Помпы ЕР-1 торговой марки ВЕКА-МАХ® используются для централизованной смазки различных механизмов и узлов техники. Поломка заключалась в отсутствии «признаков жизни» у специализированного микроконтроллера IMS 559.392 той же торговой марки ВЕКА-МАХ®. Соответственно, отсутствовало управление двигателем помпы. Как была решена эта проблема, рассказано в этой статье.
Заменить неисправную плату управления помпы (фото 1) или микроконтроллер (МК) на этой плате новыми не представлялось возможным ввиду их отсутствия. Поэтому для работы в цепь питания двигателя помпы был поставлен простой выключатель, и проблема казалась решенной, если бы не человеческий фактор — забывчивость. Бывает, забудут выключить или включить после паузы. Хуже когда забыть выключить, так как излишки смазки потом приходится убирать. Лень выполнять эту неквалифицированную работу стала, как всегда, стимулом для разработки и изготовления новой платы управления на доступном и недорогом микроконтроллере (МК) РIС16F628А.
При разработке платы управления помпой автор поставил себе и выполнил следующие два условия:
- сохранить функциональность, все приемы и особенности работы с помпой;
- использовать в новой схеме максимум схемных решений и деталей старой (неисправной) платы управления.
Устройство управления имеет следующие значения уставок времени для работы помпы:
- время работы (смазка): 1 …16 мин, с шагом 1 мин;
- время паузы: 0,5…8 ч, с шагом 0,5 ч.
При отключении питания помпы обеспечивается запись режима работы и значения текущего времени в энергонезависимую память МК.
При включении помпы обеспечивается восстановление времени и режима работы, светодиод индикация режима смазки зажигается с интервалом 1 с. Для индикации режима «Пауза» светодиод в заводском устройстве гас, что крайне неудобно, так как не понятно, подано ли напряжение 24 В на помпу или нет. Поэтому автор «заставил» в переделанной схеме светиться светодиод в режиме «Пауза» непрерывно.
При снижении питания ниже 15 В происходит выключение мотора помпы, сохранение текущего времени и режима работы в память МК. При этом светодиод светится прерывисто с периодом 0,2 с.
При доработке устройства управления была отброшена мысль сделать защиту двигателя (24 В, 12 Вт) по перегрузке. При проведенных испытаниях маслопровод был заглушён, и помпа без особой нагрузки продавливала подрывной клапан в 400 кг/см2, потребляя при этом ток 0,4 А. Да и случаев с выходом двигателя из строя пока не происходило.
Кроме МК с маркировкой ВЕКА-МАХ® IMS 559.392 на фирменной плате управления помпы расположены МДП-транзистор с N-каналом BTS113, два шестнадцатеричных переключателя типа KDR16H, которые используются как уставки времени работы и времени паузы (фото 2), реле типа DK1a-5V включения электродвигателя, индуктивности фильтра питания и импульсного стабилизатора, несколько диодов, супрессоров, резисторов и конденсаторов, а также 5 микросхем:
- TL7705ASP — монитор напряжения питания МК со схемой сброса (SVS — Supply Voltage Supervisor);
- HA7210IP — генератор тактовых импульсов;
- 93LС56В — энергонезависимая память (ЕЕРRОМ);
- LТ1076НV — понижающий импульсный стабилизатор;
- CD40106ВF — 6 триггеров Шмитта.
На рис.1 показана принципиальная схема изготовленного устройства управления.
Автору удалось сохранить в этой схеме почти без изменений блок питания, цепи помехозащиты и включения помпы.
Помпа питается постоянным напряжением 24 В. Для защиты помпы при подаче завышенного напряжения питания используются два последовательно включенных супрессора D1 и D2 типа 1.5КЕЗЗСА. Эти супрессоры срабатывают при суммарном напряжении на них 66 В.
L1C1С2 — фильтр помехозащиты. Диод D3 — разделительный (не позволяет конденсатору фильтра СЗ разряжаться через двигатель). Для получения напряжения 5 В для питания МКIC3 из 24 В на входе применены два последовательно (один за другим) включенных стабилизатора: импульсный на микросхеме 101 типа LT1076HV и линейный на IC2 на LM7805L. Первый из них обеспечивает получение напряжения приблизительно +11 В, а второй — +5 В.
Изначально автор хотел использовать для получения напряжения +5 В только один стабилизатор на микросхеме LT1076НV, вынутой из старой платы, но в некоторых режимах работы помпы он выдавал повышенный (до 1 В) уровень пульсаций. С введением в схему второго стабилизатора этот недостаток был устранен.
Назначение деталей стабилизаторов:
- СЗ, С4, С6, С7, С8 — конденсаторы фильтров напряжений питания;
- диод Шоттки D5 — коммутирующий диод понижающего импульсного стабилизатора;
- L1 — накопительная индуктивность понижающего импульсного стабилизатора;
- RЗR2R4 — делитель цепи ООС по постоянному напряжению импульсного стабилизатора;
- R1С5 — фильтр напряжения ошибки компаратора импульсного стабилизатора.
Меняя коэффициент деления делителя цепи ООС можно изменять выходное напряжения импульсного стабилизатора. Когда для получения напряжения 5 В использовался только один импульсный стабилизатор, то номинальное сопротивление R2 было 5,6 кОм, в окончательном варианте R2=0 Ом, что обеспечивает на выходе импульсного стабилизатора 11 В (величина этого напряжения некритична).
Конденсатор большой емкости C7, установленный на выходе стабилизатора IC2 LМ7805L, сохраняет работоспособность МК после выключение помпы около одной секунды, что необходимо для сохранения содержимого регистров таймера в энергонезависимую память МК.
Основой устройства был выбран МК PIC16F628A компании Microchip, имеющий на схеме рис.1 позиционный номер ICЗ. Назначение выводов этого МК с учетом записанной в него программы приведено в таблице.
Назначение основных деталей обвязки МК:
- D4, R5, С9 — схема сброса МК при включении;
- ZD1, R8, R9, С11 — пороговое устройство на входе контроля наличия напряжения питания помпы;
- S1 R7C10R6 — цепь принудительного включения помпы;
- S2 KDR16H — шестнадцатеричный переключатель (уставка) «Время работы»;
- S3 KDR16H — шестнадцатеричный переключатель (уставка) «Время паузы»;
- R14 — ограничивающий резистор;
- HL1 — светодиод-индикатор режимов работы помпы.
Включение-выключение двигателя помпы осуществляет реле типа DK1a-5V, которое управляется ключом на полевом транзисторе Q1 BS170. Этот полевой транзистор управляется микроконтроллером с вывода 15 через резистор R10.
Диоды D6 и D7 ограничивают броски ЭДС самоиндукции на обмотках электродвигателя и реле (соответственно) в момент выключения.
Заметим, что кнопка S1 установлена в исходной конструкции на отдельной плате (см. фото 1), которая оставлена без переделок. В устройстве предусмотрено централизованное принудительное включение помпы внешним сигналом, который подается на вывод 3 МК через ограничивающий резистор R6. Если нет необходимости включения помпы внешним сигналом, R6 можно не устанавливать.
Для внутрисхемного программирования МК предусмотрен разъем Х1. При подключении программатора для «заливки» в МК НЕХ-файла необходимо отключить перемычки J1, J2 и J3.
Устройство управления собрано на печатной плате (105×66 мм с двумя срезанными углами) из односторонне фольгированного стеклотекстолита (фото 3), размеры и форма которой совпадают с исходной. Светодиод НL1 и переключатели — уставки S2, SЗ уставлены так же, как они были установлены на неисправной плате. Это позволило установить новую плату управления в штатный корпус.
Чертеж печатной платы устройства показан на рис.2, а расположение деталей на ней — на рис.3.
Некоторые особенности программы МК
Программа написана на языке ассемблера.
Сторожевой таймер (WDТ) МК автор применять не стал. В случае если помпа начнет «глючить», это сразу будет видно по количеству излишков смазки, выдавливаемых из смазываемых узлов. Если же при этом WDТ будет постоянно сбрасывать МК в начало программы, то это также увеличит количество лишней смазки.
Подпрограмма с функцией очистки рабочих регистров, работающая сразу после инициализации МК, полезна также тем, что дает время для завершения переходных процессов в модулях МК после подачи напряжения питания.
Для тактирования МК используется внутренний генератор тактовых импульсов частотой 4 МГц. Его стабильности вполне хватает для нормальной работы помпы.
Опрос кнопки происходит в цикле основной программы и составляет около 20 мс.
В программе использовано только прерывание по переполнению ТМR1. На этом прерывании построено формирование эталона времени в 0,5 с. Точный подбор значений предустановки ТМR1 проводился с секундомером.
После снижения напряжения 24 В введена пауза 1 мин на перезагрузку МК. Сделано это для того, чтобы не было лишних записей в память ЕЕРROМ. По сценарию, когда напряжение 24 В снижается до 15 В, это считается снятием питания с помпы. МК сохраняет регистры таймера. После сохранения, срабатывает таймер приблизительно на 1 мин. За это время конденсатор, питающий МК, должен полностью разрядиться. Если же в питании был просто провал, то по прошествии этого времени программа перейдет на вектор «старта».
Программа делалась на скорую руку и, на мой взгляд, очень сырая. Несмотря на это, помпа исправно работает уже несколько лет.
Скачать архив к проекту (чертеж печатной платы, файлы исходного текста программы на ассемблере и прошивки)
Автор: Андрей Сахненко, г. Одесса
Источник: Радиоаматор №4, 2015
