مقاله در مورد پروژه طراحی منبع تغذیه AC - DC

بخشی از مقاله

پروژه طراحي منبع تغذيه AC-DC

اين برگة كار و تمام فايل هاي مربوطه تحت نظر CCAL نسخة 1.0 گواهي شده است. براي بررسي يك نسخه از اين مجوز ، آدرس http://........../1.0/ را ملاحظه كنيد يا يك نامه به Creative Commons USA-94305 بنويسيد . اصطلاحات و شرايط اين مجوز اجازة كپي كردن رايگان ، توزيع و يا تعديل تمام كارهاي مجوز شده را توسط عموم مردم مي دهد . پروژة شما عبارت اند از طراحي و ساخت يك منبع تغذيه «نيروي وحشي» AC به DC است . منبع تغذيه بين 12 و 24 ولت DC

خروجي دارد و حداكثر جريان amp1 است و حاوي محافظت بر روي هر دو سمت (بار) DC و (خط) AC است . بعنوان يك دستگاه نيرو داده شدة خطي ، مجهز به يك نور معرف (انديكاتور) است كه حضور ولتاژ AC را نشان مي دهد و بدنه بطور بي خطر به زمين وصل مي باشد . در اينجا نموداري براي شما وجود دارد كه آن را دنبال مي نماييد هنگامي كه سيستم خودتان را طراحي مي كنيد : البته ، شما به استفاده از اين طرح واقعي محدود نمي باشيد . من استفاده از «نوارهاي مانع» يا «نوارهاي ترمينال» را توصيه مي كنم تا اتصالات برقي را بين اجزا ايجاد كنيد . اين دستگاه هاي اتصال ، اتصالات برقي دائمي را فراهم مي كنند در حاليكه به مؤلفه اجازه مي دهند كه به آساني نصب و حذف شود . رئوس مطالب (تنظيم شده توسط مربي)
- طراحي پروژة كامل شده - اجزاي خريداري شده
- نسخة كاري - سيستم تمام كاري شده
- مستندسازي كامل

پرسش ها :
پرسش 1 : ايمني خيلي مهم است هنگامي كه يك دستگاه نيرو گرفته توسط منابع الكتريكي را طراحي مي كنيد از قبيل قدرت برق AC ، شرح دهيد كه چگونه شما مي‌توانيد ثابت نماييد كه بدنة فلزي منبع تغذية شما در واقع براي ايمني «به زمين وصل شده است» طوري كه عيب داخلي از يكي از هادي هاي «داغ» به بدنة فلز منجر به يك اتصال كوتاه اي مي شود كه از فيوز برق يا قطع كننده عبور مي كند بجاي آنكه به فردي كه بدنه را لمس مي كند شوك وارد نمايد .

راهنمايي : يك بازرسي بصري كافي نمي باشد و ما واقعاً نمي خواهيم يك وضعيت نقص زميني اي را براي بررسي اتصال به زمين ايجاد نماييم .
پرسش 2 : هنگام اتصال مؤلفه ها به يكديگر براي ساختن منبع تغذية خودتان ، اين امر مهمي است كه شما از انواع صحيح استفاده كنيد . تعيين كنيد كه چه خصوصياتي براي سيم هايي لازم هستند كه شما در اين پروژه استفاده مي كنيد (براي هر كدام از پارامترهاي زير) :
- gauge سيم - نوع عايق
- رشته بندي (جامد و محكم يا رشته شده)
پرسش 3 : چگونه ما بگوييم كه كدام سيم بندي از ترانسفورمر قدرت

به كاهنده اوليه است و كدام ثانويه مي باشد ‌، بدون اينكه واقعاً به آن برق AC بدهيم ؟ اين امر اغلب موضوعي مهم است هنگامي كه دانشجويان ترانسفورمرهاي ارزان اي را مي خرند كه بدون علامت تجاري و ثبت نشده است .
پرسش 4 : وقتي كه شما خروجي AC كم ولتاژ ترانسفورمر خودتان را مي خريد و آن اندازه گيري را با ولتاژ خروجي DC فيلتر شده و يكسو شده مقايسه مي كنيد شما متوجه چيزي عجيب مي شويد . عدد ولتاژ خروجي DC بزرگتر از ولتاژ AC يكسو نشده از سيم پيچ ثانوي ترانسفورمر مي باشد . شرح دهيد كه چرا اين امر رخ مي دهد و سپس محاسبات رياضي را نشان دهيد كه اندازه گيري هاي دو ولتاژ را با دقت معقول مرتبط نمايد .
پرسش 5 : يك چيزي كه شما مي خواهيد تا با منبع تغذية كامل شدة خودتان انجام دهيد عبارت اند از قرار دادن آن در معرض يك جريان كامل بار 1 آمپري و آزمايش كردن ولتاژ خروجي مي باشد . براي اين منظور به باري احتياج داريد كه تا 1 آمپر بكشد بدون آنكه مشكلات داغ كردن يا ساير موارد را به همراه داشته باشد . يك مقاومت براي اين وظيفه به خوبي كار مي كند اما كدام م

قاومت را بايد استفاده كنيد؟ دو پارامتر را تعيين كنيد كه شما بايد دربارة آن نگران باشيد هنگامي كه يك مقاومت بار را براي اين كار انتخاب مي كنيد و دقيقاً شرح دهيد كه چگونه آن پارامترها محاسبه مي شوند .

پاسخ ها :
پاسخ 1 : مقاومت را از prong زمين بر روي plug برق به بدنة فلز اندازه بگيريد . مقاومت نبايد بيش از چند دهم اهم باشد . يك اندازه گيري مقاومت 0.5 اهم يا بيشتر يك اتصال ضعيف را نشان مي دهد .
پاسخ 2 :
- gauge سيم : براي حداكثر جريان پيش بيني شده كافي است .
- نوع عايق : براي حداكثر ولتاژ پيش بيني شده كافي است .
- Stranding : از نوع رشته اي ترجيح داده مي شود .
براي دو پارامتر اول ، مقادير جريان و ولتاژ پيش بيني شده را تعيين كنيد كه در مدار منبع تغذي شما پيش مي آيد ، براي هر دو بخش AC و DC . چرا شما پيشنهاد مي‌كنيد كه سيم استاندارد شده ممكن است براي پروژه اي مانند اين پروژه ترجيح داده شود ؟ من يك راهنمايي براي شما دارم : اين براي هيچ نوع خاصيت الكتريكي سيم همان گونه كه براي ملاحظات مكانيكي موردنظر است ، نمي باشد .
پاسخ 3 : از يك اهم متر براي اندازه گيري مقاومت هر سيم پيچ استفاده كنيد . سيم پيچ اولية يك ترانسفورمر كاهنده حاوي طول سيم بلندتر و مساحت سطح مقطع كوچكتر از سيم پيچ ثانوي

ه است .
پاسخ 4 : اين چيزي است كه تقريباً تمام دانش آموزان را دچار تعجب مي كند وقتي كه آنها براي اولين مرتبه ولتاژها را اندازه گيري مي نمايند . من به شما يك راهنمايي بزرگ ارائه مي كنم كه چرا ولتاژ خروجي DC فيلتر شده اينقدر بزرگتر از ولتاژ ثانوي (AC) يكسو نشده است . اندازه گيري ولتاژ AC كه شما با ولتمتر انجام مي دهيد يك سنجش RMS است نه يك سنجش اوج .
پاسخ 5 : دو پارامتر عبارت اند از : مقاومت (تعداد اهم) و ميزان توان (تعداد وات) . من به شما واگذار مي كنم كه نشان دهيد كه چگونه پارامتر را براي منبع تغذية خودتان محاسبه نماييد .

نكات :
نكته 1 : بعنوان يك قانون كلي ، من هر كدام از منبع هاي تغذية دانش آموزان خودم را بررسي كردم قبل از اينكه براي اولين بار انرژي بدهم . من فقط سنجش هاي متر را انجام ندادم . هر دانش آموز بايد براي من ثابت كند كه grownding آنها با سنجش متر تحت نظارت مستقيم كافي است . آنها ياد مي گيرند كه چگونه اينكار را خودشان بدون خطر انجام دهند در حالي كه ايمني هنوز توسط من تضمين مي شود . همچنين دانش‌آموزان اين آزمايش را انجام مي دهند تا تضمين نمايند كه اين يك سنجش مقاومت پايين و تصادفي نمي باشد كه ما با اهم متر ملاحظه مي كنيم . اتصالات سيم ضعيف (شل) توسط سنجش هاي مقاومت تحت تنش مكانيكي بهترين آزمايش را داشتند و نه قفط توسط بازرسي بصري .

نكته 2 : ampacity ممكن است براي سيم هاي gauge اكثر دانشجويان الكترونيك موجود نباشد . با اين حال ampacity براي سيم small-gauge ممكن است توسط رسم نقاط اطلاعات براي سيم gauge هاي بزرگتر موجود باشد و سپس به سمت پايين در مقياس gauge برون يابي انجام مي شود . اين مثالي براي دانشجويان دربارة اتفاده از روش هاي آماري ساده است تا برآوردهاي عملي را انجام دهند .
نكته 3 : بايد دقت شود اگر ترانسفورمر بطور كامل مجهول است نمي توان به درستي گفت كه چه مقادير ولتاژي از سيم پيچ ها وجود دارد اگر معلوم نباشد كه ترانسفورمر براي چه خط قدرتي طراحي شده است (120 ولت ، HzAC60 در آمريكا) . ترانسفورمرهاي قدرتي كوچك را مي توان از توليد كنندگان قطعات الكترونيك و از دستگاه هاي الكترونيك تهيه كرد . (استريدها) لوازمن

جانبي كامپيوتر و غيره) .
نكته 4 : اجازه دهيد كه دانشجويان خودشان به اين رمز دراز پي ببرند . اين يكي از آن پديده هايي است كه واقعاً طبيعت سنجش هاي RMS را برخلاف سنجش هاي اوج
آشكار مي كند .
اگرچه اين چيزي بيش از يك كاربرد قانون اهم نمي باشد ، تعجب نكنيد اگر روش دانشجويان را درست كار نمي كند . يك تفاوت ادراكي بزرگي بين محاسبة جريان و توان براي يك مقاومت با مقدار معلوم و يك منبع ولتاژ از ولتاژ معلوم وجود دارد و يك مقاومت را بر اساس جريان و ولتاژ معلوم براي يك آزمايش عملي از يك منبع تغذيه محاسبه كنيد . ضمن بررسي قانون اهم در زمينة نظري ، دانشجويان با محاسبات بر روي كاغذ راحت هستند ولي ممكن است كه همان محاسبات را براي يك وضعيت جهاني واقعي به درستي بكار نبرند يا آنها ممكن است در برخورد با محاسبات پي‌آمدهاي واقعي را در نظر نگيريد .

ترانسفورمر جريان كمكي 400AMP
اين مدل يك ترانسفورمر جريان كمكي است كه ويژگي ها و عملكرد خودش را دارد و نوع پيشرفتة مدل 931 ، مدل 930 و مدل 929 است ، و توانايي ورود جريان را تا 400 آمپر افزايش مي دهد . بدليل طراحي دقيق CT كمكي مدل 09311A ، دقت كلي بيش از 0.1% است و 0.1 كل دامنه جريان ورودي 1 تا 400 آمپر rms را شامل مي‌شود . ترمينال هاي ورودي مدل 09311A داراي پيچ هاي سيليكون برنز اينج است تا به طور محكم سيگنال هاي ورودي شما را وصل كند .

اتصالات خروجي به مدل 931A از طريق دو قسمت مسي صورت مي گيرد كه مستقيماً به ترمينال هاي ورودي جريان 931A مدل ، مدل A930 و مدل A929 وصل مي شود . بدليل پروفيل باريك مدل 09311A ، تا سه مدل 09311A ممكن است بطور همزمان به سه ورودي جريان مدل 931A وصل شود و اجازة سنجش هاي سه فاز را تا 400 آمپر بدهد .

مدل A931 ، مدل A930 و مدل A929 شامل يك انتخاب است كه به ضريب كاليبراسيون 20:1 اجازه مي دهد كه دستگاه جريان واقعي به كار رفته را براي ورودي مدل 09311A بكار ببرد .
هيچ تبديلي ضروري نيست ، و بطور خودكار توسط ريزپردازنده هاي مدل 931A ، مدل A930 و مدل A929 اجرا مي شود و بطور خودكار براي تمام نتايج نمايش داده شده بكا مي رود . براي سهولت ذخيره و قابليت دسترسي ، تا سه ترانسفورمر جريان مدل 09311A مي تواند به حالت زودگذر مدل 931A ، مدل A930 يا مدل A929 وصل شود . شماره ترتيب براي ترانسفورمر كمكي 400AMP برابر با A500 36000 است .
- تمام استاداردهاي شامل را با باياس MA8 تامين مي كند .
- بسته مدل IC جريان IR را تحمل مي كند .
- دستورالعمل interlock ثبت شده براي اطمينان بالا .
مدول هاي ترانسفورمر درگاه (پورت) واحد BASE-T 100/10
نسبت هاي 1:1 سازگار با intel ، نيمه هادي National ، Level one ، kend in ، TDK ، Bradcom ، SEEQ و Lucent transeiver
نكات كاربردي : اين خط از مدول هاي مغناطيسي 10/100Base - T براي اجراي يك انتقال 10 Base -T و 100Base-T بر روي كابل زوج بافته شدة بدون شيلد data grade است و براي كارت آداپتور و كاربردهاي چنددرگاهي مناسب هستند . pulse با توليد كنندگان IC كار كرده است تا اين جواب هاي 10/100 را فراهم كند . اين امر سازگاري را با transceiver فراهم مي كند ، علاوه بر اين هر راه حل ، نيازهاي اندوكتانس مدار باز اعمال شده توسط IEEE را تامين مي كند . وقتي يك جريان MA8 DC در سيم پيچ هاي ترانسفورمر بكار برده مي شود ، ترانسفورمر حداقل را فراهم مي كند . ترانسفورمرهاي بكار رفته در هر مدول نيز جداسازي (عايق بندي) حداقل Vrms1500 ، پهناي باند با حداقل رقيق سازي و افزايش زمان سريع را فراهم مي كند . دستگاه هاي توليد شده توسط pulse براي تامين تمام مشخصات پس از تماس با دماهاي لحيم كاري طراحي مي شوند . مدول هاي SMT در اين برگه اطلاعات در بسته بندي IC Style آنها را براي تحمل كندكسيون و دماهاي لحيم مادون قرمز تا قوي و نيرومند مي كند . علاوه بر اين ، سرب هاي آن داراي قابليت تحمل خوب هستند .

«شبيه ساز نوترون - چاپر بر پاية DSP قابل برنامه ريزي»
چكيده :
نوترون چاپرها دستگاه هايي هستند كه براي Chip كردن اشعة نوترون بكار مي روند . و بستگي به جرم ، گشتاور اينرسي و سرعت دوران ، يك چاپر مي تواند مقدار زيادي انرژي سينيك ذخيره شده داشته باشد . مثلاً چاپر PHAROST - ZERO در آزمايشگاه ملي لويي آلاموس داراي قدرت انرژي سينتيك دوراني بيش از 1MJ است . وقتي كه سطوح انرژي بالا باشند ، توسعه و آزم

ايش رعت چاپر و كنترل كنندة فاز با استفاده از يك شبيه ساز سخت افزار بجاي يك چاپر واقعي امكان پذير است . اين مقاله به شرح طراحي و عملكرد يك شبيه ساز چاپر بر اساس DSP قابل برنامه ريزي مي پردازد كه در LANSCE توسعه يافت و بكار رفت . مدل هاي چاپر ابتدا با استفاده از Simulink توسعه مي يابند و سپس براي DSP استفاده مي شوند . مدل هاي چاپي مختلفي توسعه يافته اند كه همگي آنها شامل مومان اينرسي ، پارامترهاي موتور و سرعت دوران هستند . شبيه ساز و يك ولتاژ كنترل‌ آنالوگ را دريافت مي كند و يك پاس TDC ديجيتال را بيرو
بسياري از چاپرهاي نوترون گردشي مي توانند مقادير انرژي سنتيك زيادي را داشته باشند هنگامني كه در سرعت موردنظر كار مي كنند ، چاپر T-Zero PHAROS داراي بيش از 1MJ مي باشد هنگامي كه در سرعت طراحي 60Hz كار مي نمايد . ساير چاپرها در لولي آلاموس داراي انرژي هاي دوراني در محدودة KJ25-100 مي باشند .
به همين دليل ، و ساير دلايل تداركاتي ، اغلب آسان تر آن است كه رفتار چاپر شبيه‌سازي شود وقتي كه سرعت جديد را آزمايش و تركيب بندي مي كنند با استفاده از شبيه ساز ، مهندس طراحي مي تواند يك كنترل كنندة فاز ، سرعت جديد را بر روي يك نيمكت در يك محيط آزمايشگاه تنظيم و نظارت كند . شبيه ساز يك ولتاژ كنترل آنالوگ را دريافت مي كند و يك پالس TDC را بيرون مي دهد . بين ورودي و خروجي ، يك DCP بطور كامل يك مدول چاپر S-پارامتر كمپلكس را اجرا مي كند . و براي اين برنامه ريزي شده است كه مانند هر چاپر ديگري رفتار كند و براي يك كنترل كننده به صورت يك چاپر ظاهر شود . و مي تواند براي مودهاي سرعت يا گشتاور عمليات برنامه ريزي شود . اين مقاله به شرح روش هاي برنامه نويسي و شبيه‌سازي مي پردازد و بعضي از جنبه هاي سخت افزاري و نرم افزاري را شامل مي‌شود .

2-سخت افزار :
نمودار بلوك شبيه ساز در شكل 1 نشان داده مي شود . مؤلفه هاي اصلي شامل كارت DSP با يك مدول كوچك A4D4 ، يك بافر ديجيتال و يك كارت آنالوگ ورودي ، خروجي است . كارت ديجيتال يك مكانيزم رابط براي پورت هاي FIFO و I/O ديجيتال DSP است . سوئيچ هاي پانل جلويي كليد فشاري موقتي برار كارهاي تنظيم مجدد بكار مي روند .و LED ها براي نمايش سرعت يا توقف بكار مي روند . سيگنال‌هاي خروجي TCLK0 و TCLK1 توسط پورت F/FO و بكار مي افتند و با رجيسترهاي تايمر كنتور داخلي DSP 32 بيتي مرتبط هستند . آنها براي نظارت بر عمليات DSP مربوط هستند . تايمرهاي One-Shot پالس ها را براي آسان تر ديده شدن بكار مي برند .
كارت آنالوگ حاوي يك بافر براي ولتاژ كنترل ورودي است كه از 10- تا 10+ VDC را شامل مي شود . و يك بافر خروجي براي وكتت DMM چهار - پانل و (V/F) ولتاژ به فركانس ، مدار تقسيم كننده و one-shot دارا مي باشد . V/F يك دستگاه آنالوگ VFC320 است كه براي 700Hz در ورودي مقياس كامل 10 VDC تركيب‌بندي شد .و يك مدار تقسيم بر 10 يك سيگنال خروجي 0-70 Hz (one/rev) و يك مدار تقسيم بر پنج يك سيگنال را بيرون مي دهد . با چاپر PHAROST - ZERO و سرعت مربوطة آن Hz 60 با يك تدارك يك سيگنال برابر با 120 Hz مي باشد .

ساير تقسيم كننده ها مي توانند براي اجراي ساير فركانس هاي خروجي نصب شوند . كارت DSP بر پاية TMS320C6701-SBC67 از يك‌كارت 16ADC/DACPlug-in بيتي چهار كانالي براي كنترل I/O آنالوگ استفاده مي كند . و 32 بيت از I/O ديجيتال را فراهم مي كند (يك پورت سريال و پورت USB) ، پورت سريال براي ارتباط DSP در فرمت RS 232 است و براي نظارت و كنترل متغيرها توسط رايانه بكار مي رود . كارت داراي PROM است كه مي تواند براي يك سيستم مستقل برنامه‌ريزي شود و برنامة آن را راه اندازي نمايد .
شكل 2 مدل Indramat را نشان مي دهد كه شامل شامل وروي ولتاژ كنترل ، يك بلوك براي يك OP AMP داخلي ، بهرة تبديل ، يك محدود كننده و يك بلوك براي سيستم فرعي موتور و درايور

(محرك) است . تقويت كنندة نيرو حاوي مدار كنترل است طوري كه بتواند در مودهاي سرعت يا گشتاور بكار برود . شكل 3 به بررسي درايور و موتور مي پردازد . سيگنال خروجي (to V/F) خروجي DAC به مدار V/F را بر روي كارت آنالوگ نشان مي دهد . بهره بلوك مي شود قبل از اينكه اين بلوك خروجي اين ضريب مقياس را ادغام كند .
براي مود سرعت ، يك سيگنال بازخورد سرعت در بلوك OPAMP در شكل 2 بكار برده مي شود . تابع انتقال موتور در شكل 3 پارامترهاي الكتريكي موتور اندوكتاني و مقاومت را نشان مي دهد . جرم در حال دوران توسط بلوك پارامتر 5 ثانوي بصورت 1(JS+B) مدل بندي مي شود . y مومان اينرسي است و داراي واحدهاي kg-m2 است. B عبارت كلاسيك فاقد ويسكوز است . ثابت زمان براي اين روتور حدود 750 ثانيه است . اين ثابت زمان طولاني مستلزم عمليات نقطه شناور با دقت مضاعف براي حفظ دقت محاسباتي است .