Диплом: управление низкотемпературной плазмой, С помощью AVR Опции

[Procedure]

История:
Учусь я на электротехническом факультете одного провинциального вуза и
настал час расплаты для студента А имено выбор темы дипломного проекта, выбрал самую сложную, как мне показалось.
Вообщем такая тема есть эксперементальная установка назовем ее "Адская Машина" (АМ) представляет собой:
1)Плазмогенератор, помоему промышленный килограм 100 вешает, мощность пока незнаю
выдает плазму температурой 4000градусов
2)Систему магнитной стабилизации плазмы -на вид бублик свитый из медных трубок по которым бежит хладоген, подключен к мощному сварочнику, ключ на 22 спокойно прилипает.
3)И еще несколько вторичных(в данном контексте) систем: парогенератор, компрессор, и др.
Вся эта байда высотой в 2 этажа

ТЗ (пока еще до конца конкретно не устаканилось)
Разработать систему фазового управления тиристорами системы питания плазмогенератора.

Питание 3 фазы 380в тиристоры стоят 300 Амперные 6 штук, Имеют Принудительное охлаждение пока марку не уточнил собранные по схеме Ларионова

Управлять хочу микроконтроллером AVR есть две Mega8535, программировать маленько умею на ASSEMBLER, уровень слабоват конечно, вот например неделю назад сделал еще один шаг подергал
знакосетезирующим индикатором DATAVISION заставил выводить нужные мне надписи.

Чуть позже опишу что конкретно должен делать микроконтроллер(сигналы на выходе) выложу схемы и мои идеи, могу даже выложить фотографии АД кому интересно

Прошу помощи такого плана: Понимаете мне просто даже несским посоветоваться потому как у нас ни один препод не шарит в микроконтроллерах и ваще все аналоговики максимум логические элементы времен совка. что говорить Улан-Удэ деревня
А опыта решения таких комплексных инженерных задач не имею.
PS Написал как мысли приходили получилось сумбурно потом на свежую голову отредактирую сообщение

Сообщение отредактировал Procedure - Feb 4 2007, 22:02

[beer_warrior]

Ну что тут сказать. Начинать надо со следующего:
1.Составить список входов-выходов.
2.Продумать сопряжение с силовой частью (гальваноразвязка и нормализация сигналов) ИМХО самое геморрное.
3.Продумывать алгоритм.
Если с этим все будет ясно, закодировать это все для человека, умеющего работать с индикатором, большого труда не составит.

[Screw]

Ну насколько я понял, стоит тиристорный выпрямительный мост и надо регулировать напряжение.... Вам, видимо, понадобится датчик нуля (диод) и опторазвязка для управления тиристорами.
Узнайте марку тиристоров, это важно.

[Procedure]

Вот план проекта
1 Часть Обзорная
Отсканировал пряма из рабочей тетради
Сейчас маленько обвязку устаканим потом перейдем непосредственно к программе

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Procedure]

Вот тут есть пункты
2)WatchDog
3)Супервизор питания
Я думаю можно быстро решить что выбрать, чтобы потом к этому не возвращатся да и мне заказать заранее эти микрухи в иннет магазине доставка в среднем занимает месяц( стока шли микроконтроллеры и индикатор)
Интересуют простые доступные проверенные решения, вообщем best!

Потому как помех очень много а микроконтроллер устройство нежное.
радиоприемник не работает когда плазматрон запущен, а еще там есть деревянная перегородка обшитая железом так она "ХОДИТ" во время работы - магнитные поля от дросселя
Я даже мобильник не беру с собой туда

[beer_warrior]

В мегах есть прекрасный бортовой ватчдог. И сброс по питанию тоже.
Но если там такая помеха, все это хозяйство будет то и делать что сбрасыватся.
Выносить это все к чертям подальше от объекта и управлять с изрядного расстояния. При этом хорошенько задуматься о правильной разводке платы и экранировании корпуса.

[Procedure]

В мегах есть прекрасный бортовой ватчдог. И сброс по питанию тоже.
Но если там такая помеха, все это хозяйство будет то и делать что сбрасыватся.
Выносить это все к чертям подальше от объекта и управлять с изрядного расстояния. При этом хорошенько задуматься о правильной разводке платы и экранировании корпуса.

Не далеко слишком не получится максимум из другой комнаты
Но если подумать штатная схема же работает находясь в одном шкафу с трансформатором тиристорами и мощным электродвигателем (охлаждение)
Правда она вся на рассыпухи большая такая плата транзюков и ТТЛ вагон.
Повиснуть никак нельзя, а то взлетим на воздух реально кстати было такое

Сообщение отредактировал Procedure - Feb 5 2007, 01:15

[rezident]

А зачем вообще там AVR-то? И индикатор? Задание такое? Дань моде?
Если уж так приспичило, то я бы на вашем месте разделил пульт управления и индикации и собственно саму схему управления. В этом случае схему управления может и не придется от силовой части развязывать. Гальваническую развязку можно только на связь между пультом и силовой частью поставить. Два провода легче развязывать, чем шесть-восемь-десять. Да и для пользователя так безопаснее будет.
Кроме того в схеме не хватает по крайней мере фильтра перед развязывающим трансформатором и трехфазного автомата/теплового расцепителя. Второй опять же для безопасности нужен, а без фильтра от вашей "адской машины" в сеть пойдут такие помехи, что мама не горюй! Навряд ли поможет даже если вы пульт в другой комнате разместите.

[beer_warrior]

Повиснуть никак нельзя, а то взлетим на воздух реально кстати было такое

Если такие расклады, может не стоит браться за такого рода "дипломный проект" ?

[Procedure]

А зачем вообще там AVR-то? И индикатор? Задание такое? Дань моде?
Если уж так приспичило, то я бы на вашем месте разделил пульт управления и индикации и собственно саму схему управления. В этом случае схему управления может и не придется от силовой части развязывать. Гальваническую развязку можно только на связь между пультом и силовой частью поставить. Два провода легче развязывать, чем шесть-восемь-десять. Да и для пользователя так безопаснее будет.
Кроме того в схеме не хватает по крайней мере фильтра перед развязывающим трансформатором и трехфазного автомата/теплового расцепителя. Второй опять же для безопасности нужен, а без фильтра от вашей "адской машины" в сеть пойдут такие помехи, что мама не горюй! Навряд ли поможет даже если вы пульт в другой комнате разместите.

Индикатор то может быть и не нужен просто ограничится парой светодиодов (захват фазы, питание и тп.)
Микроконтроллер нужен вот зачем, не хотелось конечно говорить раньше времени.
Но на самом деле все гораздо сложней.
Так как плазма вещь очень неустойчивая (плазменный шнур под воздействием внешних сил может разрушится за 10^-6с) нужна обратная связь сигнал берется с нормированого шунта (вот тут то полный гемор как развязать сигнал шунта до АЦП МК)
Причем функция обратной связи f(напряжение, сила тока, физические параметры рабочего тела)
говоря проще она нелинейная. Можно в программу заложить несколько видов обратных связей поставить эксперемент и выбрать наилучшую для данного набора факторов.
Сейчас линейная обратная связь из-за этого плазма очень часто обрывается поэтому приходится буквально сидеть на крутилки успевать реагировать на изменения
Можно и на рассыпухи все собрать тока я в ней ваще не парю поэтому решил что буду использовать микроконтроллер.
Что то все к помехам пока у нас свелось, давайте подождем маленько, сделаю первый девайс испытаем. на основе полученных данных заведем отдельную ветку на этом форуме в ЕМС.

------------

Кроме того в схеме не хватает по крайней мере фильтра перед развязывающим трансформатором и трехфазного автомата/теплового расцепителя.

Это все есть.
Насчет фона местные жители вроде не жалуются

Сообщение отредактировал Procedure - Feb 5 2007, 04:48

[sseett]

Лет 10 назад имел дело с плазменным резаком. Действительно адская машина! Уши закладывало, в глазах слепило.
При разрушении головки радиус разлета осколков (скорее капель металла) составлял несколько метров.
Для настройки вместо плазменной головки подключал несколько больших муфельных печей в качестве нагрузки...
Управление было собрано на нескольких ОУ и горсти кт315.

[MaslovVG]

Но на самом деле все гораздо сложней.
Так как плазма вещь очень неустойчивая (плазменный шнур под воздействием внешних сил может разрушится за 10^-6с) нужна обратная связь сигнал берется с нормированого шунта (вот тут то полный

Как я понял из всего Вышеописанного Установка сильно смахивает на ТОКОМАК только мощности на несколько порядков ниже.
При времени жизни плазмы 10^-6с и тиристорных выпрямителях никакие средства не повысят устойчивость плазмы. нужно переходить на что либо более быстродействующее.
Но не зная всех тонкостей конструкции плазмогенератора и способа введения плазмы в тороид советовать чтолибо трудно.

[slimjack]

Если не влазить в особенности плазматрона, я так понимаю, что задача стабильно держать ток. Есть вопросы:

1. Какая индуктивность контура тр-р-тиристорный выпрямитель-плазматрон?
2. Какая амплитуда выходного напряжения развязывающего тр-ра?
3. Какие выбросы напряжения на выпрямителе бывают при обрыве плазмы?
4. Какие финансы есть на проект? На транзисторы можно перейти?

По помехам:
1. Не скупиться на развязку сигналов и ставить возле всех ног питания микросхем керамику (СМД желательно) 0.1 и 0.01 мкФ!
2. Делать многослойку - внутри полигоны питания, включая землю!
3. Блок питания очень качественно нужно сделать - по максимуму развязка, фильтры, и на самой плате контроллера побольше фильтров!

[Procedure]

Кратенько отвечу на вопросы и перейдем к делу этой ветки , а то я тут правила почитал Все че мы тут написали ну если не flood то офтопик точно
MaslovVG
1)
Это не ТОКОМАК а простой плазмогенератор для получение низкотемпературной плазмы
соответственно тороида там нету плазма вылетает из плазматрона в рабочую камеру и ускорительные ступени 4 штуки(беспонятия зачем и как они устроены), тоесть конструкция имеет форму цилиндра.
2)
Время жизни плазмы не микросекунды, просто весь объем плазмы схлопывается за этот промежуток времени, установка может работать часами (тиристоры пашут на 50Гц) Вся неустоичивасть появлятся во время переходного процесса когда начинают подавать рабочие вещество
3)
Назначение установки, пока не знаю, но пока идут эксперементы с углем который в пылеобразном состоянии подают в рабочую камеру получают синтетический газ который обладает уникальными свойствами
Есть несколько патентов, незнаю что они именно там патентуют

slimjack

Какая индуктивность контура тр-р-тиристорный выпрямитель-плазматрон

Сама плазма обладает резистивным характером нагрузки но последовательно с плазмотроном включен дроссель(от электровоза, он меняет свою индуктивность в зависимости от протекающего тока, хитрая намотка) так что наверно характер нагрузки можно считать индуктивным

что задача стабильно держать ток

В яблочко! А держать его изменением напряжения

Какая амплитуда выходного напряжения развязывающего тр-ра?

Ну наверно 530В

Какие выбросы напряжения на выпрямителе бывают при обрыве плазмы?

Надо спросить но как я заметил когда плазму шкивает то скачет ток в сторону увелечения

Какие финансы есть на проект? На транзисторы можно перейти

Поют романсы

Сейчас добавлю в это сообщение само дело о котором я говорил в начале

Сообщение отредактировал Procedure - Feb 5 2007, 13:51

[khach]

Обратить внимание на момент ПОДЖИГА плазмы. Если это внешний ВВ импульсный генератор- там черт-что может быть в этот момент. Обязательно надо подумать, как управлять тиристорами моста при зависании процессора ( процедура должна быть безопастной). Ну и желательна огромная катушка инуктивности последовательно с дугой- тогда ток будет нарастать-падать вмеру плавно.

[Procedure]

Обратить внимание на момент ПОДЖИГА плазмы. Если это внешний ВВ импульсный генератор

Было бы здорово если оно было бы так, поджиг осуществляется старым совковым методом, миллиметровой (диаметр) проволочкой которая коротит анод с катодом в момент запуска она испарятся образуя проводящий канал с которого все и начинается. Ваще запарило лазить по установки каждый раз вставлять эту проволочку
Главный инженер думает как решить эту проблему, но видать пока еще не придумал

Сообщение отредактировал Procedure - Feb 5 2007, 14:14

[Wild007]

Было бы здорово если оно было бы так, поджиг осуществляется старым совковым методом, миллиметровой (диаметр) проволочкой которая коротит анод с катодом в момент запуска она испарятся образуя проводящий канал с которого все и начинается. Ваще запарило лазить по установки каждый раз вставлять эту проволочку

Да ... ПЕРЕДОВОЙ край науки!!
Сорри за OFF_TOP:

[slimjack]

Проблемы у тиристорного преобразователя:
1. Время реакции 3-фазного пр-ля не менее 1/300 сек. - довольно медленно реагирует он на задание!
2. Режим прерывистых токов. Чтобы расширить зону непрерывных токов нужно пихать большую индуктивность.

Если быстродействия 1/300 сек (на самом деле может быть гораздо ниже) хватает и индуктивность большая, то проблемы смещаются в сторону СИФУ и драйверов. Если СИФУ родное (аналоговое или цифровое) работает хорошо, то лучше его и оставить. Если появляются проблемы, лучше не ремонтировать, а перевести на прямое управление с контроллера.

По поводу зависания контроллера. Даже имея полный комплект по помехозащите, если ущерб от зависания значителен и опасен для жизни, аппаратная много уровневая защита обязательна. Эта защита не должна зависеть ни от питания, ни от фазы Луны и т.д. На мощных приводах прокатных станов и подъемных установок в якорные цепи пихают расцепители, реле динамического тока, герконы на шины - делают так, что при любом сбое схема рассыпается.

Если именно разрыв цепи приводит к последствиям - тогда не знаю, чем помочь.

[Procedure]

По поводу зависания контроллера. Даже имея полный комплект по помехозащите, если ущерб от зависания значителен и опасен для жизни, аппаратная много уровневая защита обязательна.

Вы не так меня поняли я хотел сказать что взлетело на воздух по причине весьма косвенно связанной с электроникой. Там оборвался провод вакуумного насоса который откачивал газ в результате он скопился и взорвался разорвав большую трубу, ни кто не пострадал.

Ага сейчас закину насчет работы тиристорного регулятора инфу.

Пока я тут думал над узлом синхронизации (сильно не пинать я в аналоге не бум бум)
Версия 0.1
Вопрос: немогу соединить 3 компаратора к трехфазному трансу не могу понять где общая точка у него

Так а теперь к программе
На выходе узла синхронизации меандр с частотой сети, наверно лучше для входа в МК использовать 3 доступных внешних прерывания МЕГИ? по фронту настроить, или опрашивать порт с частотой 100герц

Сообщение отредактировал Procedure - Feb 5 2007, 16:11

Эскизы прикрепленных изображений

 

[slog]

У трёхфазного трансформатора общая точка идет мимо трансформатора, это 0. Для детектирования перехода через 0 можно обойтись без трансформатора, если нужна развязка - проще через оптроны развязать. Для детектирования использовать или прерывания, или опрашивать с частотой намного больше 100Гц.

[MaslovVG]

Учитывая выше описанные данные конструкции. И свой опыт работы со сварочным и Плазмо-резателным оборудованием (резка нержавейки толщиной до 300 милиметров).
Могу рекомендовать сварочные источники достаточной мощности. Возми в качестве прототипа сисему управления какой либо современной сварочной установки.
Посколку источники для сварки и плазмотронов практически идеинтичны.

[khach]

В старые времена для регулировки таких систем применялись насыщающиеся дроссели с подмагничиванием постоянным током. Неубиваемая штука. И безопасная, т.к при потери управления ток спадал на минимум. И КПД хороший был. То. что меди надо было очень много на катушку управления- так это потому, что управление ламповое было-ток управления маленький,сотни миллиампер. Сейчас можно мотать более толстым проводом. И никаких тиристоров. И работало оно в баке с маслом 50 лет. Только выпрямители в мосте ртутные на кремний заменили.