Kirjoittaja Aihe: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit  (Luettu 37708 kertaa)

Poissa tet

  • Foorumin ylläpitäjä
  • *****
  • Viestejä: 3513
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #15 : 10.04.08 - klo:15:13 »
TEE-SE-ITSE oma invertteri kompuralle

Sähkömoottorin ohjaaminen invertterin tukemana pulssin pituutta muuttaen (ts PWM-modulaatio) ei ole järin kummoinen vallankumouksellinen keksintö, vaikka sitä hehkutetaankin suurella rummulla lämpöpumpuissa tätä nykyä. Näitä inverttereitä on harrastelijoiden keskuudessa sovellettu omissa harrasteluroboteissa jo 1990-luvun alusta alkaen laajemmin.

Noissa linkkien dokuissa ohjaillaan harjallisia DC-koneita. Ilpin kompuran tai puhaltimen BLDC-kone on "whole another ballgame" kuten jenkkipoika asian ilmaisee. ;)
Sanyo SAP-CRV/KRV93EH (7/2006) ja öljyllä apuja, 70-luvun okt 94 m2.

Poissa Joppe112

  • tj
  • Lämpöpumppuaktiivinen
  • *****
  • Viestejä: 1985
  • "Tän talon ILPpi on paras vaanimispaikka - muahh!"
    • TERE-tech Ltd
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #16 : 10.04.08 - klo:20:01 »
No, tarkoitus oli vaan kaupata ideaa miten vähillä komponenteilla (=halvalla) tasavirtaisen kaksivaiheisen moottorin invertterin saakaan aikaan nykyaikana. Voihan tolla nyt ihan vaarattomasti kokeillen vaikka toteuttaa portaattoman työpöydän tuulettimen sovelluksena +12 V:n kuormaan...  :P

Myös 3-vaiheisen moottorin (= ILPon kompura) liitäntä noihin valmiisiin 555-piireihin on vaan yhden tuunausaskeleen takana.

Jos kytkennän moottorin (+sen päätetransistorin) paikalle sijoittaa aivan standardin 3-vaiheisen Ring-laskurin IC-piirin, niin käsittääkseni tästä sopasta syntyy kolmivaiheisen tasavirtamoottorin ohjauslogiikka:

* http://www.doc.ic.ac.uk/~nd/surprise_96/journal/vol4/cwl3/report.html#bcd

Sen "1" bitin kestoa (= tehoa) määrää 555-ajastin ja Ring-laskuri taas kierrättää aktiivista bittiään kolmen fyysisen pisteen välillä ympäri (= ne moottorin 3-vaihekäämit) ikuisesti & yhä uudelleen. Tietty loppuun ketjuun tarvitaan vielä "pääteaste" vahvavirtakuormaa varten: ohjaustransistorit + tyristorit + häiriösuodattimet jne...

Joku ahkerampi saattais jopa piirtää kytkentäkaavion tästäkin...  ;)

Argo AWI25AHL 10/2006, putket 7 m, ILP tuloaula + portaikko
OK-talo, rv. 1937, 3-kerrosta n.200 m2, ILP keskikerros 80 m2
sääolot: itä-suomi & etelä-savo
lisäapuna: öljylämmitys

Poissa tet

  • Foorumin ylläpitäjä
  • *****
  • Viestejä: 3513
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #17 : 11.04.08 - klo:10:19 »
Myös 3-vaiheisen moottorin (= ILPon kompura) liitäntä noihin valmiisiin 555-piireihin on vaan yhden tuunausaskeleen takana.

Jos kytkennän moottorin (+sen päätetransistorin) paikalle sijoittaa aivan standardin 3-vaiheisen Ring-laskurin IC-piirin, niin käsittääkseni tästä sopasta syntyy kolmivaiheisen tasavirtamoottorin ohjauslogiikka:

Ei se taida valitettavasti ihan noin yksinkertaista olla. Harjaton DC-kone on kyllä tahtikone mutta "väärinpäin": kone ei seuraa vaihtovirran tahtia vaan vaihtovirta koneen tahtia. Eli ohjauselektroniikka mittaa koneen roottorin asentoa ja ohjaa sen mukaan virtaa oikeisiin käämeihin. Mittaus tapahtuu joko hall-antureilla tai käämien takatehosta. Jos sinne vaan sokeasti pukkaa jotain taajuutta, niin jollakin kuormalla homma voi toimiakin mutta jollain toisella taas ei.

Tässä esimerkiksi yksi omatekoinen BLDC-ohjainkytkentä: http://aquaticus.info/bldc_controller.

Tuollaisia jos ei jaksa väsäillä, niin valmiita piirejä on saatavissa, esim. vaikkapa Toshibalta: http://www.toshiba-components.com/products/DriverLSI/MotorControl/bldc_controllers.html

BLDC-moottorin ohjauksen teoriaa antureilla: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2596.pdf
Ilman antureita: http://atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8012.pdf
« Viimeksi muokattu: 11.04.08 - klo:10:23 kirjoittanut tet »
Sanyo SAP-CRV/KRV93EH (7/2006) ja öljyllä apuja, 70-luvun okt 94 m2.

Poissa kotte

  • Lämpöpumppuaktiivinen
  • *****
  • Viestejä: 6706
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #18 : 11.04.08 - klo:15:03 »
Myös 3-vaiheisen moottorin (= ILPon kompura) liitäntä noihin valmiisiin 555-piireihin on vaan yhden tuunausaskeleen takana.

Jos kytkennän moottorin (+sen päätetransistorin) paikalle sijoittaa aivan standardin 3-vaiheisen Ring-laskurin IC-piirin, niin käsittääkseni tästä sopasta syntyy kolmivaiheisen tasavirtamoottorin ohjauslogiikka:

Ei se taida valitettavasti ihan noin yksinkertaista olla. Harjaton DC-kone on kyllä tahtikone mutta "väärinpäin": kone ei seuraa vaihtovirran tahtia vaan vaihtovirta koneen tahtia. Eli ohjauselektroniikka mittaa koneen roottorin asentoa ja ohjaa sen mukaan virtaa oikeisiin käämeihin. Mittaus tapahtuu joko hall-antureilla tai käämien takatehosta. Jos sinne vaan sokeasti pukkaa jotain taajuutta, niin jollakin kuormalla homma voi toimiakin mutta jollain toisella taas ei.


Kaiken lisäksi 3-vaiheisen "DC-kompuran" moottori vaatii muitakin suojauksia, eli ihan pientä kestomagneetti- tai induktioroottorimoottoria lukuunottamatta täytyy huolehtia siitä, että staattoria ei ylimagnetoida (erityisesti matalilla taajuuksilla) käytännössä oikosulun kaltaiseen tilaan. Tämä johtaa siihen, että jännitettä on pienillä taajuuksilla efektiivisesti pudotettava, mikä käy kylläkin kätevästi jopa valmiiksi ohjelmoitujen pulssinleveysmodulointikaavioiden avulla. Tässä suhteessa nämä moottorit eivät poikkea sinimuotoiselle jännitteelle rakennetuista kolmivaihekoneista.

Sen sijaan takaisinkytkentä ei ole välttämätön, eli taajuus voidaan kyllä asettaa suoraan ulkoakin (kuten käsittääkseni myös esimerkkien Aquaticuksen BLDC-kontrollerissa), kunhan käynnistystaajuus on riittävän alhainen, sitä ei nosteta liian nopeasti, huolehditaan virtarajoituksesta (myös mekaanisen tms. ongelman tapauksessa). Mutta nyt sitten puhutaankin jo täysiverisestä invertteristä ohjainohjelmistoineen ...
Erillistalo pääkaupunkiseutu, 140m2+30m2 (varasto/autotalli, puolilämpimänä). Kaukolämmitys + ILP (jäähdytys/lämmöntalteenotto) ym. Passiivimaalämpö- ja jäähdytysprojekti etenee.

Poissa tet

  • Foorumin ylläpitäjä
  • *****
  • Viestejä: 3513
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #19 : 12.04.08 - klo:11:45 »
Sen sijaan takaisinkytkentä ei ole välttämätön, eli taajuus voidaan kyllä asettaa suoraan ulkoakin (kuten käsittääkseni myös esimerkkien Aquaticuksen BLDC-kontrollerissa), kunhan käynnistystaajuus on riittävän alhainen, sitä ei nosteta liian nopeasti, huolehditaan virtarajoituksesta (myös mekaanisen tms. ongelman tapauksessa). Mutta nyt sitten puhutaankin jo täysiverisestä invertteristä ohjainohjelmistoineen ...

No tuohon takaisinkytkennän välttämättömyyteen en osaa ottaa kantaa muuten kuin että en ole missään nähnyt BLDC-ohjausta ilman sitä. Tuossa Aquaticuksen kytkennässäkin on takaisinkytkentä mikrokontrollerin nastojen 23-25 (ADC0-2) kautta, ja siinä kytkentäkaavion lohkossa josta nuo tulot tulevat mainitaan "zero cross detection".

En kyllä ihan hevillä usko tuohon "sokko-ohjauksen" mahdollisuuteen. Jos olen oikein ymmärtänyt, kyseessä on kuitenkin DC-kone, jonka pyörimisnopeuden määrää jännitteen tehollisarvo (jota säädellään ohjauspulssien leveydellä PWM-ohjauksessa). Tuon "invertterin" tehtävä on ainoastaan kommutointi, eli virran ohjaaminen oikeisiin käämeihin jotta kone voi pyöriä. Se invertteri siis korvaa mekaanisen kommutaattorin hiiliharjoineen mutta ei nopeuden säätöä, sen hoitaa jännitteen säätö esim. PWM-ohjauksella.
« Viimeksi muokattu: 12.04.08 - klo:11:51 kirjoittanut tet »
Sanyo SAP-CRV/KRV93EH (7/2006) ja öljyllä apuja, 70-luvun okt 94 m2.


Poissa kotte

  • Lämpöpumppuaktiivinen
  • *****
  • Viestejä: 6706
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #20 : 12.04.08 - klo:17:09 »

No tuohon takaisinkytkennän välttämättömyyteen en osaa ottaa kantaa muuten kuin että en ole missään nähnyt BLDC-ohjausta ilman sitä. Tuossa Aquaticuksen kytkennässäkin on takaisinkytkentä mikrokontrollerin nastojen 23-25 (ADC0-2) kautta, ja siinä kytkentäkaavion lohkossa josta nuo tulot tulevat mainitaan "zero cross detection".

En kyllä ihan hevillä usko tuohon "sokko-ohjauksen" mahdollisuuteen. Jos olen oikein ymmärtänyt, kyseessä on kuitenkin DC-kone, jonka pyörimisnopeuden määrää jännitteen tehollisarvo (jota säädellään ohjauspulssien leveydellä PWM-ohjauksessa). Tuon "invertterin" tehtävä on ainoastaan kommutointi, eli virran ohjaaminen oikeisiin käämeihin jotta kone voi pyöriä. Se invertteri siis korvaa mekaanisen kommutaattorin hiiliharjoineen mutta ei nopeuden säätöä, sen hoitaa jännitteen säätö esim. PWM-ohjauksella.

Saatat kyllä olla oikeassa tämän Aquaticuksen osalta (0-cross-pohjainen kommuntoinnin ohjaus). Yleensähän näissä pienissä moottoreissa kommutointi suoritetaan akselin asennon perusteella. Monissa pienissä moottoreissa käynnistys tapahtuu silti kiinteällä taajuudella (siis ilman akseliin kytkettyä kommutoinnin ohjausta). Tämähän ei sinällään ole järin ihmeellistä, sillä monissa instrumenteissa käytetään pieniä synkronimoottoreita, jotka käynnistyvät suoraan 50Hz:n taajuuteen yksivaiheisenakin (jopa niin, että niissä on räikkä, joka pysäyttää ne ja heittää päinvastaiseen suuntaan, mikäli ne sattuisivat lähtemään käyntiin väärimpäin). Vastaavasti virtarajoitus voidaan hoitaa mm. pätkimällä virtaa, mikäli virta ei laske riittävästi (esim. liian kuormituksen takia). Näissä pienissä moottoreissa käämien vastus on suhteellisen suuri virtaan nähden, mikä suojaa riittävän hyvin (käämejä kuumenemasta samoin kuin tehoelektroniikkakomponenttejakin).

Sen sijaan isommat moottoreiden välityn ohjaus, so. tavanomainen invertterikäyttö, tapahtuu tyypillisesti ilman välitöntä takaisinkytkentää. Takaisinkytkentä voi olla korkeammalla tasolla, ts. PID-säätö nopeusasetuksen perusteella jne. Tällaista 0-pistekytkentää tarvitaan isommissa moottoreissa vain erikoistilanteita varten (esim. jos sähkö katkeaa hetkeksi ja moottorin halutaan jatkavan "lennosta" tavoitearvoonsa). Isommilla moottoreilla myös käämin resistanssi on pieni virtaan nähden. Jos rauta magnetoituu täysin, ei induktanssi enää estä virtaa kasvamasta vyörynomaisesti, mikä polttaa käämit varsin äkkiä. Tästä syystä virtaa on rajoitettava pulssittamalla pienillä kierroksilla. Tilannehan oli aivan sama vanhoilla mekaanisesti kommutoiduilla tasavirtamoottoreilla, joissa oli yleensä oltava käynnistysvastus etenkin sivuvirtamagnetoinnin tapauksessa, koska muutoin käämit ja/tai kommutaattori olisivat palaneet käynnistettäessä. Näiden kierrosluvun säätöön en nyt tässä puutu.

Kommutoinnin ja jännitteen säädön erottaminen toisistaan on kyllä mahdollista (erillinen pwm-pohjainen jännitteen säätö ja pelkkä kommutointipiiri pääteasteena). Tämä onnistuu vain järkevästi vain DC-inverttereiden tapauksessa. En ole kyllä itse törmännyt tällaiseen ratkaisuun. Onkohan tällaista mahdollisesti sovellettu jossakin DC-invertteri-lämpöpumpussa?
Erillistalo pääkaupunkiseutu, 140m2+30m2 (varasto/autotalli, puolilämpimänä). Kaukolämmitys + ILP (jäähdytys/lämmöntalteenotto) ym. Passiivimaalämpö- ja jäähdytysprojekti etenee.

Poissa Joppe112

  • tj
  • Lämpöpumppuaktiivinen
  • *****
  • Viestejä: 1985
  • "Tän talon ILPpi on paras vaanimispaikka - muahh!"
    • TERE-tech Ltd
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #21 : 06.09.08 - klo:09:44 »
Adaptiiviset sulatuslogiikat uusissa pakastimissa

Tätä ketjua läheisesti sivuaa myös uudempien pakastinarkkujen sulatuslogiikat: näistä löytyy myös ajastimen sijasta laskettuun sulatustarpeeseen pohjautuvaa logiikkaa - aivan kuten modernissa ILPon sulatuslogiikassa tarvitaan. Tässä on muutamia linkkejä kaupallisten korttien spekseistä ja kokemuksista:

* www.applianceaid.com/adaptive_defrost.html
* www.fridgedoctor.com/fridge-doctor-book/adaptive-defrost-module.html
* www.capablecontrols.com/defrostcontrols.htm
* www.t-uk.co.uk/refrigeration_controls.htm


Tähän aiheeseen liittyen Appliance-lehti (9/2008) julkaisi mielenkiintoisen artikkelin uudesta "älykkäästä" pakastimien huurteen havaitsemisen anturitekniikasta:

* www.appliancemagazine.com/editorial.php?article=2019

Mekaaninen menetelmä perustuu siis simppeliin kondensaattoriin, jonka tilan mukaan päätellään onko kennossa huurretta vai ei ja laukaistaan vain tarpeen mukaan sulatussykli päälle. Olisipa aika suoraan myös sovellettavissa lämpöpumppuihinkin sellaisenaan jolloin havaittaisiin aina todellinen huurretilanne eikä mitään johdettua laskenta-arvoa jonkun softan päättelyn perusteella.

KISS = keep it simple stupid! 8)

Argo AWI25AHL 10/2006, putket 7 m, ILP tuloaula + portaikko
OK-talo, rv. 1937, 3-kerrosta n.200 m2, ILP keskikerros 80 m2
sääolot: itä-suomi & etelä-savo
lisäapuna: öljylämmitys

Poissa JuhaT

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 8
Vs: KOMPONENTIT: lämpöpumpun kontrollerit ja muut piirikortit
« Vastaus #22 : 12.12.16 - klo:12:53 »
Vanha aihe, mutta tunkataan...

Onkos kellään kokemusta noista ohjelmoitavista HVAC-kontrollereista? Kotimaisena mallina esim. Ouman Ouflex mutta maailmalta löytyy kaikenlaisia muitakin halvemmalla.

Graafinen ohjelmointi olis mukava olla, niin helpottais alkuunpääsyä.

Taka-ajatuksena mulla maalämpökoneen ohjauksen modernisointi. Teollisuuslogiikoihin kun noita analogiatuloja vaativia lämpöantureita ei suuria määriä saa helposti kiinni niin tuli löydettyä nää HVAC-puolen ohjaimet.