3. Bài toán điều khiển máy phát điện
3.4.2. Tín hiệu tắt khởi động
a. Phân tích
Tắt khởi động khi máy phát điện đã khởi động thành công có thể cung cấp điện liên tục trong thời gian đủ dài cho cả hệ thống biển báo LED. Do đó tín hiệu báo khởi động xong lấy đƣợc bằng cách đo và xử lý điện áp đầu ra của máy phát điện.
Do máy phát điện IG3000 có cả đầu ra 220VAC và đầu ra 12VDC nên cũng có hai cách để thiết kế mạch xử lý tín hiệu.
Vì vi xử lý xử lý các tín hiệu điện áp một chiều đơn giản hơn nên cách dùng đầu ra 12VDC sẽ gặp nhiều thuận lợi hơn so với khi dùng điện áp ra 220VDC. Cụ thể nếu sử dụng đầu ra 12VDC thì chỉ cần mạch chiết áp là đủ, nếu sử dụng đầu ra 220VAC cần thêm mạch chỉnh lƣu và mạch lọc để việc xử lý đƣợc đơn giản. Tuy nhiên ở các dòng máy phát điện không có thêm đầu ra một chiều thì sử dụng đầu ra 220VAC sẽ gắn chặt với mục đích sử dụng máy phát.
b. Thiết kế mạch xử lý tín hiệu
Trường hợp sử dụng đầu ra một chiều 12VDC
Thí nghiệm đo điện áp đầu ra 12VDC của máy phát điện trong quá trình khởi động, ta nhận thấy có hiện tƣợng quá độ.
Hình vẽ 3. 119: Khảo sát đầu ra 12VDC máy phát điện
Lấy UMAX=18V. Mạch cần thiết kế là mạch chiết áp để vi xử lý có thể đọc đƣợc. UMAX tƣơng ứng với VrefMAX=VCC=5V. Do đó tỉ lệ k=UMAX/VCC=18/5=3,6.
Có thể thiết kế mạch chiết áp để đọc tín hiệu báo khởi động thành công (điện áp đầu ra 12VDC đạt ngƣỡng) theo sơ đồ dƣới đây.
Chọn R1=1kΩ, ta có: R1+R2+R3=k.R1=3,6.1=3,6 kΩ, do đó RV1+R3=2,6kΩ. Chọn R3=2,2kΩ, RV1MAX =1kΩ. RV1 là biến trở có giá trị từ 0 đến 1kΩ nhằm để hiệu chỉnh cho ngƣỡng điện áp U1, từ đó hiệu chỉnh ngƣỡng điện áp cho phép tắt khởi động.
Trường hợp sử dụng đầu ra xoay chiều 220VAC
Hình vẽ 3. 121 Sơ đồ mạch xử lý tín hiệu tắt khởi động dùng điện áp đầu ra 220VAC của máy phát điện
Trong đó:U là điện áp đầu ra 220VAC của máy phát điện, U1 là điện áp mà ADC1 của vi xử lý đọc được (tỉ lệ với U Tụ C1, C2 có tác dụng san phẳng điện áp và lọc nhiễu)
Qua mạch chỉnh lƣu, điện áp là U=0,9.220=198V. Hệ số tỉ lệ k=U/Vref=198/5=39,6.
Chọn R1=5kΩ, suy ra R1+R2+RV2=5.39,6=198kΩ. Chọn R2=180kΩ, RV2MAX=50kΩ.
IMAX=198/(198.103)=1.10-3A=1mA. Công suất tiêu thụ lớn nhất trên một điện trở:
P1MAX=I2MAX.R2=(1.10-3)2.180.103=0,18W<1/4W (thỏa mãn).