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PFG Arduino basierte Sicherheitsschaltung
Dieser Arduino Sketch dient zur Sicherheitsüberwachung der PFG Spule. Es werden dabei folgende Parameter überwacht:
- Kühlmitteldurchflussmenge
- Temperatur
1 Durchflussmenge
Zur Durchflussüberwachung dient ein Durchflussmesser der im Rücklauf des Wasser- kreislaufs angebracht ist. Er liefert mit Hilfe eines Hallsensors Pulse mit einem Duty-Cycle von 50% deren Frequenz proportional zum Durchfluss ist.
In diesem Sketch wird der Abstand zweier Pulse gemessen, d.h. die Periodendauer. Zur Messung wird der timer1 (der 16bit Timer) des Arduino verwendet. Der Signalausgang des Durchflussmessers ist mit dem Interrupt 0 des Arduino verbunden. Dieser ist so konfiguriert dass er bei einer steigenden Impulseflanke auslöst und die Zeit seit dem letzen Puls in ein Array abspeichert (Periodendauer). Der Counter des timer1 wird nach jedem Puls wieder auf 0 gesetzt.
Falls innerhalb eines konfigurierbaren Zeitintervals kein Puls gemessen wird löst der timer1 einen Interrupt Service Request aus und setzt die Periodendauer auf den höchsten Wert (UINT_MAX, höchster Wert für unsigned int).
Zum Ausgleich von Messfehlern werden die Periodendauern über mehrere Werte (N=16) gemittelt. Falls ein Wert im Array UINT_MAX beträgt (z.B. wegen des timeouts) wird die Mittelung abgebrochen und der gemittelte Wert auf ULONG_MAX gesetzt (höchster Wert für unsigned long) und zurückgegeben. Damit wird der Durchfluss im Rahmen der Rechengenauigkeit 0 l/min und ein Fehler wird ausgelöst.
Die Durchflussmenge berechnet sich nach der Formel:
flow = N/(float)total/conversion
- N ist die Anzahl der Werte im Array
- total ist die Summe der Periodendauern
- conversion ist der Konversionsfaktor (Pulse/Sekunde pro l/min)
2 Temperatur Überwachung
Die Temperatur in der PFG Spule wird mit einem Temperaturcontroller von Jumo überwacht. Bei zu hohen Temperaturen (45 °C) wird das Alarm Relais geöffnet. Dieses Relais wird überwacht mit dem Analog Pin A0.
3 Copley Verstärker Interlock
Die Copley Stromquelle erwartet ein HIGH Signal am Eingang des Interlocks. Wird ein Fehler ausgelöst wird der Interlock-PIN des Arduino (Pin konfigurierbar) auf LOW gesetzt. Sobald die Störung behoben ist geht der PIN wieder automatisch auf HIGH. Die Alarm LED ist zum Interlock logisch invertiert.