PRZEKŁADNIK NAPIĘCIOWY.
Zastosowano układ LV 25-P jest to przekładnik napięciowy, którego zasada działania jest identyczna jak przekładnika prądowego z tym, że w swojej strukturze ma już wprowadzony przewód do którego poprzez rezystor należy podłączyć napięcie badane. Rezystor należy dobrać tak, by w obwodzie płynął prąd o wartości 10 mA dla maksymalnego napięcia jakie ma być mierzone. Zakres mierzonych przez przekładnik napięć mieści się w zakresie 0 - 500 V.
Rys. 16 Przekładnik napięciowy LV 25-P firmy LEM.
Układ należy zasilać symetrycznym napięciem +/- 15V, na wyjściu otrzymujemy sygnał prądowy proporcjonalny do napięcia mierzonego, by taki sygnał wprowadzić do mikrokontrolera należy zastosować rezystor o wartości w zakresie 100 - 350 ohm. W docelowym urządzeniu zastosowano rezystor o wartości 150 ohm i dodatkowy wieloobrotowy potencjometr montażowy o wartości 50 ohm by dodać możliwość prostej kalibracji układu.
Rys. 17 Schemat połączeń przekładnika.
Zakres napięć generowanych przez elektrownie wiatrową może sięgać nawet 500V więc należy przyjąć, że zakres mierzonego przez przekładnik napięcia powinien sięgać tej wartości, co prawda napięcia takie osiągane były by przy bardzo silnych wiatrach i wcześniej powinny włączyć się inne zabezpieczenia, nie dopuszczając do tego ale górną granicę mierzonego napięcia przyjęto dla 500 V. Obliczono rezystor ograniczający prąd w obwodzie pomiarowym tak by dla napięcia 500V przez przekładnik płynął prąd 10 mA.
Rys. 18 Obliczenie wartości rezystora ograniczającego prąd.
Zgodnie z obliczeniami w układzie zastosowano rezystor o wartości 50 kohm. Dzięki temu, jeśli na zasiskach przetwornika pojawi się napięcie 500 V, to przez obwód pomiarowy popłynie dopuszczalna wartość prądu równa 10 mA. należało jeszcze ustalić jaka moc będzie wydzielać się na rezystorze dla tej granicznej wartości napięcia by prawidłowo dobrać rezystor, który będzie zdolny tę moc oddać.
Rys. 19 Obliczanie wartości mocy jaka wydzieli się na rezystorze.
Na zastosowanym rezystorze będzie wydzielała się moc cieplna o wartości 5W więc należało zastosować rezystor mocy o wartości mocy dopuszczalnej powyżej 5W, jednak na czas testów zastosowano rezystor 5 watowy który tylko nieznacznie się nagrzewa ze względu na brak silnych wiatrów. Na zaprojektowanej płytce PCB przewidziano możliwość zastosowania dwóch rezystorów po obu stronach obwodu pomiarowego przekładnika.
Rys. 20 Widok na zamontowane przekładniki na płytce PCB układu pomiarowego.
UKŁAD ZASILANIA
Do zasilania układu miernika zastosowano dwa transformatory zalewane firmy Indel o symbolach TSZ 5/012 - 2x18V, 2x0,14A i TSZ 10/009 - 15V/0,66A. Transformator TSZ 10/009 wraz ze stabilizatorem LM7812, LM7805 i dodatkowymi elementami filtrującymi stanowi zasilacz o stabilizowanym wyjściu +12V zasilające sterowanie choppera i +5V do zasilania miernika energii. Transformator TSZ 5/012 wraz ze stabilizatorem LM7815, LM7915 i dodatkowymi elementami filtrującymi stanowi zasilacz symetrycznego napięcia +/- 15V, które niezbędne jest do zasilania przekładnika napięciowego firmy LEM.
Rys. 21 Schemat blokowy układu pomiarowego mocy elektrowni.
Rys. 22 Widok zmontowanego układu pomiarowego.
Miernik mocy wykonano na dwóch płytkach PCB skręconych modułowo jedna nad drugą jak widać na zdjęciu powyżej. Rozwiązanie takie pozwoliło znacznie oszczędzić cenne miejsce w obudowie, której znaczną część zajął moduł regulacji mocy. Na płytce dolnej zasilacza znalazło się połączenie śrubowe umożliwiające zasilanie całego układu oraz szybkozłączki montażowe za pomocą których zasilony zostanie moduł górny czyli miernik mocy.
Rys. 23 Schemat ideowy zasilacza miernika mocy i sterownika regulatora mocy.
Dopiero na etapie testów układu okazało się, że niepotrzebnie wykonany został na płytce zasilacza tor stabilizacji napięcia dla sterownika regulatora mocy bo na płytce tego sterownika stabilizator taki już wcześniej się znalazł. By wyeliminować niepotrzebne spadki napięcia i straty mocy stabilizator na płytce zasilacza został zwarty.
- Widok mozaiki płytki PCB -
Rys. 24 Schemat ideowy płytki miernika mocy.
Na płytce oprócz wszystkich wymienionych w poprzednim rozdziale strategicznych elementów jak mikroprocesor, wyświetlacz i przetworniki pomiarowe znalazły się także pozostałe, niezbędne do pracy układu elementy. Są to m. in. 10-pinowe złącze SV1, bezpośrednio połączone z pinami MOSI, MISO, SCK i RST oraz dodatkowo ze źródłem zasilania. Złącze to służy do bezpośredniego szeregowego programowania mikrokontrolera w docelowym urządzeniu. Zazwyczaj w produkcyjnych elementach elektronicznych nie stosuje się go z uwagi na fakt, że mikrokontroler został wcześniej zaprogramowany. W tym przypadku mamy do czynienia z prototypem więc było pewne, że już w trakcie pracy urządzenia będą konieczne zmiany w programie i by niepotrzebnie nie wyjmować układu z podstawki przewidziano możliwość programowania w układzie.
