Плата управления мощностью двигателей

Плата предназначена для регулирования мощности электродвигателей двух типов: бесколлекторных двигателей постоянного тока (BLDC) мощностью до 150 Вт и однофазных двигателей переменного тока 220 В 50 Гц с фазовым управлением мощностью до 1 кВт. Устройство может работать как самостоятельно, с управлением через подключенный дисплей, так и в составе системы через параллельную шину подключения к центральному устройству или через интерфейс ModBus RTU.

Питание управляющей части платы осуществляется напряжением 7–12 В постоянного тока. Потребляемый ток без нагрузки не превышает 250 мА. Рабочий диапазон температур составляет от −20 до +60 °С, допустимая влажность − до 85 % без конденсата.

Канал управления бесколлекторным двигателем постоянного тока поддерживает работу с трёхфазными моторами напряжением 7–12 В. Максимальная выходная мощность 150 Вт, пиковый ток фазы до 15 А, длительный 12 А.

Канал управления двигателем переменного тока работает от сети 220 В 50 Гц. Максимальная коммутируемая мощность 1000 Вт при активной нагрузке. Управление осуществляется фазовым методом регулировкой угла отсечки синусоиды в диапазоне 5–175°. В качестве силового ключа используется симистор. Регулировка мощности плавная, с программной компенсацией нелинейности нагрузки.

Плата поддерживает параллельный интерфейс, который представляет собой 8-битную шину данных с управляющими сигналами, предназначен для подключения к центральному контроллеру при групповом управлении. Последовательный интерфейс ModBus RTU реализован на базе RS-485, скорость обмена настраивается от 9600 до 115200 бод. Также имеется отладочный UART-интерфейс на уровне 3,3 В для диагностики и локального управления через подключение дисплея.

Режим работы выбирается программно: автономный, работа по параллельной шине или работа по ModBus. Одновременная активация параллельного и последовательного интерфейсов не рекомендуется. Адрес устройства в сети задается программно.

Управление может осуществляться в нескольких режимах. Ручной режим – установка скорости через дисплей. Автоматический режим – работа по расписанию или по сигналам внешних датчиков. Дистанционный режим – выполнение команд от центрального устройства. Адаптивный режим – поддержание заданного параметра (обороты, момент, мощность) с помощью ПИД-регулятора.

Предусмотрен комплекс защит. Аппаратная и программная защита от перегрузки по току. Термозащита силового каскада с отключением при температуре выше 85 °С. Защита от короткого замыкания в обмотках или нагрузке. Блокировка запуска при неисправности датчиков. Плавный старт и останов двигателя для снижения пусковых токов. Сторожевой таймер для автоматического восстановления при зависании. Гальваническая развязка силовой и управляющей частей с помощью оптопар и изолированного преобразователя питания.

Плата выполняет мониторинг рабочих параметров: измеряет ток двигателя с помощью шунта и усилителя, контролирует температуру силовых ключей, фиксирует аварийные события в энергонезависимой памяти. При подключённом дисплее отображаются текущие значения тока, напряжения, мощности, температуры и коды ошибок. Наличие EEPROM позволяет вести журнал событий.

Программное обеспечение платы включает драйверы генерации ШИМ, детектирования перехода сети через ноль для фазового управления, реализации протоколов связи. Поддерживается работа в качестве slave-устройства ModBus с набором регистров для установки целевой скорости, чтения фактической мощности, статуса устройства и конфигурационных параметров. При локальном управлении через дисплей доступно меню выбора типа двигателя, установки скорости, просмотра параметров и ошибок.