Автоматизированный релейный коммутатор сигналов AplCom.

Всем привет!

Перед нашей командой была поставлена следующая задача — разработать автоматизированный релейный коммутатор (AplCom), который будет использоваться при производстве преобразователей давления измерительных (ПДИ). С его помощью осуществляются такие технологические процессы как приёмосдаточные испытания (ПСИ) и государственная поверка преобразователей давления измерительных (ПДИ).

Нами были разработаны структурная и функциональная схемы разрабатываемого автоматизированного релейного коммутатора (AplCom).

Структурная схема разрабатываемого коммутатора AplCom
Функциональная схема разрабатываемого коммутатора AplCom

Поверяемые ПДИ (до 6-ти штук) подключаются к разъему DB25M коммутатора AplCom посредством кабеля. Для каждого поверяемого ПДИ в кабеле отводится четыре проводника. Внешние приборы, такие как вольтметр с образцовой катушкой сопротивления, HART- модем, внешний БП и Data-кабели цифровых ПДИ, подключаются к коммутатору посредством разъемов L15, типа «банан».             

Сердцем разрабатываемого автоматизированного релейного коммутатора (AplCom) являются два микроконтроллера от фирмы STMicroelectronics. Один из микроконтроллеров обеспечивает коммуникацию коммутатора AplCom с ПК по интерфейсам Bluetooth, USB и RS-232. Так же к данному микроконтроллеру подключены органы управления коммутатором – блок кнопок управления. Помимо всего прочего, первый микроконтроллер осуществляет обработку сигнала от датчика тока, основанного на эффекте Холла, который, в свою очередь, используется как элемент обратной связи, обеспечивающий защиту по току поверяемых ПДИ. За звуковые оповещения о переключении каналов отвечает звуковой сигнализатор (Buzzer), управление которым так же осуществляет первый микроконтроллер. Коммуникация между микроконтроллерами осуществляется по интерфейсу SPI.

Второй микроконтроллер обеспечивает коммуникацию коммутатора AplCom с ПК только по одному интерфейсу — RS-232. Так же к данному микроконтроллеру подключены органы управления коммутатором по IRDA интерфейсу (инфракрасный пульт управления) и LED дисплей со своим LED драйвером.

Основную функцию разрабатываемого коммутатора AplCom – коммутацию измерительной цепи, выполняют два блока реле: блок реле №1 и блок реле №2. Управление данными блоками осуществляет первый микроконтроллер посредством блока сдвиговых регистров и драйвера электромагнитных реле.

Блок сдвиговых регистров, драйвер электромагнитных реле и LED драйвер являются пяти вольтовой логикой, в то время как оба микроконтроллера относятся к трех вольтовой логике. Поэтому для согласования логических уровней используется преобразователь уровней.

Питание разрабатываемого коммутатора AplCom осуществляется от внешнего блока питания с напряжением питания от 9 до 24 В, которое преобразуется встроенными в коммутатор двумя LDO регуляторами напряжения в два питающих напряжения — 5,0 В и 3,3 В соответственно.

Управление разрабатываемым коммутатором AplCom может осуществляться несколькими способами:

  • Кнопками с блока управления самого коммутатора;
  • С пульта управления по IRDA интерфейсу;
  • С ПК по интерфейсам Bluetooth и RS-232, посредствам СПО Avto PSI-Maker (ver.12.0.0.1).

Питание поверяемых ПДИ осуществляется от внешнего регулируемого блока питания, подключенного к разъемам L15 разрабатываемого коммутатора AplCom. Все ПДИ, в техпроцессе ПСИ и государственной поверки, подключенные к коммутатору, постоянно находятся под напряжением питания.

Независимо от выбранного способа управления коммутатором, при переключении каналов, происходит поочередное подключение поверяемых ПДИ к цепи измерения. Коммутация поверяемых ПДИ осуществляется как по двухпроводной, так и по трехпроводной схемам.  В цепь измерения, посредством разъемов L15, разрабатываемого коммутатора, для ПДИ с токовым выходом, включена образцовая катушка сопротивления, падение напряжения на которой измеряется поверенным вольтметром. Для ПДИ с выходом по напряжению образцовая катушка сопротивления из измерительной цепи исключается, вместо нее подключается только вольтметр.  При проведении ПСИ и государственной поверки цифровых ПДИ, из схемы измерения исключаются вольтметр и образцовая катушка сопротивления. На рисунке ниже представлена упрощенная схема возможной коммутации поверяемых ПДИ разрабатываемым коммутатором AplCom:

Упрощенная схема возможной коммутации

Как можно увидеть из представленной выше схемы, разрабатываемый коммутатор AplCom может осуществлять коммутацию:

  • Двухпроводных ПДИ (токовая петля), в том числе интеллектуальных ПДИ (HART – протокол);
  • Трехпроводных ПДИ (с токовым выходом и выходом по напряжению), в том числе интеллектуальных ПДИ (HART – протокол);
  • Цифровых ПДИ типа PC-26EDL (Aplisens),  PC-28. Modbus (Aplisens), и др.

Была подобрана соответствующая элементная база: микроконтроллеры, датчик тока, реле, сдвиговые регистры, драйвер электромагнитных реле, дисплей, преобразователи интерфейсов, элементы согласования логических уровней, драйверы LED дисплея, фотоприемник и т.д.

Также была разработана электрическая принципиальная схема разрабатываемого автоматизированного релейного коммутатора (AplCom), выполнена трассировка его печатных плат и их 3D моделирование. Выполнено 3D моделирование релейного коммутатора (AplCom) (сборочный чертеж) и написана инструкция по его монтажу и сборки.

Схема электрическая принципиальная основной платы (Main Board)
Схема электрическая принципиальная платы индикации и управления (Display Board)
Печатная плата (Top) основной платы (Main Board)
Печатная плата (Bottom) основной платы (Main Board)
Печатная плата (Top) платы индикации и управления (Display Board)
Печатная плата (Bottom) платы индикации и управления (Display Board)
3D Main Board
3D Display Board
3D сборка
3D сборка
3D сборка

Был разработан алгоритм работы разрабатываемого автоматизированного релейного коммутатора (AplCom) и на его базе написано встроенное программное обеспечение коммутатора.

Алгоритм- начало…
Конфигурирование CPU
Coding Firmware…

В результате был разработан автоматизированный релейный коммутатор — AplCom, соответствующий всем предъявляемым к нему требованиям, который с успехом может использоваться для проведения приёмосдаточных испытаний (ПСИ) и государственной поверки преобразователей давления измерительных (ПДИ).

Коммутатор Main Board
Коммутатор Display Board
Коммутатор — Back
Коммутатор — Front

 

Всем пока!

P.S. По всем вопросам обращаться к авторам данного проекта (Smotritsky78 & Mozgolom). Все контакты указаны в одноименном разделе сайта.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.