Новый контроллер управления мощностью двигателей
Плата
предназначена для интеллектуального регулирования мощности электродвигателей
двух типов:
·
Бесколлекторные
двигатели постоянного тока (BLDC) мощностью до 150 Вт;
·
Однофазные
двигатели переменного тока 220 В 50 Гц с фазовым управлением мощностью до 1
кВт.
Устройство
может работать как автономно (с управлением через встроенный веб-интерфейс или
подключенный дисплей), так и в составе распределенной системы через
параллельную шину, интерфейс ModBus RTU или по беспроводной сети Wi-Fi с
поддержкой протокола MQTT.
Сердце
контроллера – двухъядерный микроконтроллер ESP32 с тактовой частотой до 240
МГц, встроенными модулями Wi-Fi 802.11 b/g/n и Bluetooth 4.2 BLE. Архитектура с
двумя ядрами позволяет разделить задачи реального времени (управление ШИМ,
детектирование нуля сети) и сетевые функции (веб-сервер, MQTT-клиент), обеспечивая
высокую отзывчивость и надёжность системы.
На
борту также встроенный модуль RTC с автономным питанием от батарейки CR2032
обеспечивает:
·
Точное время для
работы по расписанию;
·
Временные метки
для событий и аварий;
·
Синхронизацию
времени по NTP через Wi-Fi при подключении к сети.
Аналогично
предыдущем разработкам:
Канал
управления BLDC-двигателем
·
Напряжение
питания двигателя: 7–12 В постоянного тока;
·
Максимальная
выходная мощность: 150 Вт;
·
Пиковый ток
фазы: до 15 А, длительный: 12 А;
·
Трёхфазный
инвертор на MOSFET с драйверами и защитой от сквозных токов;
·
Поддержка
датчиков Холла и бездатчикового управления (BEMF);
·
Частота ШИМ:
настраиваемая, до 50 кГц.
Канал
управления двигателем переменного тока
·
Сеть питания:
220 В, 50 Гц;
·
Максимальная
коммутируемая мощность: 1000 Вт (активная нагрузка);
·
Фазовое
управление с регулировкой угла отсечки синусоиды в диапазоне 5–175°;
·
Силовой ключ:
симистор с оптопарной развязкой и RC-снаббером;
·
Программная
компенсация нелинейности нагрузки и плавная регулировка мощности;
·
Детектор
перехода через ноль с аппаратной фильтрацией помех.
Контроллер
включает в себя также цифровые и аналоговые интерфейсы:
Выходы
управления нагрузками
·
16 дискретных
выходов с оптопарной развязкой;
·
Нагрузка: до 2 А
@ 24 В постоянного тока или 0,5 А @ 220 В переменного тока на канал;
·
Поддержка
ШИМ-управления на выбранных каналах (частота до 10 кГц);
·
Индивидуальная
индикация состояния каждого выхода.
Высокочастотные выходы
·
3 выхода с
частотой генерации до 500 кГц;
·
Предназначены
для управления внешними драйверами, ультразвуковыми преобразователями,
высокоскоростными клапанами;
·
Точная настройка
скважности и фазы через веб-интерфейс или по команде;
·
Аппаратная
синхронизация выходов для многоканальных задач.
Логические входы
·
8 входов с
гальванической развязкой;
·
Напряжение
логического уровня: 3,3–24 В (настраиваемый порог);
·
Поддержка
прерываний по фронту/спаду для событийного управления;
·
Программируемая
фильтрация дребезга (аппаратная + программная).
Аналоговые входы
·
3 входа с
разрешением 12 бит (АЦП ESP32);
·
Диапазон
входного напряжения: 0–3,3 В (с возможностью расширения делителем);
·
Встроенная
калибровка и усреднение для повышения точности;
·
Подключение
датчиков температуры, давления, тока, освещённости и других аналоговых
сенсоров.
Сетевые
возможности и протоколы связи
Wi-Fi и MQTT:
·
Встроенный
модуль Wi-Fi для подключения к локальной сети или работы в режиме точки
доступа;
·
MQTT-клиент с
поддержкой QoS 0/1 для передачи телеметрии и приёма команд;
·
Автоматическое
переподключение и буферизация сообщений при потере связи;
Веб-сервер:
·
Встроенный
HTTP-сервер с интуитивным веб-интерфейсом;
·
Динамическое
отображение параметров: ток, напряжение, мощность, температура, статусы
входов/выходов;
·
Настройка
режимов работы, расписаний, ПИД-параметров, сетевых настроек;
·
Обновление
прошивки по воздуху (OTA) через веб-интерфейс;
·
Экспорт/импорт
конфигурации в формате JSON.
Проводные интерфейсы:
·
ModBus RTU на
базе RS-485: скорость 9600–115200 бод, адрес устройства настраивается;
·
Параллельная
8-битная шина с управляющими сигналами для интеграции в групповые системы;
·
UART 3,3 В для
отладки и подключения локального дисплея (115200 бод по умолчанию);
Режимы
работы контроллера:
1.
Ручной режим – установка
скорости/мощности через веб-интерфейс, дисплей или команду MQTT;
2.
Автоматический
режим – работа по расписанию (RTC) или по сигналам внешних датчиков
(логические/аналоговые входы);
3.
Дистанционный
режим – выполнение команд от центрального контроллера через ModBus,
параллельную шину или MQTT;
4.
Адаптивный режим
– поддержание заданного параметра (обороты, момент, мощность, температура) с
помощью настраиваемого ПИД-регулятора;