Get Adobe Flash player
    Принимаются SMS-пожертвования на развитие ресурса     Копирование материалов     разрешено с обязательной ссылкой     на этот сайт     Принимаются SMS-пожертвования на развитие ресурса    

Архив за месяц: Май 2012

Сварочный инвертор на Atmega8 Часть 3.

ВИДЕО 1

Видео 2

В этой статье пойдет речь о самом импульсном инверторе…

Схема этого однотактного инвертора представляет собой классический  «косой мост».

Драйверы управления силовыми IGBT транзисторами — выполненны на быстродействующих мощных оптопарах HCPL3120.

Обычно в таких схемах используются ТГР (трансформатор гальванической развязки),  так что применение  оптопар автором,  можно назвать, без преувеличения,  более прогрессивным решением, учитывая крутизну фронтов импульсов…. Однако, необходимо помнить, что применение различных силовых транзисторов, таких как MOSFET или IGBT, требует тщательного подбора параметров по быстродействию, емкость затворов, ток и т.д.  Питание каждой оптопары осуществляется гальванически развязанными источниками питания 14-16 вольт. Встречно включенные стабилитроны, в цепях затворов,  ограничивают возможные всплески напряжений на затворах ключей, тем самым защищая их от пробоя. При правильно настроенном управляющем контроллере, сигналы приходящие с ШИМ-контроллера через оптопары, на затворах силовых транзисторов должны выглядеть так

 

Трансформатор тока (ТТ) представляет собой катушку из 88 витков провода ПЭЛ-2 или МГТФ, равномерно намотанных по ферритовому кольцу   22х12х6  марки   2000HM ( приблизительно любое близкое по параметрам кольцо), диаметр провода фактически любой, 0,3-0,8мм, лишь бы обмотка уместилась в сердечник. Вторичная  обмотка — толстый медный провод, пропущенный сквозь сердечник.  Обязательно сделать фазировку ТТ в соответствии с принципиальной схемой.

                                            Плата инвертора в сборе

 

Силовой трансформатор

Трансформатор изготовлен на сердечнике  типоразмера Е70-Е80 марки  №87   фирмы EPCOS
Склеиваются ферритовые сердечники  с зазором 0,1 (по 0.05 под каждый керн — можно использовать чеки от банкоматов…)

  • Первичная   15 витков (8+7) 7мм2
  • Вторичная    5 витков 17мм2 — подойдет шина от петли размагничивания кинескопа

Сначала наматывается половина первичной обмотки  7мм2, затем вторичная 17мм2 , а после, сверху, доматывается  оставшиеся часть первичной.
Вообще-то такой трансформатор можно намотать любым известным способом и на всевозможных по конфигурации типах феррита.
Можно ставить кольцо, ТВС-ные сердечники по типу кольца и т.д..

 Выходной дроссель

Дроссель мотается на двух комплектах альсиферовых колец индуктивностью 30 мкГн.
В дросселе два комплекта ТЧ55 или ТЧ60 диаметром 55м, можно диаметром 63 мм один комплект.
Сечение витков —  не менее 16 мм2 в один ряд.

11 витков = 29.282мкГн

Можно использовать  шину  петли размагничивания кинескопа от старых телевизоров.  Внимание! При установке не разрезанных ферритовых колец в дроссель, гарантирован пробой силовых ключей!

Также можно использовать 2 комплекта (4 половинки) ТВС-110 с зазором под кернами 1мм.

Важно  уделить особое внимание радиаторам охлаждения выходных диодов и IGBT транзисторов. Желательно использовать достаточно мощные алюминиевые радиаторы от промышленного оборудования, не пренебрегая принципом- лучше больше, чем меньше….

К IGBT  транзисторам автор рекомендует припаять медные пластины, а их, в свою очередь, через теплопроводную пасту, прикручивать к телу радиаторов.  Такой способ гарантирует максимально быстрый способ отвода тепла от кристаллов силовых ключей и диодов…

Конденсаторы, в инверторе, необходимо использовать импульсные,  типа К78-2 и подобных…  Размагничивающие диоды HFA15TB60 необходимо установить на радиаторы,  в RCD-снабберах используются быстродействующие диоды марки HER307 или лучше.  Варисторы,  в цепи выходного дросселя, нужно использовать такие, как  указано в схеме аппарата.

Настройка описанного сварочного аппарата будет подробно описана в финальной статье.

 

Окончание 

Сварочный инвертор на Atmega8 Часть 2.

ВИДЕО 1

Видео 2

В первой части статьи были описаны плата  контроллера и режимы его работы

В этой части статьи пойдет речь о плате блока питания и емкостного ресивера….

плата питателя в сборе

Первой и главной частью схемы на этой плате нужно собрать и настроить импульсный блок на ТОР244.

Схемотехника этого импульсного блока питания, можно сказать, стандартная. Стоит рассмотреть лишь подробности изготовления сетевого трансформатора.

 Схема блока питания на ТОР244

 

При условии правильно изготовленного трансформатора и монтажа деталей на ПП(печатну плату), блок заработает сразу.

Итак сердечник EE30 — можно купить новый,  а можно снять из поломанного компьютерного  АТХ -питателя  EE33.

В случае ЕЕ33 придется немного поправить рисунок ПП, благо автор выложил файлы в формате  SPRINT LAYOUT…

Сетевой трансформатор EE30-EE33
Порядок намотки таков:

1.  Мотаем половину первичной обмотки — 44 витка,

2.  затем мотаем служебную обмотку — 9 витков,

3.  мотаем рабочую обмотку — 10 витков в 3 провода,

4.  мотаем вторую половину — 44 витка,

5.  затем мотаем экран,

6.   после экрана мотаем 2 обмотки по 11 витков для питания оптопар 3120.

 

  • Первичка мотается проводом ПЭЛ-2  диаметром  0,35-0,4 мм,
  • Вторичные обмотки мотаются ПЭЛ-2  в два провода диаметром 0,5 мм.

В результате,  индуктивность первичной обмотки должна составлять 600-800 мкг.

На схеме указано значение 1100мкГн для зазора 0.8мм — расчетное, у вас может несколько отличаться.
Делается этого потому,  как питание на оптопарах колеблется до 300 Вольт,  и в случае отсутствия экрана на служебной обмотке, наводится  довольно мощная ЭДС,  способная привести ТОР244 к ложному срабатыванию.
БП  должен четко держать все напряжения.
На ТОР244  желательно прикрутить небольшую пластинку, а на диод немного побольше.

Теперь выпрямитель и ресивер из мощных емкостей:


Это стандартный двухполупериодный выпрямитель с мощным банком зарядных конденсаторов.

Оба диодных моста подключенны параллельно,  изюминкой схемного решения является использование токоограничительных терморезисторов в цепи заряда конденсаторов. В момент подачи сетевого напряжения 220 вольт, зарядный ток  конденсаторов ограничен лишь сопротивлением терморезисторов 20 ом,  и к моменту запуска реле К1.1 , сигналом с контроллера,  емкость ресивера уже имеет некоторый заряд, и при замыкании контактов реле, в питающей цепи 220в, не будет критически мощного скачка тока и падения напряжения.

Также на плате расположено дополнительное 12-и вольтовое реле,  коммутирующее 220в для вентилятора — для случая, если будет установлен более мощный  вентилятор не на 12,  а  на 220вольт.

в следующей части статьи речь пойдет о последней плате — мощного однотактного импульсного инвертора.

 

Продолжение 

 

 

Сварочный инвертор с управлением на Atmega8. Часть 1.

Эта статья написана по материалам  форума «ЭЛЕКТРИК»

Выражаю глубокую признательность Юрию — автору этой конструкции, программисту,  а также многим участникам этого форума за техподдержку…

 ВИДЕО 1

Видео 2

В авторском варианте, в законченном виде, аппарат малогабаритен и  имеет такой внешний вид

    Технические характеристики:

  •     Управление сварочным током от 30 до 220 Ампер;
  •      Архитектура — однотактный «косой мост»;
  •      Индикация сварочного тока;
  •      Напряжение питание ~220в 50Гц до 24А:
  •      Индикация температуры (перегрева);
  •      Режим антистик(антиприлип);
  •      Режим хотстарт(автостарт);
  •      Режим сна;    

 

 

 Работа различных событий работы автоматики  отображается на
трехзначном табло. Аппарат предназначен для продолжительной
работы, и без проблем работает на электрод "четверку",
с большим запасом по току.

 В комплекте к этой конструкции имеются 3 прошивки: 
  1. на диапазон сварочного тока 160 и 220 Ампер для однофазного варианта
  2.  на ток 280 Ампер  для трехфазного варианта.

Итак схема сварочного инвертора представленна ниже

 

 Стоит обратить внимание на то, что аппарат разрабатывался автором, как бюджетный, и допускает использование довольно широкой, по своим характеристикам, элементной базы, однако, на кажущуюся простоту схемотехники, настроить его сможет только специалист, в крайнем случае, опытный радиолюбитель…

Вся схема аппарата размещена на трех стеклотекстолитовых платах

Слева направо: блок импульсного инвертора,  блок питания и емкостной ресивер с реле, контроллер

В этой статье более подробно рассматривается самая прогрессивная часть — плата контроллера на Atmega8

 

 

   Печатная плата  контроллера  двусторонняя,   соединения(металлизация)  сторон осуществляется  методом пропайки соединителей BLC с двух сторон или просто —  пропайкой медных штырей диаметром 07-0.8мм.

 

 

Применение вилок BLD-BLC обусловлено тем, что они обхватывают штырь с 4-х сторон. После отладки, вместо клемм, рекомендуется припаять соединительные провода. Прошивку MCU можно осуществить любым AVR-программатором. При правильном монтаже и прошивке, контроллер заработает сразу от любого источника 11-16 Вольт. Все режимы контроллера можно проверить — замыкая разъем OUT и нагревая, например зажигалкой, терморезистор, без подключения силовых плат. На плате контроллера имеется 4-е SMD микросхемы:

  • микропроцессор Atmega8
  • ШИМ- контроллер UC3845
  • Магазин транзисторов ULN2803
  • DC-DC преобразователь MC34063

 

 Трехзначный 7-сегментный индикатор с общим анодом, в авторском варианте — размер символа 19мм, легко заменяется на тот, что «есть под рукой». В документации к каждой микросхеме, подробно изложены их режимы и типовые схемы включения. Скачать соответствующий даташит из интернет сегодня не проблема.

Частота работы ШИМ-контроллера 3845 должна быть 50 кГц, при заполнении 0,45:

  •  9мкС    — длительность  импульса;
  • 11мкС    — длительность паузы.


При включении питания, происходит временное включение вентилятора обдува и его выключение, если
температура датчика ниже 40 град. При этом на табло отображается слева вверху маленький ноль.
Через несколько секунд, после подачи питания, маленький ноль погаснет и на индикаторе высветится
значение положения задатчика тока.

Если включен переключатель S1 (Hot start):
сначала отображается на табло HST-при этом происходит подьем тока на
уровне 30% от установленного значения в течении 0.5 сек;
затем срабатывает "антистик" и отображается ANS, если не произошел поджиг
 или, если нет размыкания("отлипа" электрода), то на табло отображается "OFF",
и  происходит полное блокирование импульсов ШИМ-контроллера,
 до устранения К.З. или отрыва брошенного/залипшего электрода от
свариваемой детали.

Если включен переключатель S2 (Off idling):
на индикаторе постоянно будет гореть дополнительная точка, этот режим - выключение ХХ,
т.е на сварочных концах присутствует безопасное слаботочное напряжение около 13 Вольт,
 и ШИМ-контроллер выключен. По первому касанию электрода мгновенный запуск импульсов
 ШИМ-контроллера и подьем до уровня 80 Вольт выходного напряжения.
Режим этот необходим при работе в сырую погоду, во влажных или сырых помещениях,
 колодцах, на высоте и т.д.
При простое аппарата в режиме ХХ, с включенным ШИМ-контроллером, срабатывает ограничение 
заполнения импульсов, чтобы не греть ферритовый сердечник трансформатора, и если аппарат 
бездействует больше 3-х минут, включается режим "СОН". 
При этом на табло отображается слева вверху маленький ноль. 
Запуск мгновенный по касанию электрода.
Режим работы вентилятора:
При нагревании до 40 градусов срабатывает, и работает до понижения
температуры в 35 градусов. При достижении температуры 60 град начинает
моргать индикатор и происходит ограничение импульсов ШИМ-контроллера,
при дальнейшем повышении температуры, свыше 70 градусов, вместо
показаний тока на дисплее появляются показания температуры в градусах
Цельсия, и происходит останов работы ШИМ-контроллера.
При охлаждении до 50 градусов ШИМ-контроллер заново включается.
Терморезисторы для датчика температуры можно применить из
поломанных ATX блоков питания.

Все описанные функции осуществляются программой процессора -
сварка таким аппаратом одно удовольствие.

Печатные платы с металлизацией можно заказать у автора.
Фотошаблоны, прошивки можно скачать тут

Все возникшие вопросы по сборке и настройке этого инвертора,
можно задать на авторском форуме или на нашем форуме 

Продолжение