Устройство управления нагрузкой: разумная критика и советы

Browny · 30.07.2015, 00:15

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
О чём прошу: задумал собрать устройство управления нагрузкой. 6 бистабильных реле (чтобы не тратило питание), управление - Arduino, контроль - датчик тока на каждом канале.
Нужна разумная критика и советы, т.к. я не специалист, а любитель.

Описание устройства:
Нагрузка: AC, 220V, 12A max
Управление: Arduino nano.
Увеличение числа каналов: сдвиговый регистр TPIC6B595N, 2 штуки, включённые каскадом. Судя по даташиту, каждый выход регистра тянет до 150мА, а реле потребляет меньше (около 120 мА).
Реле: RT314F05. Реле достаточно мощное, 16А. В планах нагрузка до 12А.
Контроль тока в канале: ACS 712T ELC 20A.

Попробовал сделать макет в Proteus - вроде бы нормально, на резисторе R10 с сопротивлением 42 ом (соответствует катушке реле) напряжение 4.8В, что вполне достаточно для реле (напряжение переключения 3.5В по даташиту).

Понимаю, что нагрузка большая. Планирую ряд мер, как-то: 70 мкм фольга, задвоение дорожки с двух сторон платы, возможно, внешняя токонесущая шина (изолированный провод сечением 2.5мм2).
Что вызывает опасения: нет ли проблем SMD-монтажа для толстой фольги? Конечно, термобарьер мне в помощь, но всё же..
В качестве защитных диодов выбрал PMLL4148L, параллельно каждой катушке реле.

Прилагаю набросок макета в Proteus и пробную схему в DipTrace...

Нажмите на изображение для увеличения
Название: pcontrol-proteus.jpg
Просмотров: 171
Размер: 434.3 Кб
ID: 81885

Нажмите на изображение для увеличения
Название: relay-diodes-small.jpg
Просмотров: 157
Размер: 451.4 Кб
ID: 81886

Заведомо всем спасибо за советы и терпение

shindax · 31.07.2015, 11:02

Я против поляризованных реле в данном применении. Вы указали нагрузку, как 220В и 12А, о какой экономии на токе реле может идти речь? К тому-же, при полном снятии напряжения с нагрузок, после подачи напряжения состояние нагрузок будет неопределённым, что не есть гуд. Если поделка разовая и для себя, то IMHO лучше применить твердотельные реле. Это - отсутствие износа, и гальваническая развязка. Не думаю, что ПР на такой ток будут намного дешевле. Как альтернатива - MOC3062 + BTA25 ( примерно такая-же связка внутри этих твердотелок). Ток управления в обоих случаях смешной, можно управлять напрямую с любых современных МК. Про ардуино я даже говорить ничего не стану. Если выводов не хватает, проще взял МК с нужным количеством ног, но против разных расширителей ничего не имею. А если реле обязательно нужны обычные, то управлял-бы ими посредством ULN2003/2004, куча рассыпухи уходит. Вот как-то так я мыслю.

Browny · 04.08.2015, 01:03

shindax, спасибо за критику!
Твердотельные реле, которые встречал, достаточно маломощные. Речь идёт о возможности питать нагрузку, например, 2.2кВт (обогреватель) в течение 8-12 часов. Или относительно слаботочная нагрузка (например, медиацентр) - но практически круглосуточно включённая. Экономию на катушках простого реле считаю достаточно обоснованной (твёрдотельные тут не в счёт, конечно). Относительно снятия напряжения с нагрузки - чувствительности датчиков более чем достаточно, чтобы фиксировать факт включения-выключения нагрузки (проверял на ЗУ телефона и телевизор в Sleep Mode). К тому же, импульсы можно раздельно подавать на замыкающую и размыкающую катушки реле, и, в крайнем случае, даже повторный импульс не поменяет логику срабатывания.
Мощные твёрдотельные реле по приемлемой цене - это было бы очень хорошо, искал... Габариты у них приятнее и логика управления - да, гораздо проще.

kosmos440o · 04.08.2015, 05:04

Мощные реле могут повесить контроллер. Скорей всего, Ардуина для этого не предназначена. ТЭН - это уже опасное оборудование. Там бы посерьёзнее контроллер или уже ПЛК недорогой. По крайней мере, можно будет спокойно спать.
Твёрдотёлки хорошие на Дин-рейку есть у Шнайдера, SSP3A225P7T, SSM1A112BD чёткие ваще))) Но для обеспечения безопасности надо размыкать цепь питания при отключении. Поэтому лучше использовать для мощной нагрузки мини-контакторы, + циклов работы по сравнению с обычными реле будет больше.

kosmos440o · 04.08.2015, 05:27

Датчики тока подозрительные какие-то. Дорожки слишком тонкие для 12 А.
http://arduino.ru/forum/apparatnye-v...lektroenergiyu

Browny · 04.08.2015, 13:25

kosmos440, я же не выкладывал ещё трассировку, где дорожки у меня на схеме?

Нет, это понятно, что дорожки надо усиливать. Во первых, от клеммника до реле - минимальная длина, во-вторых, хочу залудить хорошенько дорожку и впаять "волной" медную круглую жилу.
А то, что 2 ножки микрухи должны выдержать 12-14A (а датчик рассчитан на 20А), указано в даташите Allegro. К слову, планирую провести испытание - есть датчики, распаянные на готовых маленьких платах с широкими дорожками.

Цитата:

Мощные реле могут повесить контроллер

- попробую бороться. Во-первых, максимально отодвинуть контроллер от реле, во-вторых, фильтр на питание контроллера, в третьих - можно попробовать экранирование сделать. Не думаю, что у кратковременно срабатывающей катушки реле будет НАСТОЛЬКО мощный ЭМИ. Но да это пока недоказуемо с моей стороны, надо пробовать.

Контакторы... Даже миниконтакторы.. ужасны габаритами и, преимущественно, для трёхфазной нагрузки. И вот тут да - катушки мощные, могут и завесить.

Одно время смотрел в сторону электромеханических бистабильных реле а-ля ABB 252-06. Приятная по надёжности вещь, но, зараза, 1800 руб за штуку минимум - это, конечно, много меньше ущерба от пожара, но 6 x 1800 = 10800 за переключатель нагрузки, не включая интеллектуальную обвязку - это перебор.

ПЛК - они, конечно, промышленные, но релейные выходы у них слабенькие, как правило. И на них вешают контакторы. Масло масляное. Да и стоимость такой "игрушки" впечатляет, даже при всех плюсах.

Вскрою на днях обогреватель (потенциально, это самый мощный прибор, который планируется включать). Посмотрю элементный состав контролирующей схемы, заодно почищу ТЭНы).

shindax · 14.08.2015, 11:35

Сообщение от kosmos440o

Мощные реле могут повесить контроллер. Скорей всего, Ардуина для этого не предназначена...

Никто никого не повесит, если сделать всё как положено. Здесь об этом: http://caxapa.ru/lib/emc_immunity.html

Сообщение от kosmos440o

ТЭН - это уже опасное оборудование. Там бы посерьёзнее контроллер или уже ПЛК недорогой...

Может поясните, почему "ТЭН - это уже опасное оборудование" и почему для них требуется "посерьёзнее контроллер или уже ПЛК"??? Человек про ПИД ничего не говорил.

Недорогое твердотельное реле на большие токи:
http://www.ebay.com/itm/Solid-State-...item20fd1330df
Повторюсь. Внутри у них те-же самые BTA25 и MOC3062, при желании можно немного сэкономить.