Автор: wwwROMby , 2 ноября 2012
Содержимое данного поля является приватным и не предназначено для показа.

BBCode

  • HTML-теги не обрабатываются и показываются как обычный текст
  • You may use the following BBCode tags:
    • [align]
    • [b]
    • [code]
    • [color]
    • [font]
    • [hr]
    • [i]
    • [img]
    • [list]
    • [quote]
    • [s]
    • [size]
    • [spoiler]
    • [sub]
    • [sup]
    • [table]
    • [u]
    • [url]
  • Адреса веб-страниц и email-адреса преобразовываются в ссылки автоматически.

VladSko

13 лет 3 месяца назад

Nhlm0
А Вы могли бы также доходчиво разъяснить работу схемы управления "мощностью" на примере TPM-151 для нижнего и верхнего излучателей?

Здесь есть ряд трудностей:
1) – Если объяснять наглядно (на пальцах), чтобы было понятно начинающему, то будут грубые допущения;
2) – Если все "обвешать" формулами, то для начинающих потеряется наглядность, а опытные скажут, что это и "ежу" понятно;
3) – С технической точки зрения термин "управление мощностью" не совсем корректный. Например: имеем лампочку (нагреватель) 220В – 60Вт, или 220В -100Вт. Это говорит о том, что если подать напряжение 220В, то потребляемая мощность в первом случае будет 60Вт, а во втором 100Вт. Т.е. потребляемая мощность зависит от конструкции лампы и вычисляется по формуле: P= U^2/R.
Теперь:
а) – Включим лампу через ЛАТР и будем менять (управлять) напряжение, при этом будет меняться потребляемая мощность. Значит, мы управляем напряжением?http://s19.rimg.info/a4a7ba7f94ed839310684c6591eb9524.gif
б) – Но управление через симистор (есть несколько способов управления) это не ЛАТР. При переходе синусоиды сети через "0" симистор включается и в течении нескольких периодов остается включенным (нагрузка потребляет 100% мощности), после чего на несколько периодов сети симистор выключается (нагрузка потребляет 0% мощности). За все время (вкл + выкл) на нагрузке выделится меньше 100% мощности и будет зависеть от отношения вкл\выкл (может регулироваться пользователем). Часто такой вид регулирования называют "ШИМ регулированием" (широтно – импульсной модуляцией), что тоже не корректно, правильней будет сказать импульсно – числовым методом управления. Значит мы управляем отношением времени вкл\выкл?http://s19.rimg.info/a4a7ba7f94ed839310684c6591eb9524.gif
в) – Если сделать довольно большим время вкл\выкл (предыдущий пункт), то за время вкл спираль успевает значительно разогреется, а за время выкл значительно остынет. Причем, чем меньше инерционность спирали, тем значительней будет перепад температуры. Существует еще один метод управления: - симистор включается каждую полуволну сети, но не в момент прохождения через "0", как в предыдущем примере, а позже с задержкой от 0 до 10 мс. Время задержки может регулироваться пользователем. При этом мощность, выделенная на нагрузке, меняется. Такой метод управления называется фазо – импульсным. Выглядит это так (вложения 1 и 2) Т.к. включение симистора происходит в каждой полуволне сети, то перепад температуры спирали, практически отсутствует. Значит, мы управляем фазой включения симистора для изменения мощности?http://s14.rimg.info/ecf66e198830fead83c5f00bb1405f9f.gif
Каждый из этих методов имеет свои плюсы и свои минусы (рассматривать не будем).
С методами изменения мощности на нагрузке, а значит и температуры, разобрались.
Теперь перейдем к нагреванию платы. В грубом приближении (снова на пальцах) ее можно сравнить с газовой печкой. Включив газ на полную, мы получим максимальную скорость нагревания воды в кастрюле. Регулируя подачу газа, можем менять скорость нагревания воды. Подобрав необходимую скорость, запоминаем положение ручки (на будущее). Установив термометр в воду и, достигнув нужной температуры, меняем положение ручки, чтобы нагревание воды изменялось с необходимой новой скоростью. Таким образом, мы построили термопрофиль. В следующий раз, набрав такое же количество воды (установив такую же плату) и, установив ручки в тоже положение, мы повторим термопрофиль.

VladSko

13 лет 3 месяца назад

И только теперь мы добрались до ТРМ151.
Реальный ТРМ151 я в руках не держал (из-за финансовых затруднений). Рассматривать буду исходя из паспортных данных. Надеюсь, если допущу где-то неточность, то maxlabt меня поправит (он на нем "все зубы съел").
ТРМ151 – это, по сути, конструктор "Лего", но не игрушка, а высококачественный прибор. Он позволяет сконфигурировать прибор так, что можно реализовать практически любую систему управления. Система эта двухканальная, т.е. позволяет одновременно управлять двумя независимыми нагрузками (верхний и нижний излучатель). На его "борту" имеется ПИД регулятор (отличная система управления, но по ряду причин не очень подходит для ИК станции). Кроме того есть возможность управлять мощностью на нагревателях в ручном режиме (задает пользователь) способом описанным выше. Цепочка термопрофиля может состоять из нескольких звеньев. Переход со звена на звено может осуществляться по контролю температуры, т.е. выполняется полный термопрофиль. И таких профилей прибор может запомнить несколько штук. К входам (для измерения температуры), могут подключаться различные датчики (термопары, терморезисторы). Для управления силовыми элементами (например, симисторами), предусмотрена различная конфигурация выходных цепей.
Принцип нагревания верхнего и нижнего излучателя одинаковый. Но есть существенные различные нюансы, которым нужно посвятить несколько отдельных постов.

Nhlm0

13 лет 3 месяца назад

Принцип нагревания верхнего и нижнего излучателя одинаковый. Но есть существенные различные нюансы, которым нужно посвятить несколько отдельных постов.

Прошу - просим, - любезно.
Если профили верхнего и нижнего излучателей должны коррелировать между собой, тогда каким образом это производится?
Для управления силовыми элементами (например, симисторами), предусмотрена различная конфигурация выходных цепей.

Сюда же относят реле, так?
Здесь есть ряд трудностей:
1) – Если объяснять наглядно (на пальцах), чтобы было понятно начинающему, то будут грубые допущения;

Никогда не будут лишними.
2) – Если все "обвешать" формулами, то для начинающих потеряется наглядность, а опытные скажут, что это и "ежу" понятно;

Отнести себя к "опытному" не осмелюсь, а наглядности - временных диаграмм (для переходных процессов в том числе), "обвешанных" формулами или системы нелинейных уравнений - начинающим и "ежам" не избежать, по-моему. А как иначе представить себе (без эмулятора) работу схемы?

VladSko

13 лет 3 месяца назад

Если профили верхнего и нижнего излучателей должны коррелировать между собой, тогда каким образом это производится?

Нет, здесь корреляция не предусмотрена. Каждый излучатель "тупо" выдерживает свой уровень мощности.
[OFF]Где-то в этой ветке maxlabt рассказывал, когда он использовал ПИДы для верха и низа, то они так "накоррелировали" друг друга, что система ушла в "раздрай". Мне это напомнило прикол, когда в двух соседних душевых кабинках разменяли местами вентили. Каждый моющийся, регулируя воду под себя, регулировал соседу.[/OFF]
Сюда же относят реле, так?

Если применено управление на MOC306x (с детектором нуля) – ДА.
Если на МОС302х (фазо – импульсный метод) – НЕТ.
[OFF]
формулами или системы нелинейных уравнений - начинающим и "ежам" не избежать, по-моему. А как иначе представить себе (без эмулятора) работу схемы?

Никакими системами дифф. уравнений, даже высших порядков, Вы не опишите случайные флуктуации воздуха и влияние ее, например, на датчик температуры. Т.е. Вы не сможете создать правильную математическую модель, а без нее не может быть и речи ни о каком эмуляторе. С практической точки зрения проще импирически подобрать и не заморачиваться. [/OFF]

RT

13 лет 3 месяца назад

ТРМ151 – это, по сути, конструктор "Лего", но не игрушка, а высококачественный прибор

К сожалению, не все так гладко, как хотелось бы.

Nhlm0

13 лет 3 месяца назад

VladSko, откуда была приведена глава "8. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА"?
С практической точки зрения проще импирически подобрать и не заморачиваться.

Да, Вы правы.
Т.е. Вы не сможете создать правильную математическую модель, а без нее не может быть и речи ни о каком эмуляторе.

Я не смогу создать точную модель, так как даже правильная матмодель - да и любая другая, - зависит от метода решения и допускает погрешность.
Если применено управление на MOC306x (с детектором нуля) – ДА.
Если на МОС302х (фазо – импульсный метод) – НЕТ.

А из чего это следует?

maxlabt

13 лет 3 месяца назад

1) Немного поясню, почему для ик-станции ПИД-регулирование не самый лучший вариант управления нагревателями. Предположим мы откалибровали ПИД регуляторы на прогрев чипа в каком-то месте (расположение чипа на плате имеет весьма важное значение) на какой-то плате (теплоемкость платы также очень важно) при каких-то обстоятельствах (напряжение сети, температура окружающего воздуха). При повторении таких же условий станция работает идеально. Но мы работаем на ОЧЕНЬ различных платах, с различным расположением чипа на плате и при некоторых изменениях обстоятельств (зимой как правило в помещении прохладнее и напряжение в сети пониже), не говоря уже о таких обстоятельствах, как внезапный сквозняк и кратковременная потеря контакта датчика (например стол дернулся). Как себя будет вести ПИД регулятор при изменении всех этих условий? ОН будет вести себя НЕСТАБИЛЬНО, так как изначально предполагает работу в определенных стационарных условиях. И чем больше отличаются условия работы от идеальных условий (условий настройки), тем более нестабильно он будет себя вести. Хотя при этом показания температуры могут быть более-менее ровными. Не раз анализируя графики мощности (это огромный плюс ТРМ151-му) и температуры работы замечал, что при выполнении одного и того же момента (шага) профиля при различных условиях, описанных выше, подаваемая мощность на нагреватели может колебаться в диапазоне 20% (нормально) и может прыгать в диапазоне 100% (жди беды). В последнем случае как раз и возникают пузыри на чипах, платах и другие проблемы, хотя визуально температура по датчикам была вполне допустимой. Происходит это так, ИМХО. Несоответствие условий работы оптимальным немного "вводит в заблуждение" ПИД-регулятор, который пытается придерживаться температуре согласно профилю. При этом мощность может сильно колебаться. На станции это обостряется еще и тем, что одновременно работают два ПИД-а. И как правило неверная работа нижнего нагревателя вводит в разнос работу верхнего нагревателя. В итоге предсказать со 100% вероятностью, как пройдет очередная пайка проблематично. Это главная причина, по которой я перешел на профиль мощности. Кстати, VladSko, вы правы, что понятие управление мощностью в данном случае не совсем корректно. Правильнее сказать профиль мощности, так как в программе задается значение мощности.
2) Как себя поведет станция при работе по профилю мощности при изменении условий? Методом пробных паек при усредненных условиях (плата средней теплоемкости; чип не в центре, но и не с краю платы, средняя температура окружающего воздуха и т.д.) определили приемлемый профиль мощности. Здесь удобно прогнать процесс пайки с ПИД-регулированием и просмотреть графики потребления мощности и выбрать средние значения для определенных шагов, т.е. эти средние мощности и будут точкой отправления для более точной настройки мощности. При изменении условий работы скачков мощности и соответственно скачков температуры самих нагревателей не произойдет!!! Немного будет меняться крутизна (скорость) нагрева, длительность шагов и соответственно длительность самого профиля. Поверьте - это наименьшее зло, которым легко можно пренебречь. У меня время профиля на разных платах колеблется не более +/- 1 мин, примерно 6-8 мин для бессвинца. ТРМ151 отличный прибор, и если бы у него условие перехода на следующий шаг задавался для каждого канала отдельно, т.е каждый канал мог работать по своей собственной программе, было бы вообще супер. В связи с этим при работе по профилю мощности возможен небольшой недогрев или перегрев платы нижним нагревателем, так как переход на следующий шаг определяет датчик верхнего нагревателя. Но опять же изменения температуры колеблются в диапазоне +/- 15*С, т.е. если профиль настроен на нагрев платы 180*С, то в зависимости от условий работы температура нагрева платы может быть 165 или 195*С, что в принципе допустимо. Хотя и при любом методе регулирования температура в разных местах платы (оба датчика сверху платы) может отличаться на 20-30 *С. От этого никуда не деться, температура в центре платы всегда выше температуры с краев платы.
P.S. Ну я накатал...

VladSko

13 лет 3 месяца назад

maxlabt, спасибо! Теперь получилась более цельная картина всего процесса.

VladSko

13 лет 3 месяца назад

Nhlm0
[OFF]Ответы на вопросы отправил в личку, а то, нас скоро "забанят" за флуд в теме.[/OFF]

VladSko

13 лет 3 месяца назад

Принцип нагревания верхнего и нижнего излучателя одинаковый. Но есть существенные различные нюансы

Различия состоят в том, что:
1) – Скорость нагревания ВИ значительно выше, чем НИ. Т.е. интенсивность излучения на единицу площади у ВИ больше.
2) – Площадь нагревания ВИ маленькая, соизмеримая с размером чипа.
3) – Поэтому нам необходимо "затолкать" большую мощность в маленький по площади излучатель.
Увеличить скорость нагревания ВИ можно двумя способами. 1. Поднять температуру нагревателя. 2. Приблизить излучатель к чипу.
[OFF]Для любителей формул: - обратите внимание на зависимость мощности излучения от температуры (закон Стефана-Больцмана). Дальше посмотрите, где будет размещаться пик спектра излучения при данной температуре (закон смещения Вина) и, в заключение, посмотрите коэффициент "черноты" для материала излучателя при этой температуре.[/OFF]
Рассмотрим, что происходит при этом. Поднимая температуру, мы смещаем спектр в коротковолновую область. Излучение начинает прогревать более поверхностные слои, а дальше тепло медленно распространяется вглубь чипа (за счет теплопередачи материала). Это может привести к тому, что кристалл чипа перегреется (и "умрет"), а шары так и не получат достаточного количества теплоты.
При более низкой температуре излучателя и приближении его к чипу, происходит следующее: - более длинноволновое излучение глубже проникает в чип и быстрей достигает шаров, меньше вреда нанося кристаллу.
Отсюда выводы: - если необходимо увеличить скорость нагревания, то нужно приближать излучатель к чипу (интенсивность облучения, обратно пропорциональна квадрату расстояния), но не повышать температуру нагревателя.
Еще необходимо помнить о том, что температура под чипом выше, чем возле него. Это обусловлено тем, что горячий воздух под чипом никуда не девается (отсутствует конвекция). Шары на периферии чипа более холодные, чем в центре (краевой эффект, подмешивание холодного воздуха из вне).
Что касается работы с чипами в различных корпусах, то здесь тоже есть своя специфика. Все, что мы рассматривали, относится к корпусам BGA. Если корпус QFP, CFP, SO и т.п., то температура выводов чипа в местах пайки, ниже температуры корпуса. Причина этого явления в том, что металлы (особенно блестящие) хорошо отражают ИК излучение и мощности на нагревание выводов идет меньше, чем на корпус. Кроме того, отвод тепла от ножек больше (конвекция), а температура под корпусом выше (см. выше) Чтобы вернуть часть лучистой энергии назад, диафрагму (шторки) с наружной стороны полируют. Но возвращается незначительная часть энергии, т.к. энергетическая плотность, обратно пропорциональная квадрату расстояния, а лучи проходят двойное расстояние (от выводов до шторки и обратно).
Поэтому, чипы в этих корпусах, лучше защищать с помощью фольги. Исключение составляют те случаи, когда подложка (теплоотвод) чипа припаивается к фольге платы.