Mikrokontrolleriohjattu virtapiirin katkontalaite

Abstract

Tässä työssä suunniteltiin ja toteutettiin mikrokontrolleriohjattu virtapiirin katkontalaite KONE Oyj:n tutkimus- ja tuotekehitysosaston luotettavuuslaboratorion käyttöön. Aluksi määriteltiin ohjelmiston ja laitteiston vaatimukset. Lähtökohtana oli suunnitella helppokäyttöinen ja itsenäisesti toimiva testilaite, joka on helposti liikuteltavissa ja voidaan näin sijoittaa lähes mihin tahansa järjestelmään. Käyttäjän on myös voitava itse konfiguroida laite sarjaliikenneportin kautta.

Laite toteutettiin kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa suunniteltiin C-kielellä laitteen ohjelmisto. Apuna suunnittelutyössä käytettiin AVR STK500 -kehitysalustaa, AVR Studio 4 -suunnitteluympäristöä ja AVR-GCC-kääntäjää. Pääohjelma ja käyttöliittymä suunniteltiin alusta asti itse ohjelmoimalla. Apuna käytettiin valmiita toimintoja sisältäviä koodikirjastoja.

Toisessa vaiheessa suunniteltiin mikro-ohjaimen ympärille tarvittava elektroniikka. Ensimmäisessä versiossa katkos toteutettiin yksinkertaisella relekytkennällä. Releellä ei kuitenkaan päästä riittävän nopeisiin katkoksiin releen kytkentäviiveen takia. Lopullisessa versiossa katkos tehdään kytkinkäyttöön sopivalla IGBT-transistorilla.

Valmis laite mahdollistaa eripituisten katkosten tekemisen sähköjohtimissa. Näin saadaan testattua erilaisten laitteiden ja järjestelmien luotettavuus ja vikasietoisuus sähkökatkotilanteissa.

The purpose of this thesis work was to design and build microcontroller controlled elec-tronic circuit breaker for use of KONE Corporation reliability laboratory. The system requirements were defined at first. The basic idea was to make user-friendly and self-operating test device that can be placed into almost any system. User must also be able to configure the device via serial port

The device was implemented in two phases. Software was developed first with C programming language. Tools used in software development were AVR STK500 de-velopment board, AVR Studio 4 -design environment and AVR-GCC-compiler. Main program and user interface were designed for oneself. Basic operations containing libra-ries were used as help.

Hardware design was done in the second phase. First version was carried out with sim-ple relay circuit. With relay it is not possible to make fast breaks though because of switching delay. In final version break is made with IGBT-transistor.

Complete device allows making of different length circuit breaks in electric wires. The redundancy and reliability of different systems can be tested with help of this circuit breaker device.