Управляемый источник питания для насоса подачи воды

GrOV · 30-09-2011, 11:10:54

Есть несколько вопросов - прошу совета электроников.

Есть у меня вот такая помпа от осмоса
[attach=5]

Блок питания 36 вольт(поправил - раньше писАл что 24). Закреплён там же на монтажной скобе. Я её использую как насос подачи воды в автономной системе охлаждения...Появилась идея использовать её как дозирующий насос.
По материалам ХД, если между блоком питания и помпой поставить регулируемый стабилизатор, например такой:
[attach=1]
то можно регулировать производительность насоса...Вместо вентилятора на схеме естественно насос..
Поскольку у меня автоматика собрана на "ОВЕН"ах, у которых на выходе ЦАП 0-10 вольт (дискретность 1024 шага) и( или) ЦАП 4-20 мА (также 1024) возникло желание чтобы они управляли производительностью насоса при паровом отборе выше дефлегматора ;)
Как это сделать в двоичном коде (например с LPT), или просто вкл-выкл от уровня TTL мне вроде понятно:

[attach=2]

[attach=3]

А вот что поставить вместо подстроечника,регулирующего уровень выходного напряжения - транзистор или операционник (или то и другое) с какой обвязкой, чтобы добиться следующего алгоритма:
[attach=4]

Пока ТРМ №2 не достиг уставки заданной температуры в насадке (нет срабатывания сигнального реле) выходное напряжение(или ток) ЦАП не подается(через разомкнутые контакты сигнального реле) на схему, которую надо поставить вместо (или параллельно) подстроечнику в в стабилизаторе напряжения. К ней подходит только напряжение от ТРМ №1, который управляет потоком воды в дефлегматоре по сигналу от MPX..
После срабатывания уставки ТРМ №2, его выходное напряжение цап подключается ( через сработавшее реле) к схеме управления стабилизатора и пропорционально увеличивает(уменьшает) управляющее напряжение идущее на стабилизатор от ТРМ №1, регулируя тем самым поток воды в дефлегматоре...
Коэфициенты масштабирования выходного напряжения от входного сигнала задаются в самих приборах программно.
Можно сделать, чтоб на одну десятую изменения температуры(или давления) выходное напряжение изменялось на 10 вольт, а можно и на 0,1 вольт. Т.е. схема должна просто тупо давать на выходе сумму двух входящих напряжений от цап, передавая их в точку соединения Rt и R1...Нужен какой-то буферный каскад, так как подключать в эту точку выход ЦАПов при простом резистивном сумматоре стрёмно :(

Насоветуйте плиз чего-нить...

m16 · 30-09-2011, 14:25:44

без тахогенератора на оси двигателя + стабилизатор скорости вращения вала хорошей стабильности не добиться имхо

Игорь · 30-09-2011, 15:30:40

На мой взгляд нужен ШИМ-регулятор с частотой ШИМа порядка нескольких тысяч герц, который будет с такой частотой и с изменяемой скважностью подавать 24вольта на насос. В качестве ключа можно использовать mofset (или как его там) транзистор типа IRLZ (открывается 5-ю вольтами) или IRFZ (на более высокое напряжение управления).
Отсутствие обратной связи по частоте вращения можно компенсировать обратной связью по температуре.

Понадобится источник опорного напряжения (я использую TL431 - на 2.5 вольта), делитель напряжения с потенциометром, которым ты укажешь нужную температуру, дифференциальный усилитель - вычислитель ошибки, генератор пилообразного напряжения и компаратор. Для получения сигнала температуры в этом варианте удобно использовать LM35.
Схема "звучит" солидно, а на практике - ничего сложного. Надо определиться только с шириной зоны регулирования (в градусах). Можно и ПИД применить, но это уже на новом этапе.

GrOV · 03-10-2011, 14:07:21

m16, Игорь, Эта штука не центробежная - скорее напоминает диафрагменный насос для длительной работы...Тахогенератор к ней не прилепишь...
Внутри наверное соленоид (не разбирал), который гоняет диафрагму взад-вперёд(предположение)...Частота и амплитуда этих "качков" зависит от напряжения питания почти линейно ( в некоторых пределах) За один рабочий ход помпа проталкивает сквозь себя одно и то-же количество воды ( объём - const) - меняется лишь частота..
Я провёл несколько дистилляций и одну ректификацию с ним. Производительности по воде при питании 24 в хватает совершенно, чтоб утилизировать пар от трёхкиловатного ТЭНа. Остаётся даже некоторый запас. На голую трубу качает 160 литров в час..

Непосредственно по регулятору есть мысли. ::)
Смотрите:
На выходе ОВЕНа ЦАП. Выходное напряжение которого либо растёт от 0 до 10 вольт, либо падает от 10 до ноля в зависимости от режима работы (нагреватель или холодильник), направление задаётся программно. Причём падение или рост этого выходного напряжения (сам процесс регулирования) начинается с момента достижения выставленной уставки (порога срабатывания) на приборе. До этого момента он шпарит на полную - отдавая 100% мощности в нагрузку(нагреватель), хотя эти пороги мин. и макс. мощности тоже можно задать программно.. В режиме холодильника наоборот.
При достижении уставки и фиксировании заданной температуры или давления в течении времени определённого оператором(тоже программно) начинается цикл регулирования - снижения(или роста) установленного уровня мощности, проверки в течении какого-то времени - изменился ли входной сигнал и дальнейшего снижения, роста или стабилизации на достигнутом уровне выходного управляющего напряжения в зависимости от сигнала от датчика.

Таким образом, если удастся сделать схему регулирования сигналом ЦАПа выходного напряжения стабилизатора то возможно с помощью ПИД-регулятора управлять производительностью насоса.

Пример 1: Пусть у меня бражная колонна. Подавая брагу таким насосом в колонну и управляя производительностью датчиком температуры сливающейся барды в нижней части колонны я смогу поддерживать установленную температуру барды (скажем 99,7*С) простым регулированием призводительности: Упала температура - автомат прикрыл подачу бражки, выросла - добавил...Здесь всё просто..

С паровым отбором посложнее..

Пример 2: Пусть у меня паровой отбор после дефа. Поставив дроссельную шайбу между дефлегматором и холодильником можно измерять перепад давления до и после шайбы. При достижении рабочей мощности в кубе, когда колонна прогрета пар доходит дефлегматора и проходит насквозь, создавая давление под шайбой. Датчик типа МПХ говорит прибору, что давление выросло и ОВЕН вырабатывает упраляющее напряжение для блока питания помпой - она включается на полную. Колонна начинает работать на себя - при этом давление под дросселем уменьшается.ОВЕН будет понижать выходное напряжение ЦАП что приведёт к понижению напряжения питания помпы. Как следствие - расход воды уменьшится и давление пара под дросселем начнёт расти.После какого-то колебательного процесса это давление будет удерживаться в значениях определяемых уставкой ОВЕНа, пропуская строго дозированную часть пара к холодильнику и определяя флегмовое число.Это работа первого регулятора.
Далее, стоящий ниже датчик температуры в теле насадки с уставкой на пол-градуса выше(к примеру), чем температура перед конденсатором(после дросселя) не будет ничего делать пока температура не достигнет уставки. Как только температура в насадке повысится до порога срабатывания определённого вторым регулятором, его ЦАП начнёт вырабатывать упраляющий сигнал стремясь увеличить напряжение стабилизатора питания помпы, что должно привести в повышению производительности последней и увеличить количество воды в ДЕФ. ФЧ увеличится, отбор уменьшится..

Таким образом, надо родить схему выходное напряжение которой будет определяться двумя входными: одно входное от МПХ будет плавно повышаться, затем снижаться, а второе от датчика температуры будет тоже повышаться и снижаться при необходимости. Результирующее выходное напряжение ( 0-24в грубо) должно подаваться на ногу LM317(LM338) к вехнему концу подстроечника( см. схему), который определяет выходное напряжение интегрального стабилизатора. А оно то и питает наш насос регулируя проток воды через дефлегматор определяя ФЧ и величину отбора.

Пока интернет навёл на инвентирующий сумматор на ОУ, который в принципе вроде решает эту задачу. Вопрос в том какой ток течёт от управляющего входа LMки на землю через подстроечник и надо ли ещё что-нить ставить чтоб не убить ОУшку.

Буду признателен за советы..

З.Ы. Вместо этой помпы также успешно будет работать перистальтический насос, тогда и дроблёнку можно гнать в НБК..
Помпа только для бражек без включений (сахарной) и воды..

GrOV · 04-10-2011, 10:55:48

Вроде нашёл...Вот:

[attach=1]

Это заготовка...На основе этого девайса попробую сделать задуманное...
Надо только наши микрухи заменить аналогочными импортными и подумать как нижний порог напряжения опустить до 0 вольт, а верхний поднять до U пит.
Поколдую сёня в Воркбенче..

GrOV · 05-10-2011, 17:43:51

В общем вроде получается... :o
Модель конечно, не макет...
Операционник - LM741CN, взял виртуальный, поскольку не нашёл нужный в базе... :(
Вот три варианта:

[attach=1]

[attach=2]

[attach=3]

Наглядно видно на картинках:
Левая:-Давления над дефлегматором нет(холодная колонна), температура в насадке не превысила заданной - помпа не работает (напряжение низкое)

Средняя:- Давление есть, температура есть - оба в норме. Напряжение на помпе невелико - чуть выше серединки..Качает себе виртуально ;)
Процесс идёт :) ::)

Правая:- Давление в норме, температура в насадке превысила уставку - помпа шпарит на полную, дефлегматор конденсирует весь пар, ничего не пропуская в холодильник..Напряжение на помпе полное (почти).

Что и хотелось - при повышении давления и(или)температуры по сигналам от контроллеров - расход воды увеличивается.
При приходе системы в норму - стабилизируется. При уменьшении - напор помпы падает..Причём на модели всё очень линейно и пропорционально ;)

Теперь можно попробовать слепить макет...

Есть ли явные косяки навскидку? Покритикуйте конструктивно плз...
Сделать переключатель ручной-автомат или лишнее будет?

m16 · 05-10-2011, 20:15:59

Цитата: GrOV від 04-10-2011, 10:55:48Вроде нашёл...Вот:

банальный стабилизатор напряжения. тебе нужен стабилизатор скорости вращения вала элдвигателя.
и я её нашёл , никаких энкодеров. надо отдать должное автору это схемы Ридико Леониду Ивановичу известному электронщику.

GrOV · 05-10-2011, 20:47:43

Цитата: m16 від 05-10-2011, 20:15:59тебе нужен стабилизатор скорости вращения вала элдвигателя.

Блин! Ты хоть читай чуть-чуть!!! Нет там никакого электродвигателя!
Мне и нужен "банальный" стабилизатор, управляемый напряжением или током..
Это всего лишь ИМ( исполнительный механизм), все регулировки и управление делает"Овен"

m16 · 05-10-2011, 22:02:24

Цитата: GrOV від 05-10-2011, 20:47:43Нет там никакого электродвигателя

ты уверен?

GrOV · 06-10-2011, 05:26:13

m16, Вот злодей - поймал на слабо... :)
Я же в первом посте написАл - не разбирал...Теперь придётся разобрать на выходных для выявления истины.
А ведь могла бы ещё и пожить помпа - то :-\

На мой взгляд наличие электродвигателя мало что меняет. Помпа с этим стабилизатором - исполнитель. Достаточно того, что её производительности при номинальном напряжении питания хватает с избытком для решения всех задач..Значит в оптимале можно работать на пониженном..А это даёт возможность маневра больше/меньше напряжения для решения поставленной задачи - что и делает предложенная приблуда.
Регулирование производится ОВЕНом, обратная связь организована через колонну. Классическая цепь:
Колонна-датчик-контроллер-исполнительный механизм-колонна ЗАМКНУТА!
Зачем в ней ещё локальный контроль оборотов двигателя для определения производительности насоса если эти данные не предполагается обрабатывать?
ИМХО - излишне и не нужно.

m16 · 06-10-2011, 07:11:24

не злодей я , только учусь ;о)))) не надо курочить . внутри тихоходный скорее всего трёзфазный двигатель с драйверами и схемой управления. имхо ты выбрал тупиковый путь , через деф нужно пропускать жидкость с максимальной скоростью более-менее стабильной , а регулировку осуществлять температурой жидкости

GrOV · 06-10-2011, 07:33:41

Цитата: m16 від 06-10-2011, 07:11:24
не злодей я , только учусь ;о)))) не надо курочить . внутри тихоходный скорее всего трёзфазный двигатель с драйверами и схемой управления. имхо ты выбрал тупиковый путь , через деф нужно пропускать жидкость с максимальной скоростью более-менее стабильной , а регулировку осуществлять температурой жидкости

1.Это гораздо геморройнее...
2.Нет - проводов к насосу всего два - красный и чёрный ( "Чёрт, красный или белый?Красный или белый?" (с) Молитва минёра :)), кроме того подаётся 36 постоянки...Работает она явно толчками, а не равномерно...Так что точно не трёхфазник...Да и вряд-ли, с точки зрения китайцев, СУ и драйвера нужно запихивать в такой корпус - больно дорого будет. Помпа-то не для космоса...

Ну, а по поводу всего остального - время нас рассудит...Хотя, согласен, может и несколько некошерно...Зато несложно ;)

m16 · 06-10-2011, 09:14:48

Цитата: GrOV від 06-10-2011, 07:33:41Работает она явно толчками, а не равномерно...

всё верно , помпа мембранная с приводом от эл.двигателя

GrOV · 14-03-2012, 11:10:55

Нашёл более простое решение, для себя в частности..
http://labspirt.com/forum/index.php?topic=883.msg17023#msg17023