Меню

Дистанционное управление по сети переменного тока 220 в

Дистанционное управление по сети переменного тока 220 в

Я, Охрименко Александр, являюсь студентом «Воркутинского Горно-Экономического Колледжа» г.Воркуты, группа «ВМ-10». Обучаюсь по специальности «ВМ» («Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»).

Тема моей работы звучит так: «Простое управление нагрузкой по сети 220 В». Данная технология может использоваться, например, в вагонах поезда, либо в тех местах, где прокладка сетевого кабеля невозможна или требует больших затрат. Подобные устройства реализуются на базе микроконтроллеров, что позволяет программно разрешить вопросы, связанные с протоколом передачи данных, проверкой качества связи, адресацией устройств и т.п., в моем случае я продемонстрирую саму идею управления нагрузкой с использованием обычной домашней сети 220 (Вольт).

Из курса физики известны правила:

1. Для передачи информации необходима связка – «передатчик – приемник» («шифратор – дешифратор»);

2. Для передачи информации (сигнала) необходимы как минимум два колебательных контура (один на передающей стороне, а другой на приемной).

3. Расчет резонансной частоты колебательных контуров производится с использованием «формулы Томсона».

Поэтому и в моей конструкции используется подобные связки и расчеты.

Передатчик (шифратор):

Рис.1 — Схема передатчика

Передатчик состоит из колебательного контура « L 1, C 1, C 2» настроенного на частоту около 50 (кГц).

Периодический пробой светодиода в оптопаре « VS 1» приводит к тому, что в течение каждой половины периода питающего напряжения, в контуре возникает серия затухающих колебаний на резонансной частоте определяемой параметрами последовательного колебательного контура « L 1- C 2».

Путем “размножения», а точнее разложения («клонирования») Блока Б, мы можем получить многоканальное устройство (чем больше блоков, тем больше каналов).

Перечень деталей передатчика.

0.25 мкФ (или больше) х 250 (Вольт)

100 мкГн (9 витков на кольце М2000НМ 20х6х4)

Приемник (дешифратор):

Рис.2 – Схема приемника.

Перечень деталей приемника.

0.25 (мкФ) или больше х 250 (Вольт)

0.47 (мкФ) х 400 (Вольт)

470 (мкФ) х 16 (Вольт)

100 (мкГн) (9 витков на кольце М2000НМ 20х6х4)

КД521 или КД522

КД521 или КД522

Работа устройства очевидна: при включенном приёмнике симистор « VS 2» откроется только тогда, когда на конденсаторе « C 5» окажется напряжение, достаточное для открывания транзистора « VT 1» — +0,7 (Вольта) и более. Емкость конденсатора « C 5» выбрана достаточно большой, что приводит к включению нагрузки примерно через 200 (мсек) после включения передатчика. Такое решение улучшает помехозащищённость.

Принцип работы передатчика и приёмника.

Принцип работы таких устройств заключается в передаче высокочастотных сигналов по проводам питания постоянного или переменного тока. В силовых линиях переменного тока чаще всего передача сигналов осуществляется в момент перехода переменного тока через ноль, т.е., когда силовое напряжение отсутствует или минимально. Дело в том, что и уровень помех в этот момент минимально. При этом полезный нам сигнал передается как бы между серией помех.

Использование, ограничения

Работа устройства проста:

· приёмник и передатчик должны быть подключены к одной фазе;

· включение передатчика приведёт к включению нагрузки.

Однако на практике окажется, что сигнал от передатчика распространяется не везде. Ниже для ясности разбирается этот общий момент. На рисунке показана типовая упрощённая однолинейная схема электроснабжения :

Рис.3 — Типовая упрощённая однолинейная схема электроснабжения

Конструктивных особенностей описываемое устройство не имеет. Детали передатчика удобно разместить в корпусе готового выключателя, приёмника — в розетке. Монтаж может быть выполнен любым удобным способом, вплоть до навесного монтажа. Катушки « L 1» передатчика и приёмника одинаковые, намотаны обычным монтажным проводом, сечением 0,35 (мм.кв). Если нагрузка имеет мощность более 200 (Вт), то симистор приёмника « VS 2» необходимо установить на радиатор. При наличии индуктивной составляющей нагрузки, параллельно указанному симистору целесообразно включить варистор, либо демпфирующую цепочку из последовательно соединённых резистора 39 (Ом) и конденсатора 0,01 (мкФ) х 400 (Вольт). Мощность всех резисторов не менее 0,25 (Вт).

Следует помнить, что мои устройства питаются непосредственно от сети 220 (Вольт) или 380 (Вольт), поэтому перед включением следует тщательно проверить монтаж на соответствие принципиальной схеме. Рабочее место должно быть удобным и хорошо освещено. Не допускается близкое расположение заземлённых металлических предметов.

Правильно собранное из исправных деталей устройство в налаживании не нуждается.

а) проконтролировать наличие колебаний передатчика. Для этого достаточно пропустить отрезок любого монтажного провода сквозь сердечник « L 1», и подключить к нему щупы осциллографа.

б) при выключенном передатчике проверить постоянное напряжение на конденсаторе «С4» приёмника. Оно должно быть в пределах 10. 15 (Вольт).

Достоинства и недостатки данного типа устройств:

Достоинством данного типа связи является совместное использование уже имеющейся проводной линии силовой сети, т.е., не требуется производить монтаж линии связи, да и розетка есть практически в любой комнате.

К недостаткам относится как техническая сложность устройства, так и невысокая скорость при передаче данных на расстояния больше, чем 100-300 (метров).

Также не стоит забывать, что данный канал связи можно организовать только между теми устройствами, которые подключены к одной фазе сети и только в пределах одной трансформаторной подстанции — высокочастотные сигналы не могут пройти через обмотки трансформатора электрической подстанции.

В заключении: Данная технология, позволяющая передать команды по силовой сети, можно применять в качестве закрытой локальной сети на секретных объектах, исключая доступ “извне”.

Источник

Устройство NetPing 8/PWR-220 v4/SMS

Гарантия: 12 месяцев
Чат с консультантом

  • Описание
  • Характеристики
  • Доп. описание
  • Ссылки и загрузки
Читайте также:  Расчет пусковых токов генератора

Устройство NetPing 8/PWR-220 v4/SMS относится к классу IP PDU (IP power distribution unit) устройств. Эти устройства позволяют удаленно включать, выключать и перезагружать оборудование путем управления розетками 220 В.

Физические параметры:

  • Тип вилки электропитания: Euro вилка, отсоединяемый шнур питания 1 м.
  • Размеры устройства 430 х 152 х 44
  • Размеры упаковки 515 х 253 х 62
  • Электропитание 110В .. 230В
  • Вес 2 700 г.
  • Диапазон температур 0°C .. 40°C
  • Собственная потребляемая мощность 7 Вт.

Комплект поставки:

  • Устройство
  • Антенна GSM
  • Кабель питания 1.8 м. со спец. разъемом для данной модели 2шт
  • Уши для крепления 2 шт
  • Крепеж для ушей 4 шт.,
  • Отвертка
  • Пакет зип
  • Памятка
  • Коробка

Уважаемые покупатели.
Обращаем Ваше внимание, что размещенная на данном сайте справочная информация о товарах не является офертой, наличие и стоимость оборудования необходимо уточнить у менеджеров, которые с удовольствием помогут Вам в выборе оборудования и оформлении на него заказа.

Производитель оставляет за собой право изменять внешний вид, технические характеристики и комплектацию без уведомления.

Характеристики

  • 8 управляемых розеток 220В;
  • 2 независимых ввода электропитания (автоматическое и переключение между вводами по команде);
  • 2 х 10/100-BASE-TX Ethernet порта;
  • встроенный 3G GSM-модем для SMS-управления и оповещения;
  • металлический корпус для установки в стойку 19′ 1U;
  • подключаются внешние датчики: температуры, двери, протечки, наличия 220В.

Обычно NetPing 8/PWR-220 v4/SMS используется для:

Перезагрузки зависающих модемов, точек доступа, роутеров, серверов и другого компьютерного оборудования без необходимости физического доступа к нему. Если недоступна сеть, операцию можно выполнить через SMS-команду. Это позволяет экономить усилия и расходы на множество поездок с целью включить/выключить зависшую железку.
Удаленного включения/выключения дополнительного компьютерного оборудования. Физическое включение резервных серверов, маршрутизаторов, точек доступа можно производить по мере необходимости в ручном или автоматическом режиме и отключать их при исчезновении потребности. Это позволяет экономить электроэнергию и уменьшать износ оборудования, которое требуется только иногда или в определенные интервалы времени.
Переключения на резервный ввод питания. Переключение на резервный ввод можно выполнить по команде удаленно или автоматически при исчезновении напряжения на основном вводе.
Удаленного включения/выключения мониторов конференц-связи, мониторов в игровом клубе или интернет-кафе. Мониторами можно управлять как по сети Ethernet/Internet, так и при помощи SMS-команд.
Удаленного управления кондиционерами, системами вентиляции и системами поддержания микроклимата. Подключенные датчики позволяют отслеживать текущую ситуацию, а с удаленным управлением розетками 220 В можно включить необходимую систему без физического присутствия на объекте, в том числе и в автоматическом режиме. Кондиционером устройство управляет при помощи ИК-команд.

Подключение датчиков:

Источник



Передача данных по сети 220 В: аналоговый front-end

16 октября 2009

Использование сети 220 В в качестве средства для передачи данных между двумя или несколькими устройствами давно будоражит умы разработчиков. Каких то 10-15 лет назад идея организации связи по бытовой электросети казалась шуткой и вызывала улыбку. В наши дни передача данных по высоковольтной сети не вызывает удивления и имеет вполне хорошие шансы на коммерческий успех. Самое очевидное преимущество использования высоковольтных коммуникаций для передачи данных – отсутствие необходимости прокладывать кабель и осуществлять монтажные работы. Для отечественных разработчиков наиболее перспективными областями применения данного вида связи являются системы удаленного сбора данных со счетчиков, охранные системы, системы типа «умный дом».

К сожалению, даже низкоскоростная передача данных по бытовой сети переменного тока пока не получила в нашей стране широкого распространения. Этому есть ряд причин – как низкое качество отечественных силовых коммуникаций, так и не слишком большая осведомленность рынка о модемах для этого типа передачи данных.

Заинтересовавшись темой разработки PLC-модемов, автор статьи потратил не одну неделю на поиск необходимой информации. При выборе решения, на основе которого можно было бы реализовать такой модем, особых сложностей не возникло. Практически сразу же были выбраны предложения от трех известных производителей микросхем – ON Semiconductor, STMicroelectronics и Texas Instruments.

При более глубоком изучении предлагаемой технической документации наибольшее число вопросов вызвала организация аналоговой части PLC-модема, тогда как по цифровой части в документации была вполне исчерпывающая информация. Какие параметры должны быть у изолирующего трансформатора? Какие требования предъявляются к элементной базе, и какими должны быть характеристики фильтров? Предлагаемая статья открывает цикл публикаций на тему практической реализации PLC-модемов и посвящена построению их аналоговой части.

Типовая структурная схема PLC-модема (рисунок 1) состоит из четырех основных частей.

Рис. 1. Структурная схема PLC-модема

Рис. 1. Структурная схема PLC-модема

Входная часть обеспечивает изоляцию, фильтрацию и усиление передаваемых и принимаемых аналоговых сигналов. Сердцем PLC-модема является микросхема модема, трансивера или DSP, которая организует протокол передачи данных, а также отвечает за физическую реализацию передачи (формирование несущей частоты, модуляция, демодуляция, фильтрация и т.д.). Для управления ИМС модема, как правило, необходим внешний контроллер, а для питания всей схемы используется источник питания, работающий от той же сети переменного тока, которая используется и для передачи данных.

ON Semiconductor AMIS-30585

Компания ON Semiconductor предлагает для организации передачи данных по силовым сетям специализированную микросхему модема AMIS-30585. Для передачи данных в AMIS-30585 используется S-FSK модуляция (разнос частот по умолчанию – 10 кГц), а несущая частота программируется в диапазоне 9…95 кГц. Максимальная скорость передачи 1200 бит/c. Особенностью данной микросхемы является наличие встроенного микроконтроллера с ядром ARM7-TDMI, что обеспечивает внутрисхемную реализацию MAC-уровня. Эта особенность является основным преимуществом перед решениями других производителей. Помимо данного модема, ONS предлегает pin-to-pin-совместимый модем AMIS-49587 со скоростью передачи данных до 2400 бит/с.

Читайте также:  Разработка урока презентация электрический ток

Входная часть модема на основе решений от ONS (рисунок 2) включает в себя: изолирующий трансформатор с разделительным конденсатором (по сути – пассивный ФВЧ), драйвер (усилитель мощности), приемный канал, изолятор на оптроне для получения синхронизирующего сигнала частотой 50 Гц и дополнительный канал для получения сигнала управления мощностью передатчика (обратная связь с передатчиком).

Рис. 2. Принципиальная схема входной части модема на основе AMIS-30585

Рис. 2. Принципиальная схема входной части модема на основе AMIS-30585

Данная схема для модема на основе AMIS-30585 достаточно проста и не требует экзотической элементной базы, поэтому может быть модифицирована или использована в готовом виде в сочетании с любой другой ИМС модема. Это утверждение в целом справедливо и для всех иных схем, представленных в статье.

Передача данных от счетчиков посредством PLC-модемов наиболее распространена во Франции. По этой причине производством изолирующих трансформаторов для таких модемов занимаются нишевые французские и немецкие компании, а сами трансформаторы не слишком доступны. Из наиболее доступных рыночных вариантов были выбраны трансформаторы фирмы Vigortronix – VTX-111-010 и VTX-111-004 (в данный момент эти изделия имеются на складе компании КОМПЭЛ).

Драйвер линии реализован на операционном усилителе OPA561 c высоким значением выходного тока (до ±1,2 A). Это связано с тем, что драйверу приходится работать на нагрузку порядка 5 Ом. Выходной ток OPA561 в этой схеме ограничен 0,6 А с помощью резистора 10 кОм между четвертым выводом и минусом питания. Помимо функции раскачки линии, OPA561 также выполняет функцию ФНЧ. Смоделированная АЧХ такого фильтра изображена на рисунке 3.

Рис. 3. АЧХ передающей части

Рис. 3. АЧХ передающей части

Поскольку выход ОУ отключается наличием на выводе E/S отрицательного напряжения питания, а выходная логика AMIS-30585 имеет уровни 0 и +3,3 В, для управления отключением выхода усилителя добавлена схема на транзисторах BC857 и BC847. Следует иметь в виду, что корпус данного ОУ имеет «Power Pad» для отвода тепла, который следует электрически соединить с минусом питания.

Приемник и канал управления мощностью передатчика схемотехнически повторяют друг друга и реализованы на сдвоенном ОУ NE5532. По сути это – ФВЧ, основная задача которого – подавить сигнал частотой 50 Гц. Такой фильтр позволяет получить ослабление до -90 дБ на частоте 50 Гц. Выход приемного канала соединяется с входом интегрированного в AMIS-30585 операционного усилителя, на котором также реализуется ФВЧ с ослаблением порядка -80 дБ, что в сумме дает ослабление до -170 дБ на частоте 50 Гц. АЧХ фильтра на NE5532 приведена на рисунке 4. Разумеется, с учетом пассивной фильтрации и входная, и выходная части являются более узкополосными.

Рис. 4. АЧХ приемной части

Рис. 4. АЧХ приемной части

Для пакетной передачи данных AMIS-30585 требуется синхронизирующий сигнал, который несет в себе информацию о пересечении нуля сетевым напряжением частотой 50 Гц. Для этой цели добавлена схема на оптроне PC817С. Выходной сигнал этой схемы – импульсы частотой 50 Гц, амплитудой от 0 до напряжения VDD. Передний и задний фронты этих импульсов соответствуют пересечениям нуля сетевого напряжения.

На рисунке 5 изображена упрощенная схема включения AMIS-30585. Собственно, это минимум того, что необходимо для работы данной микросхемы. В зависимости от приложения, в котором используется PLC-модем, разработчику предстоит выбрать управляющий микроконтроллер. Более подробную информацию можно найти в технической документации на AMIS-30585.

Рис. 5. Упрощенная схема включения AMIS-30585

Рис. 5. Упрощенная схема включения AMIS-30585

STMicroelectronics: ST7540

ST7540 – решение для PLC модема от STMicroelectronics. Отличительной особенностью этой микросхемы является наличие интегрированного усилителя мощности и двух линейных стабилизаторов напряжения на 5 и 3,3 В. На этом решении могут остановиться и разработчики, которые уже имеют свой собственный протокол передачи данных по последовательному интерфейсу, например, при переходе от передачи данных по RS-485 к передаче тех же данных посредством PLC. Входная часть модема на ST7540 показана на рисунке 6.

Рис. 6. Принципиальная схема входной части модема на основе ST7540

Рис. 6. Принципиальная схема входной части модема на основе ST7540

АЧХ активной части передатчика в целом похожа на АЧХ усилителя мощности для AMIS-30585 (полоса пропускания около 100 кГц, усиление в полосе 9 дБ) поэтому этот график не приводится. В документации на отладочный набор STMicroelectronics приводит более интересные характеристики (рисунок 7), а именно АЧХ приемной и передающей частей с учетом пассивной части (выделена красным на рисунке 6).

Рис. 7. АЧХ передающей и приемной частей

Рис. 7. АЧХ передающей и приемной частей

При реализации входной части PLC-модема возможно использование неизолированного решения (рисунок 8). В этом случае при сопряжении микросхемы модема с внешним устройством (микроконтроллер, микросхема интерфейса) следует применять цифровой изолятор интерфейсов, например, изолятор с емкостным барьером серии ISO7x от Texas Instruments.

Рис. 8. Неизолированная входная часть

Рис. 8. Неизолированная входная часть

Texas Instruments: C2000

Компания Texas Instruments в качестве коммуникационной микросхемы предлагает использовать цифровой сигнальный процессор (DSP) серии C2000 (рисунок 9). Преимуществом данного решения является то, что выбор типа модуляции, обеспечение протокола передачи и кодирования данных полностью предоставлено разработчику. Казалось бы, усложнение разработки не является преимуществом перед конкурентами, однако в этом случае у разработчика появляется возможность разработать свой собственный способ помехозащищенной передачи данных, что крайне важно в условиях реалий отечественных бытовых сетей. В итоге, решение на основе DSP может оказаться единственным жизнеспособным в нашей стране. Что каcается финансовой стороны вопроса, то самый простой DSP серии Piccolo от Texas Instruments (которого вполне достаточно для выполнения описанных задач) стоит дешевле микросхемы PLC-модема.

Читайте также:  Электрическая дуга является проводником тока

Рис. 9. Структурная схема сопряжения DSP и аналоговой части

Рис. 9. Структурная схема сопряжения DSP и аналоговой части

Собственно при разработке аналоговой части для этого решения можно опираться на описанные выше схемы. Однако, следует учитывать один важный момент – это предлагаемый способ формирования несущих частот с использованием TMS320F280x, который графически продемонстрирован на рисунке 10.

Рис. 10. Формирование несущей частоты в модеме на DSP от Texas Instruments

Рис. 10. Формирование несущей частоты в модеме на DSP от Texas Instruments

Очевидно, что от аналоговой передающей части в данном случае требуется просуммировать сигналы с выходов ШИМ и затем отфильтровать высшие гармоники спектра суммарного сигнала, чтобы получить необходимый гармонический сигнал.

Заключение

Несколько слов об отладочных средствах для описанных выше решений. ON Semiconductor предлагает отладочный набор AMIS49587EVK для микросхемы модема AMIS-49587, которая pin-to-pin-совместима с AMIS-30585. Для отладки решения на основе ST7540 потребуются 2 платы: непосредственно плата с трансивером (EVALST7540-1) и коммуникационная плата (EVALCOMM) с микроконтроллером ST7 (ST72F651AR6), обеспечивающая связь с ПК через порты USB и RS-232.

Texas Instruments предлагает отладочный набор TMDSPLCKIT-V1. Отладочная плата состоит из источника питания, аналогового front-end’а и платы с установленным DSP. Все отладочные наборы содержат необходимое программное обеспечение для управления целевыми платами. Более подробная информация дается на официальных сайтах производителей.

Источник

Дистанционное управление по сети переменного тока 220 В

Пытаясь повторить подобное устройство, я пришел к заключению: генератор передатчика по предлагаемой схеме плохо запускается. Приемник имеет малую чувствительность, схемы передатчика и приемника занимают много места с использованием звонковых трансформаторов.

Приемник и передатчик представляют собой отдельные блоки и должны располагаться в отдельных корпусах, изоляция которых должна соответствовать техническим условиям по безопасности. На основании вышеизложенного предлагаю свою разработку передатчика (рис.1) и приемника (рис.2).

Отсутствие трансформаторов в передатчике и приемнике позволяет сконструировать оба устройства на базе «вилок-двойников», которые включаются в розетки сети 220 В. В приемнике необходимые контакты исполнительного реле выводят на отдельный разъем или проводами.

Гасящие резисторы R1, R2 в передатчике и R1, R2, R3 в приемнике необходимо расположить на отдельных платах, так как они нагреваются. В авторском варианте они располагаются внутри коробок «двойников», вблизи штепсельных вилок при соответствующей доработке. По всему периметру коробок должны быть просверлены отверстия Ж4,5 мм: на «коротких» сторонах по 2 отверстия, на «длинных» по 3 отверстия для теплоотвода. В эти коробки должны быть вмонтированы дополнительные лепестки для монтажа резисторов. Схемы передатчика и приемника монтируют на отдельных платах и прикрепляют к корпусам «двойников». На каждой плате необходимо предусмотреть по два прямоугольных островка из фольги (4 шт. на плату) для припаивания к ним уголков с гайками для закрепления устройств коробами из изоляционных материалов. В авторском варианте короба изготовлены из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Заготовки коробов сложены внутрь фольгой и припаяны по углам.

При правильно выполненном монтаже устройства не требуют наладки. Для более точной настройки передатчика и приемника необходимо применить частомер, осциллограф и звуковой генератор. При этом частоту передатчика не «опускайте» ниже 80 кГц, так как гармоники на этих частотах дают помехи телевидению. В авторском варианте эти устройства работают на частотах 80-140 кГц.

Передатчик выдает сигнал довольно большой амплитуды, и даже не настроенный приемник «срабатывает» за десятки метров.

Настроенный приемник в резонанс частоты передатчика обладает большой чувствительностью и «чувствует» передатчик через несколько распределительных межэтажных щитов с другой «фазы».

В то же время большая чувствительность приемника приводит к его срабатыванию от других источников помех, например, от электросварки. Для снижения чувствительности в приемнике необходимо уменьшить емкость конденсатора С1 до оптимальной, а в передатчике уменьшить емкость конденсатора С1 или уменьшить количество витков катушки L1 в секции 3-4.

Разделительный конденсатор С1 в приемнике и в передатчике типа КСО-2, КСО-5 на рабочее напряжение 500 В. Реле типа РЭС34.0501, РЭК43.1001 на 12-14 В и ток срабатывания 20 мА. Резисторы R1-R3 типа МЛТ-2. Контурная катушка L1 передатчика намотана на каркасе под броневой сердечник типа СБ диаметром 22 мм, высотой 17 мм проводом ПЭВ-2 0,2-0,25 мм и имеет 75+20+60 витков.

Катушка L1 приемника намотана на каркасе под броневой сердечник типа СБ диаметром 17 мм высотой 11 мм проводом ПЭВ-2 0,1-0,15 мм и имеет 100+100 витков.

При использовании нескольких устройств в одной сети необходимо частоты передатчика и приемника разнести на десятки килогерц, а чувствительность и избирательность приемников довести до оптимальных. Мощность передатчиков также следует довести до необходимой.

При наладке устройства необходимо проявить осторожность, так как схемы приемника и передатчика находятся под напряжением 220 В относительно «земли». При соответствующей доработке данного устройства можно построить двустороннюю громкоговорящую связь, а также использовать устройство в качестве охранной сигнализации.

Данное устройство испытано в лаборатории «Радюаматора», так как в нем используется опасное для жизни переменное напряжение 220 В.

Рекомендуем в схему приемника (рис.2) включить резистор R8 сопротивлением 10-12 к0м (на схеме выделен жирными линиями).

Автор: Б. Н. Дубинин, г.Новояворовск, Львовская обл.

Литература: 1. Веснин Ю. Г., Анисимов Н. В. Справочник по транзисторным радиоприемникам, радиолам и магнитофонам.- Киев: Техника, 1986.

Источник