Mikroişlemci kontrollü İGBTli Statik Jeneratör Tasarım

[amuhurcu]

FRACTAL KARDEŞ MERHABA
Ben bir devlet üniversitesinde hocayım.. ana bilim dalım kontrol kumanda. Vermiş olduğumuz dersler ileri düzey yuğun uygulamalı (akademik ve sanayi amaçlı) mikrokontroller (8051(aduc+cygnal)+pic ) dsp (ti) .
Kaynak makinesi işini mikrokontroller ile olmaz derken anlatmak istediğim sizin kullandığnız pic veya 8051 veya dsp onlarla olmaz.. çünkü kilitlenme riskleri var ve benim tasarım dediğim şey normal bi vatandaşın evinde hobi olarak kullanıcağı bi makine değil.. yani benim dediğim yapılacak tasarımın sanayi tipi olup en ağır şartlarda çalışabilecek ve dünya devlerine el öptürebilecek üstünlüğü olan bir ürün.
..VE TABİKİ PLC KESİNİKLE OLMAZ....
.... ben sakaryadayım... ayrıntılı bi şekilde olayı konuşmak isterseniz yani birlikte bi şeyler yapabilirmiyiz anlamında bana aydinasm@hotmail den ulaşabilirsiniz..
kolay gelsin

[fractal]

hocam bende sakarya üni.elek-elektronik müh.siz ayhan hocanın (mikroişlemci kontrol kumanda  derslerine geliyordu)asistanımıydınız  ben 2004 mezun oldum.mezunuyum.tabiki bu zor bir iş ama bir noktadan başlayıp denemek lazım.bunun küç boyutta yapıp igbt leri picle tetikleyip jilet gibi metalleri  basit bir trafoyla kaynatan bazı çalışmalar var.gürültüye dayankılı bir işlemc kullanmak tabiki cok öenmli.ben bilk başta mükemmel bir şey olucak yada mükemmeli tasarlamak gibi değilde basit bir prototip yapıp kullandıkça noksanlıklarını görüp geliştirebileceğimiz bir tasarım düşünüyorum.çin liler yaptığına göre bizde yaparız.onlarınki sırf plc değil plc ve igbt sürme kartı melez bir yapı var.ve dokunmatik  bir ekranla akımı ayarlıyorsunuz bitiş başlama ana akım süreleri ve değerleri ayarlanıyor.ekranda çalışma anında bazı değerler gözüküyor.bu cihazda yeterli miktarda kondansatör kullanıldığında sorun cıkmıyor.birde kaynak zaten trafonun tarafında oluyor.kaynaktan oluşaçak parazitler lerde filtreleniyor yine..

[azimli]

amuhurcu Hocam,
Microchip firmasının ürettiği dsPIC30F4011 (120MHz./30Mips 16Bit) mikro işlemcisi sanayi ortamında bu proje için kullanıldığı düşünülse gerekli önlemler alındıktan sonra neden kilitlenebilir.Kilitlendiği düşünülse bile
işlemcinin programa göre konfigüre edilebilen özel iç timer leri var onlar ne güne duruyor hocam.
Siz anladığım kadarı ile bu iş mikroişlemci ile olmaz derken zannediyorum herhalde FPGA ve CPLD ile bu işleri yapmak gerektiğini düşünüyorsunuz firma olarakta Xilinx veya Altera markalarıyla
yada sistemin elektronik kontrol kartını komple analog dijital IC lerle çok karmaşık bir yapıda yapmayı planlıyorsunuz başka yöntemlerde varsa bilmek isterim tabiki.

Hocam bence bu sitemde işlemci şart en azından lcd ekran kullanımı ve analog ölçme noktaları bulunduğundan ve bunların set noktaları değiştirileceğinden sıtandart IC lerle ve işlemci gömülmeden kullanılan FPGA ile bu iş yapılamaz düşüncesindeyim.

Endüstriyel mikro işlemci üreten firmalar dünyanın arge masrafını harcıyor Türkiye Tübitak bile kendi işlemcisini üretmeye çalışıyor.
bakıyorum Microchip dsPIC den daha güçlü endüstriyel işlemcilerde var hatta 2 ve 4 çekirdekli olanları mevcut.

bu iş en az 16Bitlik mimaride olan (mimarinin dsp olması şart değil) PLC ve Mikro işlemci ile rahat olur hatta PLC de operatör paneli desteği ve makina kaynak disklerin hız kontrolü için AC motor hız kontrol sürücüsü ile akuple bir çalışmada olabileceğinden daha güzel olur.Ama pahalı bir yöntem olur birde plc li sistemde elektronik bir kart tasarlamaktan komple kurtulunamaz çünkü sistemin yarı iletken güç birimlerini plc direkt süremeyeceği gibi ve ayrıca sistemin akım kontrolü yarı iletken tarafını korumak ve kontrol için dc bara üzerinden seri veya pens ampermetre mantığıyla yapılması gerektiğinden
plc birimlerinin direkt bunu başarabilmeside mümkün değildir.ayrıca trafonun ana akım kontrolü sekonder tarafından yapılması gerekeceğinden plc nin bu trafo için özel dizayn edilmesi gereken akım sensörünüde direkt algılaması zordur.
Dersek burdaki akım kontrol kısımları 0-10V veya 4-20mA. çıkışlı tasarlanıp plc ye adc modülünden girilir olur ama sonuçta akımları okumak için opamp dc bara - troid akım örnekleme bobin ve filtre devresi için bir elektronik kart çizimi kaçınılmaz gözüküyor.hazır akım ölçme modülü kullanılamaz iş bu haliyle plc + analog elektronik oldu yani.

Bizce dijital + analog + güç elektroniğine nasıl olsa şu yada bu nedenden dolayı bu özelliklerdeki bir projede girilmesi gerekeceğinden ve PC ye scada yazılımı ile bir bilgi alış verişi gerekmeyeceğinden bu işin beyin kontrol kısmı ya FPGA+içine gömülü işlemci ile yapılır yada yalnızca kuvvetli bir dsp mikro kontrolör ile yaılabilir.

bence başlangıç için bu projede yansada içinizin gitmeyeceği ama iyi bir bara tasarımlı TO240-247 kılıflı 1200V. 50-120A. igbt çipleriyle bu iş yapılmaya başlanmalı fiyatları en fazla 10TL. ve trafo önce silisli 15000-20000 gaus kazançlı su soğutmalı silisli saçlarla sinüs eğrisi ara frekansları kendi içinde 20kHz. üzeri  ana frekans ise ac 1kHz. altında olacak şekilde düşünülüp ilerleme kaydedildikten sonra bir üst trafo ve güç birimi tasarımlarına geçilmelidir.ilerleme yöntemi yavaş ve emin adımlarla sindire sindire olmalıdır.Daha sonrası trafo amorf/nikel metal veya iron powder veya troid büyük çaplı (20-40cm) ferrite ile yapılabilir ama metal malzeme kullanımı büyük bir güç hedeflendiğinden kaçınılmaz gibi duruyor.en sonunda silisli trafo sacı malzemesi ve su + hava soğutmasına kalınırsa pek şaşırmam.
ayrıca güç trafosunun sekonder tarafının yüksek sinüs frekansında tasarlandığında daha önce yanlış okuduğum 42000 amper 5 volt yapılması grektiğinide sanmıyorum yüksek frekansın metallere dc etkisi tartışılıp araştırılmalı zaten bu trafo için ideal olan sekonder çıkışının malasef yapılabilme olasılığının çok düşük ve çok zor olmasına karşın dc olmasıdır herhalde.

amuhurcu hocam sizin konu ile ilgili tecrübenizin ve bilgilerinizin bizden fazla olduğu açık bir şekilde ortada, üretip verdiğiniz makinelerinde iyi bir şekilde çalışıp üretim yaptığı gerçeği ortada iken.Bizim yazdıklarımızda naçizane bizim kendi fikirlerimiz hatalarımızda olabilir tabiki normaldirde bizde bir şeyler öğrenip  yapıp başarmak maksadıyla bu elektronik alanında çalışıyoruz.
Sizin bu proje ile ilgili gidilmesi gereken yolu vaktiniz varsa kısaca anlatabilirseniz seviniriz.
Benim bugünlerde işlerimin yok denecek kadar azlığından dolayı vaktim bol olduğundan elimden geldiğince izah etmeye çalıştım konuyu.

şu noktalar iyi araştırılmalıdır düşüncesindeyim;
* ana güç trafosu çıkışı dc olması zorya olsa makine üretimi nasıl değişir. * kolay olan ana güç trafosu çıkışı yüksek sinüs frekans düşünülse daha
  alçak sinüs frekansa göre üretim kalitesi nasıl etkilenir.trafo çıkış
  gerilimi göçmelerde düşünüleceğinden 1-2 volt civarı yüksek frekansla
  kotarılabilinirmi.

Bu işin argesi bol süreli ve biraz masraflı duruyor.bir kere denemesi devreye alması randıman elde etmesi aylar sürebilir.hangi metal hangi kimyasal karışım oranlarıyla ne kalınlıkta hangi hızda kaynar kaynak fotografı nasıl görünür olayları var işin içinde.
En son birde kaynatılan ürünlerin otomatik program yazımları var 20-30 program kapasiteli olması grekir herhalde böyle bir noktanın ama üretilip satışına yönelik özellikleri olur.

fractal anladığım kadarı ile siz kendi kullanımınıza yönelik bir üretim düşünüyorsunuz amacınız makineyi üretip satmak değil herhalde o zaman işler kişiye özel olacağından hafifleyebilir tabiki.

birde unutmadan söyleyeyim formda konu ile ilgisi bilgisinin olduğunu bildiğim arkadaşlarda mevcut onlarında değerli düşüncelerini okumak isterim.

herkese kolaylıklar ve başarılar dilerim.

[fractal]

statik jenratörün sürdüğü trafonun sekonder akımı 4200 amper daha önce yanlış yazmış olabilirim gerilim 5 vac.kaynak makaraları ve merdaneler arasında içinden soğutma suyu gecen bakır gibi baralar var.ayrıca trafoda soğutuluyor.

statik jeneratör kartında bir makrada fpga var spartan ı kullanmış.bir deiğerinde ise altera kullanılmış.

[azimli]

fpga tarafına takılma orası sorun değil bu tür makinelerde ilgili yazdığın elemanların hepsi bu tür sistemlerde büyükçe bir tanktan devir daimli antifiriz tipli donma derececesi düşük özel bir karışımlı su ile soğutulur hatta tankta radyatör benzeri fanlı bir kısımda bulunabilir daha üst uygulamalarda ısı transferi yüksek kılima gazları da dolaşabilir soğutma zaten şart öylede olmak zorunda bakırlar elektrolitik kaliteli ve iyi işçilikli olmalı bunlar tamamen mekanik terimler işin biz bu kısmında yokuz zaten
soğutma suyu ve güç yarı iletken ısı dağıtım bloğu hem feconst hemde kontaklı termostadlarla yedekli korunur soğutma yetersizse sistem bekleme-soğuma konumuna geçirilebilir ama iyi bir kaynak için disklerin soğutma ısısının 10 derece farkla kaynak kapasitesini çok değiştireceğini sanmıyorum.

siz şuna son kararınızı veriniz olayı burdan daha sağlama çözeriz.
güç kaynak trafosunun primer tarafı tamam sekonder tarafı boşta kaç volt olsun istiyorsunuz ve frekans sinüse çok yakın eğrili kaç herz olsun istiyorsunuz ve bu voltajda istediğiniz kısa devre kaynatma dikiş -punta akımı ayar sahası ne aralıkta olmalı son olarak bunları iletin güç şeması net belirlensin artık.
kaynatılarak dikilecek saçların kalınlığı en fazla kaç mm.?
jenratörü bırakın bir kenara pek takılmayın ona.

[fractal]

hocam örnek cihazlardan biri bu .biz bundan iki adet kullanıyororuz.linkten inceleyebilirsiniz.

yeri gelmişken ben şöyle bir proje ilede çalışıyorum.kaynak koruma kartı yapmaya çalışıyorum.şimdi bu kaynak makaraları arasında boşta iken bir gerilim yok.sensör makaraya kaynatılçak tenekeyi görünce akımı açıyor .ölçü aletince bakınca kaynak makarsında yani trafonun sekonder kısmında 5 vac var.olay şu.eğer metalin kaynak yüzeyi pis ise fazla akım çekiyor ark yapıyor  metali deliyor ve makaraları yakıyor.birde arkadaşlar bu kaynak makaraları aşınmasın diye makaralardan uygun profillde bakır tel geçiriliyor yani makara aşınımıyor sürekli tel çekilerek tel üzerinden kaynak yapılıyor.konuya dönecek olursak.araya giren yabancı madde olduğunda gerilim farkı azalıyor.buraya 0-24 ac-4-20ma transduser koydum plc ile sürekli gerilimi kontrol ediyorum gerilim azalınca akımı kesiyorum. bu nu daha denemedim .ama çalışacağını düşünüyorum...

http://www.canman.ch/pub/en/4D5F040A03747E77060A720C030F0309030F720C747904046/Technical_Data

[azimli]

makinenin anlattığınız kadar ayrıntısını bilemem ancak yakından görüp bir süre çalışırken izlemeliyim ve anlattığınız olumsuz yönleride yerinde tarif ile hatta büyük maddi bir zarar açmıyorsa olumsuzlıklarıda uygulayarak görmek gerekir.
ama sonuç itibari ile 25kVA. civarı bir güç transformatöründen söz ediyorsunuz bu güçlerde kontrol daha üst güçlere göre kolaylaşıyor tabiki.
daha önce 2002 yılında 500-600 kVA. lık primerden tristör kontrollü (2 ve 3 fazlı) sekonder akımı ayarlanan frekans değiştirilmeden yalnızca frekansın dolu ve boş kısmı sıfır geçiş dedektörü ile ayarlanan 50-60kA. çıkışlı ark kaynak dikiş-punta makinelerini gördüm.Bunların trafolarını saranda yakın bir abimiz.hatta o sıralar bunların yüksek frekanslısı yapılabilirmi tarzı konuşmalarda o zamanda silisli saclar soğutularak yanlış hatırlamıyorsam 200-400Hz. civarı çıkışlı bir trafo konuşmalar geçiyordu ama frekanstan emin değilim yanılıyorda olabilirim sorup teyit almam gerekir.
her neyse anlattığınız ekstra kontrol yöntemleri kaliteyi arttırıcı ve yan otomasyon çalışmaları olarak düşünülebilir böyle bir devrenin bu güçlerde yapılabilirlik ve başarı oranı yüksektir.

birde benim bildiğim punta dikiş kaynak makinesinde kaynatılacak metaller arasına elektriği yalıtacak bir pislik veya kir partiküllü yağ girdimi kaynak zorlaşıyordu çünkü ark kaynağı yapılıyor dirence bağlı bir olay ve bu noktada trafo çıkış voltajı direkt kaynatmaya göre yüksek kalıyordu (boştaki çalışma kadar olmasada) sizin söylediğinizle bu ters düşmüyormu sizce.araya makara yıpranmasın diye tel falan giriyor demişsiniz ama tel sonuçta pisliğin girdiği metallerin üzerinde kalmıyormu sonuç değişmese gerek.
voltaj düşük demek hatta tam kısa devrede mümkünse 0V. sa demek için pislik oranı hiç olmaması demektir burda hatam nerde sizce siz bunun tam tersi bir şey söylüyorsunuz.bu kılasik bir direnç kaynağı değil anlaşılan.
sizin bahsettiğiniz sensörün metal görmeyince akımı kesip merdanaleri kısa devreden koruyor olması güvenlik amaçlı bu farklı bir olay.ilave bir özellik gerekirde aslında.
kaynak yapılırken tam ağız kısmının makara - tel kısmını görsek ayrıntılı bir resim veya video ile olayı kavrarız aslında makaralar kaç bar basınçla sıkıyor sac metallerini sizin makinede.

[fractal]

işyerimizde 80 model bir dikiş kaynak makinesi vardı.analog kartlar ve ac motorlar vardı.84 modelde bir plc vardı.sürekli arıza veriyordu.makineyi tamamen söküp kullanabileceğim mekanik aksamları bıraktım.6 eksen servo kontrol yaptım.1 açısal pozisyonlama 3 tel çekme 2 si kutu taşıma yapıp senkronize çalışıyor.....

videoda makinenin nasl çalıştğını görebilirsiniz.makinenin yan tarafında sarı uzun renkte olan trafosu vardır.kıvılçım çıkan yerde kaynak makaraları tarafından dikiş kaynağı yapılmaktadır.makaraların aşınmamas için çekilen telide görebilirsiniz..dakikada 500 kutu hıza göre dizayn edilmiştir.


http://www.youtube.com/watch?v=MOcqF_uLb2w

[azimli]

makinenin yürüyen konveyör kısmı motor hız kontrol üniteleri plc ve operatör paneli bölümlerine pek bir şey söyleyemem hatalı olabilir.
ben sistemin ana dikiş kaynak güç trafosu ve bunun sürülüp kontrol edilmesinde kullanılan çevre elemanlarla ilgileniyorum.

size bir kaç sorum olacak cevaplamak isterseniz tabiki;

- sizce videodaki makinenin güç trafosunun çıkışı yani sekonder tarafı yine akım kontrollü olmak şartıyla DC olsa teneke kutular yine isteğe uygun şu anki olduğu gibi dikilebilirmi?burda tabiki dc akım olduğundan frekans yok yani direkt kutunun her noktası ayarlanabilir bir DC akımla dikilebilirmi?

bu olmazsa;

- yine trafo çıkışı akım kontrollü olarak çıkış frekansı çok yüksek olsa örneğin 20kHz. AC bir frekansta kutuların dikiş kaynağı nasıl bir netice verir sizce burda frekansın formunun uçlarının hafifçe yumuşatılmış kare dalga olduğunu ve akım kontrolü için bu frekans formunun pwm genliğiyle oynandığını düşününelim.genlikle oynarken frekans değişmiyor tabiki sabit 20kHz.

benim için bu projede bu soruların cevabının önemi var tabiki sizin daha önceden bahsettiğiniz frekansı 50Hz. den 200-400Hz. civarına çıkarmayı bahsetmiyorum burda o kısım anlaşıldı zaten.

[teknikelektronikci]

video daki sistem scada değilmi?

[fractal]

arkadaşlar acil olarak yazıyorum.scada değil.plc hareket kontrolör ve hmi dan  oluşuyor.

dc akım olurmu bilmiyorum kaynak icin..bu cihazlar uzun denemelerden sonra yaplmış.ve dc olanını şu ana kadar hiç görmedim.sanırım tenekeyi bu yöntemle birleştirmek bir çok bakımdan daha uygun olmalı.jenaratörden bu statik jeneratörlere geçişte bu cihazlar hep aynı.bu alanda çalışan ürünlerin de çalışma prensibleri hep aynı.dalga şekillleriyle alakalı teknik bilgi vardı elimde.bulunca buraya ekleyeceğim...

tekrar dökümanları inceleyince cok fazla şema olduğunu gördüm.özellikle spartan ile yapılmış olanda herşeyi açıklamışlar. blog diyagram mantıksal ilişkiler akış diyagramları doğruluk tabloları devre şemaları mevcut.anlaşılan bu iş  ya altera max yada spartan la olucak gibi ama piclede deneyeceğim.burda fpga kullanılmasının tek nedeni endüstriyel ortamda kullanılacak olması kanısına vardım arkdaşların yorumlarından.

http://img269.imageshack.us/img269/306/sdc13371.jpg

[teknikelektronikci]

pardon spartan ve altera max nedir?

[fractal]

risc mikroişlemci yerine fpga ve cpld tabanlı sistemler kullanılmış yani.

son araştırmalarıma göre olay okadarda abartlacak birşey değil.igbt tetikleme sürme işi olayın en can alıcı noktası.akıllı igbt diye birşey var.işlemciyi arm tabanlı kullanmayı düşünüyorum.akıllı igbt kullanacağım için işlemciyi kısmını tamamen izole etmiş oluyorum.olay sadece 3 fazı doğrultup güzel br filtre yapmaya sonra kondansatöler şarj oldumu igbt leri beslemesini açmak sonra işlemci ile pwm oluşturup igbt driver ile igbt sürülecek çıkış akımı ölçülüp akım kontrolü sağlanacak .igbt modül su soğutmalı olucak.terleme yapması kontrol edilecek....devreyi tamamlayınca ekleyeceğim az kaldı.

[teknikelektronikci]

özel igbt sürücüleri var dediigniz gibi akilli igbt diye de gecebilir sabirsizlikla beklioruz simdiden kolay gelsin

[fractal]

projeyi unutmadık .bitmesine az kaldı...