Geekly articles weekly

Monitor Modul Penyearah

gambar

Saat ini, banyak cabang teknologi menggunakan modul rectifier switching off-the-shelf - AC-DC converter.

Dibandingkan dengan catu daya transformator, mereka memiliki dimensi yang jauh lebih kecil dan pada saat yang sama memiliki efisiensi yang cukup tinggi (hingga 96%). Namun, sebagian besar dari mereka (terutama modul dengan daya output tinggi) memerlukan pendinginan paksa, itulah sebabnya mereka memiliki kipas bawaan.

Kegagalan kipas ini (atau polusi parahnya) dapat menyebabkan panas berlebih pada sirkuit elektronik bawaan dan kegagalan penyearah. Jika penyearah seperti itu memasok peralatan penting, misalnya, merupakan bagian dari unit suplai daya stasiun pangkalan (EPU) untuk komunikasi seluler, maka konsekuensi dari kegagalannya bisa sangat menyedihkan.

Oleh karena itu, seringkali diperlukan tidak hanya untuk mengendalikan kegagalan kipas pendingin itu sendiri, tetapi juga untuk memperkirakan kemungkinan kerusakannya dalam waktu dekat. Beberapa konverter AC-DC memiliki sensor kecepatan kipas bawaan (tachometer) dan sirkuit yang memberikan alarm ketika kecepatan turun di bawah nilai batas. Namun, sirkuit seperti itu tidak tersedia di semua penyearah, sehingga beberapa jenis perangkat kontrol eksternal sering diperlukan.

Sekilas, cara termudah adalah menyambungkan ke kipas itu sendiri dan memproses sinyal darinya. Tetapi opsi ini tidak selalu tersedia, karena ini membutuhkan membuka kasus penyearah dan menyelesaikan sirkuit internalnya. Dan ini seringkali tidak mungkin, karena penyearah dapat, misalnya, dalam garansi.

Oleh karena itu, tantangannya adalah mengembangkan semacam metode non-kontak untuk mendeteksi kerusakan. Di bawah ini saya akan menjelaskan metode berdasarkan prinsip mengendalikan aliran udara yang melewati penyearah. Jika ada aliran seperti itu, kesimpulan akan dibuat tentang pengoperasian kipas. Suhu aliran udara akan memberikan nilai yang cukup akurat dari suhu rata-rata di dalam penyearah, yang akan memungkinkan untuk memprediksi kegagalannya karena terlalu panas.

OPSI PENGENDALIAN STOP PENGENDALIAN


Walaupun saya menulis di atas bahwa untuk mengontrol kipas saya akan menggunakan metode untuk memperkirakan aliran udara, pada kenyataannya, percobaan dimulai dengan menguji kontrol optik dari kipas penggerak. Untuk ini, kipas yang bekerja diterangi dari LED yang tidak dimodifikasi, dan komponen variabel dievaluasi pada photodetector. Diasumsikan bahwa refleksi dari kelopak impeller akan memberikan beberapa komponen variabel yang merupakan kelipatan dari kecepatan rotasi. Namun, levelnya ternyata sangat rendah (kipasnya matte hitam, pantulan dari itu kecil), dan rentang dinamis sinyal, dengan mempertimbangkan komponen konstan, sangat besar.

Dari sini, saya menyimpulkan bahwa metode optik tidak dapat diandalkan dan karenanya tidak dapat diterima.

Selanjutnya, saya melanjutkan ke versi utama dengan perkiraan aliran udara. Benar, ada dua opsi di sini - untuk mengevaluasi aliran secara mekanis (dengan defleksi lobus yang ditangguhkan) atau dengan prinsip meter aliran panas (dengan perpindahan panas oleh aliran udara).

Opsi pertama tampaknya cukup mudah untuk diimplementasikan, tetapi mungkin tidak dapat diandalkan dalam operasi: kontaminasi dari sumbu lobus, dll. dapat mengganggu pengoperasian perangkat pemantau penyearah.

Pilihan kedua tampaknya lebih efektif. Dalam hal ini, perkiraan numerik dari aliran udara dapat diperoleh (pada kenyataannya, ini akan menjadi sensor aliran udara massa), dan oleh karena itu analisis keadaan kipas. Pada saat yang sama, perkiraan suhu udara yang digerakkan melalui penyearah juga dapat diperoleh (tetapi ini mungkin memerlukan penggunaan sensor suhu lain).

LAYOUT


Untuk membangun tata letak, saya menggunakan pemanas dalam bentuk 0,25 W keluaran resistor yang terhubung ke catu daya laboratorium, serta sensor suhu (multimeter termokopel):

gambar

Diagram

tata letak perangkat kontrol berhenti kipas Pada tata letak ini, kami mempelajari efek aliran udara pada suhu termokopel di berbagai kombinasi pemanas dan sensor (posisi relatif yang berbeda relatif terhadap arah aliran udara, jarak yang berbeda antara pemanas dan sensor ( d )).

Aliran udara dikendalikan oleh tumpang tindih parsial atau lengkap tumpang tindih asupan penyearah.

Hasil percobaan adalah sebagai berikut. Prinsip meter aliran panas dalam bentuk klasik terbukti tidak banyak berguna pada suhu pemanas yang rendah. Aliran udara kipas yang bekerja ternyata terlalu kuat, dan perpindahan panas dari pemanas ke sensor ternyata tidak menarik perhatian. Peningkatan suhu tidak diinginkan karena kemungkinan panas berlebih karena kontaminasi / debu permukaan pemanas atau sensor.

Yang paling efektif adalah penilaian tingkat pendinginan pemanas oleh aliran udara. Pada saat yang sama, daya tetap "dipompa" ke dalam pemanas, yang memastikan pemanasan dengan nilai tetap di atas suhu sekitar. Dalam percobaan, nilai sekitar 30 ° C dipilih.

Dalam hal ini, sensor terletak di dekat permukaan pemanas (d ≈ 1 ÷ 2 mm) dan tanpa adanya aliran memiliki kemampuan untuk memanaskan secara bebas dari radiasi. Pendekatan ini secara virtual menghilangkan pengaruh posisi relatif sensor dan pemanas relatif terhadap aliran udara penyearah dan aliran konveksi.

Aliran udara penyearah, jauh lebih dingin daripada suhu pemanas mendinginkannya, menyebabkan penurunan suhu sensor. Seperti dapat dilihat dari uraian di atas, prinsip pengukuran berbeda secara signifikan dari meter aliran panas, di mana aliran udara meningkatkan suhu sensor dengan panas yang ditransfer dari pemanas.

Percobaan pada aliran udara penuh (suhu sekitar 22 ° C) dan pada aliran udara yang tidak ada menunjukkan bahwa perbedaan suhu sensor adalah 7 ° C atau lebih tinggi (perbedaan suhu meningkat dengan daya pemanas) dan rata-rata sekitar 10 ° C.

Hasil percobaan ditunjukkan pada gambar:

gambar

Suhu versus tegangan melintasi pemanas Garis

putus - putus menunjukkan suhu versus tegangan pada pemanas (resistor 0,25 W dengan resistansi 1 kOhm) dengan aliran udara penuh dari kipas, dan yang solid dengan grille intake rectifier yang diblokir sebagian.

Seperti yang dapat dilihat dari gambar ini, solusi yang diusulkan memungkinkan kami untuk merekam fakta menghentikan penggemar, serta untuk mengukur tingkat operabilitasnya untuk memprediksi kegagalannya.

Foto-foto model rakitan untuk menilai tingkat pendinginan pemanas dengan aliran udara ditunjukkan di bawah ini.

gambar
Kipas berhenti simulasi

Dengan tidak adanya gerakan udara, termokopel mencatat suhu sekitar 50 ° C.

gambar
Aliran udara dari kipas memasuki sensor.

Ketika aliran udara dari kipas diarahkan ke sensor, suhu turun tajam menjadi 24 ° C.

MENCIPTAKAN PROTOTIPE


Prototipe monitor penyearah dibuat berdasarkan mikrokontroler PIC16F1824 dan dua sensor termal MCP9700A. Resistor yang sama dengan daya 0,25 W digunakan sebagai pemanas seperti dalam skema tata letak:

gambar
Penampilan monitor penyearah

Satu sensor termal (di sebelah resistor pemanas) digunakan untuk memperkirakan aliran udara dari kipas, dan yang kedua untuk mengukur suhu di dalam penyearah.

Driver RS-485 juga dipasang di papan untuk mengintegrasikan beberapa monitor ini ke dalam jaringan. Sakelar DIP menetapkan alamat monitor tertentu.

Tampilan monitor yang dipasang pada unit kontrol elektronik nyata ditunjukkan di bawah ini:

gambar
Monitor dipasang pada unit kontrol elektronik

Beberapa perangkat serupa telah diuji pada ECU nyata. Waktu untuk menentukan apakah kipas berhenti rata-rata sekitar 30 detik. Pada prinsipnya, ini bisa dikurangi dengan mengurangi perubahan pada ambang, tetapi pelanggan puas dengan opsi ini.

Source: https://habr.com/ru/post/id382271/

More articles:


All Articles