🚢 🈚️ 🛕 مراقب وحدة المعدل 🔩 💆🏾 💆🏼

في الوقت الحالي ، تستخدم العديد من فروع التكنولوجيا وحدات مقوم التبديل الجاهزة للاستخدام - محولات AC-DC.

مقارنة بمصادر طاقة المحولات ، لها أبعاد أصغر بكثير وفي نفس الوقت كفاءة عالية بما فيه الكفاية (تصل إلى 96٪). ومع ذلك ، فإن معظمها (خاصة الوحدات ذات الطاقة عالية الإخراج) تتطلب تبريدًا قسريًا ، وهذا هو السبب في أنها تحتوي على مروحة مدمجة.

يمكن أن يؤدي فشل هذه المروحة (أو تلوثها الشديد) إلى ارتفاع درجة حرارة الدائرة الإلكترونية المدمجة وفشل المقوم. إذا كان مثل هذا المعدل يوفر معدات مهمة ، على سبيل المثال ، هو جزء من وحدة تزويد الطاقة لمحطة القاعدة (EPU) للاتصالات الخلوية ، فإن عواقب فشلها يمكن أن تكون مؤسفة للغاية.

لذلك ، غالبًا ما تكون مطلوبة ليس فقط للتحكم في فشل مروحة التبريد نفسها ، ولكن أيضًا للتنبؤ بانهيارها المحتمل في المستقبل القريب. تحتوي بعض محولات AC-DC على مستشعر سرعة مروحة مدمج (مقياس سرعة الدوران) ودائرة تعطي إنذارًا عندما تنخفض السرعة إلى ما دون القيمة المحددة. ومع ذلك ، فإن هذه الدوائر غير متوفرة في جميع المقومات ، لذلك غالبًا ما يكون هناك حاجة إلى نوع من جهاز التحكم الخارجي.

للوهلة الأولى ، أسهل طريقة هي الاتصال بالمروحة نفسها ومعالجة الإشارة منها. لكن هذا الخيار غير متاح دائمًا ، لأنه يتطلب فتح علبة المقوم وإنهاء دائرته الداخلية. وغالبًا ما يكون هذا مستحيلًا ، لأن المقوم يمكن أن يكون ، على سبيل المثال ، تحت الضمان.

لذلك ، فإن التحدي يكمن في تطوير نوع من طريقة عدم الاتصال للكشف عن خلل. فيما يلي سأصف طريقة تعتمد على مبدأ التحكم في تدفق الهواء المار عبر المقوم. إذا كان هناك مثل هذا التدفق ، فسيتم التوصل إلى استنتاج حول تشغيل المروحة. ستعطي درجة حرارة تدفق الهواء قيمة دقيقة إلى حد ما لمتوسط درجة الحرارة داخل المعدل ، مما سيجعل من الممكن التنبؤ بفشلها بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

خيارات التحكم في المروحة

على الرغم من أنني كتبت أعلاه أنه للتحكم في المروحة ، سأستخدم طريقة لتقدير تدفق الهواء ، في الواقع ، بدأت التجارب باختبار التحكم البصري لمكره المروحة. لهذا ، تم إضاءة مروحة العمل من LED غير معدل ، وتم تقييم مكون متغير في الكاشف الضوئي. كان من المفترض أن الانعكاسات من بتلات المكره ستعطي بعض المكونات المتغيرة التي تعد مضاعفة سرعة الدوران. ومع ذلك ، تبين أن مستواها منخفض للغاية (كانت المروحة سوداء غير لامعة ، وكان الانعكاس منها صغيرًا) ، وكان النطاق الديناميكي للإشارة ، مع مراعاة المكون الثابت ، هائلاً بكل بساطة.

من هنا ، خلصت إلى أن الطريقة البصرية غير موثوقة وبالتالي غير مقبولة.

بعد ذلك ، انتقلت إلى الإصدار الرئيسي مع تقدير لتدفق الهواء. صحيح ، كان هناك خياران هنا - لتقييم التدفق ميكانيكيًا (من خلال انحراف الفص المعلق) أو من خلال مبدأ مقياس تدفق الحرارة (عن طريق نقل الحرارة عن طريق تدفق الهواء).

يبدو أن الخيار الأول سهل التنفيذ ، ولكنه قد يكون غير موثوق به في التشغيل: أي تلوث لمحور الفص ، إلخ. قد تتداخل مع تشغيل جهاز مراقبة المقوم.

يبدو أن الخيار الثاني أكثر فعالية. في هذه الحالة ، يمكن الحصول على تقدير رقمي لتدفق الهواء (في الواقع ، سيكون هذا جهاز استشعار لتدفق الهواء الشامل) ، وبالتالي تحليل لحالة المروحة. في الوقت نفسه ، يمكن أيضًا الحصول على تقدير لدرجة حرارة الهواء المدفوع من خلال المقوم (ولكن هذا قد يتطلب استخدام مستشعر درجة حرارة آخر).

نسق

لبناء التخطيط ، استخدمت سخانًا على شكل مقاوم خرج 0.25 وات متصل بمصدر طاقة للمختبر ، بالإضافة إلى مستشعر درجة الحرارة (مزدوج حراري):

رسم تخطيطي لجهاز التحكم في إيقاف المروحة

في هذا التخطيط ، درسنا تأثير تدفق الهواء على درجة حرارة المزدوج الحرارية في مختلف مجموعات السخان والمستشعر (موقعهما النسبي المختلف بالنسبة لاتجاه تدفق الهواء ، والمسافة المختلفة بين السخان والمستشعر ( د )).

تم التحكم في تدفق الهواء من خلال التداخل الجزئي أو الكامل لشبكة سحب المعدل.

نتيجة التجارب كانت التالية. أثبت مبدأ مقياس تدفق الحرارة في شكله الكلاسيكي أنه قليل الاستخدام في درجة حرارة سخان منخفضة. تبين أن تدفق الهواء للمروحة العاملة قوي للغاية ، وتبين أن نقل الحرارة من السخان إلى المستشعر غير واضح. زيادة درجة الحرارة غير مرغوب فيها بسبب احتمالية ارتفاع درجة الحرارة بسبب تلوث / غبار سطح المدفأة أو المستشعر.

الأكثر فعالية هو تقييم درجة تبريد السخان عن طريق تدفق الهواء. في الوقت نفسه ، يتم "ضخ" الطاقة الثابتة في السخان ، مما يضمن التسخين بقيمة ثابتة أعلى من درجة الحرارة المحيطة. في التجارب ، تم اختيار قيمة حوالي 30 درجة مئوية.

في هذه الحالة ، يقع المستشعر بالقرب من سطح المدفأة (d ≈ 1 ÷ 2 mm) وفي حالة عدم وجود تدفق لديه القدرة على التسخين بحرية من الإشعاع. يقضي هذا النهج فعليًا على تأثير الموضع النسبي للمستشعر والسخان بالنسبة لتدفق الهواء في المقوم وتدفق الحمل الحراري.

تدفق الهواء المعدل ، أبرد بكثير من درجة حرارة السخان يبردها ، مما يؤدي إلى انخفاض في درجة حرارة المستشعر. كما يتبين من الوصف أعلاه ، يختلف مبدأ القياس بشكل كبير عن مقياس تدفق الحرارة ، حيث يزيد تدفق الهواء من درجة حرارة المستشعر مع انتقال الحرارة من السخان.

التجارب على تدفق الهواء الكامل (درجة الحرارة المحيطة كانت 22 درجة مئوية) وعلى تدفق الهواء الغائب أظهر أن فرق درجة الحرارة في المستشعر كان 7 درجات مئوية وأعلى (يزداد فرق درجة الحرارة مع طاقة السخان) ويبلغ متوسطه حوالي 10 درجة مئوية.

تظهر النتائج التجريبية في الشكل:

درجة الحرارة مقابل الجهد عبر السخان

يوضح الخط المتقطع درجة الحرارة مقابل الجهد عبر السخان (مقاوم 0.25 واط بمقاومة 1 كيلو أوم) مع تدفق الهواء الكامل من المروحة ، وواحد صلب مع شبكة سحب مقوم جزئيًا.

كما يتبين من هذا الشكل ، فإن الحل المقترح يسمح لنا بتسجيل حقيقة إيقاف المشجعين ، وكذلك تحديد درجة قدرته على العمل للتنبؤ بفشله.

يتم عرض صور النموذج المجمّع لتقييم درجة تبريد السخان عن طريق تدفق الهواء أدناه.

توقف المروحة المحاكي

في غياب حركة الهواء ، سجل المزدوج الحراري درجة حرارة حوالي 50 درجة مئوية.

يدخل تدفق الهواء من المروحة إلى المستشعر ،

وعندما يتم توجيه تدفق الهواء من المروحة إلى المستشعر ، تنخفض درجة الحرارة بشكل حاد إلى 24 درجة مئوية.

خلق نموذج

تم عمل النموذج الأولي لجهاز المراقبة على أساس وحدة التحكم الدقيقة PIC16F1824 وجهازي استشعار حراري MCP9700A. تم استخدام نفس المقاوم بقوة 0.25 واط كمسخن كما في مخطط التخطيط:

مظهر شاشة المقوم

يستخدم مستشعر حراري واحد (بجوار مقاوم التسخين) لتقدير تدفق الهواء من المروحة ، والثاني لقياس درجة الحرارة داخل المقوم.

يتم أيضًا تثبيت برنامج تشغيل RS-485 على اللوحة لدمج العديد من هذه الشاشات في شبكة. يقوم مفتاح DIP بتعيين عنوان شاشة معينة.

يظهر مظهر الشاشات المثبتة على وحدة تحكم إلكترونية حقيقية أدناه:

الشاشات المثبتة على وحدة تحكم إلكترونية

تم اختبار العديد من الأجهزة المماثلة على وحدات التحكم الإلكترونية الحقيقية. كان الوقت لتحديد ما إذا كانت المروحة متوقفة في المتوسط حوالي 30 ثانية. من حيث المبدأ ، يمكن تقليله عن طريق تقليل التغيير في العتبة ، ولكن العميل كان راضيا عن هذا الخيار.

مراقب وحدة المعدل

خيارات التحكم في المروحة

نسق

خلق نموذج

More articles: