CC BY
51
Заключение
В результате проведенной работы было собрано устройство сопряжения датчиков с компьютером на основе UART интерфейса.
Проведены лабораторные испытания, заменив датчик на потенциометр. Данные были выведены в виде графика от времени через математический пакет Matlab. При доработке ПО и аппаратной части, данное устройство возможно применять с разными датчиками для решения различных задач по анализу и мониторингу процессов в автоматических системах.
Литература
1. Электронная энциклопедия [Электронный ресурс].ЦКЬ: https://ru.wikipedia.org Режим доступа: свободный (дата обращения: 05.01.2015).
2. Datasheet на микроконтроллер AT mega 16.
3. Сайт: MathWorks - Центр компетенций [Электронный ресурс]. URL: http://matlab.exponenta.ru/ Режим доступа: свободный (дата обращения: 25.12.2014).
References
1. Jelektronnaja jenciklopedija [Jelektronnyj resurs].URL: https://ru.wikipedia.org Rezhim dostupa: svobodnyj (data obrashhenija:
05.01.2015).
2. Datasheet na mikrokontroller AT mega 16.
3. Sajt: MathWorks - Centr kompetencij [Jelektronnyj resurs]. URL: http://matlab.exponenta.ru/ Rezhim dostupa: svobodnyj (data obrashhenija: 25.12.2014).
Черных А.А.
Студент, НИ Томский политехнический университет
РАЗРАБОТКА СИЛОВОГО МОДУЛЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ
СХЕМЫ H-МОСТ
Аннотация
В данной работе будет описан расчет и сборка усилителя на основе биполярных транзисторов. Подбор элементной базы, которая соответствовала нагрузке, и обеспечивалась стабильная работа. Тестирование данного силового модуля под управлением МК Atmega16.
Ключевые слова: транзистор, эмиттер, база, коллектор, оптопара, гальваническая развязка, двигатель, микроконтроллер.
Chernykh A.A.
Student, Tomsk Polytechnic University
DEVELOPMENT OF DC-MOTOR CONTROL MODULE, BASED ON H-BRIDGE SCHEME
Abstract
This article describes the calculation and assembly of the amplifier based on bipolar transistors. Selection of new elements, which correspond to the load, and ensures stable operation. Testing of the power module running controlled by Atmega16 microcontroller.
Keywords: emitter, base, collector, opto-galvanic isolation, motor, microcontroller.
Введение
Усилитель является одним из основных узлов различной аппаратуры в устройствах автоматики, телемеханики, вычислительной и информационно-измерительной техники. Электронный усилитель - это устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большой мощности на выходе с минимальными искажениями формы.
Усиление мощности сигнала осуществляется за счет потребления усилителем энергии от источника питания.
Выбор структуры усилителя
Так как требуемый коэффициент усиления достигает нескольких сотен, то целесообразно составлять усилитель из нескольких простейших усилителей. Такие простейшие усилители называются усилительными каскадами.
Принцип работы и расчет силового модуля
Как правило, управление двигателем постоянного тока осуществляется изменением напряжения, подаваемого на концы обмотки якоря. Для реверсирования двигателя необходимо менять полярность этого напряжения. Для этого используется мостовая схема: Н-мост (драйверы двигателей), состоящая из четырех силовых ключей (в некоторых случаях 2х управляющих дополнительно) и управляющих элементов. Управляющий сигнал, подаваемый на силовую часть схемы, генерируется с помощью микроконтроллера. Для изменения напряжения (аналогового сигнала) используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Микроконтроллер генерирует ШИМ-сигнал с определенным коэффициентом заполнения (см. рис. 1).
Коэффициент заполнения определяет среднее значение напряжения, которое может составлять от 0 до 5В на выводе микроконтроллера, что соответствует 0..7,2В, подаваемым на обмотку якоря двигателя, а также необходимый ток, так как микроконтроллер подает очень маленький ток. На графике показаны сигналы с коэффициентом заполнения 0,25 и 4.
Пунктирная линия соответствует средним значениям напряжения - 1В и 4В соответственно. Коэффициент заполнения устанавливается с помощью установки значения регистра в AVR микроконтроллере ATmega16 - OCR1AL (для 8-битного ШИМ, который используется для управления двигателем). Это позволяет установить 256 различных скоростей вращения электродвигателя. Значению OCR1AL = 0 соответствует среднее напряжение на выводе OC1A 0В, значению OCR1AL = 255 соответствует напряжение 5В. Частота ШИМ-сигнала составляет 4 000 000 / 256 = 15 625 Гц.
Силовая часть мостовой схемы приведена на рисунке 2. Она состоит из четырех силовых транзисторов, двух управляющих транзисторов, резисторов, ограничивающих базовые токи, шунтирующих диодов и гальванической развязки в виде двух оптопар. Питание Н-моста происходит от блока питания, подающего постоянное напряжение +7,2В относительно земли.
Рассчитываем параметры для маломощного ДПТ, потребляемого ток до 1А и напряжением 7,2В.
13= 14 = 1А (max) ; Упит = 7,2 В; Увх1 = Увх2 = 5 В
Максимальный коллекторный ток на силовых транзисторах (при пуске двигателя) составляет 2 А. Чтобы обеспечить переход транзисторов в режим насыщения, базовый ток должен быть не меньше:
f = = — = 0,067А , где h2l3 для (VT1); /2 = f = 0,067А
ft2l3 15
36
С учетом падения на переходах база-эмиттер напряжения 0,7В и разности потенциалов между коллектором и эмиттером управляющих транзисторов 1В, максимальные сопротивления в базовых цепях составят:
„ (^пит — ^бэ{УГ1) — ^кэнас(УГ5) — ^бэ(УГ4)) (7,2 — 0,7 — 1 — °,7) ^ _
К-i —-------------------;--------------------—_____________________= 71,64 Ом
0,067
Были выбраны сопротивления Rj= R2 = 70 Ом. Таким образом, базовый ток составил:
. (^пит — ^бэ(^Г1) — ^кэ нас(УГ5) — ^бэ(^Г4)) (7,2 — 0,7 — 1 — 0,7)
•*1 —------------------^-------------------—-----------—----------— 0,069 А
r.
70
П №х! ^бэ(УГ5)) (5 0,7) „ rF7„ ^
3 15 0,00092 ,
Следовательно, максимально возможное сопротивление:
R4 — R3 — 4,674 кОм
Для схемы берем сопротивления номиналом 1кОм.
Мощность, рассеивающаяся на сопротивлениях, составит:
Pr = h ' (^пит — ^бэ(уг1) — ^кэнас(1/г5) — ^бэ(1/г4)) = 0,00092 ■ 4,8 = 0,0044Вт
Рис. 3 - Силовой модуль для ДПТ на биполярных транзисторах
Заключение
Был спаян упрощенный вариант схемы на четырех транзисторах без гальванической развязки (Рис. 3) и протестирован на МК. Также подобраны транзисторы с запасом мощности согласно схеме, как показано на рисунке 2, для широкой применяемости модуля.
Литература
1. Datasheet на микроконтроллер AT mega 16.
37
2. Биполярный транзистор, расчёт транзисторного каскада [Электронный ресурс]. URL: http://www.meanders.ru/tranzistors.shtml Режим доступа: свободный (дата обращения: 07.01.2015)
3. ALL Transistor datasheet [Электронный ресурс]. URL: http://aUtransistors.com/ Режим доступа: свободный (дата обращения:
09.01.2015)
References
1. Datasheet na mikrokontroller AT mega 16.
2. Bipoljarnyj tranzistor, raschjot tranzistornogo kaskada [Jelektronnyj resurs]. URL: http://www.meanders.ru/tranzistors.shtml Rezhim dostupa: svobodnyj (data obrashhenija: 07.01.2015)
3. ALL Transistor datasheet [Jelektronnyj resurs]. URL: http://alltransistors.com/ Rezhim dostupa: svobodnyj (data obrashhenija:
09.01.2015)
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ / CHEMISTRY Гилязова В. Р.1, Орловская Н. Ф.2
'Аспирант, 2 профессор кафедры ТОГСМ, канд. хим. наук Сибирского федерального университета МЕТОДЫ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЕССЕРИВАНИЯ В ПРИЛОЖЕНИИ К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ ЗАО
«ВАНКОРНЕФТЬ».
Аннотация
Представлен метод окислительного обессеривания воздухом с последующей адсорбцией активным углем, разработанный в лабораторных условиях, изучен состав дизельного топлива и подобраны оптимальные условия окисления и адсорбции серосодержащих соединений для дизельного топлива производства ЗАО «Ванкорнефть».
Ключевые слова: окисление; исследование; адсорбция; дизельное топливо; требования; серосодержащие соединения; анализ; сравнение; рекомендации; предложения.
Gilyazova V. R.1, Orlovskaya N. F.2
Graduate student, 2 PhD (Chemistry), Prof. FSAEI HPE « Siberian Federal University», Oil and Gas Institute METHODS OF OXIDATIVE DESULFURIZATION APPLIED TO DIESEL FUEL OF «VANKORNEFT» CJSC
Abstract
Method of oxidative desulfurization by air followed by adsorption with activated carbon, developed in the laboratory conditions is presented, the composition of diesel fuel is studied and optimal conditions of sulfur-containing compounds oxidation and adsorption are selected for diesel fuel of «Vankorneft» CJSC production.
Keywords: oxidation; study; adsorption; diesel fuel; requirements; sulfur-containing compounds; analysis; comparison;
recommendations; suggestions.
Ванкорское нефтегазовое месторождение - крупнейшее из месторождений, открытых и введенных в эксплуатацию в России за последние двадцать пять лет. Цех выработки дизельного топлива, на территории которого расположена установка производства дизельного топлива, на которой получают дизельное топливо (далее - ДТ) по технологии атмосферной перегонки нефти, что крайне важно для обеспечения потребности в топливе огромные площади месторождения. ДТ прямогонное, нефть месторождения
- малосернистая.
Улучшением аппаратуры, оптимизацией технологических процессов можно получить моторное топливо, удовлетворяющее требованиям технического регламента, а также обеспечить экологическую безопасность и повысить срок службы технологического оборудования и двигателей. Помощь в решении проблемы низкой экономической эффективности переработки могут дать высокотехнологичные мини-НПЗ.
Главным промышленным процессом, направленным на удаление серы является каталитическое гидрообессеривание, но такие технологии экономически не выгодны для мини-НПЗ [1]. Всё выше перечисленное мотивирует к поиску новых путей очистки углеводородного сырья от сернистых соединений и совершенствование существующих технологий процессов обессеривания. Окислительное обессеривание - это перспективный метод доведения моторных топлив до требований технического регламента.
Окислительную десульфуризацию можно проводить при комнатной температуре и атмосферном давлении, что позволяет существенно снизить стоимость процесса. В этом процессе тиофеновые соединения эффективно превращаются в сульфоны и/или сульфоксиды, которые можно впоследствии легко удалить обычными методами разделения, так как их свойства существенно отличаются от свойств углеводородов, составляющих основу нефтяных топлив. При этом значительной экономии можно добиться путем применения дешевых окислителей, таких как кислород воздуха, пероксид водорода, различные органические пероксиды и
др [2].
Содержание серы в дизельном топливе ЗАО «Ванкорнефть» не превышает 350 мг/кг, что соответствует 3 экологическому классу (К3) согласно Технического Регламента Таможенного Союза, 1 виду по ГОСТ Р 52368-2005 Топливо дизельное Евро. Технические условия [3]. Для улучшения качества топлива до классов К4 и К5 по требованиям технического регламента необходимо снизить содержание серы до 50 и 10 мг/кг, соответственно.
Цель данной работы: Повышение экологических свойств дизельного топлива производства зао «ванкорнефть» различными методами.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:
- получить представления о структуре серосодержащих соединений, входящих в состав дизельного топлива;
- подобрать оптимальные условия окисления сернистых соединений дизельных фракций и выбрать способ последующего удаления полярных продуктов окисления;
- определить содержание серы в исходном дизельном топливе и в топливе после окислительного обессеривания;
- провести экстракцию топлива серной кислотой с последующим определением содержания серы в топливе после экстракции;
- провести экстракцию топлива водным раствором щелочи с последующим определением содержания серы в топливе после экстракции.
Окислительное обессеривание топлива позволит снизить содержание серы в исходном топливе, так как осадки при окислении топлив образуются при участии серосодержащих соединений [7]. Полученные в результате окисления полярные продукты будут удалены методами адсорбции.
Согласно литературным данным [4], окисление способствует улучшению эксплуатационных свойств обессеренного ДТ. Окисленные дизельные фракции характеризуются улучшенными смазывающими и цетановыми свойствами вследствие образования в дистиллятных фракциях пероксидов, являющихся цетаноповышающими добавками, и кислородсодержащих соединений (вторичных продуктов окисления), обладающих повышенными смазывающими свойствами. Кроме этого, окисленное дизельное топливо характеризуется лучшей приемистостью к присадкам [4].
Для выделения и анализа серосодержащих соединений была проведена экстракция дизельной фракции серной кислотой, затем
- реэкстракция разбавленного сернокислотного экстракта диэтиловым эфиром. Образцы исследованы методом хроматомасс-спектрометрии с использованием хроматографа Agilent 6890, снабженного детектором селективных масс Agilent 5973 (70eV).
38
