Laboratorijsko napajanje kontrolisano mikrokontrolerom. Laboratorijsko dvokanalno napajanje sa mikroprocesorskom kontrolom Uradi sam Napajanje na mikrokontroleru

Podijeli na:

Izlazni napon napajanja može se mijenjati unutar 1,25....26 V, maksimalna izlazna struja je 2 A. Prag strujne zaštite može se mijenjati unutar 0,01...2 A u koracima od 0,01 A, i kašnjenje odziva - unutar 1...10 ms u koracima od 1 ms i 10...100 ms u koracima od 10 ms. Stabilizator napona (slika 1) je montiran na LT1084-ADJ (DA2) čipu. Pruža izlaznu struju do 5 A i ima ugrađene zaštitne jedinice kako od pregrijavanja (radna temperatura je oko 150 °C) tako i od prekoračenja izlazne struje. Štoviše, prag za strujnu zaštitu ovisi o padu napona na mikrokolu (razlika između ulaznog i izlaznog napona). Ako pad napona ne prelazi 10 V, maksimalna izlazna struja može dostići 5 A; kada se ovaj napon poveća na 15 V, smanjiće se na 3...4 A, a pri naponu od 17...18 V ili više neće prelaziti 1 A. Podešavanje izlaznog napona u rasponu od 1,25...26 V postiže se promjenjivim otpornikom R8.

Da bi se osiguralo napajanje sa izlaznom strujom do 2 A u cijelom rasponu izlaznih napona, na ulaz stabilizatora DA2 primjenjuje se postepena promjena napona. Četiri punovalna ispravljača sastavljena su na opadajućem transformatoru T1 i diodama VD1-VD8. Diodni ispravljač VD1, VD2 i stabilizator napona DA1 dizajnirani su za napajanje mikrokontrolera DD1, op-amp DA3 i digitalnog indikatora HG1. Izlazni napon ispravljača na diodama VD5, VD6 je 9...10 V, na diodama VD4, VD7 - 18...20 V, a na VD3, VD8 - 27...30 V. Izlazi ove tri ispravljači, ovisno o vrijednostima izlaznog napona napajanja, preko tranzistora sa efektom polja opto-releja U1-U3, mogu se priključiti na kondenzator za izravnavanje C4 i ulaz stabilizatora DA2. Opto-relejem upravlja mikrokontroler DD1.

Preklopni tranzistor VT1 obavlja funkciju elektronskog ključa; na komandu mikrokontrolera DD1 povezuje ili isključuje napon stabilizatora sa izlaza (utičnica XS1) napajanja. Senzor struje je montiran na otporniku R14, napon na njemu ovisi o izlaznoj struji. Ovaj napon se pojačava DC skalirajućim pojačivačem na DA3.1 op-amp i sa izlaza bafer pojačala na DA3.2 op-amp se napaja na PCO liniju (pin 23) mikrokontrolera DD1, koji je konfigurisan kao ulaz ugrađenog ADC-a. Načini rada napajanja, kao i trenutne vrijednosti struje i napona, prikazani su na LCD indikatoru HG1.

Kada se napajanje uključi, izlaz RSZ mikrokontrolera DD1, bez obzira na izlazni napon, bit će postavljen na visok logički nivo, otvorit će se tranzistori s efektom polja optokaplera U1 i ispravljač koji koristi diode VD3, VD8 (27...30 V) će biti spojen na ulaz stabilizatora DA2. Zatim se izlazni napon jedinice mjeri pomoću ADC-a ugrađenog u mikrokontroler DD1. Ovaj napon se dovodi do otpornog razdjelnika R9R11R12, a iz motora podešenog otpornika R11, već smanjeni napon se dovodi na PC1 liniju mikrokontrolera, koja je konfigurirana kao ADC ulaz.

Tokom rada, izlazni napon se konstantno mjeri, a odgovarajući ispravljač će biti priključen na ulaz stabilizatora. Zbog toga razlika između ulaznog i izlaznog napona stabilizatora DA2 ne prelazi 10...12 V, što omogućava postizanje maksimalne izlazne struje pri bilo kojem izlaznom naponu. Osim toga, ovo značajno smanjuje zagrijavanje DA2 stabilizatora.

Ako izlazni napon jedinice ne prelazi 5,7 V, visoki nivo će biti na PC5 izlazu mikrokontrolera DD1, a nizak na RSZ i RS4 izlazima, pa će ulaz DA2 stabilizatora dobiti napon od 9...10V od ispravljača na diodama VD5, VD6. U rasponu izlaznog napona od 5,7...13,7 V, napon od 18...20 V će se napajati na stabilizator iz ispravljača pomoću dioda VD4, VD7. Ako je izlazni napon veći od 13,7 V, stabilizator DA2 će se napajati naponom od 27...30 V iz ispravljača na diodama VD3, VD8. Preklopni prag napona se može promijeniti u izborniku početnih postavki od 1 do 50 V.

Istovremeno se mjeri izlazna struja; ako premaši unaprijed postavljenu vrijednost, na izlazu PC2 će se postaviti nizak logički nivo, tranzistor VT1 će se zatvoriti i napon neće teći na izlaz napajanja. Ako potrošena struja pulsira, prikazuje se njena amplituda.
Odmah nakon uključivanja napajanja, tranzistor VT1 se zatvara i na izlaz se ne dovodi napon. Program je u načinu podešavanja struje odziva zaštite i vremena kašnjenja (ako je potrebno), HG1 LCD indikator će prikazati sljedeću poruku:

ZAŠTITA
I=0,00A

i nakon pritiska na dugme SB3 sa treperećom najvažnijom cifrom:

KAŠNJENJE 1ms

U prvom slučaju treperi jedna od tri cifre; trenutna vrijednost ove cifre se mijenja pritiskom na tipku SB1 “+” ili SB2 “-”. Ova cifra se bira pritiskom na dugme SB3 “Select”. Da biste onemogućili zaštitu, morate pritisnuti dugme SB2 “-” dok se na ekranu ne pojavi poruka:
U= 10.0V
z off z

Nakon što podesite potrebnu struju rada zaštite, pritisnite dugme SB3 „Odaberi“ i držite ga oko sekundu - uređaj će preći u radni režim, tranzistor VT1 će se otvoriti i LCD indikator HG1 će prikazati trenutne vrednosti napona i struje:
U= 10.0V
I=0,00A

Kada je odgoda uključena, pored vrijednosti napona i struje, na indikatoru će se prikazati trepćući znak uzvika kao podsjetnik:
U=10.0V
I 0.00A!

Ako je zaštita isključena, umjesto znaka uzvika pojavit će se trepćuća munja.
Ako je izlazna struja jednaka ili premašuje postavljenu vrijednost struje zaštite, tranzistor VT1 će se zatvoriti i na ekranu će se pojaviti poruka:
ZAŠTITA
I=1,00A

Štaviše, treptaće reč “PROTECTION”. Nakon kratkog pritiska na bilo koji od tastera, uređaj će se ponovo prebaciti u režim podešavanja struje rada zaštite.
Ako pritisnete dugme SB1 “+” ili SB2 “-” u režimu rada, uključiće se odeljak za podešavanje vremenskog kašnjenja za strujnu zaštitu i na indikatoru će se pojaviti sledeća poruka:
KAŠNJENJE 1ms

Pritiskom na tipku SB1 "+" ili SB2 "-" mijenjate odgodu od 1 ms do 10 ms u koracima od 1 ms i od 10 do 100 ms u koracima od 10 ms. Trenutna zaštitna kašnjenja radi na sljedeći način. Ako izlazna struja postane jednaka ili premaši postavljenu vrijednost, napravit će se pauza zadanog trajanja (od 1 do 100 ms), nakon čega će se mjerenje ponovo izvršiti. Ako je struja i dalje jednaka ili veća od zadane vrijednosti, tranzistor VT1 će se zatvoriti i opterećenje će biti bez napona. Ako tokom ovog vremenskog intervala izlazna struja postane manja od radne struje, uređaj će ostati u radnom režimu. Da biste onemogućili kašnjenje, morate smanjiti njegovu vrijednost pritiskom na tipku SB2 “-” dok se na ekranu ne pojavi poruka:
OFF DELAY

U radnom režimu možete ručno isključiti izlazni napon i prebaciti se u režim podešavanja struje zaštite; da biste to uradili, pritisnite dugme SB3 „Odaberi“.
Program ima meni početnih postavki, da biste u njega ušli, potrebno je da uključite napajanje dok držite pritisnutu tipku SB3 „Odaberi“. Prvo će se prikazati meni za podešavanje frekvencije takta ugrađenog ADC mikrokontrolera DD1:
ADC SAT 500 kHz

Pritiskom na dugme SB1 "+" ili SB2 "-" možete odabrati tri frekvencije takta ugrađenog ADC-a: 500 kHz, 1 MHz i 2 MHz. Na frekvenciji od 500 kHz, vrijeme odziva zaštite je 64 μs, na frekvencijama od 1 i 2 MHz - 36 i 22 μs, respektivno. Bolje je kalibrirati uređaj na frekvenciji od 500 kHz (podešeno po defaultu).

Da biste prešli na sledeću postavku, pritisnite dugme SB3 „Odaberi“ i pojaviće se poruka:
KORAK2
OD 5.7V

U ovom dijelu izbornika možete promijeniti (pritiskom na tipku SB1 "+" ili SB2 "-") vrijednost izlaznog napona na kojem je jedan ili drugi ispravljač priključen na ulaz DA2 stabilizatora. Sljedeći put kada pritisnete tipku SB3 “Select”, pojavit će se meni za postavljanje sljedećeg praga prebacivanja:
KORACI
OD 13.7V

Kada pređete na sljedeći odjeljak izbornika, otvorit će se tranzistor VT1, a trenutna zaštita će biti onemogućena. Pojaviće se poruka: U= 10.0V* I=0.OOA*
U ovom dijelu mijenja se vrijednost koeficijenta k koji se koristi u programu za korekciju očitavanja izlaznog napona u zavisnosti od izlazne struje. Činjenica je da preko otpornika R14 i tranzistora VT1 pri maksimalnoj izlaznoj struji pad napona iznosi i do 0,5 V. Pošto se za mjerenje izlaznog napona u programu koristi otpornički razdjelnik R9R11R12, spojen prije otpornika R14 i tranzistora VT1, u zavisnosti od struje koja teče, ovaj pad napona se izračunava i oduzima od izmjerene vrijednosti napona. Kada pritisnete dugme SB1 "+" ili SB2 "-", indikator će prikazati vrednost k koeficijenta umesto trenutne vrednosti:
U= 10.0V* k=80

Podrazumevano je 80, može se promeniti pritiskom na dugme SB1 "+" ili SB2 "-".
Kada sledeći put pritisnete dugme SB3 “Select”, DD1 mikrokontroler će se ponovo pokrenuti, a sva podešavanja će biti sačuvana u njegovoj nepromenljivoj memoriji i koristiće se prilikom narednih pokretanja.

Većina dijelova, uključujući transformator T1, postavljeni su na prototip štampane ploče (slika 2). Korištena je žičana instalacija. Kondenzatori C5 i C7 su instalirani što je moguće bliže terminalima stabilizatora DA2. Prednja ploča (slika 3) sadrži indikator, prekidač za napajanje, varijabilni otpornik, dugmad i izlazne utičnice.

Koriste se fiksni otpornici MLT, S2-23, pored otpornika R14 - tip je SQP-15, višeokretni podesni otpornici - SP5-2, varijabilni otpornici - SPZ-1, SPZ-400, čiji je motor doveden u rotaciju kroz zupčanik sa omjerom prijenosa jednakim tri (slika 4). Rezultat je promjenjivi otpornik s tri okreta, koji vam omogućava da brzo i istovremeno precizno promijenite napon na izlazu stabilizatora.

Preporučljivo je koristiti tantalske kondenzatore C5, C7, uvezene oksidne kondenzatore, ostalo - K10-17. Umjesto onoga što je prikazano na dijagramu, možete koristiti LCD indikator (dva reda od po osam znakova) sa englesko-ruskim skupom znakova na kontrolerima KS0066, HD47780, na primjer WH0802A-YGH-CT iz Winstar-a. Diode 1N4005 su zamjenjive diodama 1N4002-1N4007, 1N5819, diode P600B - sa P600DP600M, 1 N5401-1 N5408.

Stabilizator LT1084 je pričvršćen kroz izolacionu zaptivku koja provodi toplotu na metalno telo uređaja, koje služi kao hladnjak.Ovaj stabilizator se može zameniti sa LM1084, ali mora imati podesivi izlazni napon (sa indeksom ADJ) . Domaći analog je mikro krug KR142EN22A, ali njegove performanse u ovom uređaju nisu testirane. Stabilizator 7805 može se zamijeniti domaćim KR142EN5A.

Prigušnica L1 - domaći DM-0.1 ili uvozni EC-24, može se zamijeniti otpornikom od 100 Ohma. Kvarcni rezonator ZQ1 - RG-05, HC-49U. Tipke - bilo koje s normalno otvorenim kontaktom, na primjer SDTM-630-N, prekidač za napajanje - B100G. Korišten je transformator čiji je tip nepoznat (navedeni su samo parametri sekundarnog namota - 24 V, 2,5 A), ali je po dimenzijama sličan transformatoru TTP-60. Sekundarni namotaj se uklanja i dva nova su namotana. Da bi se odredio potreban broj zavoja prije uklanjanja namota, izmjeren je izlazni napon i pronađen je broj zavoja po 1 V napona. Zatim, pomoću žice PEV-2 0,7...0,8, istovremeno se namotaju dva namotaja sa po dva slavina. Broj zavoja treba biti takav da prve slavine oba namota imaju napon od 9 V, a druge slavine - 18 V. U autorskoj verziji, svaki od namotaja sadržavao je 162 zavoja s slavinama iz 54. i 108. zavoja.

Podešavanje počinje bez instaliranog mikrokontrolera, op-pojačala i indikatora provjerom konstantnih napona na izlazima ispravljača i stabilizatora DA1. Prilikom programiranja mikrokontrolera potrebno je postaviti konfiguracijske bitove (bitove osigurača):
CKSELO - 1;
CKSEL1 - 1;
CKSEL2- 1;
CKSEL3- 1;
SUT1 - 1;
BOOTRST - 1;
EESAVE - 1;
WDTON - 1;
RSTDISBL - 1;
SUTO - 0;
BODEN - 0;
BODLEVEL - 0;
ČIZME - 0;
ČIZME Z1 - 0;
CKOPT - 0;
SPIEN - 0.

Mikrokontroler se može programirati u krugu, sa programatorom spojenim na XP2 utikač. U ovom slučaju, mikrokontroler se napaja iz izvora napajanja.
Nakon instaliranja mikrokontrolera i op-pojačala, povežite indikator i uključite uređaj (bez opterećenja), držeći pritisnutu tipku SB3 “Select” i program mikrokontrolera će prijeći u režim početnih postavki. Otpornik R16 postavlja željeni kontrast indikatorske slike, a izbor otpornika R18 postavlja svjetlinu pozadinskog osvjetljenja panela indikatora.

Zatim, pritiskom na dugme SB3 „Izaberi“, potrebno je da izaberete odeljak za podešavanje k koeficijenta u meniju. Standardni voltmetar je priključen na izlaz uređaja i izlazni napon je postavljen blizu maksimuma. Otpornik R11 izjednačava očitanja indikatora i voltmetra. U ovom slučaju, izlazna struja bi trebala biti nula.

Zatim postavite minimalni izlazni napon (1,25V) i na izlaz priključite serijski spojeni standardni ampermetar i otpornik opterećenja otpora oko 10 Ohma i snage 40...50 W. Promjenom izlaznog napona, postavite izlaznu struju na oko 2 A i koristite otpornik R17 da dovedete očitanja indikatora u skladu s očitanjima ampermetra. Nakon toga, otpornik otpora od 1 kOhm se spaja u seriju s ampermetrom i izlazna struja se podešava na 10 mA promjenom izlaznog napona. Indikator bi trebao pokazati istu trenutnu vrijednost; ako to nije slučaj i očitanja su manja, potrebno je između izlaza stabilizatora DA1 i izvora tranzistora VT1 ugraditi otpornik otpora od 300...1000 oma i njegov odabir za izjednačavanje očitavanja indikatora i ampermetra. Možete privremeno koristiti promjenjivi otpornik, a zatim ga zamijeniti konstantnim s odgovarajućim otporom.

Konačno, vrijednost koeficijenta k je pojašnjena. Da biste to učinili, standardni voltmetar i snažan otpornik opterećenja ponovno su povezani na izlaz. Promjenom izlaznog napona izlazna struja se postavlja blizu maksimuma. Pritiskom na dugme SB1 "+" ili SB2 "-" promenite koeficijent k tako da se očitavanja indikatora i voltmetra poklapaju. Nakon pritiska na dugme SB3 “Select”, mikrokontroler će se ponovo pokrenuti i napajanje će biti spremno za rad.
Treba napomenuti da je maksimalna izlazna struja (2 A) ograničena tipom korištenih opto-releja i može se povećati na 2,5 A ako se zamjene snažnijim.

ARHIVA: Preuzmite sa servera

D. MALTSEV, Moskva
"Radio" br. 12 2008 Poglavlje:

Napajanje je predviđeno za postavljanje i popravku opreme u radio-amaterskoj laboratoriji. Senzor temperature kontrolira temperaturu uređaja napajanog. Ako premaši prag, uređaj će biti onemogućen. To vam omogućava da prekinete razvoj vanredne situacije u ranoj fazi i spriječite katastrofalne posljedice. Tajmer isključuje napajanje nakon određenog vremena, što se posebno može koristiti pri punjenju baterija.

Glavne tehničke karakteristike

Izlazni stabilizirani napon, V………..0...15
Rezolucija digitalnog voltmetra, V...................0.1
Prag ograničenja izlazne struje. A
minimum................................................ ......0.1
maksimum ................................................ ......1
Interval mjerenja temperature, °C................0...100
Maksimalno trajanje tajmera......9 sati 50 minuta
Dimenzije, mm ................................................105x90x70

Dijagram napajanja je prikazan na sl. 1. Osnova uređaja je mikrokontroler PIC16F88 (DD1), čija je upotreba perifernih modula omogućila proširenje funkcionalnosti jedinice bez kompliciranja.
Podesivi stabilizator napona - linearna kompenzacija. Sadrži podesivi izvor referentnog napona, regulator izlaznog napona i uređaj za poređenje napona. Uređaj za poređenje je ugrađeni komparator mikrokontrolera, čiji se invertujući ulaz RA1 napaja izlaznim naponom preko razdelnika R26R28 i otpornika R27, a referentni napon se dovodi na neinvertujući ulaz RA2. Izlazni signal uređaja za poređenje upravlja regulatorom izlaznog napona.

Izvor regulisanog referentnog napona je modul mikrokontrolera SSR koji radi u režimu generisanja pravougaonih impulsa promenljivog trajanja na izlazu RB0. Referentni napon je konstantna komponenta ovih impulsa, proporcionalna njihovom radnom ciklusu, koja se može kontrolirati programom. Referentni napon je izolovan niskopropusnim filterom R1C1R2R5C3. Tuning otpornik R2 se koristi da ga reguliše tokom podešavanja.

Regulator izlaznog napona je sastavljen na moćnom kompozitnom pnp tranzistoru VT1, spojenom na pozitivnu žicu napajanja. Budući da tranzistor VT1 ima veliki koeficijent prijenosa bazne struje, mala bazna struja, koju obezbjeđuje tranzistor sa efektom polja male snage VT2, dovoljna je da ga otvori. Otpornik R7 povezuje kapiju tranzistora VT2 sa zajedničkom žicom, koja ovaj tranzistor drži u zatvorenom stanju tokom inicijalizacije portova mikrokontrolera na početku njegovog programskog izvršavanja. Kondenzator C9 korigira frekvencijski odziv kontrolne petlje, sprječavajući samopobudu stabilizatora.

Upravljački krug regulatora izlaznog napona spojen je na liniju RA4 mikrokontrolera. Koristeći interni elektronski prekidač, ovaj pin se može spojiti ili isključiti sa izlaza komparatora uređaja za poređenje. Programskim upravljanjem ovim prekidačem možete postaviti regulator izlaznog napona na isključen kada je izlazni napon nula, ili na uključen kada je izlazni napon proporcionalan referentnom naponu.

Analogno kalibrirani temperaturni senzor LM35 (BK1), koji linearno pretvara temperaturu u napon sa koeficijentom od 10 mV/ºS, povezan je preko kola R4C2 na pin RA3 mikrokontrolera, konfigurisan kao analogni ulaz. Interni analogno-digitalni pretvarač (ADC) mikrokontrolera se koristi u digitalnom mjeraču napona i temperature. ADC ulaz može biti softverski spojen na pinove RA1 - RAZ. Da bi se povećala otpornost na buku mjerne staze, rad ADC-a je sinhronizovan sa periodom dinamičke indikacije od 20 ms. Rezultat konverzije obrađuje softverski filter za usrednjavanje.

Na početku svakog perioda mjerenja, ADC pretvara napon prvo iz izlaza, a zatim iz temperaturnog senzora. Od 16 očitavanja svakog parametra izračunava se aritmetička srednja vrijednost, koja se prikazuje na indikatoru. Period ažuriranja očitavanja je 320 ms. Prosječna vrijednost temperature, bez obzira na to da li je prikazana na HG1 indikatoru ili ne, upoređuje se s korisnički definiranim pragom prije ažuriranja. Ako premaši prag, izlazni napon će se isključiti. Čim temperatura padne 2 ºS ispod praga, izlazni napon će se ponovo uključiti.

Program mikrokontrolera obezbeđuje brojač vremena za uključeno napajanje. Vrijednosti registra brojača se ažuriraju svake minute i upoređuju sa postavljenom vrijednošću iznad koje se izlazni napon isključuje. Ovo može biti potrebno da se ograniči vrijeme nekog procesa, na primjer, punjenja baterije.

Graničnik izlazne struje radi nezavisno od mikrokontrolera i njegovog programa.Štiti napajanje od kratkih spojeva na izlazu i ograničava izlaznu struju smanjenjem izlaznog napona. Osnova graničnika je jedinica koja pretvara struju opterećenja u napon proporcionalan njoj u odnosu na uobičajenu žicu, opisan u članku I. Nechaeva „Indikator granice struje“ u „Radio“, 2002, br. 9, str. . 23. Ova jedinica je sastavljena pomoću op-amp DA2.2, tranzistora VT4 i otpornika R23-R25. Otpornik R25 je senzor struje opterećenja spojen na pozitivno strujno kolo.

Napon proporcionalan izlaznoj struji iz izvora tranzistora VT4 kroz otpornik R20 se dovodi na invertujući ulaz (pin 6) op-amp DA2.1, a njegov neinvertujući ulaz (pin 5) se napaja naponom iz motor varijabilnog otpornika R18. Kada položaj ovog motora ostane nepromijenjen, napon na njemu je stabilan, budući da su serijski spojeni otpornici R17 i R18 spojeni na stabilizirani napon od +5 V sa izlaza mikrokruga DA1. Pomeranjem klizača promenljivog otpornika R18 podešava se prag za ograničavanje izlazne struje.

Ako je napon na neinvertirajućem ulazu op-amp DA2.1 veći od napona na izvoru tranzistora VT4, koji je proporcionalan struji, tada je napon na izlazu ovog op-ampa blizu njegovog napon napajanja, dioda VD2 je zatvorena i ne utiče na stabilizaciju izlaznog napona. LED HL1 je isključen i zaštićen od obrnutog napona diodom VD3. Ako napon na izvoru tranzistora VT4 premašuje napon na neinvertirajućem ulazu op-pojačala DA2.1, napon na izlazu ovog op-pojačala DA2.1 će pasti na gotovo nulu. Struja će početi teći kroz otpornik R19, diodu VD3 i LED HL1. Dioda VD2 se otvara, uzrokujući smanjenje izlaznog napona na sljedeći način. tako da izlazna struja ne prelazi granični prag. HL1 LED će se upaliti - indikator načina ograničavanja struje opterećenja.

Nakon uključivanja jedinice, napon napajanja od 5 V sa DA1 stabilizatora se dovodi do DD1 mikrokontrolera. koji konfiguriše ulazno-izlazne portove, konfiguraciju i režime ugrađenih perifernih modula prema programu, čita vrednosti izlaznog napona, podešavanja temperature i vremenskog kašnjenja iz EEPROM (nehlapljive memorije) u registre. Indikator HG1 prikazuje broj verzije programa u trajanju od dvije sekunde, a zatim, uz smanjenu svjetlinu, vrijednost napona koji bi trebao biti na izlazu, ali u ovom trenutku još nije uključen. Pritiskom na tipku SB1 uključuje se izlazni napon uključeno sa vrijednošću prethodno zabilježenom u EEPROM-u, indikator HG1 će ga prikazati punom svjetlinom. Sljedećim pritiskom na ovo dugme ponovo će se isključiti izlazni napon i tako dalje. Pritiskom na SB3 i SB4 povećava se ili smanjuje izlazni napon. Kratkim pritiskom možete fino podesiti izlazni napon, a držanjem dugmadi možete ga grubo podesiti. Ako je potrebno da sljedeći put kada se izvor napajanja uključi, izlaz ima novu vrijednost napona, tada je potrebno zapisati u memoriju pritiskom i držanjem tipke SB2. Kada indikator pokaže "SAU", dugme se otpusti, nova vrijednost će biti sačuvana u EEPROM-u.

Kratak pritisak na SB2 omogućava vam da vidite vrijednost brojača temperature i vremena na indikatoru u koracima od 10 minuta. Vrijednosti podešavanja temperature i vremena se mogu vidjeti držeći ovo dugme, a indikator će pokazati treptajuće vrijednosti odgovarajućih postavki koje se mogu mijenjati pomoću tipki SB3 i SB4. Pritiskom i držanjem tipke SB2 nove vrijednosti će se pohraniti u EEPROM.

Ako tokom rada uređaja sa uključenim izlaznim naponom temperatura senzora BK1 premaši postavljenu, izlazni napon će se isključiti. Indikator će prikazati trepćuće “o.t”, što znači da je temperatura prekoračena. Čim temperatura padne ispod postavljene vrijednosti za 2 C, izlazni napon će se uključiti, a indikator HG1 će pokazati njegovu vrijednost.

Ako se vrijednost brojača vremena poklapa sa postavljenom vrijednošću, izlazni napon će se isključiti i indikator će prikazati trepćuće “o.h”, što znači da je vrijeme prekoračeno. Nakon toga možete uključiti ulazni napon pomicanjem postavke vremena naprijed ili na “0”.

Mrežni transformator T1 industrijski se proizvodi sa naponom sekundarnog namota od 17 V i dozvoljenom strujom opterećenja od 1,2 A. Možete koristiti transformator TP-115-K8 sa dva sekundarna namota od po 9 V i strujom od 1,1 A koji su povezani u fazi u nizu. Pogodan je i mrežni transformator iz tehnologije lampe sa tri namota sa žarnom niti od po 6,3 V, koji su povezani na isti način. VD1 diodni most mora biti projektovan za napon od najmanje 50 V i prosječnu ispravljenu struju od najmanje 2 A. Diode 1N4148 (VD2 i VD3) mogu se zamijeniti sa KD522 sa bilo kojim slovnim indeksom. BAT85 diode (VD4-VD6) mogu se zamijeniti drugim Schottky diodama, na primjer, 1N5817, 1N5818.

Regulacijski tranzistor VT1 pnp strukture, kompozitni KT825G u metalnom kućištu, odabran je s velikom rezervom struje kako bi se osigurala pouzdanost uređaja. Može se zamijeniti sličnim s maksimalnim naponom kolektor-emiter od najmanje 50 V i strujom kolektora od 3 A ili više. Tranzistor VT1 je instaliran na rebrasti hladnjak sa površinom hlađenja od 100 cm2. Hladnjak sa tranzistorom VT1 pričvršćen je na gornji poklopac kućišta sa vanjske strane, kao što je prikazano na fotografiji na Sl. 2. Tranzistori sa efektom polja VT2 i VT4 - bilo koji iz serije KP501 ili uvezeni 2N7000. Tranzistor VT3 može biti bilo koji iz serije KT3102, KT342.

Indikator HG1 je trocifreni ili četvorocifreni sa zajedničkom anodom. Može se sastojati od tri odvojena jednocifrena indikatora. U ovom slučaju, terminali istog imena segmenata su međusobno povezani, tranzistor VT3 nije instaliran, a izlaz decimalne točke druge znamenke povezan je na zajedničku žicu kroz otpornik od 1 kOhm.
Dugmad SB1-SB4 su uzeta iz neispravne kancelarijske opreme, uključujući inkjet štampač. Stabilizator napona DA1 - bilo koji od serije 7805 u kućištu TO220. Trimer otpornik R28 - 3266W-1-103 - uvezeni manji multi-turn proizvođača Bourns. Senzor struje R25 sastoji se od četiri paralelno povezana otpornika otpora od 1 Ohm i nazivne snage od 0,5 W.

Napajanje je sastavljeno bez VD2 diode. provjeriti ispravnu instalaciju i odsustvo kratkih spojeva. Po prvi put spojite jedinicu na mrežu bez mikrokontrolera DD1 i opterećenja. Pomoću voltmetra provjerite da li je napon u utičnici 14 panela DD1 5 V, na emiteru tranzistora VT1 - 17...20 V, na njegovom kolektoru - oko 0 V. Jedinica je isključena i DD1 mikrokontroler je instaliran u panel sa unapred snimljenim programom, kodovi koji su dati u ad_ps1 .hex datoteci.

Predstavljam vašoj pažnji provjereni dijagram dobrog laboratorijskog napajanja, objavljen u časopisu "Radio" br. 3, maksimalnog napona od 40 V i struje do 10 A. Napajanje je opremljeno digitalnim displej sa mikrokontrolerskom kontrolom. Krug napajanja je prikazan na slici:

Opis rada uređaja. Optocoupler održava pad napona na linearnom regulatoru od približno 1,5 V. Ako se pad napona na čipu poveća (na primjer, zbog povećanja ulaznog napona), LED dioda optokaplera i, shodno tome, fototranzistor se uključuju. PHI kontroler se isključuje, zatvarajući prekidački tranzistor. Napon na ulazu linearnog stabilizatora će se smanjiti.

Da bi se povećala stabilnost, otpornik R3 je postavljen što bliže stabilizatorskom čipu DA1. Prigušnice L1, L2 su sekcije feritnih cijevi postavljene na terminale gejta tranzistora sa efektom polja VT1, VT3. Dužina ovih cijevi je otprilike polovina dužine elektrode. Induktor L3 je namotan na dva prstenasta magnetna jezgra K36x25x7,5 presavijena od permaloje MP 140. Njegov namotaj sadrži 45 zavoja koji su namotani u dvije PEV-2 žice prečnika 1 mm, ravnomjerno položene po obodu magneta. jezgro. Dozvoljena je zamjena tranzistora IRF9540 sa IRF4905, a tranzistora IRF1010N sa BUZ11, IRF540.

Ako je potrebno sa izlaznom strujom većom od 7,5 A, potrebno je dodati još jedan regulator DA5 paralelno sa DA1. Tada će maksimalna struja opterećenja doseći 15 A. U ovom slučaju, induktor L3 je namotan sa snopom koji se sastoji od četiri žice PEV-2 promjera 1 mm, a kapacitet kondenzatora C1-SZ je približno udvostručen. Otpornici R18, R19 biraju se prema istom stupnju zagrijavanja mikro krugova DA1, DA5. PHI kontroler treba zamijeniti drugim koji omogućava rad na višoj frekvenciji, na primjer, KR1156EU2.

Modul za digitalno mjerenje napona i struje laboratorijske jedinice za napajanje

Osnova uređaja je mikrokontroler PICI6F873. DA2 čip sadrži stabilizator napona, koji se takođe koristi kao referenca za ugrađeni ADC DDI mikrokontrolera. Portovi RA5 i RA4 su programirani kao ADC ulazi za mjerenje napona i struje, respektivno, a RA3 je za upravljanje tranzistorom sa efektom polja. Senzor struje je otpornik R2, a senzor napona je otporni djelitelj R7 R8. Trenutni signal senzora je pojačan DAI operativnim pojačalom. 1. a op-amp DA1.2 se koristi kao bafer pojačalo.

specifikacije:

Mjerenje napona, V - 0..50.
Mjerenje struje, A - 0.05..9.99.
Zaštitni pragovi:
- po struji. A - od 0,05 do 9,99.
- po naponu. B - od 0,1 do 50.
Napon napajanja, V - 9...40.
Maksimalna potrošnja struje, mA - 50.

Dobro, pouzdano i jednostavno za korištenje napajanje je najvažniji i najčešće korišten uređaj u svakom radioamaterskom laboratoriju.

Industrijsko stabilizirano napajanje je prilično skup uređaj. Koristeći mikrokontroler prilikom dizajniranja napajanja, možete napraviti uređaj koji ima mnogo dodatnih funkcija, jednostavan je za proizvodnju i vrlo je pristupačan.

Ovo digitalno DC napajanje je vrlo uspješan proizvod i sada je u svojoj trećoj verziji. I dalje se zasniva na istoj ideji kao i prva opcija, ali dolazi s nekim lijepim poboljšanjima.

Uvod

Ovo napajanje je najmanje složeno za izradu od većine drugih kola, ali ima mnogo više karakteristika:

Displej prikazuje trenutne izmjerene vrijednosti napona i struje.
- Displej prikazuje unaprijed postavljena ograničenja napona i struje.
- Koriste se samo standardne komponente (bez posebnih čipova).
- Zahtijeva jednopolarni napon napajanja (nema zasebnog negativnog napona napajanja za op-pojačala ili kontrolnu logiku)
- Možete kontrolisati napajanje sa svog računara. Možete očitati struju i napon, a možete ih postaviti jednostavnim komandama. Ovo je veoma korisno za automatizovano testiranje.
- Mala tastatura za direktan unos željenog napona i maksimalne struje.
- Ovo je zaista mali, ali moćan izvor energije.

Da li je moguće ukloniti neke komponente ili dodati dodatne funkcije? Trik je u premještanju funkcionalnosti analognih komponenti kao što su op-pojačala u mikrokontroler. Drugim riječima, složenost softvera, algoritama se povećava, a hardverska složenost smanjuje. Ovo smanjuje ukupnu složenost za vas jer se softver može jednostavno preuzeti.

Osnovne električne projektne ideje

Počnimo s najjednostavnijim stabiliziranim napajanjem. Sastoji se od 2 glavna dijela: tranzistora i zener diode, koja stvara referentni napon.

Izlazni napon ovog kola bit će Uref minus 0,7 volti, koji pada između B i E na tranzistoru. Zener dioda i otpornik stvaraju referentni napon koji je stabilan čak i ako postoje skokovi napona na ulazu. Tranzistor je potreban za prebacivanje visokih struja koje zener dioda i otpornik ne mogu osigurati. U ovoj ulozi, tranzistor samo pojačava struju. Da biste izračunali struju na otporniku i zener diodi, potrebno je podijeliti izlaznu struju sa HFE tranzistora (HFE broj, koji se može naći u tabeli sa karakteristikama tranzistora).

Koji su problemi sa ovom šemom?

Tranzistor će izgorjeti kada dođe do kratkog spoja na izlazu.
- Pruža samo fiksni izlazni napon.

Ovo su prilično ozbiljna ograničenja koja ovaj krug čine neprikladnim za naš projekat, ali to je osnova za dizajniranje elektronički kontroliranog napajanja.

Za prevazilaženje ovih problema potrebno je koristiti „inteligenciju“ koja će regulisati izlaznu struju i promijeniti referentni napon. To je to (...i ovo kolo čini mnogo komplikovanijim).

U posljednjih nekoliko decenija ljudi su koristili op-pojačala za pokretanje ovog algoritma. Operativna pojačala se u principu mogu koristiti kao analogni računari za sabiranje, oduzimanje, množenje ili izvođenje logičkih operacija "ili" na naponima i strujama.

Danas se sve ove operacije mogu brzo izvesti pomoću mikrokontrolera. Najbolji dio je što dobijate voltmetar i ampermetar kao besplatan dodatak. U svakom slučaju, mikrokontroler mora poznavati trenutne i naponske izlazne parametre. Samo ih trebate prikazati. Šta nam treba od mikrokontrolera:

ADC (analogno-digitalni pretvarač) za mjerenje napona i struje.
- DAC (digitalno-analogni pretvarač) za upravljanje tranzistorom (podešavanje referentnog napona).

Problem je što DAC mora biti vrlo brz. Ako se na izlazu otkrije kratki spoj, tada moramo odmah smanjiti napon na bazi tranzistora, inače će izgorjeti. Brzina odgovora bi trebala biti unutar milisekundi (brza kao op-amp).

ATmega8 ima ADC koji je prilično brz, a na prvi pogled nema DAC. Možete koristiti modulaciju širine impulsa (PWM) i analogni niskopropusni filter za postizanje DAC-a, ali PWM je sam po sebi presporo u softveru za implementaciju zaštite od kratkog spoja. Kako napraviti brzi DAC?

Postoji mnogo načina za kreiranje digitalno-analognih pretvarača, ali on mora biti brz i jednostavan, koji će se lako povezati s našim mikrokontrolerom. Postoji krug pretvarača poznat kao "R-2R matrica". Sastoji se samo od otpornika i prekidača. Koriste se dvije vrste vrijednosti otpornika. Jedan sa R vrijednošću i jedan s dvostrukom R vrijednošću.

Iznad je dijagram strujnog kola 3-bitnog R2R DAC-a. Logička kontrola se prebacuje između GND i Vcc. Logička jedinica povezuje prekidač na Vcc, a logička nula na GND. Šta radi ovo kolo? Reguliše napon u koracima od Vcc/8. Ukupni izlazni napon je:

Uout = Z * (Vcc / (Zmax +1), gdje je Z bitna rezolucija DAC-a (0-7), u ovom slučaju 3-bitna.

Unutrašnji otpor kola, kao što se može vidjeti, bit će jednak R.

Umjesto korištenja posebnog prekidača, možete spojiti R-2R matricu na linije porta mikrokontrolera.

Kreiranje DC signala različitih nivoa pomoću PWM-a (širina impulsa modulacije)

Modulacija širine impulsa je tehnika koja generiše impulse i propušta ih kroz niskopropusni filter sa graničnom frekvencijom znatno nižom od frekvencije impulsa. Kao rezultat toga, DC struja i signal napona zavise od širine ovih impulsa.

Atmega8 ima hardverski 16-bitni PWM. Odnosno, teoretski je moguće imati 16-bitni DAC koristeći mali broj komponenti. Da biste dobili pravi DC signal iz PWM signala, morate ga filtrirati, to može biti problem pri visokim rezolucijama. Što je veća tačnost potrebna, to bi frekvencija PWM signala trebala biti niža. To znači da su potrebni veliki kondenzatori i da je vrijeme odziva vrlo sporo. Prva i druga verzija digitalnog istosmjernog napajanja izgrađene su na 10-bitnoj R2R matrici. To jest, maksimalni izlazni napon se može podesiti u 1024 koraka. Ako koristite ATmega8 sa generatorom takta od 8 MHz i 10-bitnim PWM, tada će impulsi PWM signala imati frekvenciju od 8MHz/1024 = 7,8KHz. Da biste dobili najbolji DC signal morate ga filtrirati filterom drugog reda od 700 Hz ili manje.

Možete zamisliti šta bi se dogodilo da koristite 16-bitni PWM. 8MHz/65536 = 122Hz. Ispod 12Hz je ono što vam treba.

Kombinacija R2R matrice i PWM

Možete koristiti PWM i R2R matricu zajedno. U ovom projektu koristićemo 7-bitnu R2R matricu u kombinaciji sa 5-bitnim PWM signalom. Sa taktom kontrolera od 8 MHz i rezolucijom od 5 bita, dobićemo signal od 250 kHz. Frekvencija od 250 kHz može se pretvoriti u DC signal pomoću malog broja kondenzatora.

Originalna verzija digitalnog DC napajanja koristila je 10-bitni R2R matrični DAC. U novom dizajnu koristimo R2R matricu i PWM ukupne rezolucije od 12 bita.

Oversampling

Na račun određenog vremena obrade, rezolucija analogno-digitalnog pretvarača (ADC) može se povećati. Ovo se zove resampling. Četvorostruko ponovno uzorkovanje rezultira dvostrukom rezolucijom. To jest: 4 uzastopna uzorka mogu se koristiti za dobijanje dvostruko više koraka po ADC-u. Teorija iza ponovnog uzorkovanja objašnjena je u PDF dokumentu koji možete pronaći na kraju ovog članka. Koristimo preduzorkovanje za napon kontrolne petlje. Za strujnu kontrolnu petlju koristimo originalnu rezoluciju ADC-a jer je brzo vrijeme odziva ovdje važnije od rezolucije.

Detaljan opis projekta

Još uvijek nedostaje nekoliko tehničkih detalja:

DAC (digitalno-analogni pretvarač) ne može pokretati energetski tranzistor
- Mikrokontroler radi od 5V, to znači da je maksimalni izlaz DAC-a 5V, a maksimalni izlazni napon na tranzistoru snage će biti 5 - 0,7 = 4,3V.

Da to popravimo moramo dodati strujne i naponske pojačala.

Dodavanje stepena pojačala na DAC

Kada dodajemo pojačalo, moramo imati na umu da ono mora podnijeti velike signale. Većina dizajna pojačala (npr. za audio) napravljena je pod pretpostavkom da će signali biti mali u poređenju sa naponom napajanja. Zato zaboravite na sve klasične knjige o izračunavanju pojačala za tranzistor snage.

Mogli bismo koristiti op-pojačala, ali oni bi zahtijevali dodatni pozitivni i negativni napon napajanja, što želimo izbjeći.

Postoji i dodatni zahtjev da pojačalo mora pojačati napon od nule u stabilnom stanju bez oscilacija. Jednostavno rečeno, ne bi trebalo biti fluktuacija napona kada je napajanje uključeno.

Ispod je dijagram pojačivača koji je pogodan za ovu svrhu.

Počnimo sa tranzistorom snage. Koristimo BD245 (Q1). Prema karakteristikama, tranzistor ima HFE = 20 na 3A. Stoga će trošiti oko 150 mA na bazi. Za pojačanje kontrolne struje koristimo kombinaciju poznatu kao "Darlington tranzistor". Da bismo to učinili, koristimo tranzistor srednje snage. Tipično, HFE vrijednost bi trebala biti 50-100. Ovo će smanjiti potrebnu struju na 3 mA (150 mA / 50). Struja od 3mA je signal koji dolazi od tranzistora male snage kao što su BC547/BC557. Tranzistori s takvom izlaznom strujom vrlo su pogodni za izgradnju naponskog pojačala.

Da bismo dobili izlaz od 30V, moramo pojačati 5V koji dolazi iz DAC-a sa faktorom 6. Da bismo to učinili, kombiniramo PNP i NPN tranzistore, kao što je prikazano gore. Dobitak napona ovog kola se izračunava:

Vampl = (R6 + R7) / R7

Napajanje može biti dostupno u 2 verzije: sa maksimalnim izlaznim naponom od 30 i 22V. Kombinacija 1K i 6.8K daje faktor 7.8, što je dobro za verziju od 30V, ali može doći do gubitka pri većim strujama (naša formula je linearna, ali u stvarnosti nije). Za 22V verziju koristimo 1K i 4.7K.

Unutrašnji otpor kola kao što je prikazano na bazi BC547 bi bio:

Rin = hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1K * 47K = 235 MOhm

HFE je otprilike 100 do 200 za BC547 tranzistor
- S je nagib krivulje pojačanja tranzistora i iznosi oko 50 [jedinica = 1/Ohm]

Ovo je više nego dovoljno da se poveže na naš DAC, koji ima unutrašnji otpor od 5 k oma.

Interni ekvivalentni izlazni otpor:

Rout = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = oko 2Ω

Dovoljno nizak za korištenje tranzistora Q2.

R5 povezuje bazu BC557 sa emiterom, što znači "isključeno" za tranzistor prije nego što se pojave DAC i BC547. R7 i R6 vezuju bazu Q2 prvo za uzemljenje, što smanjuje Darlingtonov izlazni stepen.

Drugim riječima, svaka komponenta u ovom stepenu pojačala je u početku isključena. To znači da nećemo dobiti nikakve ulazne ili izlazne oscilacije od tranzistora kada se napajanje uključi ili isključi. Ovo je veoma važna tačka. Vidio sam skupe industrijske izvore napajanja koji doživljavaju udare struje kada su isključeni. Takve izvore svakako treba izbjegavati jer mogu lako ubiti osjetljive uređaje.

Ograničenja

Iz prethodnog iskustva znam da bi neki radio-amateri željeli da „prilagode” uređaj za sebe. Evo liste hardverskih ograničenja i načina za njihovo prevazilaženje:

BD245B: 10A 80W. 80W na temperaturi od 25"C. Drugim riječima, postoji rezerva snage na bazi 60-70W: (Maksimalni ulazni napon * Maks. struja)< 65Вт.

Možete dodati drugi BD245B i povećati snagu na 120W. Kako biste osigurali da je struja jednako raspoređena, dodajte otpornik od 0,22 oma na liniju emitera svakog BD245B. Mogu se koristiti isto kolo i ploča. Montirajte tranzistore na odgovarajući aluminijumski hladnjak i povežite ih kratkim žicama na ploču. Pojačalo može pokretati drugi tranzistor snage (ovo je maksimum), ali možda ćete morati podesiti pojačanje.

Shunt za mjerenje struje: Koristimo otpornik od 0,75 oma od 6W. Ima dovoljno snage pri struji od 2,5 A (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Napajanja

Možete koristiti transformator, ispravljač i velike kondenzatore ili možete koristiti 32/24V adapter za laptop. Ja sam se opredelio za drugu opciju, jer... Adapteri se ponekad prodaju vrlo jeftino (na rasprodaji), a neki od njih daju 70W na 24V ili čak 32V DC.

Većina radioamatera će vjerovatno koristiti obične transformatore jer ih je lako nabaviti.

Za verziju 22V 2.5A potrebni su vam: 3A 18V transformator, ispravljač i kondenzator od 2200uF ili 3300uF. (18 * 1,4 = 25 V)
Za verziju 30V 2A potrebni su vam: 2.5A 24V transformator, ispravljač i kondenzator od 2200uF ili 3300uF. (24 * 1,4 = 33,6 V)

Neće škoditi koristiti transformator veće struje. Mostni ispravljač sa 4 diode niske stope (npr. BYV29-500) daje mnogo bolje performanse.

Provjerite ima li vaš uređaj lošu izolaciju. Uvjerite se da neće biti moguće dodirnuti bilo koji dio uređaja gdje napon može biti 110/230 V. Spojite sve metalne dijelove kućišta na masu (ne GND kola).

Transformatori i strujni adapteri za laptop

Ako želite da koristite dva ili više izvora napajanja u svom uređaju za proizvodnju pozitivnog i negativnog napona, onda je važno da transformatori budu izolovani. Budite oprezni sa adapterima za napajanje laptopa. Adapteri male snage mogu i dalje raditi, ali neki mogu imati negativni izlazni pin spojen na pin ulaznog uzemljenja. To će možda uzrokovati kratki spoj kroz žicu za uzemljenje kada se koriste dva izvora napajanja u jedinici.

Drugi napon i struja

Postoje dvije opcije 22V 2.5A i 30V 2A. Ako želite promijeniti izlazni napon ili ograničenja struje (samo smanjiti), onda jednostavno promijenite hardware_settings.h datoteku.

Primjer: Da biste napravili verziju od 18V 2.5A, jednostavno promijenite maksimalni izlazni napon na 18V u datoteci hardware_settings.h. Možete koristiti napajanje od 20V 2.5A.

Primjer: Da biste napravili verziju od 18V 1.5A jednostavno promijenite u datoteci hardware_settings.h maksimalni izlazni napon na 18V i max. struja 1.5A. Možete koristiti napajanje od 20V 1.5A.

Testiranje

Posljednji element instaliran na ploči trebao bi biti mikrokontroler. Prije nego što ga instalirate, preporučio bih vam da uradite neke osnovne hardverske testove:

Test1: Povežite mali napon (10V je dovoljno) na ulazne terminale ploče i uvjerite se da regulator napona proizvodi točno 5V DC napon.

Test2: Izmjerite izlazni napon. Trebao bi biti 0V (ili blizu nule, na primjer 0,15, i težit će nuli ako spojite otpornike od 2kOhm ili 5kOhm umjesto opterećenja.)

Test3: Instalirajte mikrokontroler na ploču i učitajte softver za testiranje LCD-a izvršavanjem naredbi u direktoriju raspakovanog paketa tar.gz digitaldcpower.

napravi test_lcd.hex
uradi load_test_lcd

Trebali biste vidjeti "LCD radi" na displeju.

Sada možete preuzeti radni softver.

Nekoliko riječi upozorenja za dalje testiranje sa softverom koji radi: Budite oprezni s kratkim spojevima dok ne testirate funkciju ograničavanja. Siguran način testiranja ograničenja struje je korištenje otpornika niskog otpora (jedinice oma), kao što su sijalice za automobile.

Postavite nisko ograničenje struje, na primjer 30mA na 10V. Trebali biste vidjeti pad napona na skoro nulu čim spojite sijalicu na izlaz. Postoji kvar u strujnom kolu ako napon ne padne. Sa automobilskom lampom možete zaštititi strujni krug čak i ako postoji kvar jer ne dolazi do kratkog spoja.

Softver

Ovaj odjeljak će vam dati razumijevanje o tome kako program funkcionira i kako možete koristiti znanje da napravite neke promjene u njemu. Međutim, treba imati na umu da se zaštita od kratkog spoja vrši u softveru. Ako ste negdje pogriješili, zaštita možda neće raditi. Ako kratko spojite izlaz, vaš uređaj će završiti u oblaku dima. Da biste to izbjegli, trebali biste koristiti 12V automobilsku lampu (vidi gore) za testiranje zaštite od kratkog spoja.

Sada malo o strukturi programa. Kada prvi put pogledate glavni program (datoteka main.c, preuzmite na kraju ovog članka), vidjet ćete da postoji samo nekoliko redova inicijalizacionog koda koji se izvršavaju pri uključivanju, a zatim program ulazi u beskonačna petlja.

Zaista, u ovom programu postoje dvije beskonačne petlje. Jedna je glavna petlja ("while(1)( ...)" u main.c), a druga je periodični prekid od analogno-digitalnog pretvarača ("ISR(ADC_vect)(...)" funkcija u analognom.c). Nakon inicijalizacije, prekid se izvršava svakih 104 µs. Sve ostale funkcije i kod se izvode unutar konteksta jedne od ovih petlji.

Prekid može zaustaviti izvršavanje zadatka glavne petlje u bilo kojem trenutku. Tada će se obraditi bez da ga drugi zadaci ometaju, a zatim će se izvršavanje zadatka ponovo nastaviti u glavnoj petlji na mjestu gdje je prekinut. Iz ovoga slijede dva zaključka:

1. Kod prekida ne bi trebao biti predugačak, jer se mora završiti prije sljedećeg prekida. Zato što je broj instrukcija u mašinskom kodu ovde važan. Matematička formula koja se može napisati kao jedan red C koda može koristiti do stotine linija strojnog koda.

2. Varijable koje se koriste u funkciji prekida iu kodu glavne petlje mogu se iznenada promijeniti usred izvršenja.

Sve to znači da se složene stvari poput ažuriranja displeja, testiranja dugmadi, pretvaranja struje i napona moraju obaviti u tijelu glavne petlje. U prekidima obavljamo vremenski kritične zadatke: mjerenje struje i napona, zaštitu od preopterećenja i konfiguraciju DAC-a. Da bi se izbegli složeni matematički proračuni u prekidima, oni se izvode u DAC jedinicama. Odnosno, u istim jedinicama kao i ADC (cijelobrojne vrijednosti od 0 ... 1023 za struju i 0 ... 2047 za napon).

Ovo je glavna ideja programa. Također ću ukratko objasniti fajlove koje ćete pronaći u arhivi (pod pretpostavkom da ste upoznati sa SI).

main.c - ova datoteka sadrži glavni program. Ovdje se rade sve inicijalizacije. Ovdje je također implementirana glavna petlja.
analog.c je analogno-digitalni pretvarač, sve što radi u kontekstu prekida zadatka može se pronaći ovdje.
dac.c - digitalno-analogni pretvarač. Inicijalizirano iz ddcp.c, ali se koristi samo sa analog.c
kbd.c - program za obradu podataka tastature
lcd.c - LCD drajver. Ovo je posebna verzija koja ne zahtijeva RW kontakt na displeju.

Za učitavanje softvera u mikrokontroler potreban vam je programator kao što je avrusb500. Zip arhive softvera možete preuzeti na kraju članka.

Uredite datoteku hardware_settings.h i konfigurirajte je prema svom hardveru. Ovdje također možete kalibrirati voltmetar i ampermetar. Fajl je dobro komentarisan.

Spojite kabel na programator i na svoj uređaj. Zatim postavite konfiguracijske bitove za pokretanje mikrokontrolera iz internog oscilatora od 8 MHz. Program je dizajniran za ovu frekvenciju.

Dugmad

Napajanje ima 4 tipke za lokalnu kontrolu napona i max. struja, 5. dugme se koristi za pohranjivanje postavki u EEPROM memoriju, tako da će sljedeći put kada uključite uređaj biti ista podešavanja napona i struje.

U+ povećava napon, a U - smanjuje. Kada držite tipku, nakon nekog vremena očitanja će se brže "krenuti" kako bi se lako promijenio napon u velikom rasponu. Dugmad I + i I - rade na isti način.

Display

Indikacija na displeju izgleda ovako:

Strelica na desnoj strani pokazuje da je ograničenje napona trenutno na snazi. Ako dođe do kratkog spoja na izlazu ili priključeni uređaj troši više od podešene struje, u donjem redu displeja će se pojaviti strelica koja označava da je ograničenje struje omogućeno.

Nekoliko fotografija uređaja

Evo nekoliko fotografija napajanja koje sam sastavio.

Vrlo je mali, ali sposobniji i moćniji od mnogih drugih izvora napajanja:

Stari aluminijumski radijatori iz Pentium procesora su pogodni za hlađenje energetskih elemenata:

Postavljanje ploče i adaptera unutar kućišta:

Izgled uređaja:

Opcija dvokanalnog napajanja. Objavio boogyman: