Двухканальный высоковольтный источник сигналов 20 кВ, до 1 кГц

Проекты / Лабораторные и научные приборы

Двухканальный высоковольтный генератор Gen-A201

Программируемый двухканальный высоковольтный генератор до 20 кВ для воспроизводимых лабораторных испытаний: профили сигналов, локальный интерфейс, ПК-утилита и защитная логика.

Задача

Что нужно было решить

Нужно было сделать прибор для повторяемых многошаговых испытаний диэлектрических материалов и экспериментальных образцов с управляемыми высоковольтными воздействиями.

Результат

До чего довели проект

Получился лабораторный инструмент для R&D-задач: прибор, прошивка, локальный интерфейс, ПК-утилита, профили испытаний и эксплуатационная логика.

Двухканальный высоковольтный источник сигналов: вид сзади

Материалы проекта

Фотографии и рабочие материалы

Двухканальный высоковольтный источник сигналов: интерфейс

Двухканальный высоковольтный источник сигналов: тестирование на образце

Документация

Инструкция по устройству

PDF Инструкция Gen-A201 Документация на двухканальный высоковольтный генератор Gen-A201.

Инженерный контекст

Какие ограничения были важны

работа с опасным высоким напряжением

два независимых канала

профили испытаний с несколькими формами сигнала и шагами

локальное управление без постоянной привязки к ПК

Сделано

Что входило в работу

полная схемотехника прибора

встроенное ПО и локальный интерфейс оператора

формат профилей и исполнение сценариев

USB-обмен и ПК-утилита для подготовки и загрузки профилей

защиты, аварийные состояния и безопасная остановка

Подробности

Инженерное описание проекта

Режимы и профили

Каждый из двух каналов может формировать сигнал в диапазоне 200...20000 В с шагом установки 50 В. Поддерживаются постоянное напряжение, синус, треугольник, пила и меандр с регулируемой скважностью.

В приборе можно хранить до 32 профилей на канал и до 32 шагов в каждом профиле. Для шага задаются напряжение, частота, форма сигнала, длительность, время нарастания и скважность для меандра.

Работа с нагрузками

Прибор рассчитан на емкостные и диэлектрические нагрузки, характерные для пленочных образцов и актуаторных структур. Для малых емкостей доступен полный частотный диапазон, а для более емких объектов работа ведется с учетом ограничения максимальной частоты и скорости изменения напряжения.

Локальное управление и ПК-утилита

Прибор имеет HMI-экран, аппаратные кнопки и отдельную кнопку аварийной остановки. Через локальный интерфейс оператор выбирает канал и профиль, просматривает шаги, запускает испытание, останавливает выполнение и контролирует параметры во время работы.

Для подготовки профилей разработана утилита hv_sender: она проверяет текстовый файл профиля, валидирует диапазоны, формирует бинарный пакет устройства, подключается по USB и загружает профиль в память прибора.

Что реализовано в приборе

силовая высоковольтная часть и контроллер управления
измерительные цепи, защиты и блокировки
HMI-часть с экраном и кнопками
хранение профилей во внутренней памяти
исполнение многошаговых сценариев в реальном времени
обмен с ПК по USB

Безопасность и исполнение сценария

Во встроенном ПО реализованы хранение профилей, исполнение шагов в реальном времени, контроль параметров двух каналов, аварийные состояния, подтверждение ошибок и переход в безопасный режим. После завершения работы предусмотрен контролируемый пост-выбег вентилятора для охлаждения.