elektronika-praktyczna-2006-10-tdk-lambda-zup.

Programowalne zasilacze
serii ZUP
– wielofunkcyjność i precyzja w zastosowaniu laboratoryjnym
W każdym laboratorium elektronicznym jest
potrzebny zasilacz o dużej mocy. Istnieje wiele
rodzajów zasilaczy laboratoryjnych, od bardzo
prostych do niezwykle złożonych. Od liniowych
analogowych zasilaczy z regulacją jedynie napięcia,
do zasilaczy impulsowych, z mikroprocesorową
stabilizacją napięcia i prądu, z programowalnymi
przebiegami sygnałów i rozmaitymi funkcjami
monitorowania oraz z interfejsem GPIB.
Urządzenia serii ZUP firmy LAMBDA są urządzeniami
z grupy zasilaczy impulsowych z mikroprocesorową stabilizacją napięcia i prądu, wyposażonymi w funkcję monitorowania, a także w interfejsy RS232 i RS485.
Na przykładzie zasilacza ZUP60–7 (fot. 1) zostaną
przedstawione właściwości urządzeń tej serii. Napięcie
wyjściowe w ZUP60–7 zawiera się w granicach od 0 do
63 V, przy prądzie wyjściowym do 7 A. Napięcie i natężenie prądu są ustawiane cyfrowo, za pomocą wielofunkcyjnego pokrętła. Główną zaletą zasilacza jest możliwość
zasilania ze źródła napięcia przemiennego w zakresie od
85 do 265 woltów, co pozwala na zastosowanie go w różnych warunkach napięcia zasilającego, a także dynamiczna
korekcja współczynnika mocy utrzymująca go na poziomie
99%. Mimo tak szerokiego zakresu napięcia zasilającego,
urządzenie nie traci swych właściwości związanych z napięciem wyjściowym. W zasadzie jest ono niezależne od
napięcia zasilającego w tym zakresie.
Kolejną istotną zaletą jest praca w trybach stałego prądu (CC) lub stałego
napięcia (CV). Oznacza to, że możemy zaprogramować wartość
napięcia wyjściowego,
które pomimo dużych
zmian obciążenia nie
ulegnie zmianie. To
samo dotyczy trybu
stałego prądu, który
pozostanie niezmienny
pomimo zmiany wartości obciążenia bądź
też jego charakteru,
np. z rezystancyjnego
na indukcyjny. Funkcje
OVP (over voltage protection) i UVP (under
voltage protection) poFot. 1. Zasilacz ZUP60–7
zwalają na określenie
Tab. 1. Podstawowe dane techniczne zasilaczy serii ZUP
Model
Napięcie wyjściowe
[VDC]
ZUP6–33
Prąd wyjściowy Moc na wyjściu
[A]
[W]
0…33
198
0…62
396
ZUP6–132
0…132
792
ZUP10–20
0…20
200
0…40
400
ZUP10–80
0…80
800
ZUP20–10
0…10
200
0…20
400
0…40
800
0…6
216
ZUP6–62
ZUP10–40
ZUP20–20
0...6
0…10
0…20
ZUP20–40
ZUP36–6
ZUP36–12
0…36
0…12
432
ZUP36–24
0…24
864
ZUP60–3,5
0…3,5
210
0…7
420
ZUP60–14
0…14
840
ZUP80–2,5
0…2,5
200
ZUP60–7
ZUP80–5
ZUP120–1,8
ZUP120–3,6
0…60
0…80
0…120
0…5
400
0…1,8
216
0…3,6
432
Rys. 2. Widok przedniego i tylnego panelu zasilaczy serii
ZUP.
1. Cyfrowy woltomierz. 2. Cyfrowy amperomierz. 3. Wskaźnik stałego napięcia (CV). 4. Wskaźnik stałego prądu
(CC). 5. Wielofunkcyjne pokrętło. 6. Alarm ( OVP, OTP,
FOLD). 7. Włącznik wyjścia zasilacza. 8. Włącznik funkcji
REM. 9. Włącznik trybu foldback. 10. Włącznik zasilania
AC. 11. Włącznik regulacji napięcia wyjściowego. 12.
Ustawianie OVP/UVP. 13. Ustawianie adresu.
I
Tab. 2. Dane techniczne zasilacza ZUP 60–7
Napięcie wyjściowe (Uwy)
0…60 V
Prąd wyjściowy (Iwy)
0…7 A
Moc wyjściowa
Odchyłki RMS Uwy w paśmie 5 Hz...1 MHz (tryb CV)
Czas kompensacji (tryb CV) ±50 mV przy zmianie
prądu od 50% do 100%
Tętnienia (pk to pk) w paśmie 20 MHz (tryb CV)
Szybkość wzrostu napięcia przy Imax i obciążeniu rezystancyjnym
Szybkość spadku napięcia przy pełnym obciążeniu
Szybkość zmiany napięcia w stanie nieobciążonym
Regulacja obciążeniowa (tryb CC)
Regulacja liniowa (tryb CC)
Odchyłki RMS Iwy w paśmie 5 Hz...1 MHz (tryb CC)
Dryft temperaturowy
Dokładność regulacji napięcia
Ochrona nadnapięciowa
Prąd rozruchu
Prąd wejściowy przy Uzas=220 V i Pmax
Sprawność przy Uzas=220 V i Pmax
Waga
420 W
5 mV
0,2 ms
20 mV
50 ms
50 ms
750 ms
0,01%+5 mA
0,01%+2 mA
10 mA
0,02%+5 mA
0,02+35 mV
0–66 V
15 A
2,7 A
84%
3,2 kg
dolnego i górnego zakresu napięcia dostępnego na wyjściu.
Funkcja UVP jest istotna przy badaniu wszelkiego rodzaju wzmacniaczy, w których przy zasilaniu zbyt niskim
napięciem może dojść do wzbudzenia i uszkodzenia np.
kosztownych tranzystorów mocy. Natomiast funkcja OVP
pozwoli zabezpieczyć się przed ustawieniem zbyt wysokiego napięcia mogącego zniszczyć badane urządzenie. Dodatkowym zabezpieczeniem zastosowanym w ZUP60–7 jest
możliwość włączenia funkcji FOLD, która spowoduje zmianę charakterystyki stabilizacji zasilacza na charakterystykę
typu foldback. Funkcja FOLD powoduje odcięcie napięcia
wyjściowego na skutek zbyt dużego obciążenia, gdy zasilacz samoczynnie przechodzi z trybu CV na CC.
Aby nie uszkodzić zasilanego urządzenia w czasie zmiany (regulacji) napięcia wyjściowego, możemy skorzystać
z funkcji wyłączania napięcia wyjściowego uruchamianej
przyciskiem OUT. Zasilacz może współpracować również
Rys. 3. Zdalne programowanie za pomocą interfejsu
RS232
Rys. 4. Zdalne programowanie za pomocą interfejsu
RS485
II
z innym zasilaczem serii ZUP,
zarówno przy
połączeniu
równoległym,
jak i szeregowym wyjść.
Połączenie z innym zasilaczem ułatwia
umieszczenie
zacisków wyjściowych również na tylnym Rys. 5. Zdalne programowanie za pomopanelu. Obudo- cą magistrali GPIB
wy z zaciskami
zarówno na przednim panelu jak i tylnym, są dostępne
jako opcja.
Wykonanie wszystkich wyżej wymienionych operacji
umożliwia w łatwy sposób wielofunkcyjne cyfrowe pokrętło
umieszczone na przednim panelu zasilacza.
Konfiguracji zasilacza ZUP60–7 można dokonać na kilka sposobów: ręcznie za pomocą wielofunkcyjnego pokrętła
i przycisków na przednim panelu, ręcznie za pomocą zewnętrznego złącza konfiguracyjnego przy użyciu rezystancji
od 0 do 4 kV lub napięcia z zakresu 0…4 V, a także zdalnie z komputera poprzez wbudowany interfejs RS232.
Aby przejść do zdalnej konfiguracji za pomocą interfejsu, należy wstępnie ustawić adres urządzenia, od 1 do 31.
Wykonuje się to za pomocą funkcji ADDR uruchamianej
przez przycisk o tej samej nazwie umieszczony na przednim panelu oraz wielofunkcyjnej gałki. Następnie należy
przytrzymać przycisk REM przez ok. 3 sekundy, aby wejść
w tryb programowania zdalnego, po czym wybrać rodzaj
interfejsu, RS232 lub RS485. Ustawień zasilacza można
dokonać za pomocą aplikacji ZUP Control lub korzystając
z Windows HyperTerminal i odpowiednich komend.
W celu maksymalnego wykorzystania komunikacji przez
HyperTerminal możemy np. stworzyć odpowiednie makro,
Tab. 3. Polecenia inicjalizacji połączenia
Lp. Rozkaz
Opis
Ustawia adres zasilacza, który może przyjąć wartość od
1 :ADRn;
01 do 31.
Usuwa następujące rejestry z bufora komunikacji:
1.Stan rejestru operacyjnego
2
:DCL;
2.Stan rejestru alarmu
3. Rejestr błędów
Ustawia rodzaj sterowania zasilaczem: zdalne/ręczne. Przejście ze sterowania ręcznego na zdalne wykonywane jest
tylko z przedniego panelu zasilacza.
:RMT0; - przejście ze zdalnego na sterowanie ręczne.
:RMT1; - przejście z zablokowanego trybu zdalnego na
odblokowany tryb zdalny.
3 :RMTn;
:RMT2; - zablokowany tryb zdalny: przejście ze sterowania
ręcznego na niezablokowane zdalne może odbyć się
jedynie za pomocą interfejsu RS232. Wyjście z tego trybu
i przejście do trybu niezablokowanego zdalnego można
wykonać poprzez wyłączenie zasilacza i włączenie go po
10 sekundach ponownie.
Zwraca ustawienia sterowania: zdalne/ręczne
4 :RMT?;
RM1 - sterowanie zdalne
RM2 - ręczne
UWAGA! Przed każdym rozkazem należy wpisywać adres zasilacza, czyli
jeżeli zasilacz na adres ‘01’ to przed każdym poleceniem należy wpisać
‘ :ADR01; ’
Tab. 4. Polecenia identyfikacji urządzenia
Tab. 5. Ustawianie parametrów wyjściowych
Lp. Rozkaz
Lp.
Rozkaz
1
:VOLn;
2
:VOL!;
3
:VOL?;
4
:CURn;
5
:CUR!;
6
:CUR?;
7
:OUTn;
8
:OUT?;
9
:FLDn;
10
:FLD?;
11
:OVPn;
12
:OVP?;
13
:UVPn;
14
:UVP?;
15
:ASTn;
16
:AST?;
1
2
Opis
Zwraca nazwę i model zasilacza za pomocą znaków ASCII .
Nemic-Lambda ZUP (XXV)-(YYA).
:MDL?;
XX- napięcie wyjściowe
YY- prąd wyjściowy
Przykład: Nemic- Lambda ZUP (6V-33A)
Zwraca wersję oprogramowania za pomocą znaków ASCII.
Ver XX-YYA.B
A.B - wersja oprogramowania
:REV?;
XX - napięcie wyjściowe
YY - prąd wyjściowy
Przykład: Ver6-33 1.0
dzięki któremu można uzyskać powtarzającą się sekwencję
napięć lub prądów o tej samej lub różnej wartości na wyjściu. Przy zastosowaniu magistrali GPIB i aplikacji LabView
lub LabWindows jest możliwa zdalna kontrola 31 urządzeń. Zasilacz współpracujący z innymi urządzeniami serii
ZUP podłączonymi do magistrali GPIB może być zarówno
urządzeniem nadawczym, odbiorczym, jak i kontrolującym.
Wszystkie opisane zalety zasilacza ZUP60–7 firmy Lambda stanowią o jego ogromnej przydatności w laboratoriach,
gdzie istotne jest zdalne sterowanie na wielu stanowiskach
i zachowanie parametrów wyjściowych przy zmiennych parametrach napięcia zasilającego. Wszystkie zasilacze serii
ZUP są produkowane w obudowach o wymiarach pozwalających na umieszczanie zespołu zasilaczy w kasetach 19”.
Ponadto są zgodne z normami EMC i spełniają standardy
Ogólnoświatowej Agencji Bezpieczeństwa.
Zdalne programowanie zasilacza ZUP60-7 przez
interfejs RS485
Komunikacja poprzez HyperTerminal pozwala na wykorzystanie urządzenia w o wiele szerszym zakresie niż pozwala na to aplikacja ZUP Control.
Zasilacz z komputerem łączy się za pomocą odpowiedniego przewodu dołączonego przez producenta do zasilacza. Przewód z jednej strony jest zakończony wtykiem
typu RJ45, który podłączamy do gniazda „IN” na tylnym
panelu, a drugi koniec przewodu podłączamy do gniazda
COM w komputerze. Aby zdalne programowanie zasilacza
było możliwe, należy ustawić jego adres i pamiętać, aby
dioda funkcji REM na przednim panelu zasilacza była
włączona. Jeżeli te warunki są spełnione, możemy przejść
do konfiguracji HyperTerminala w komputerze. W tym celu
z zakładki akcesoria w menu Start systemu Windows przechodzimy do zakładki komunikacja, a z niej z kolei do zakładki HyperTerminal, na którą klikamy dwukrotnie. Pojawi się wtedy okienko Informacje o lokalizacji. Jako kraj
zostawiamy Polska, w okienku numer kierunkowy miasta
wpisujemy dowolny numer kierunkowy. W pozostałych
okienkach wpisujemy cyfrę „0”, klikamy OK. Gdy ujrzymy okienko Opcje telefonu i modemu, zobaczymy w nim
naszą lokalizację z numerem kierunkowym, klikamy OK.
W kolejnym kroku wybieramy nazwę dla połączenia i zatwierdzamy przyciskiem OK. Teraz należy wybrać numer
portu COM. Możemy wybrać np. COM1. Po wybraniu
portu w jego właściwościach, ustawiamy wartości jego parametrów wg wzoru:
Prędkość transmisji: 9600
Bity danych: 8
Parzystość: Brak
Bity stopu: 1
Opis
Ustawia napięcie wyjściowe w woltach. Wartość ‘n’
odpowiada pożądanemu napięciu. Wartość ‘n’ podajemy
w formacie 00.00, czyli jeśli chcemy zadać napięcie 8V,
wpisujemy:
:ADR; :VOL08.00;
:ADR; :VOL?;AV07.99
Należy pamiętać że można ustawić na wyjściu napięcie
o 5% wyższe niż maksymalne podane przez producenta.
Jeżeli jednak ustawiona jest jakaś wartość OVP, to należy pamiętać, że wartość napięcia, które można ustawić
na wyjściu, musi być zawsze niższa o około 3V od
wartości OVP.
Zwraca wartość aktualnie ustawionego napięcia na wyjściu SV (Set Voltage).
:ADR01; :VOL!;SV03.05
Zwraca wartość aktualnego napięcia AV (Actual Voltage)
:ADR; :VOL?;AV07.99
Ustawia zakres dostępnego na wyjściu prądu. Maksymalny dostępny prąd wyjściowy może być o 5% większy niż
maksymalny.
Format prądu to 0.000, czyli: „ :ADR01; :CUR3.278; ”.
Zwraca wartość aktualnie ustawionego prądu na wyjściu
SA (Set Amper).
:ADR01; :CUR!;SA0.835
Zwraca wartość prądu aktualnie płynącego w obwodzie
wyjściowym AA (Actual Amper)
Ustawienia wyjścia: włączone/wyłączone
:OUT1; - wyjście włączone
:OUT0; - wyjście wyłączone
Zwraca stan wyjścia.
OT1 – wyjście włączone
OT0 – wyjście wyłączone
Ustawia zabezpieczenie typu foldback
:FLD1; - uaktywnia zabezpieczenie
:FLD0; - zwalnia zabezpieczenie
:FLD2; - anuluje zabezpieczenie
Jeśli zabezpieczenie foldback jest aktywne, :FLD0; powoduje zwolnienie zabezpieczenia, jeśli jednak ustawiony
prąd zostanie przekroczony :FLD0; na chwilę zwalnia
zabezpieczenie i powraca do zabezpieczenia.
Jeśli aktywne jest: FLD2; zabezpieczenie jest wyłączone.
Zwraca stan zabezpieczenia foldback.
FD1 – zabezpieczenie aktywne
FD0 – zabezpieczenie wyłączone
Ustawia zabezpieczenie nadnapięciowe OVP.
W zależności od modelu zasilacza są dostępne różne
zakresy napięć, dla zasilacza ZUP60-7 napięcia mieszczą
się w przedziale od 3 do 66V.
Wartość napięcia wprowadzamy w formacie 00.0, czyli :
ADR01; :OVP03.8;
Zwraca wartość aktualnie ustawionego napięcia OVP.
Przykład:
:OVP?;OP03.8
Ustawia zabezpieczenie podnapięciowe UVP .
Zakres napięć UVP dla zasilacza ZUP60-7 mieści się
w przedziale od 00.0 do 59.8V.
Zwraca wartość aktualnie ustawionego napięcia UVP.
Ustawia tryb auto-restartu.
:AST1; - Auto-restart jest aktywny
:AST0; - Auto-restart jest wyłączony
Zwraca stan funkcji Auto-restart.
AS1 - Auto-restart jest aktywny
AS0 - Auto-restart jest wyłączony
Sterowanie przepływem: Xon/Xoff
Następnie otwieramy zakładkę Właściwości, później
Ustawienia, a w Ustawieniach wybieramy Ustawienia ASCI;,
tam zaznaczamy opcję Lokalne echo wpisywanych znaków
III
Tab. 9. Polecenia kontroli stanu
Tab. 6. Stan rejestrów operacyjnych
Nazwa bitu
Nr bitu
cc/cv
1
fold
2
ast
3
out
4
srf
5
srv
6
srt
7
alarm
8
Znaczenie
‘0’ - wskazuje aktywny tryb CV, ‘1’ – wskazuje
aktywny tryb CC
‘1’ – wskazuje włączoną ochronę foldback
‘1’ – wskazuje włączoną funkcje auto-restart, ‘0’
– funkcja auto-restart nieaktywna
‘1’ – wskazuje włączone wyjście, ‘0’ – wyjście
wyłączone
‘0’ – wskazuje wyłączoną ochronę foldback, ‘1’
– zabezpieczenie aktywne
‘0’ – wskazuje wyłączone zabezpieczenie OVP, ‘1’
– zabezpieczenie aktywne
‘0’ – wskazuje wyłączone zabezpieczenie przed
przegrzaniem, ‘1’ – zabezpieczenie aktywne
‘1’ – wskazuje ustawienie bitu rejestratora alarmu
Lp.
Rozkaz
1
:STA?;
2
:ALM?;
3
:STP?;
4
:STT?;
Tab. 7. Bity rejestru alarmowego
Nazwa bitu
Nr bitu
ovp
1
otp
2
a/c fail
3
fold
4
prog
5
Znaczenie
‘1’ – wskazuje, że zabezpieczenie OVP zadziałało
(*3)
‘1’ – wskazuje, że zabezpieczenie przed przegrzaniem zadziałało (*3)
‘1’ – wskazuje na wystąpienie nieodpowiedniego
napięcia zasilania urządzenia (*1)
‘1’ – wskazuje aktywacje zabezpieczenia foldback
(*2)
‘1’ – wskazuje wystąpienie błędu programowania
(*3)
Tab. 8. Bity rejestru błędów
Nazwa bitu
nie używany
Nr bitu
1
błędne polecenie
2
przepełnienie bufora
3
nieprawidłowe napięcie
4
nieprawidłowy prąd
5
Znaczenie
‘1’ – wskazuje odbiór nieznanego
znaku
‘1’ – wskazuje przepełnienie bufora
komunikacji
‘1’ – wskazuje próbę ustawienia napięcia zasilacza spoza zakresu dostępnych
napięć dla danego modelu
‘1’ – wskazuje próbę ustawienia prądu
zasilacza spoza zakresu dostępnych
prądów dla danego modelu
i zatwierdzamy klawiszem OK. Przed nami pojawi się okno
dialogowe terminala (rys. 5), w którym będziemy wpisywać
odpowiednie komendy.
Kontrola stanu i struktura rejestrów
Zapisywanie ustawień operacji wykonywanych w rejestrze przez zasilacz jest częścią jego normalnej pracy. Dodatkowo, oprócz normalnych danych, ZUP potrafi zapisywać stany nienormalne, czyli wszelkiego rodzaju awarie
i błędy.
Rejestr stanów alarmu, zapisuje wystąpienie stanu awarii w czasie działania zasilacza. Każdy ustawiony bit w tym
rejestrze powoduje, że zostanie ustawiona wartość ‘1’ dla
bitu alarm w rejestrze stanów alarmowych.
Przeglądanie rejestru nie zmienia jego zawartości. Rejestr
może zostać wyczyszczony przy użyciu polecenia :DCL;.
W rejestrze kodów błędu zapisywane są wszystkie błędy, które nastąpiły w czasie programowania zasilacza.
Każdy ustawiony bit w tym rejestrze powoduje ustawienie wartości ‘1’ bitu prog w rejestrze stanu alarmowego.
Przeglądanie rejestru nie zmienia jego zawartości. Rejestr
może zostać wyczyszczony przy użyciu polecenia :DCL;.
IV
Opis
Odczytuje zawartość rejestrów operacyjnych. Zwraca
wartość OS za pomocą znaków ASCII, których znaczenie
odczytujemy z tabeli 4a.
Przykład:
:STA?;OS00010000
Odczytuje zawartość rejestru alarmu.
Zwraca wartość AL za pomocą znaków ASCII, których
znaczenie odczytujemy z tabeli 4b.
Przykład:
:ALM?;AL00000
Odczytuje zawartość rejestru błędów programowania.
Zwraca wartość PS za pomocą znaków ASCII, których
znaczenie odczytujemy z tabeli 4c.
Przykład:
:STP?;PS00000
Odczytuje kompletny stan zasilacza.
Zwraca dane za pomoca znaków ASCII o następującym
znaczeniu:
AV – aktualne napięcie
SV – ustawione napięcia
AA – aktualny prąd
SA – ustawiony prąd
OS – stan rejestrów operacyjnych
AL – stan rejestru alarmowego
PS – stan rejestru błędów programowania
Przykład:
:STT?;AV5.010SV5.010AA00.00SA23.15OS00010000AL00000PS00000
Tab. 10. Polecenia trybu kontroli parametrów
Lp.
Rozkaz
1
:SRVn;
2
:SRV?;
3
:SRTn;
4
:SRT?;
5
:SRFn;
6
:SRF?;
Opis
Włącza i wyłącza tryb kontroli parametrów OVP.
:SRV1; - włączona kontrola OVP
:SRV0; - wyłączona kontrola OVP
Zwraca stan kontroli OVP, przez wartość parametru QV.
:QV1; kontrola OVP aktywna
:QV0; kontrola OVP wyłączona
Włącza i wyłącza tryb kontroli parametrów OTP.
:SRT1; - kontrola OTP aktywna
:SRT0; - kontrola OTP wyłączona
Zwraca stan kontroli OTP, przez wartość parametru QT.
:QT1; kontrola OTP aktywna
:QT0; kontrola OTP wyłączona
Włącza i wyłącza tryb kontroli zabezpieczenia foldback.
:SRF1; - włączona kontrola foldback
:SRF0; - wyłączona kontrola foldback
Zwraca stan kontroli zabezpieczenia foldback, przez
wartość parametru QF.
:QF1; kontrola zabezpieczenia foldback aktywna
:QF0; kontrola zabezpieczenia foldback wyłączona
Tryb kontroli parametrów
Kontrola parametrów SRQ (service request) to tryb pracy zasilacza, w którym ZUP generuje odpowiednią informację w odpowiedzi na odpowiednie przerwanie kontrolera monitorującego działanie całego urządzenia. SRQ może
generować informacje o awarji zasilacza lub jego stan za
pomocą następujących parametrów :
- stanu OVP,
- stanu OTP (over temperature protection),
- stanu zabezpieczenia foldback.
Użytkownik poprzez odpowiednie ustawienia w SRQ
może sam zdefiniować parametr, którego wystąpienie ma
sygnalizować błąd. Aktywacja bądź też dezaktywacja systemu SRQ w żaden sposób nie wpływa na stan i działanie
zasilacza.
Arkadiusz Pędzisz, Amtek
[email protected]