GENEL FORM
Kartların tasarımındaki genel amaç otomasyon ve HVAC sistemlerinde kullanılmasıdır. Sistem dahilindeki tüm veri alış-verişi yapılacak makine ve cihazlar arasında gelişen teknolojiye uygun, kapsamlı haberleşme sistemleriinin yapılmasına imkan sağlamaktadır.
TASARIMIN AÇIKLAMASI
KURU KONTAK ÇIKIŞLAR
Dizaynı yapılmış kuru kontak modülünün genel özellikleri aşağıdaki maddelerde açıklanmıştır.
- Sürücüden işlemciye gönderilen komutun istikrarlı bir şekilde çalışması için elektromekanik parazitlere maruz kalmaması amacıyla ışık ve elektriksel izolasyon yöntemleri (galvanik izolasyon )[1] ile maksimum koruma altında bilgi aktarımı sağlanmaktadır. Kullandığımız bu izolasyon yöntemindeki elemanlar çok az akım çeker ve arızalanması zordur.
- Kartlara, dışarıdan gelecek parazitlere karşı korunması amacı ile kart çıkışlarına bağlanabilen motor, fan, ısıtıcı, vb. ekipmanlarından gelebilecek elektromanyetik parazitlerden korunması amacı ile hassas filtreler kullanılmıştır.
- Elektronik kartların üzerinde bulunan ve çalıştığı esnada ortama ısı yayan kuru kontak rölelerin korunması amacı ile elektronik kart üzerindeki rölelerin alt kısmına ısı kanalları ve ısı tahliye delikleri açılmıştır. Böylece kartın fazla ısınması engellenmiş ve daha uzun ömürlü kullanılması amaçlanmıştır.
- Elektronik kartların kullanıldığı makine ve cihazları üzerinde göz ile kontrolünün yapılabilmesi amacı ile her röle çıkışına besleme, hata, haberleşme ve çıkış durumlarını gösteren LED diyot bağlantıları yapılarak kartta herhangi bir arızanın olup olmadığı hakkında bilgi alınabilir. Bu da kart kullanıcısına büyük bir kolaylık sağlamaktadır.
- Röle çıkış uçlarımız (NO, COM ve NC) isteğe göre ve bağımsız olarak harici bir (24 V DC) beslemeye gerek kalmadan direkt olarak kullanılabilmektedirler. Bu da kullanıcı için büyük bir kolaylık sağlar.
- Dünya standartlarında ve max. koruma özelliğine sahip (1.5) mm. çaplı klemensler bağlantı elemanı olarak kullanılmıştır.
[1] Galvanik izolasyon ; devrede iki farklı toprak yaratmak demektir. Devrenin giriş kısmı ile çıkış kısmı arasına bir mesafe konulur. Devrenin iki kısmı arasında doğrudan iletken bir yol yoktur. Galvanik izolasyonun iki temel elemanı optokuplör ve led diyottur. Opto kuplör’ün çıkış sinyali, kaynağının ışık şiddeti ile orantılıdır. LED ve fototransistor arasındaki yalıtım hava boşluğu, farklı potansiyellerdeki iki devre arasındaki istenilen izolasyonu sağlayarak devreler arasındaki galvanik ayrımı gerçekleştirir.
İZOLELİ DİJİTAL GİRİŞLER
Dijital ve kaliteli giriş sinyali alabilmek için galvanik izolasyon yöntemi kullanılmaktadır. İzoleli dijital girişlerin genel özellikleri aşağıdaki maddelerde açıklanmıştır.
1) VDC (5 – 30 V) geniş değer aralığında sinyal alınabilmektedir.
2) Gelen herhangi bir sinyalin çok kaliteli ve istikrarlı kullanımı filtrezizasyon ve galvanik izolasyonu yöntemleri ile sağlanmaktadır.
3) Gelen sinyalin göz kontrolünün sağlanması amacı ile elektronik kartların üzerindeki röle sinyal girişlerine LED diyot bağlantısı yapılmıştır. Aynı zamanda ledlerin sınırsız akım çekmesini engellemek ve akımı sınırlandırmak için de farklı büyüklüklerde direnç kullanılmıştır.
4) Elektronik kartların üzerinde bulunan güç devrelerinden (24 V DC) çıkışlarından sistemdeki (24 V DC) çalıştırma gerilimine ihtiyacı olan tüm ekipmanlarda kullanılmak üzere yararlanılabilmektedir.
Doğalgazlı sistemlerin otomasyonu için kullanılan Kompakt Alev Sensörü Modülü farklı firma ürünlerinde haricen kullanılırken X kartımızda sistemin bir parçası olarak elektronik kartımıza dahil edilerek tasarlanmıştır.
Elektronik kartın kullanılacağı makine veya cihaz sisteminde alevin algılanmasını sağlamak için elektronik kart üzerinde 2 adet buji çıkışı bulunmaktadır. Elektronik kartın kullanılacağı makine ve cihazın üzerinde montajı yapılmış olan bujilerin uçlarına elektronik karttan gönderilen yüksek voltaj bujilerin ısıya maruz kalmasıyla birlikle iyonizasyon prosedürü çerçevesinde bujiler arasında iletkenlik sağlanarak ve elektronik karta sinyal gönderilerek makine veya cihazın çalışması sağlanmaktadır. Ayrıca elektronik karta gelen bu sinyal işlemciye gönderilmeden önce galvanik iyonizasyon ve filtreme işlemlerinden geçerek işlemciye gönderilir.
Alevin şiddetine göre sensörlerden gelen sinyallerin hassas okunması elektronik kart üzerindeki ayar düğmesi ile sağlanmaktadır. Alevin algılandığının görsel olarak tespit edilebilmesi için elektronik kart üzerinde bulunan alev sensörü çıkışında led diyot kullanılmıştır.
(0 – 10 VDC ) ANALOG ÇIKIŞLAR
Variable Frequency Drive (VFD) ve sensör sürücü sistemlerinde bilgi alış-verişini sağlamak amacıyla X kartında (0 – 10 V DC) oransal çıkışlar kart tasarımına dahil edilmiştir.
Sinyalin kaliteli dönüşümünü sağlamak amacıyla dijital – analog dönüştürücü kullanılmıştır. Ayrıca kart sistemimiz dahilinde bulunan modül sayesinde kaliteli ve istikrarlı çıkış sinyali sağlanabilmektedir. Elektronik kart üzerinde PCB sigorta kullanılması sebebi ile de her
çıkıştan (0 – 10 V DC ) ve 50 mA’e kadar çıkış sinyali alınmasına imkân tanımaktadır.
KADEMELİ TEK ÇIKIŞLAR
Elektronik kart tasarımı dahilinde bulunan bu modülün içerisinde güç elektroniği devreleri bulunmaktadır. Bu modüller sayesinde güvenli ve istikrarlı 6 kademeli tek çıkışlı sinyal alınabilmektedir. Bu sayede motorlu sistemlerde tek çıkış ile 6 kademeli olarak motorların sürümü sağlanmaktadır.
Modül (1000) watt güç çıkışına sahiptir ve bu güç çıkışı elektronik kart üzerinde bulunan (1.5) mm.lik klemensler üzerinden verilebilmektedir.
Bu modülde işlemcileri istikrarlı bir şekilde çalıştırılmasını sağlamak amacı ile transistör ve ışık izolasyonu kullanılarak sağlanmıştır.
HABERLEŞME TERMİNALLERİ
Kartımızın içinde iki tip haberleşme imkanı vardır.Lokal (Yerel ) Haberleşme ve Master (Merkezi) Haberleşme. Kısa mesafeli bağlantılarda RS232 seri haberleşme standardını kullanan Modbus, uzun bağlantılarda ise RS485 seri haberleşme standardını kullanır.
Lokal Haberleşme kanalları / terminalleri olarak point to point (P2P) [1] haberleşme kullanılır. Tüm dünyada kabul edilen ve uluslararası standart haline gelmiş bazı haberleşme ara yüzleri vardır. Bütün üreticiler bu standartlar üzerinden haberleşme yaparak farklı marka ürünlerin birbirleriyle haberleşmelerine olanak tanır. Bizim amacımız da RS-232 [2]standartını kullanarak, kart ve kumandayı point to point ile haberleştirmektir. Bu modülde göz kontrolü için birkaç tane led kullanılmıştır. Ledler yanıyor ise kumanda ile haberleşme vardır. Kart ile kumanda arasındaki uzaklık 50 metreye kadar çalışabilir.
Merkezi Haberleşme, Master / Slave Communication[3] olarak bilinir.RS-485 standart kullanılır.Bu standart bize farklı haberleşme protokolü kullanılabilmemize olanak sağlar. Örnek olarak Modbus RTU, BACnet , protokolleri kullanılabilir.
Haberleşme yapmak için birkaç tane parametre girmek gerekir. Bu parametreleri insan makine ara yüzünden (HMI) dip switch den girmek gerekir. Kullanıcı ID seçebilir.
MİKROİŞLEMCİ ÜNİTE VE PROGRAMLAMA
Bu modül yeni ve modern mikro denetleyici sistemler ile yapılmıştır. Bu nedenle Atmel Ürünleri kullanılmıştır. İşlemci çalışma frekansı 16 MHz. Mikroişlemci devrede %0 parazit ile yapıldı. Bunu sağlayan şey de bütün giriş ve çıkışlarında mutlaka filtre sistemi kullanılmasıdır. Bu şekilde istikrarlı ve sabit bir şekilde çalışıyor. Aynı zamanda çalışma ömrü daha uzundur.
PROGRAMLAMA ÜNİTE
Kart üzerinde atlayıcılar mevcuttur, program yüklemek ve herhangi bir arıza durumunda uzaktan teknik servis, teknik destek sağlamak amacıyla yapılmıştır. İşlemcinin yanına yeniden başlatmak için reset butonu konumlandırılmıştır.
GÜÇ KAYNAK ÜNİTESİ
Herhangi bir kartın güç kaynak ünitesi en önemli kısmıdır. Çünkü karta güç verir. Bu ünitenin tasarımı voltaj ve güç olarak bütün ihtiyaçları karşılayabilecek şekilde tasarlanmıştır. İçerisinde parazitleri önlemek için yüksek seviye filtreler mevcuttur. Aynı zamanda kısa devre olayını ve yüksek voltajı önlemek kısacası devrenin aşırı voltaj değişimlerinden dolayı zarar görmesini engellemek için koruma elemanları kullanılmıştır.
[1] Point to point: Noktadan noktaya haberleşme demektir. Veri alışverişi yapmak isteyen iki noktanın, telefon hattı gibi seri bir hat üzerinden bağlantısını sağlayarak çift yönlü iletim (full-duplex) yapılabilmesine olanak sağlar.
[2] RS , “Recommended Standard “ yani tavsiye edilen standart anlamına gelir.
[3] Master / Slave Communication : Ana köle ilişkisidir. Master cihaz, Slave cihazlardan aldığı verilere göre yine Slave cihazları yönetebilir, Slave cihazlardan veri alıp cihazlara veri yazılmasını sağlayabilir.Slave birden fazla olabilir.