LED i moze byc dzielnikiem podany do portu binarnego mikrokontrolera. Oba tranzystory musza byc grupy wzmocnienia pradowego C czyli o bardzo duzym wzmocnieniu. Prog dzialania Ube jest zalezny od temperatury co nie musi byc niekorzystne bowiem w podwyzszonej temperaturze izolacja powinna byc lepsza.
W przypadku gdy do pomiaru rezystancji chcemy zastosowac ujemne napiecie zasilania V-
mozna uzyc wzmacniaczy operacyjnych LM324, ktorych wejsciowe napiecie wspolne obejmuje V-. Sa to wzmacniacze bipolarne i prad polaryzacji wejsc jak zawsze stanowi problem.
Mozliwe sa rozne wariacje.
-W szereg z R1 mozna wlaczyc diode zbocznikowa kondensatorem. Napiecie na diodzie jest logarytmem ( zaleznym temperaturowo ) z pradu uplywu i mozliwy jest pomiar bardzo malego pradu czyli wielo gigaomowej opornosci izolacji przy normalnej opornosci pomiaru w srodku skali.
-Tranzystor Q zalaczany portem mikrokontrolera symuluje opornosc Zero Ohm ale moze tez zalaczyc dowolna rezystancje lub rezystor mozna testu zalaczyc nacisnieciem microswitcha.
Oczywiscie najwazniejsza jest wartosc funkcjonalnosci do jej kosztu realizacji.
"Pojemnosc" miedzyuzwojeniowa transformatorow sieciowych powoduje powstawanie zaklocen w delikatnych obwodach sygnalowych sensorow.
Transformatory maja mnostwo zastosowan i stanowia istotna czesc produkcji przemyslowej.
W transformatorach zadnych pojemnosci skupionych nie ma i pojemnosci te sa rozlozone. Stad uzycie cudzyslowiu. Historycznie temat zaczeto zglebiac studiujac rozchodzenie sie szybkich fali napiec w uzwojeniu transformatora energetycznego zatakowanego piorunem.
Na rysunku pokazano prosty rozplyw pradow pojemnosciowych w uzwojeniu jednowarstwowym oraz jego schemat pojemnosciowy.
Na schemacie pokazano z uzyciem TDL bezodbiciowe ( odbicia i niezrownowazenia wydzielaja sie w bezindukcyjnych rezytorach R ) sumowanie mocy z czterech szerokopasmowych wzmacniaczy mocy RF na wyjsciowa antene. Odcinki przewodow wspolosiowych maja na sobie rurki ferrytowe a wyjsciowy transformator z rdzeniem ferrytowym 1:4 jest sporzadzony linia symetryczna.
Rozlozone pojemnosci i indukcyjnosci powoduja ze transformatory maja rozne rezonanse poczawszy od czestotliwosci kilku kilohercow. Rezonase ustalimy zasilajac transformator sygnalami sinusoidalnymi i prostokatnymi.
Bardzo szkodliwa indukcyjnosc rozproszenia w transformatorach przetwornic SMPS zmniejsza sie sekcjonujac uzwojenia co powoduje jednak wzrost szkodliwej pojemnosci miedzy nimi.
Stosujac do pomiaru pojemnosci wzglednie niewielka czestotliwosc, "pojemnosc" miedzyzuwojeniowa najdokladniej zmierzymy przy zwartych uzwojeniach.
W eksperymentach uzyto transformatora sieciowego TS20/23, 220:13+13 V, 0.7 A Ma on podzielony karkas i nie zastosowano zadnych przekladek izolacyjnych w uzwojeniach co jest w produkcji bardzo wygodne i ulatwia jej automatyzacje. Liderami automatycznej produkcji transformatorow ( raczej produkcji wszystkiego ) sa koncerny japonskie. One tez produkuja najlepsze blachy elektrotechniczne.
Rdzen EI-66/22 jest duzy jak na ta moc transformatora i okno tylko w czesci jest wypelnione drutem. Zachodni transformator na takim rdzeniu (ale z lepszej blachy) ma moc 40 VA.
Cyfrowy miernik RLC E317 pomiary wykonuje przy czestotliwosci 1 KHz. Zmierzona pojemnosc miedzy uzwojeniami Pierwotnym i Wtornym ( ich zwarcie wnosi trudne do rozpoznania pomiarami roznice najwyzej 1 pF ) tego transformatora wynosi 35 pF gdy rdzen jest do niczego nie dolaczony. Gdy zas rdzen dolaczymy do GND przyrzadu pojemnosc spada do 15 pF bowiem pojemnosci miedzy bokami obu uzwojen jest mniejsza niz pojemnosc uzwojen do zelaza rdzenia.
Przy zasilaniu z sieci 220 Vac przeciek miedzyzuwojeniowy ( do punktu srodkowego szeregowo polaczonych uzwojen wtornych ) pojemnosciowy do PE przy rdzeniu nie przylaczonym do PE zalezy od "biegunowosci" wtyczki sieciowej ale przy rdzeniu dolaczonym do PE jest mniejszy i zalezy znacznie mniej od biegunowosci. Powstaje wiec pytanie o adekwatny schemat zastepczy pojemnosci transformatora dla problemu szkodliwego przecieku !
Pojemnosc miedzyuzwojeniowa tego transformatora z racji podzialu karkasu jest znacznie mniejsza niz pojemnosc przy uzwojeniach nawinietych na sobie co widzimy mierzac inny transformator.
Zmierzona przez miernik E317 przy czestotliwosci 1 Khz indukcyjnosc uzwojenia pierwotnego ma sie nijak do indukcyjnosci wynikajacej z pradu magnesowania przy napieciu 220 Vac gdy jest on juz nieliniowy ale takze przy napieciu mniejszym podanym z obnizajacego autotransformatora.
Transformator TS20/23 jest wlutowany w plytke drukowana na ktorej jest mostek prostowniczy z dwoma kondensatorami elektrolitycznymi oraz dwa regulatory LM317 i LM337, Napiecia +-1.25 ... 15V ustawiane sa potencjometrami montazowymi. Napiecie ktore bedzie jeszcze stabilizowane wynika z maksymalnego poboru pradu przez obciazenie i przy duzych obciazeniach jest oczywiscei mniejsze niz 15V
Na plytce jest tez uklad monitorujacy izolacje systemu ( schemat jak wczesniej ) wykorzystujacy polowe podwojnego wzmacniacza operacyjnego TL082.
Zwraca uwage maly wymiar PCB jako ze male elementy elektroniczne sa tez umieszczone pod transformatorem.
Uplyw wnoszony przez warystor o srednicy 14 mm jest bardzo maly ale wnoszony przez tyrystor BT152 z antyrownolegla dioda na prad 6A jest na tle dobrej izolacji przewodow juz duzy.
Eksperymenty:
1.Reczny DVM dolaczony jest zaciskiem COM do PE sieci a zaciskiem HI do czlowieka. Przewody maja ponad 2 m dlugosci i miernik jest circa w polowie dystansu czlowiek - gniazdko sieciowe. Pokazywane przez DVM napiecie AC zmienia sie przy poruszaniu sie osoby po pomieszczeniu a nawet przy zapaleniu oswietlenia.
Osoba moze tez przewodem 3 m byc polaczona z wejsciem oscyloskopu gdzie widoczne napiecie sieciowe (jest troche znieksztalcone) jest zrozniczkowane przez pojemnosc czlowieka i opornosc wejsciowa osyloskopu .
Nastepnie zacisk HI przyrzadu DVM jest dolaczony do L sieci a przewod COM trzyma czlowiek. Znow odczyt zmienia sie przy poruszaniu po pomieszczeniu. Na osobie jest pewne napiecie i osoba bardzo wrazliwa moze ( raczej nie ! ) juz czuc przeplyw pradu. Nalezy upewnic sie w poprawnym ustawieniu miernika jako woltomierza AC a buty osoby na wszelki wypadek maja miec gumowa podeszwe. Osobie nie wolno niczego dotykac. Dla totalnego bezpieczenstwa w HI-L mozna wlaczyc rezystor 1 M - 1W
-Z odczytow tych wylicz jaka pojemnosc ma czlowiek do L instalacji sieciowej ( podpowiedz, okolo 3 pF ) i pojemnosc do otoczenia czyli GND.
2.Warystor S14K275 ( dane w katalogu ) w szereg z dwoma zarowkami 200W ( po to aby awaryjnie wytrzymaly zasilanie 380 V ) zasilony jest z dwoch faz sieci trojfazowej napieciem 380 Vac i silnie sie nagrzewa. Przewody do krokodylkow do podlaczenia warystora sa na odcinku bez izolacji ( aby sie nie uszkodzila na goracych drutach )
Warystor na porcelanowym talerzu jest pod szklanym pojemnikiem. Dla bezpieczenstwa nalezy miec pod reka gasnice samochodowa. Warystor sie rozgrzeje, rozzarzy i w koncu (!) spopieli. Eksperyment mozna prowadzic tylko przy wzglednie cieplej pogodzie aby dym z warystora uszedl otwartym oknem.
Napiecie zmienne na warystorze i zarowkach mozna obserwowac na recznym DVM.
Uplyw przeciazanego warystora mozna kontolowac zasilajac go szeregowo z DVM ( ustawiony na napiecie stale 200 mV jako czuly nanoamperomierz ) z zasilacza 100 Vdc.
-Po jakim czasie ( wylicz go, dane z dokumentacji ) nagrzewania warystor powinien byc jeszcze calkowicie sprawny to znaczy bez powiekszonego pradu uplywu. Do kontroli uplywu przerwij nagrzewanie po polowie wyliczonego czasu i dalej kontynuuj dzielo zniszczenia
-Dla jakiego wykladnika funkcji potegowej charakterystyki I/U warystora napiecie robocze 275 Vac nagrzewa warystor tak samo jak napiecie stale 350 Vdc.
-Dlaczego w urzadzeniu zasilanym z sieci 220 Vac warystor na 275 Vac daje dlugoterminowa lepsza ochrone i bezpieczenstwo niz warystor na napiecie 250 Vac lub nawet mniejsze ?
3.Co sklada sie na napiecie ze stalowego preta wbitego w wilgotna ziemie z przewodem w stosunku do PE/PEN obserwowane na DVM i oscyloskopie ?
4.Transformator bezpieczenstwa 220:220 V, 400 VA tworzy po stronie wtornej "izolowana siec" zasilajaca zarowke >25 W, ktora monitorowana jest tablicowym ( dokumentacja ze schematem elektroniki przyrzadu ) miernikiem izolacji sieci. Miernik pokazuje nieskonczona opornosc. Zalaczajac opornik 220 K -2 W jako uplywnosc sieci ( "body statku" to tutaj PE ), miernik pokazuje okolo 200 Kohm a zatem jest calkiem dokladny. Mozna tez ustawic opornosc ponizej ktorej miernik zamknie izolowane styki swojego przekaznika alarmu informujac zewnetrzny swiat o zlym stanie izolacji sieci energetycznej.
-Wyjasnij na schemacie budowe i parametry filtru RLC (DZ) tlumiacego skladowa zmienna sygnalu / napiecia 50 Hz.
5.Uzwojenie pierwotne trojfazowego transformatorka mocy 100 VA polaczone jest w gwiazde a punkt N podano na wejscie oscyloskopu w stosunku do PE. Uzwojenie wtorne polaczone jest w trojkat zamykany przelacznikiem. Oczywiscie po zamknieciu przelacznika trojkata napiecie na N mocno maleje. Wyjasnij ksztalt i czestotliwosc tego napiecia na N w obu polozeniach przelacznika.
Wyjasnij napiecie mierzone DVM i obserwowane oscyloskopem na otwartym wtornym trojkacie.
6.W prostownikach zasilaczy impulsowych SMPS stosowane sa kondensatory elektrolityczne o malej rezystancji szeregowej ESR. Obserwujac oscyloskopem napiecie na kondensatorze zasilanym sygnalem prostokatnym z generatora widzimy ze tym kondensatorom znacznie wolniej ( w stosunku do zwyklych kondensatorow ) spada z czestotliwoscia pojemnosc i maja duza mniejsza rezystancje szeregowo ESR.
Diody toleruja jednorazowy impuls pradu tym wiekszy im jest on krotszy.
Kondensator gatunku Low ESR ( Data Sheet ) 2200 uF/35V naladowany regulowanym zasilaczem jest rozladowany przez tyrystor BT152 ( miedzy bramka i anoda jest naciskany microswitch ) z szeregowa dioda 1N4005 ( Data Sheet). Ekstrapolujac i przeliczajac dane okresl napiecie na kondensatorze ktore jeszcze dioda wytrzyma przy impulsowym rozladowaniu. Znajdz w kolejnych probach napiecie kondensatora ktore spowoduje zniszczenie diody.
7. Domofon ma na pulpicie wejsciowym i w urzadzeniu kazdego lokatora niewielki glosnik. Po wywolaniu przyciskiem przez goscia lokator slyszy goscia. Lokator naciskajac przycisk moze mowic do goscia a drugim przyciskiem uruchomic zamek elektromagnetyczny drzwi. Uklad skonstruowano pod katem malej ilosci tanich przewodow, ktorych dlugosc w klatce bloku jest znaczna. Zaleta rozwiazania z glosnikami jest to ze wolajacy ( na przyklad dziecko lokatora ) moze od razu cos powiedziec po chwili do domofonu i rodzic od razu otwiera zamkniete drzwi bez zbednej konwersacji.
Sygnal z glosnika – mikrofonu lokatora jest maly a 20 metrowy przewod w doswiadczeniu "zbiera" zaklocenia ale sa one w zastosowanym rozwiazniu male i nie stanowia problemu.
W wbudowanym zasilaczu uzyto transformatorka o rozdzielonych uzwojeniach na karkasie o dosc malej pojemnosci. Dodatkowo rdzen dolaczony jest do PE sieci. Moc transformatorka wynika z mocy zamka elektromagnetycznego a nie mocy wzmacniacza akustycznego bedacego tez generatorem sygnalu wolania.
Gdy kondensator elektrolityczny zasilacza domofonu zasilimy z pierwszego laboratoryjnego zasilacza zaklocenia sa makabryczne. Ma on preregulator tyrystorowy. Z drugim zasilaczem zakloceni tez sa duze.
Wyjasnij powod tego stanu rzeczy !
Świetny artykuł, wyczerpująco opisany temat
OdpowiedzUsuńWitam
OdpowiedzUsuńJeszcze kilka zostało z tego opracowania