Εργαστηριακό τροφοδοτικό ελεγχόμενο από μικροελεγκτή. Εργαστηριακό τροφοδοτικό δύο καναλιών με έλεγχο μικροεπεξεργαστή Τροφοδοτικό Φτιάξτο μόνος σου σε μικροελεγκτή

Μοιράστε σε:

Η τάση εξόδου του τροφοδοτικού μπορεί να αλλάξει εντός 1,25...26 V, το μέγιστο ρεύμα εξόδου είναι 2 A. Το όριο προστασίας ρεύματος μπορεί να αλλάξει εντός 0,01...2 A σε βήματα των 0,01 A και καθυστέρηση απόκρισης - εντός 1...10 ms σε βήματα του 1 ms και 10...100 ms σε βήματα των 10 ms. Ο σταθεροποιητής τάσης (Εικ. 1) συναρμολογείται στο τσιπ LT1084-ADJ (DA2). Παρέχει ρεύμα εξόδου έως και 5 A και διαθέτει ενσωματωμένες μονάδες προστασίας τόσο από υπερθέρμανση (η θερμοκρασία λειτουργίας είναι περίπου 150 °C) όσο και από υπέρβαση του ρεύματος εξόδου. Επιπλέον, το όριο προστασίας ρεύματος εξαρτάται από την πτώση τάσης στο μικροκύκλωμα (η διαφορά μεταξύ των τάσεων εισόδου και εξόδου). Εάν η πτώση τάσης δεν υπερβαίνει τα 10 V, το μέγιστο ρεύμα εξόδου μπορεί να φτάσει τα 5 A· όταν αυτή η τάση αυξηθεί στα 15 V, θα μειωθεί στα 3...4 A και σε μια τάση 17... 18 V ή περισσότερο δεν θα υπερβαίνει το 1 A. Η τάση εξόδου ρύθμισης στην περιοχή των 1,25...26 V επιτυγχάνεται με τη μεταβλητή αντίσταση R8.

Για να παρέχεται στο τροφοδοτικό ρεύμα εξόδου έως και 2 A σε όλο το εύρος των τάσεων εξόδου, εφαρμόζεται μια βαθμιδωτή αλλαγή τάσης στην είσοδο του σταθεροποιητή DA2. Τέσσερις ανορθωτές πλήρους κύματος συναρμολογούνται σε έναν μετασχηματιστή βήματος T1 και στις δίοδοι VD1-VD8. Ο ανορθωτής διόδου VD1, VD2 και ο σταθεροποιητής τάσης DA1 έχουν σχεδιαστεί για την τροφοδοσία του μικροελεγκτή DD1, του op-amp DA3 και της ψηφιακής ένδειξης HG1. Η τάση εξόδου του ανορθωτή στις διόδους VD5, VD6 είναι 9... 10 V, στις διόδους VD4, VD7 - 18...20 V, και σε VD3, VD8 - 27...30 V. Οι έξοδοι αυτών των τριών Οι ανορθωτές, ανάλογα με τις τιμές της τάσης εξόδου του τροφοδοτικού, μέσω των τρανζίστορ πεδίου του οπτικού ρελέ U1-U3, μπορούν να συνδεθούν στον πυκνωτή εξομάλυνσης C4 και στην είσοδο του σταθεροποιητή DA2. Το οπτικό ρελέ ελέγχεται από τον μικροελεγκτή DD1.

Το τρανζίστορ μεταγωγής VT1 εκτελεί τη λειτουργία ενός ηλεκτρονικού κλειδιού· κατόπιν εντολής του μικροελεγκτή DD1, συνδέει ή αποσυνδέει την τάση σταθεροποιητή από την έξοδο (βύσμα XS1) του τροφοδοτικού. Ένας αισθητήρας ρεύματος συναρμολογείται στην αντίσταση R14· η τάση σε αυτόν εξαρτάται από το ρεύμα εξόδου. Αυτή η τάση ενισχύεται από έναν ενισχυτή κλιμάκωσης συνεχούς ρεύματος στον DA3.1 op-amp και από την έξοδο του buffer ενισχυτή στον DA3.2 op-amp τροφοδοτείται στη γραμμή PCO (pin 23) του μικροελεγκτή DD1, η οποία είναι έχει ρυθμιστεί ως η είσοδος του ενσωματωμένου ADC. Οι τρόποι λειτουργίας του τροφοδοτικού, καθώς και οι τρέχουσες τιμές του ρεύματος και της τάσης, εμφανίζονται από την ένδειξη LCD HG1.

Όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη, η έξοδος του μικροελεγκτή RSZ DD1, ανεξάρτητα από την τάση εξόδου, θα ρυθμιστεί σε υψηλό λογικό επίπεδο, τα τρανζίστορ πεδίου του οπτικού συζεύκτη U1 θα ανοίξουν και ένας ανορθωτής που χρησιμοποιεί τις διόδους VD3, VD8 (27...30 V) θα συνδεθεί στην είσοδο του σταθεροποιητή DA2. Στη συνέχεια, η τάση εξόδου της μονάδας μετράται χρησιμοποιώντας το ADC που είναι ενσωματωμένο στον μικροελεγκτή DD1. Αυτή η τάση παρέχεται στον ωμικό διαχωριστή R9R11R12 και από τον κινητήρα της ρυθμισμένης αντίστασης R11, η ήδη μειωμένη τάση τροφοδοτείται στη γραμμή PC1 του μικροελεγκτή, η οποία έχει διαμορφωθεί ως είσοδος ADC.

Κατά τη λειτουργία, η τάση εξόδου μετράται συνεχώς και ο αντίστοιχος ανορθωτής θα συνδεθεί στην είσοδο του σταθεροποιητή. Λόγω αυτού, η διαφορά μεταξύ των τάσεων εισόδου και εξόδου του σταθεροποιητή DA2 δεν υπερβαίνει τα 10... 12 V, γεγονός που καθιστά δυνατή την παροχή μέγιστου ρεύματος εξόδου σε οποιαδήποτε τάση εξόδου. Επιπλέον, αυτό μειώνει σημαντικά τη θέρμανση του σταθεροποιητή DA2.

Εάν η τάση εξόδου της μονάδας δεν υπερβαίνει τα 5,7 V, ένα υψηλό επίπεδο θα είναι στην έξοδο PC5 του μικροελεγκτή DD1 και ένα χαμηλό επίπεδο στις εξόδους RSZ και RS4, οπότε η είσοδος του σταθεροποιητή DA2 θα λάβει τάση ίση με 9...10V από τον ανορθωτή στις διόδους VD5, VD6. Στην περιοχή τάσης εξόδου 5,7...13,7 V, θα παρέχεται τάση 18...20 V στον σταθεροποιητή από τον ανορθωτή χρησιμοποιώντας τις διόδους VD4, VD7. Εάν η τάση εξόδου είναι μεγαλύτερη από 13,7 V, ο σταθεροποιητής DA2 θα τροφοδοτηθεί με τάση 27...30 V από τον ανορθωτή στις διόδους VD3, VD8. Οι τάσεις κατωφλίου μεταγωγής μπορούν να αλλάξουν στο μενού αρχικών ρυθμίσεων από 1 έως 50 V.

Ταυτόχρονα, μετράται το ρεύμα εξόδου. Εάν υπερβεί μια προκαθορισμένη τιμή, θα ρυθμιστεί ένα χαμηλό λογικό επίπεδο στην έξοδο PC2, το τρανζίστορ VT1 θα κλείσει και η τάση δεν θα ρέει στην έξοδο του τροφοδοτικού. Εάν το ρεύμα που καταναλώνεται είναι παλλόμενο, υποδεικνύεται η τιμή του πλάτους του.
Αμέσως μετά την ενεργοποίηση του τροφοδοτικού, το τρανζίστορ VT1 κλείνει και δεν παρέχεται τάση στην έξοδο. Το πρόγραμμα βρίσκεται στη λειτουργία ρύθμισης του ρεύματος απόκρισης προστασίας και του χρόνου καθυστέρησης (εάν απαιτείται), η ένδειξη LCD HG1 θα εμφανίσει το ακόλουθο μήνυμα:

ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
I=0,00Α

και αφού πατήσετε το κουμπί SB3 με το πιο σημαντικό ψηφίο να αναβοσβήνει:

ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ 1 ms

Στην πρώτη περίπτωση, ένα από τα τρία ψηφία αναβοσβήνει· η τρέχουσα τιμή σε αυτό το ψηφίο αλλάζει πατώντας το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-". Αυτό το ψηφίο επιλέγεται πατώντας το κουμπί SB3 "Select". Για να απενεργοποιήσετε την προστασία, πρέπει να πατήσετε το κουμπί SB2 "-" μέχρι να εμφανιστεί το μήνυμα στην οθόνη:
U= 10,0V
z off z

Αφού ρυθμίσετε το απαιτούμενο ρεύμα λειτουργίας προστασίας, πατήστε το κουμπί SB3 "Select" και κρατήστε το για περίπου ένα δευτερόλεπτο - η συσκευή θα μεταβεί σε κατάσταση λειτουργίας, το τρανζίστορ VT1 θα ανοίξει και η ένδειξη LCD HG1 θα εμφανίσει τις τρέχουσες τιμές τάσης και ρεύματος:
U= 10,0V
I=0,00Α

Όταν η καθυστέρηση είναι ενεργοποιημένη, εκτός από τις τιμές τάσης και ρεύματος, στην ένδειξη θα εμφανιστεί ένα θαυμαστικό που αναβοσβήνει ως υπενθύμιση:
U=10,0V
Εγώ 0,00Α!

Εάν η προστασία είναι απενεργοποιημένη, αντί για το θαυμαστικό θα εμφανιστεί ένας κεραυνός που αναβοσβήνει.
Εάν το ρεύμα εξόδου είναι ίσο ή υπερβαίνει την καθορισμένη τιμή του ρεύματος προστασίας, το τρανζίστορ VT1 θα κλείσει και το μήνυμα θα εμφανιστεί στην οθόνη:
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
Ι=1,00Α

Επιπλέον, η λέξη «ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ» θα αναβοσβήνει. Αφού πατήσετε για λίγο κάποιο από τα κουμπιά, η συσκευή θα μεταβεί ξανά στη λειτουργία ρύθμισης του ρεύματος λειτουργίας προστασίας.
Εάν πατήσετε το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-" στον τρόπο λειτουργίας, η ενότητα για τη ρύθμιση της χρονικής καθυστέρησης για την τρέχουσα προστασία θα ενεργοποιηθεί και το ακόλουθο μήνυμα θα εμφανιστεί στην ένδειξη:
ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ 1 ms

Πατώντας το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-", αλλάζετε την καθυστέρηση από 1 ms σε 10 ms σε βήματα 1 ms και από 10 σε 100 ms σε βήματα 10 ms. Η τρέχουσα καθυστέρηση προστασίας λειτουργεί ως εξής. Εάν το ρεύμα εξόδου γίνει ίσο ή υπερβεί την καθορισμένη τιμή, θα γίνει μια παύση της καθορισμένης διάρκειας (από 1 έως 100 ms), μετά την οποία θα γίνει ξανά η μέτρηση. Εάν το ρεύμα εξακολουθεί να είναι ίσο ή μεγαλύτερο από την καθορισμένη τιμή, το τρανζίστορ VT1 θα κλείσει και το φορτίο θα απενεργοποιηθεί. Εάν κατά τη διάρκεια αυτού του χρονικού διαστήματος το ρεύμα εξόδου γίνει μικρότερο από το ρεύμα λειτουργίας, η συσκευή θα παραμείνει σε κατάσταση λειτουργίας. Για να απενεργοποιήσετε την καθυστέρηση, πρέπει να μειώσετε την τιμή της πατώντας το κουμπί SB2 "-" μέχρι να εμφανιστεί το μήνυμα στην οθόνη:
ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ

Στον τρόπο λειτουργίας, μπορείτε να απενεργοποιήσετε χειροκίνητα την τάση εξόδου και να μεταβείτε στη λειτουργία ρύθμισης ρεύματος προστασίας· για να το κάνετε αυτό, πατήστε το κουμπί SB3 "Select".
Το πρόγραμμα έχει ένα μενού αρχικών ρυθμίσεων· για να μπείτε σε αυτό, πρέπει να ενεργοποιήσετε την τροφοδοσία ενώ κρατάτε πατημένο το κουμπί SB3 "Select". Το μενού για τη ρύθμιση της συχνότητας ρολογιού του ενσωματωμένου ADC του μικροελεγκτή DD1 θα εμφανιστεί πρώτα:
ΡΟΛΟΙ ADC 500 kHz

Πατώντας το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-", μπορείτε να επιλέξετε τρεις συχνότητες ρολογιού του ενσωματωμένου ADC: 500 kHz, 1 MHz και 2 MHz. Σε συχνότητα 500 kHz, ο χρόνος απόκρισης προστασίας είναι 64 μs, σε συχνότητες 1 και 2 MHz - 36 και 22 μs, αντίστοιχα. Είναι καλύτερα να βαθμονομήσετε τη συσκευή σε συχνότητα 500 kHz (ρυθμισμένη από προεπιλογή).

Για να μεταβείτε στην επόμενη ρύθμιση, πατήστε το κουμπί SB3 "Select" και θα εμφανιστεί το μήνυμα:
ΒΗΜΑ 2
ΑΠΟ 5,7V

Σε αυτήν την ενότητα του μενού, μπορείτε να αλλάξετε (πατώντας το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-") την τιμή της τάσης εξόδου στην οποία είναι συνδεδεμένος ένας ή άλλος ανορθωτής στην είσοδο του σταθεροποιητή DA2. Την επόμενη φορά που θα πατήσετε το κουμπί "Επιλογή" SB3, θα εμφανιστεί ένα μενού για τη ρύθμιση του παρακάτω ορίου μεταγωγής:
ΒΗΜΑΤΑ
ΑΠΟ 13,7V

Όταν μεταβείτε στην επόμενη ενότητα του μενού, το τρανζίστορ VT1 θα ανοίξει και η τρέχουσα προστασία θα απενεργοποιηθεί. Θα εμφανιστεί το μήνυμα: U= 10.0V* I=0.OOA*
Σε αυτή την ενότητα, αλλάζει η τιμή του συντελεστή k, που χρησιμοποιείται στο πρόγραμμα για τη διόρθωση των ενδείξεων της τάσης εξόδου ανάλογα με το ρεύμα εξόδου. Το γεγονός είναι ότι κατά μήκος της αντίστασης R14 και του τρανζίστορ VT1 στο μέγιστο ρεύμα εξόδου η πτώση τάσης είναι έως 0,5 V. Δεδομένου ότι ένας ωμικός διαχωριστής R9R11R12, συνδεδεμένος πριν από την αντίσταση R14 και το τρανζίστορ VT1, χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τάσης εξόδου, στο πρόγραμμα, ανάλογα με το ρεύμα ροής, αυτή η πτώση τάσης υπολογίζεται και αφαιρείται από τη μετρούμενη τιμή τάσης. Όταν πατάτε το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-", η ένδειξη θα εμφανίσει την τιμή του συντελεστή k αντί για την τρέχουσα τιμή:
U= 10,0V* k=80

Από προεπιλογή είναι 80, μπορεί να αλλάξει πατώντας το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-".
Όταν πατήσετε στη συνέχεια το κουμπί "Επιλογή" SB3, ο μικροελεγκτής DD1 θα επανεκκινηθεί και όλες οι ρυθμίσεις θα αποθηκευτούν στη μη πτητική μνήμη του και θα χρησιμοποιηθούν κατά τις επόμενες εκκινήσεις.

Τα περισσότερα εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένου του μετασχηματιστή Τ1, τοποθετούνται σε μια πρωτότυπη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (Εικ. 2). Χρησιμοποιήθηκε ενσύρματη εγκατάσταση. Οι πυκνωτές C5 και C7 εγκαθίστανται όσο το δυνατόν πιο κοντά στους ακροδέκτες του σταθεροποιητή DA2. Ο μπροστινός πίνακας (Εικ. 3) περιέχει μια ένδειξη, διακόπτη λειτουργίας, μεταβλητή αντίσταση, κουμπιά και υποδοχές εξόδου.

Χρησιμοποιούνται σταθερές αντιστάσεις MLT, S2-23, εκτός από την αντίσταση R14 - είναι τύπου SQP-15, αντιστάσεις συντονισμού πολλαπλών στροφών - SP5-2, μεταβλητή αντίσταση - SPZ-1, SPZ-400, ο κινητήρας του οποίου είναι οδηγείται σε περιστροφή μέσω ενός γραναζιού με σχέση μετάδοσης ίσης με τρία (Εικ. 4). Το αποτέλεσμα είναι μια μεταβλητή αντίσταση τριών στροφών, η οποία σας επιτρέπει να αλλάζετε γρήγορα και ταυτόχρονα με ακρίβεια την τάση στην έξοδο του σταθεροποιητή.

Συνιστάται να χρησιμοποιείτε πυκνωτές τανταλίου C5, C7, εισαγόμενους πυκνωτές οξειδίου, οι υπόλοιποι - K10-17. Αντί για αυτό που υποδεικνύεται στο διάγραμμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια ένδειξη LCD (δύο γραμμές οκτώ χαρακτήρων η καθεμία) με ένα σύνολο χαρακτήρων Αγγλικών-Ρωσικών στα χειριστήρια KS0066, HD47780, για παράδειγμα WH0802A-YGH-CT της Winstar. Οι δίοδοι 1N4005 μπορούν να αντικατασταθούν με τις διόδους 1N4002-1N4007, 1N5819, διόδους P600B - με P600DP600M, 1 N5401-1 N5408.

Ο σταθεροποιητής LT1084 συνδέεται μέσω μιας θερμοαγώγιμης μονωτικής φλάντζας στο μεταλλικό σώμα της συσκευής, το οποίο λειτουργεί ως ψύκτρα. Αυτός ο σταθεροποιητής μπορεί να αντικατασταθεί με τον LM1084, αλλά πρέπει να έχει ρυθμιζόμενη τάση εξόδου (με το δείκτη ADJ) . Το οικιακό ανάλογο είναι το μικροκύκλωμα KR142EN22A, αλλά η απόδοσή του σε αυτήν τη συσκευή δεν έχει δοκιμαστεί. Ο σταθεροποιητής 7805 μπορεί να αντικατασταθεί με τον εγχώριο KR142EN5A.

Τσοκ L1 - οικιακό DM-0.1 ή εισαγόμενο EC-24, μπορεί να αντικατασταθεί με αντίσταση 100 Ohm. Αντηχείο χαλαζία ZQ1 - RG-05, HC-49U. Κουμπιά - οποιαδήποτε με κανονικά ανοιχτή επαφή, για παράδειγμα SDTM-630-N, διακόπτης λειτουργίας - B100G. Χρησιμοποιήθηκε ένας μετασχηματιστής, ο τύπος του οποίου είναι άγνωστος (υποδεικνύονται μόνο οι παράμετροι της δευτερεύουσας περιέλιξης - 24 V, 2,5 A), αλλά ως προς τις διαστάσεις είναι παρόμοιος με τον μετασχηματιστή TTP-60. Το δευτερεύον τύλιγμα αφαιρείται και δύο νέα τυλίγονται. Για να προσδιοριστεί ο απαιτούμενος αριθμός στροφών πριν από την αφαίρεση της περιέλιξης, μετρήθηκε η τάση εξόδου και βρέθηκε ο αριθμός των στροφών ανά 1 V τάσης. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας σύρμα PEV-2 0,7...0,8, τυλίγονται ταυτόχρονα δύο περιελίξεις με δύο βρύσες το καθένα. Ο αριθμός των στροφών πρέπει να είναι τέτοιος ώστε οι πρώτες βρύσες και των δύο περιελίξεων να έχουν τάση 9 V και οι δεύτερες βρύσες - 18 V. Στην έκδοση του συγγραφέα, κάθε μια από τις περιελίξεις περιείχε 162 στροφές με κρουνούς από την 54η και την 108η στροφή.

Η εγκατάσταση ξεκινά χωρίς εγκατεστημένο μικροελεγκτή, οπ-ενισχυτή και ένδειξη ελέγχοντας τις σταθερές τάσεις στις εξόδους των ανορθωτών και του σταθεροποιητή DA1. Κατά τον προγραμματισμό του μικροελεγκτή, είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε τα bit διαμόρφωσης (fuse bits):
CKSELO - 1;
CKSEL1 - 1;
CKSEL2- 1;
CKSEL3- 1;
SUT1 - 1;
ΜΠΟΤΡΣΤ - 1;
EESAVE - 1;
WDTON - 1;
RSTDISBL - 1;
SUTO - 0;
BODEN - 0;
BODLEVEL - 0;
ΜΠΟΤΣΖΟ - 0;
ΜΠΟΤΑΖ1 - 0;
CKOPT - 0;
SPIEN - 0.

Ο μικροελεγκτής μπορεί να προγραμματιστεί σε κύκλωμα, με τον προγραμματιστή συνδεδεμένο στο βύσμα XP2. Σε αυτή την περίπτωση, ο μικροελεγκτής τροφοδοτείται από τροφοδοτικό.
Αφού εγκαταστήσετε τον μικροελεγκτή και τον ενισχυτή, συνδέστε την ένδειξη και ενεργοποιήστε τη συσκευή (χωρίς φορτίο), κρατώντας πατημένο το κουμπί "Επιλογή" SB3 και το πρόγραμμα μικροελεγκτή θα μεταβεί στη λειτουργία αρχικών ρυθμίσεων. Η αντίσταση R16 ορίζει την επιθυμητή αντίθεση της εικόνας ένδειξης και η επιλογή της αντίστασης R18 ρυθμίζει τη φωτεινότητα του οπίσθιου φωτισμού του πίνακα ενδείξεων.

Στη συνέχεια, πατώντας το κουμπί "Επιλογή" SB3, πρέπει να επιλέξετε την ενότητα ρύθμισης συντελεστή k στο μενού. Ένα τυπικό βολτόμετρο συνδέεται στην έξοδο της συσκευής και η τάση εξόδου ρυθμίζεται κοντά στο μέγιστο. Η αντίσταση R11 εξισώνει τις ενδείξεις του δείκτη και του βολτόμετρου. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα εξόδου πρέπει να είναι μηδέν.

Στη συνέχεια, ρυθμίστε την ελάχιστη τάση εξόδου (1,25V) και συνδέστε στην έξοδο ένα τυπικό αμπερόμετρο συνδεδεμένο σε σειρά και μια αντίσταση φορτίου με αντίσταση περίπου 10 Ohm και ισχύ 40...50 W. Αλλάζοντας την τάση εξόδου, ρυθμίστε το ρεύμα εξόδου σε περίπου 2 A και χρησιμοποιήστε την αντίσταση R17 για να ευθυγραμμίσετε τις ενδείξεις του δείκτη με τις ενδείξεις του αμπερόμετρου. Μετά από αυτό, μια αντίσταση με αντίσταση 1 kOhm συνδέεται σε σειρά με το αμπερόμετρο και το ρεύμα εξόδου ρυθμίζεται στα 10 mA αλλάζοντας την τάση εξόδου. Ο δείκτης πρέπει να δείχνει την ίδια τρέχουσα τιμή. εάν αυτό δεν συμβαίνει και οι ενδείξεις είναι μικρότερες, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε μια αντίσταση με αντίσταση 300...1000 Ohm μεταξύ της εξόδου του σταθεροποιητή DA1 και της πηγής του τρανζίστορ VT1 και της επιλογής του για εξισορρόπηση των ενδείξεων του δείκτη και του αμπερόμετρου. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε προσωρινά μια μεταβλητή αντίσταση και στη συνέχεια να την αντικαταστήσετε με μια σταθερή με την κατάλληλη αντίσταση.

Τέλος, διευκρινίζεται η τιμή του συντελεστή k. Για να γίνει αυτό, ένα τυπικό βολτόμετρο και μια ισχυρή αντίσταση φορτίου συνδέονται ξανά στην έξοδο. Με την αλλαγή της τάσης εξόδου, το ρεύμα εξόδου ρυθμίζεται κοντά στο μέγιστο. Πατώντας το κουμπί SB1 "+" ή SB2 "-", αλλάξτε τον συντελεστή k έτσι ώστε οι ενδείξεις του δείκτη και του βολτόμετρου να συμπίπτουν. Αφού πατήσετε το κουμπί SB3 "Select", ο μικροελεγκτής θα επανεκκινήσει και το τροφοδοτικό θα είναι έτοιμο για λειτουργία.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το μέγιστο ρεύμα εξόδου (2 A) περιορίζεται από τον τύπο των οπτικών ρελέ που χρησιμοποιούνται και μπορεί να αυξηθεί στα 2,5 A εάν αντικατασταθούν με πιο ισχυρά.

ΑΡΧΕΙΟ: Λήψη από διακομιστή

D. MALTSEV, Μόσχα
«Ραδιόφωνο» Νο 12 2008Κεφάλαιο:

Το τροφοδοτικό έχει σχεδιαστεί για εγκατάσταση και επισκευή εξοπλισμού σε εργαστήριο ραδιοερασιτεχνών. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας ελέγχει τη θερμοκρασία της τροφοδοτούμενης συσκευής. Εάν υπερβεί το όριο, η συσκευή θα απενεργοποιηθεί. Αυτό σας επιτρέπει να διακόψετε την ανάπτυξη μιας κατάστασης έκτακτης ανάγκης σε πρώιμο στάδιο και να αποτρέψετε καταστροφικές συνέπειες. Ο χρονοδιακόπτης απενεργοποιεί την παροχή ρεύματος μετά από ορισμένο χρόνο, η οποία, ειδικότερα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά τη φόρτιση μπαταριών.

Κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά

Σταθεροποιημένη τάση εξόδου, V………..0...15
Ψηφιακή ανάλυση βολτόμετρου, V...................0.1
Όριο ρεύματος εξόδου. ΕΝΑ
ελάχιστο................................................. ......0.1
ανώτατο όριο................................................. ......1
Διάστημα μέτρησης θερμοκρασίας, °C................0...100
Μέγιστη διάρκεια χρονοδιακόπτη......9 ώρες 50 λεπτά
Διαστάσεις, mm ......................................105x90x70

Το διάγραμμα παροχής ρεύματος φαίνεται στο Σχ. 1. Η βάση της συσκευής είναι ο μικροελεγκτής PIC16F88 (DD1), η χρήση περιφερειακών μονάδων του οποίου κατέστησε δυνατή την επέκταση της λειτουργικότητας της μονάδας χωρίς να την περιπλέξει.
Ρυθμιζόμενος σταθεροποιητής τάσης - γραμμική αντιστάθμιση. Περιέχει μια ρυθμιζόμενη πηγή τάσης αναφοράς, έναν ρυθμιστή τάσης εξόδου και μια συσκευή σύγκρισης τάσης. Η συσκευή σύγκρισης είναι ένας ενσωματωμένος συγκριτής του μικροελεγκτή, η είσοδος αναστροφής RA1 του οποίου τροφοδοτείται με τάση εξόδου μέσω ενός διαιρέτη R26R28 και της αντίστασης R27 και μια τάση αναφοράς παρέχεται στη μη αναστρέφουσα είσοδο RA2. Το σήμα εξόδου της συσκευής σύγκρισης ελέγχει τον ρυθμιστή τάσης εξόδου.

Η πηγή της ρυθμιζόμενης τάσης αναφοράς είναι η μονάδα μικροελεγκτή SSR, που λειτουργεί με τον τρόπο παραγωγής ορθογώνιων παλμών με μεταβλητή διάρκεια στην έξοδο RB0. Η τάση αναφοράς είναι μια σταθερή συνιστώσα αυτών των παλμών, ανάλογη με τον κύκλο λειτουργίας τους, ο οποίος μπορεί να ελεγχθεί με πρόγραμμα. Η τάση αναφοράς απομονώνεται από το χαμηλοπερατό φίλτρο R1C1R2R5C3. Η αντίσταση συντονισμού R2 χρησιμοποιείται για τη ρύθμισή της κατά την εγκατάσταση.

Ο ρυθμιστής τάσης εξόδου συναρμολογείται σε ένα ισχυρό σύνθετο τρανζίστορ pnp VT1, συνδεδεμένο με το καλώδιο θετικής ισχύος. Δεδομένου ότι το τρανζίστορ VT1 έχει μεγάλο συντελεστή μεταφοράς του βασικού ρεύματος, ένα μικρό ρεύμα βάσης, το οποίο παρέχεται από το τρανζίστορ με επίδραση πεδίου χαμηλής ισχύος VT2, είναι αρκετό για να το ανοίξει. Η αντίσταση R7 συνδέει την πύλη του τρανζίστορ VT2 με το κοινό καλώδιο, το οποίο διατηρεί αυτό το τρανζίστορ σε κλειστή κατάσταση κατά την προετοιμασία των θυρών του μικροελεγκτή στην αρχή της εκτέλεσης του προγράμματος. Ο πυκνωτής C9 διορθώνει την απόκριση συχνότητας του βρόχου ελέγχου, αποτρέποντας την αυτοδιέγερση του σταθεροποιητή.

Το κύκλωμα ελέγχου του ρυθμιστή τάσης εξόδου είναι συνδεδεμένο στη γραμμή RA4 του μικροελεγκτή. Χρησιμοποιώντας έναν εσωτερικό ηλεκτρονικό διακόπτη, αυτή η ακίδα μπορεί να συνδεθεί ή να αποσυνδεθεί από την έξοδο του συγκριτή της συσκευής σύγκρισης. Με τον προγραμματικό έλεγχο αυτού του διακόπτη, μπορείτε να θέσετε τον ρυθμιστή τάσης εξόδου στη θέση εκτός λειτουργίας όταν η τάση εξόδου είναι μηδέν ή να ενεργοποιείται όταν η τάση εξόδου είναι ανάλογη με την τάση αναφοράς.

Ένας αναλογικός βαθμονομημένος αισθητήρας θερμοκρασίας LM35 (BK1), ο οποίος μετατρέπει γραμμικά τη θερμοκρασία σε τάση με συντελεστή 10 mV/ºС, συνδέεται μέσω του κυκλώματος R4C2 στον ακροδέκτη RA3 του μικροελεγκτή, που έχει διαμορφωθεί ως αναλογική είσοδος. Ο εσωτερικός μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) του μικροελεγκτή χρησιμοποιείται στον ψηφιακό μετρητή τάσης και θερμοκρασίας. Η είσοδος ADC μπορεί να είναι συνδεδεμένο λογισμικό με ακίδες RA1 - RAZ. Για να αυξηθεί η θόρυβος της διαδρομής μέτρησης, η λειτουργία του ADC συγχρονίζεται με περίοδο δυναμικής ένδειξης 20 ms. Το αποτέλεσμα της μετατροπής επεξεργάζεται από ένα φίλτρο μέσου όρου λογισμικού.

Στην αρχή κάθε περιόδου μέτρησης, το ADC μετατρέπει την τάση πρώτα από την έξοδο και μετά από τον αισθητήρα θερμοκρασίας. Από 16 μετρήσεις κάθε παραμέτρου, υπολογίζεται η μέση αριθμητική τιμή, η οποία εμφανίζεται στον δείκτη. Η περίοδος ενημέρωσης ανάγνωσης είναι 320 ms. Η μέση τιμή θερμοκρασίας, ανεξάρτητα από το αν εμφανίζεται στην ένδειξη HG1 ή όχι, συγκρίνεται με ένα όριο που καθορίζεται από το χρήστη πριν από την ενημέρωση. Εάν υπερβεί το όριο, η τάση εξόδου θα απενεργοποιηθεί. Μόλις η θερμοκρασία πέσει 2 ºС κάτω από το όριο, η τάση εξόδου θα ενεργοποιηθεί ξανά.

Το πρόγραμμα μικροελεγκτή παρέχει έναν μετρητή χρόνου για την κατάσταση ενεργοποίησης του τροφοδοτικού. Οι τιμές του καταχωρητή μετρητή ενημερώνονται κάθε λεπτό και συγκρίνονται με μια καθορισμένη τιμή, πάνω από την οποία απενεργοποιείται η τάση εξόδου. Αυτό μπορεί να είναι απαραίτητο για να περιοριστεί ο χρόνος κάποιας διαδικασίας, για παράδειγμα, η φόρτιση μιας μπαταρίας.

Ο περιοριστής ρεύματος εξόδου λειτουργεί ανεξάρτητα από τον μικροελεγκτή και το πρόγραμμά του, προστατεύει την παροχή ρεύματος από βραχυκυκλώματα στην έξοδο και περιορίζει το ρεύμα εξόδου μειώνοντας την τάση εξόδου. Η βάση του περιοριστή είναι μια μονάδα που μετατρέπει το ρεύμα φορτίου σε τάση ανάλογη με αυτό σε σχέση με το κοινό καλώδιο, που περιγράφεται στο άρθρο του I. Nechaev «Δείκτης ορίου ρεύματος» στο «Radio», 2002, No. 9, p. . 23. Αυτή η μονάδα συναρμολογείται χρησιμοποιώντας op-amp DA2.2, τρανζίστορ VT4 και αντιστάσεις R23-R25. Η αντίσταση R25 είναι ένας αισθητήρας ρεύματος φορτίου συνδεδεμένος στο κύκλωμα καλωδίου θετικής ισχύος.

Μια τάση ανάλογη με το ρεύμα εξόδου από την πηγή του τρανζίστορ VT4 μέσω της αντίστασης R20 παρέχεται στην είσοδο αναστροφής (ακίδα 6) του op-amp DA2.1 και η μη αναστρέφουσα είσοδός του (ακίδα 5) τροφοδοτείται με τάση από το κινητήρας μεταβλητής αντίστασης R18. Όταν η θέση αυτού του κινητήρα παραμένει αμετάβλητη, η τάση σε αυτόν είναι σταθερή, καθώς οι συνδεδεμένες σε σειρά αντιστάσεις R17 και R18 συνδέονται σε σταθεροποιημένη τάση +5 V από την έξοδο του μικροκυκλώματος DA1. Μετακινώντας το ρυθμιστικό της μεταβλητής αντίστασης R18, ρυθμίζεται το όριο για τον περιορισμό του ρεύματος εξόδου.

Εάν η τάση στη μη αντιστρεπτική είσοδο του op-amp DA2.1 είναι μεγαλύτερη από την τάση στην πηγή του τρανζίστορ VT4, η οποία είναι ανάλογη με το ρεύμα, τότε η τάση στην έξοδο αυτού του op-amp είναι κοντά στο τάση τροφοδοσίας, η δίοδος VD2 είναι κλειστή και δεν επηρεάζει τη σταθεροποίηση της τάσης εξόδου. Η λυχνία LED HL1 απενεργοποιείται και προστατεύεται από την αντίστροφη τάση με τη δίοδο VD3. Εάν η τάση στην πηγή του τρανζίστορ VT4 υπερβαίνει την τάση στη μη αναστρέφουσα είσοδο του op-amp DA2.1, η τάση στην έξοδο αυτού του op-amp DA2.1 θα πέσει σχεδόν στο μηδέν. Το ρεύμα θα αρχίσει να ρέει μέσω της αντίστασης R19, της διόδου VD3 και του LED HL1. Η δίοδος VD2 ανοίγει, προκαλώντας μείωση της τάσης εξόδου ως εξής. ώστε το ρεύμα εξόδου να μην υπερβαίνει το όριο. Το LED HL1 θα ανάψει - μια ένδειξη της λειτουργίας περιορισμού ρεύματος φορτίου.

Μετά την ενεργοποίηση της μονάδας, η τάση τροφοδοσίας 5 V από τον σταθεροποιητή DA1 παρέχεται στον μικροελεγκτή DD1. που διαμορφώνει τις θύρες εισόδου-εξόδου, τη διαμόρφωση και τις λειτουργίες των ενσωματωμένων περιφερειακών μονάδων σύμφωνα με το πρόγραμμα, διαβάζει τιμές τάσης εξόδου, ρυθμίσεις θερμοκρασίας και χρονική καθυστέρηση από το EEPROM (μη πτητική μνήμη) σε καταχωρητές. Η ένδειξη HG1 εμφανίζει τον αριθμό έκδοσης του προγράμματος για δύο δευτερόλεπτα και στη συνέχεια, με μειωμένη φωτεινότητα, την τιμή τάσης που θα έπρεπε να είναι στην έξοδο, αλλά δεν είναι ακόμη ενεργοποιημένη αυτή τη στιγμή. Πατώντας το κουμπί SB1, η τάση εξόδου ενεργοποιείται με την τιμή που είχε καταγραφεί προηγουμένως στο EEPROM, η ένδειξη HG1 θα την εμφανίσει σε πλήρη φωτεινότητα. Το επόμενο πάτημα αυτού του κουμπιού θα απενεργοποιήσει ξανά την τάση εξόδου και ούτω καθεξής. Πατώντας τα SB3 και SB4 αντίστοιχα αυξάνεται ή μειώνεται η τάση εξόδου. Με σύντομο πάτημα μπορείτε να ρυθμίσετε την τάση εξόδου και κρατώντας πατημένα τα κουμπιά μπορείτε να τη ρυθμίσετε χονδροειδώς. Εάν είναι απαραίτητο την επόμενη φορά που θα ενεργοποιηθεί η πηγή ρεύματος, η έξοδος θα έχει μια νέα τιμή τάσης, τότε πρέπει να την γράψετε στη μνήμη πατώντας και κρατώντας πατημένο το κουμπί SB2. Όταν η ένδειξη δείχνει "SAU", το κουμπί απελευθερωθεί, η νέα τιμή θα αποθηκευτεί στο EEPROM.

Ένα σύντομο πάτημα στο SB2 σάς επιτρέπει να προβάλλετε την τιμή του μετρητή θερμοκρασίας και χρόνου στην ένδειξη σε βήματα των 10 λεπτών. Οι τιμές των ρυθμίσεων θερμοκρασίας και χρόνου μπορούν να προβληθούν κρατώντας αυτό το κουμπί και η ένδειξη θα εμφανίσει τις τιμές των αντίστοιχων ρυθμίσεων που αναβοσβήνουν, οι οποίες μπορούν να αλλάξουν χρησιμοποιώντας τα κουμπιά SB3 και SB4. Πατώντας και κρατώντας πατημένο το κουμπί SB2, οι νέες τιμές αποθηκεύονται στο EEPROM.

Εάν, κατά τη λειτουργία της συσκευής με ενεργοποιημένη την τάση εξόδου, η θερμοκρασία του αισθητήρα BK1 υπερβεί την καθορισμένη, η τάση εξόδου θα απενεργοποιηθεί. Η ένδειξη θα εμφανίσει ένα «o.t» που αναβοσβήνει, που σημαίνει ότι η θερμοκρασία έχει υπερβεί. Μόλις η θερμοκρασία πέσει κάτω από την καθορισμένη τιμή κατά 2 C, η τάση εξόδου θα ενεργοποιηθεί και η ένδειξη HG1 θα δείξει την τιμή της.

Εάν η τιμή του μετρητή χρόνου ταιριάζει με την καθορισμένη τιμή, η τάση εξόδου θα απενεργοποιηθεί και η ένδειξη θα εμφανίσει ένα «o.h» που αναβοσβήνει, που σημαίνει ότι ο χρόνος έχει ξεπεραστεί. Μπορείτε να ενεργοποιήσετε την τάση εισόδου μετά από αυτό μετακινώντας τη ρύθμιση ώρας προς τα εμπρός ή στο "0".

Ο μετασχηματιστής δικτύου T1 κατασκευάζεται βιομηχανικά με τάση δευτερεύουσας περιέλιξης 17 V και επιτρεπόμενο ρεύμα φορτίου 1,2 A. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν μετασχηματιστή TP-115-K8 με δύο δευτερεύουσες περιελίξεις 9 V το καθένα και ρεύμα 1,1 A, τα οποία είναι συνδεδεμένη σε σειρά. Ένας μετασχηματιστής δικτύου τεχνολογίας λαμπτήρων με τρεις περιελίξεις νήματος 6,3 V το καθένα, που συνδέονται με τον ίδιο τρόπο, είναι επίσης κατάλληλος. Η γέφυρα διόδου VD1 πρέπει να έχει σχεδιαστεί για τάση τουλάχιστον 50 V και μέσο ανορθωμένο ρεύμα τουλάχιστον 2 A. Οι δίοδοι 1N4148 (VD2 και VD3) μπορούν να αντικατασταθούν με KD522 με οποιονδήποτε δείκτη γραμμάτων. Οι δίοδοι BAT85 (VD4-VD6) μπορούν να αντικατασταθούν με άλλες διόδους Schottky, για παράδειγμα, 1N5817, 1N5818.

Το ρυθμιστικό τρανζίστορ VT1 της δομής pnp, ένα σύνθετο KT825G σε μεταλλική θήκη, επιλέχθηκε με μεγάλο απόθεμα ρεύματος για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία της συσκευής. Μπορεί να αντικατασταθεί με παρόμοιο με μέγιστη τάση συλλέκτη-εκπομπού τουλάχιστον 50 V και ρεύμα συλλέκτη 3 A ή περισσότερο. Το τρανζίστορ VT1 είναι εγκατεστημένο σε ψύκτρα με πτερύγια με επιφάνεια ψύξης 100 cm2. Η ψύκτρα με τρανζίστορ VT1 είναι στερεωμένη στο επάνω κάλυμμα της θήκης από έξω, όπως φαίνεται στη φωτογραφία στο Σχ. 2. Τρανζίστορ πεδίου VT2 και VT4 - οποιοδήποτε από τη σειρά KP501 ή εισαγόμενο 2N7000. Το τρανζίστορ VT3 μπορεί να είναι οποιοδήποτε από τις σειρές KT3102, KT342.

Ο δείκτης HG1 είναι τριψήφιος ή τετραψήφιος με κοινή άνοδο. Μπορεί να αποτελείται από τρεις ξεχωριστούς μονοψήφιους δείκτες. Σε αυτή την περίπτωση, οι ακροδέκτες με το ίδιο όνομα των τμημάτων συνδέονται μεταξύ τους, το τρανζίστορ VT3 δεν είναι εγκατεστημένο και η έξοδος της υποδιαστολής του δεύτερου ψηφίου συνδέεται στο κοινό καλώδιο μέσω μιας αντίστασης 1 kOhm.
Τα κουμπιά SB1-SB4 ελήφθησαν από ελαττωματικό εξοπλισμό γραφείου, συμπεριλαμβανομένου ενός εκτυπωτή inkjet. Σταθεροποιητής τάσης DA1 - οποιοσδήποτε από τη σειρά 7805 σε περίβλημα TO220. Αντίσταση κοπής R28 - 3266W-1-103 - εισαγόμενη μικρού μεγέθους πολλαπλών στροφών που κατασκευάζεται από την Bourns. Ο αισθητήρας ρεύματος R25 αποτελείται από τέσσερις παράλληλα συνδεδεμένες αντιστάσεις με αντίσταση 1 Ohm και ονομαστική ισχύ 0,5 W.

Το τροφοδοτικό συναρμολογείται χωρίς τη δίοδο VD2. ελέγξτε για σωστή εγκατάσταση και απουσία βραχυκυκλωμάτων. Για πρώτη φορά, συνδέστε τη μονάδα στο δίκτυο χωρίς μικροελεγκτή DD1 και φορτώστε. Χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο, ελέγξτε ότι η τάση στην υποδοχή 14 του πίνακα DD1 είναι 5 V, στον πομπό του τρανζίστορ VT1 - 17...20 V, στον συλλέκτη του - περίπου 0 V. Η μονάδα είναι απενεργοποιημένη και το DD1 Ο μικροελεγκτής εγκαθίσταται στον πίνακα με ένα προεγγεγραμμένο πρόγραμμα, κωδικοί που δίνονται στο αρχείο ad_ps1 .hex.

Σας παρουσιάζω για την προσοχή σας ένα αποδεδειγμένο διάγραμμα καλής εργαστηριακής τροφοδοσίας, δημοσιευμένο στο περιοδικό «Ράδιο» Νο. 3, με μέγιστη τάση 40 V και ρεύμα έως 10 Α. Το τροφοδοτικό είναι εξοπλισμένο με ψηφιακό Μονάδα οθόνης με έλεγχο μικροελεγκτή. Το κύκλωμα τροφοδοσίας φαίνεται στο σχήμα:

Περιγραφή της λειτουργίας της συσκευής. Ο οπτικός συζευκτήρας διατηρεί μια πτώση τάσης κατά μήκος του γραμμικού ρυθμιστή περίπου 1,5 V. Εάν η πτώση τάσης στο τσιπ αυξηθεί (για παράδειγμα, λόγω αύξησης της τάσης εισόδου), το LED του οπτοζεύκτη και, κατά συνέπεια, το φωτοτρανζίστορ ανάβουν. Ο ελεγκτής PHI απενεργοποιείται, κλείνοντας το τρανζίστορ μεταγωγής. Η τάση στην είσοδο του γραμμικού σταθεροποιητή θα μειωθεί.

Για να αυξηθεί η σταθερότητα, η αντίσταση R3 τοποθετείται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο τσιπ σταθεροποιητή DA1. Τα τσοκ L1, L2 είναι τμήματα σωλήνων φερρίτη που τοποθετούνται στους ακροδέκτες της πύλης των τρανζίστορ πεδίου VT1, VT3. Το μήκος αυτών των σωλήνων είναι περίπου το ήμισυ του μήκους του καλωδίου. Ο επαγωγέας L3 τυλίγεται σε δύο μαγνητικούς πυρήνες δακτυλίου K36x25x7.5 διπλωμένους μεταξύ τους από μόνιμο κράμα MP 140. Η περιέλιξή του περιέχει 45 στροφές, οι οποίες τυλίγονται σε δύο καλώδια PEV-2 με διάμετρο 1 mm, τοποθετημένα ομοιόμορφα γύρω από την περίμετρο του μαγνητικού πυρήνας. Επιτρέπεται η αντικατάσταση του τρανζίστορ IRF9540 με IRF4905 και του τρανζίστορ IRF1010N με BUZ11, IRF540.

Εάν απαιτείται με ρεύμα εξόδου άνω των 7,5 A, είναι απαραίτητο να προστεθεί ένας άλλος ρυθμιστής DA5 παράλληλα με τον DA1. Τότε το μέγιστο ρεύμα φορτίου θα φτάσει τα 15 A. Σε αυτή την περίπτωση, ο επαγωγέας L3 τυλίγεται με μια δέσμη που αποτελείται από τέσσερα σύρματα PEV-2 με διάμετρο 1 mm και η χωρητικότητα των πυκνωτών C1-SZ διπλασιάζεται περίπου. Οι αντιστάσεις R18, R19 επιλέγονται σύμφωνα με τον ίδιο βαθμό θέρμανσης των μικροκυκλωμάτων DA1, DA5. Ο ελεγκτής PHI θα πρέπει να αντικατασταθεί με έναν άλλο που επιτρέπει τη λειτουργία σε υψηλότερη συχνότητα, για παράδειγμα, KR1156EU2.

Μονάδα ψηφιακής μέτρησης τάσης και ρεύματος εργαστηριακής μονάδας τροφοδοσίας

Η βάση της συσκευής είναι ο μικροελεγκτής PICI6F873. Το τσιπ DA2 περιέχει έναν σταθεροποιητή τάσης, ο οποίος χρησιμοποιείται επίσης ως αναφορά για το ενσωματωμένο ADC του μικροελεγκτή DDI. Οι γραμμές θυρών RA5 και RA4 προγραμματίζονται ως είσοδοι ADC για τη μέτρηση της τάσης και του ρεύματος, αντίστοιχα, και το RA3 είναι για τον έλεγχο ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Ο αισθητήρας ρεύματος είναι η αντίσταση R2 και ο αισθητήρας τάσης είναι ο διαχωριστής αντίστασης R7 R8. Το σήμα του τρέχοντος αισθητήρα ενισχύεται από τον ενισχυτή λειτουργίας DAI. 1. και ο op-amp DA1.2 χρησιμοποιείται ως ενισχυτής buffer.

Προδιαγραφές:

Μέτρηση τάσης, V - 0..50.
Μέτρηση ρεύματος, A - 0,05..9.99.
Όρια προστασίας:
- με ρεύμα. Α - από 0,05 έως 9,99.
- με τάση. Β - από 0,1 έως 50.
Τάση τροφοδοσίας, V - 9...40.
Μέγιστη κατανάλωση ρεύματος, mA - 50.

Ένα καλό, αξιόπιστο και εύκολο στη χρήση τροφοδοτικό είναι η πιο σημαντική και συχνά χρησιμοποιούμενη συσκευή σε κάθε ραδιοερασιτεχνικό εργαστήριο.

Ένα βιομηχανικό σταθεροποιημένο τροφοδοτικό είναι μια αρκετά ακριβή συσκευή. Χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή όταν σχεδιάζετε ένα τροφοδοτικό, μπορείτε να κατασκευάσετε μια συσκευή που έχει πολλές πρόσθετες λειτουργίες, είναι εύκολη στην κατασκευή και είναι πολύ προσιτή.

Αυτό το ψηφιακό τροφοδοτικό DC ήταν ένα πολύ επιτυχημένο προϊόν και τώρα βρίσκεται στην τρίτη του έκδοση. Εξακολουθεί να βασίζεται στην ίδια ιδέα με την πρώτη επιλογή, αλλά συνοδεύεται από μερικές ωραίες βελτιώσεις.

Εισαγωγή

Αυτό το τροφοδοτικό είναι το λιγότερο περίπλοκο από τα περισσότερα άλλα κυκλώματα, αλλά έχει πολλά περισσότερα χαρακτηριστικά:

Η οθόνη εμφανίζει τις τρέχουσες μετρούμενες τιμές τάσης και ρεύματος.
- Η οθόνη εμφανίζει προκαθορισμένα όρια τάσης και ρεύματος.
- Χρησιμοποιούνται μόνο τυπικά εξαρτήματα (χωρίς ειδικά τσιπ).
- Απαιτεί τάση τροφοδοσίας μίας πολικότητας (χωρίς ξεχωριστή αρνητική τάση τροφοδοσίας για ενισχυτές λειτουργίας ή λογική ελέγχου)
- Μπορείτε να ελέγξετε την παροχή ρεύματος από τον υπολογιστή σας. Μπορείτε να διαβάσετε το ρεύμα και την τάση και μπορείτε να τα ρυθμίσετε με απλές εντολές. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο για αυτοματοποιημένες δοκιμές.
- Μικρό πληκτρολόγιο για απευθείας εισαγωγή της επιθυμητής τάσης και μέγιστου ρεύματος.
- Αυτή είναι μια πραγματικά μικρή αλλά ισχυρή πηγή ενέργειας.

Είναι δυνατή η κατάργηση ορισμένων στοιχείων ή η προσθήκη πρόσθετων λειτουργιών; Το κόλπο είναι να μετακινήσετε τη λειτουργικότητα των αναλογικών εξαρτημάτων όπως οι ενισχυτές λειτουργίας στον μικροελεγκτή. Με άλλα λόγια, η πολυπλοκότητα του λογισμικού, των αλγορίθμων αυξάνεται και η πολυπλοκότητα του υλικού μειώνεται. Αυτό μειώνει τη συνολική πολυπλοκότητα για εσάς, καθώς το λογισμικό μπορεί απλά να ληφθεί.

Βασικές Ηλεκτρολογικές Ιδέες Έργων

Ας ξεκινήσουμε με το απλούστερο σταθεροποιημένο τροφοδοτικό. Αποτελείται από 2 κύρια μέρη: ένα τρανζίστορ και μια δίοδο zener, η οποία δημιουργεί μια τάση αναφοράς.

Η τάση εξόδου αυτού του κυκλώματος θα είναι Uref μείον 0,7 Volt, η οποία πέφτει μεταξύ B και E στο τρανζίστορ. Η δίοδος zener και η αντίσταση δημιουργούν μια τάση αναφοράς που είναι σταθερή ακόμα κι αν υπάρχουν αιχμές τάσης στην είσοδο. Χρειάζεται ένα τρανζίστορ για την εναλλαγή υψηλών ρευμάτων που δεν μπορούν να παρέχουν μια δίοδος zener και μια αντίσταση. Σε αυτόν τον ρόλο, το τρανζίστορ ενισχύει μόνο το ρεύμα. Για να υπολογίσετε το ρεύμα στην αντίσταση και στη δίοδο zener, πρέπει να διαιρέσετε το ρεύμα εξόδου με το HFE του τρανζίστορ (αριθμός HFE, ο οποίος βρίσκεται στον πίνακα με τα χαρακτηριστικά του τρανζίστορ).

Ποια είναι τα προβλήματα με αυτό το σχήμα;

Το τρανζίστορ θα καεί όταν υπάρχει βραχυκύκλωμα στην έξοδο.
- Παρέχει μόνο σταθερή τάση εξόδου.

Αυτοί είναι αρκετά σοβαροί περιορισμοί που καθιστούν αυτό το κύκλωμα ακατάλληλο για το έργο μας, αλλά είναι η βάση για το σχεδιασμό ενός ηλεκτρονικά ελεγχόμενου τροφοδοτικού.

Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε «νοημοσύνη» που θα ρυθμίσει το ρεύμα εξόδου και θα αλλάξει την τάση αναφοράς. Αυτό ήταν (...και αυτό κάνει το κύκλωμα πολύ πιο περίπλοκο).

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν op-amps για να τροφοδοτήσουν αυτόν τον αλγόριθμο. Οι λειτουργικοί ενισχυτές μπορούν κατ 'αρχήν να χρησιμοποιηθούν ως αναλογικοί υπολογιστές για την πρόσθεση, την αφαίρεση, τον πολλαπλασιασμό ή την εκτέλεση λογικών λειτουργιών "ή" σε τάσεις και ρεύματα.

Σήμερα, όλες αυτές οι λειτουργίες μπορούν να εκτελεστούν γρήγορα χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή. Το καλύτερο μέρος είναι ότι παίρνετε ένα βολτόμετρο και ένα αμπερόμετρο ως δωρεάν πρόσθετο. Σε κάθε περίπτωση, ο μικροελεγκτής πρέπει να γνωρίζει τις παραμέτρους ρεύματος και τάσης εξόδου. Απλά πρέπει να τα εμφανίσετε. Τι χρειαζόμαστε από έναν μικροελεγκτή:

ADC (μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό) για μέτρηση τάσης και ρεύματος.
- DAC (μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό) για τον έλεγχο του τρανζίστορ (ρύθμιση της τάσης αναφοράς).

Το πρόβλημα είναι ότι το DAC πρέπει να είναι πολύ γρήγορο. Εάν εντοπιστεί βραχυκύκλωμα στην έξοδο, τότε πρέπει να μειώσουμε αμέσως την τάση στη βάση του τρανζίστορ διαφορετικά θα καεί. Η ταχύτητα απόκρισης πρέπει να είναι μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου (τόσο γρήγορη όσο ένας op-amp).

Το ATmega8 έχει ADC που είναι αρκετά γρήγορο, και εκ πρώτης όψεως δεν έχει DAC. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) και ένα αναλογικό χαμηλοπερατό φίλτρο για να επιτύχετε DAC, αλλά το PWM από μόνο του είναι πολύ αργό στο λογισμικό για να εφαρμόσει προστασία από βραχυκύκλωμα. Πώς να φτιάξετε ένα γρήγορο DAC;

Υπάρχουν πολλοί τρόποι δημιουργίας μετατροπέων ψηφιακού σε αναλογικό, αλλά πρέπει να είναι γρήγορος και απλός, ο οποίος θα διασυνδέεται εύκολα με τον μικροελεγκτή μας. Υπάρχει ένα κύκλωμα μετατροπέα γνωστό ως "R-2R matrix". Αποτελείται μόνο από αντιστάσεις και διακόπτες. Χρησιμοποιούνται δύο τύποι τιμών αντίστασης. Ένα με τιμή R και ένα με διπλάσια τιμή R.

Παραπάνω είναι ένα διάγραμμα κυκλώματος ενός 3 bit R2R DAC. Ο λογικός έλεγχος αλλάζει μεταξύ GND και Vcc. Ένα λογικό ένα συνδέει το διακόπτη στο Vcc και ένα λογικό μηδέν στο GND. Τι κάνει αυτό το κύκλωμα; Ρυθμίζει την τάση σε βήματα του Vcc/8. Η συνολική τάση εξόδου είναι:

Uout = Z * (Vcc / (Zmax +1), όπου Z είναι η ανάλυση bit του DAC (0-7), σε αυτήν την περίπτωση 3-bit.

Η εσωτερική αντίσταση του κυκλώματος, όπως φαίνεται, θα είναι ίση με το R.

Αντί να χρησιμοποιείτε ξεχωριστό διακόπτη, μπορείτε να συνδέσετε τη μήτρα R-2R στις γραμμές της θύρας του μικροελεγκτή.

Δημιουργία σήματος DC διαφορετικών επιπέδων χρησιμοποιώντας PWM (διαμόρφωση πλάτους παλμού)

Η διαμόρφωση πλάτους παλμού είναι μια τεχνική που δημιουργεί παλμούς και τους διοχετεύει μέσα από ένα χαμηλοπερατό φίλτρο με συχνότητα αποκοπής σημαντικά χαμηλότερη από τη συχνότητα παλμού. Ως αποτέλεσμα, το σήμα DC ρεύματος και τάσης εξαρτάται από το πλάτος αυτών των παλμών.

Το Atmega8 διαθέτει υλικό 16-bit PWM. Δηλαδή, είναι θεωρητικά δυνατό να έχουμε ένα DAC 16-bit χρησιμοποιώντας ένα μικρό αριθμό στοιχείων. Για να λάβετε ένα πραγματικό σήμα DC από ένα σήμα PWM, πρέπει να το φιλτράρετε, αυτό μπορεί να είναι πρόβλημα σε υψηλές αναλύσεις. Όσο περισσότερη ακρίβεια απαιτείται, τόσο χαμηλότερη θα πρέπει να είναι η συχνότητα του σήματος PWM. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζονται μεγάλοι πυκνωτές και ο χρόνος απόκρισης είναι πολύ αργός. Η πρώτη και η δεύτερη έκδοση του ψηφιακού τροφοδοτικού DC χτίστηκαν σε μια μήτρα R2R 10-bit. Δηλαδή, η μέγιστη τάση εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί σε 1024 βήματα. Εάν χρησιμοποιείτε το ATmega8 με γεννήτρια ρολογιού 8 MHz και PWM 10-bit, τότε οι παλμοί σήματος PWM θα έχουν συχνότητα 8MHz/1024 = 7,8KHz. Για να έχετε το καλύτερο σήμα DC, πρέπει να το φιλτράρετε με ένα φίλτρο δεύτερης τάξης 700 Hz ή λιγότερο.

Μπορείτε να φανταστείτε τι θα συνέβαινε αν χρησιμοποιούσατε 16-bit PWM. 8MHz/65536 = 122Hz. Κάτω από τα 12 Hz είναι αυτό που χρειάζεστε.

Συνδυασμός R2R matrix και PWM

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε PWM και R2R matrix μαζί. Σε αυτό το έργο θα χρησιμοποιήσουμε μια μήτρα R2R 7-bit σε συνδυασμό με ένα σήμα PWM 5-bit. Με ταχύτητα ρολογιού ελεγκτή 8 MHz και ανάλυση 5 bit, θα έχουμε σήμα 250 kHz. Η συχνότητα των 250 kHz μπορεί να μετατραπεί σε σήμα DC χρησιμοποιώντας μικρό αριθμό πυκνωτών.

Η αρχική έκδοση του ψηφιακού τροφοδοτικού DC χρησιμοποιούσε ένα DAC 10-bit R2R βασισμένο σε matrix. Στη νέα σχεδίαση, χρησιμοποιούμε R2R matrix και PWM συνολικής ανάλυσης 12 bit.

Υπερδειγματοληψία

Σε βάρος κάποιου χρόνου επεξεργασίας, η ανάλυση του μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) μπορεί να αυξηθεί. Αυτό ονομάζεται επαναδειγματοληψία. Η τετραπλή επαναδειγματοληψία έχει ως αποτέλεσμα διπλή ανάλυση. Δηλαδή: 4 διαδοχικά δείγματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη διπλάσιων βημάτων ανά ADC. Η θεωρία πίσω από την επαναδειγματοληψία εξηγείται στο έγγραφο PDF που μπορείτε να βρείτε στο τέλος αυτού του άρθρου. Χρησιμοποιούμε υπερδειγματοληψία για την τάση βρόχου ελέγχου. Για τον τρέχοντα βρόχο ελέγχου, χρησιμοποιούμε την αρχική ανάλυση του ADC καθώς ο γρήγορος χρόνος απόκρισης είναι πιο σημαντικός εδώ από την ανάλυση.

Αναλυτική περιγραφή του έργου

Λίγες τεχνικές λεπτομέρειες εξακολουθούν να λείπουν:

Το DAC (Digital to Analog Converter) δεν μπορεί να οδηγήσει τρανζίστορ ισχύος
- Ο μικροελεγκτής λειτουργεί από 5V, αυτό σημαίνει ότι η μέγιστη έξοδος του DAC είναι 5V και η μέγιστη τάση εξόδου στο τρανζίστορ ισχύος θα είναι 5 - 0,7 = 4,3 V.

Για να διορθωθεί αυτό πρέπει να προσθέσουμε ενισχυτές ρεύματος και τάσης.

Προσθήκη βαθμίδας ενισχυτή στο DAC

Όταν προσθέτουμε έναν ενισχυτή, πρέπει να έχουμε κατά νου ότι πρέπει να χειρίζεται μεγάλα σήματα. Τα περισσότερα σχέδια ενισχυτών (π.χ. για ήχο) γίνονται με την υπόθεση ότι τα σήματα θα είναι μικρά σε σύγκριση με την τάση τροφοδοσίας. Ξεχάστε λοιπόν όλα τα κλασικά βιβλία για τον υπολογισμό ενός ενισχυτή για ένα τρανζίστορ ισχύος.

Θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε op-amp, αλλά αυτοί θα απαιτούσαν πρόσθετη θετική και αρνητική τάση τροφοδοσίας, την οποία θέλουμε να αποφύγουμε.

Υπάρχει επίσης μια πρόσθετη απαίτηση ότι ο ενισχυτής πρέπει να ενισχύει την τάση από το μηδέν σε σταθερή κατάσταση χωρίς ταλάντωση. Με απλά λόγια, δεν πρέπει να υπάρχουν διακυμάνσεις τάσης όταν είναι ενεργοποιημένη η τροφοδοσία.

Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα μιας βαθμίδας ενισχυτή που είναι κατάλληλη για αυτό το σκοπό.

Ας ξεκινήσουμε με το τρανζίστορ ισχύος. Χρησιμοποιούμε BD245 (Q1). Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά, το τρανζίστορ έχει HFE = 20 στα 3Α. Επομένως θα καταναλώνει περίπου 150 mA στη βάση. Για να ενισχύσουμε το ρεύμα ελέγχου χρησιμοποιούμε έναν συνδυασμό που είναι γνωστός ως "τρανζίστορ Darlington". Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούμε ένα τρανζίστορ μέσης ισχύος. Συνήθως, η τιμή HFE πρέπει να είναι 50-100. Αυτό θα μειώσει το απαιτούμενο ρεύμα στα 3 mA (150 mA / 50). Το ρεύμα 3 mA είναι το σήμα που προέρχεται από τρανζίστορ χαμηλής ισχύος όπως BC547/BC557. Τα τρανζίστορ με τέτοιο ρεύμα εξόδου είναι πολύ κατάλληλα για την κατασκευή ενός ενισχυτή τάσης.

Για να έχουμε έξοδο 30V, πρέπει να ενισχύσουμε τα 5V που προέρχονται από το DAC με συντελεστή 6. Για να γίνει αυτό, συνδυάζουμε τρανζίστορ PNP και NPN, όπως φαίνεται παραπάνω. Το κέρδος τάσης αυτού του κυκλώματος υπολογίζεται:

Vampl = (R6 + R7) / R7

Το τροφοδοτικό μπορεί να διατίθεται σε 2 εκδόσεις: με μέγιστη τάση εξόδου 30 και 22 V. Ο συνδυασμός 1K και 6,8K δίνει συντελεστή 7,8, που είναι καλός για την έκδοση 30V, αλλά μπορεί να υπάρξει κάποια απώλεια σε υψηλότερα ρεύματα (ο τύπος μας είναι γραμμικός, αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι). Για την έκδοση 22V χρησιμοποιούμε 1Κ και 4,7Κ.

Η εσωτερική αντίσταση του κυκλώματος όπως φαίνεται στη βάση BC547 θα είναι:

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

Το HFE είναι περίπου 100 έως 200 για τρανζίστορ BC547
- S είναι η κλίση της καμπύλης κέρδους τρανζίστορ και είναι περίπου 50 [μονάδα = 1/Ohm]

Αυτό είναι αρκετά υψηλό για να συνδεθεί με το DAC μας, το οποίο έχει εσωτερική αντίσταση 5k ohms.

Εσωτερική ισοδύναμη αντίσταση εξόδου:

Διαδρομή = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = περίπου 2Ω

Αρκετά χαμηλό για χρήση τρανζίστορ Q2.

Το R5 συνδέει τη βάση του BC557 με τον πομπό, που σημαίνει "off" για το τρανζίστορ πριν ανέβουν το DAC και το BC547. Τα R7 και R6 δένουν τη βάση του Q2 πρώτα στη γείωση, γεγονός που στρέφει τη βαθμίδα εξόδου Darlington προς τα κάτω.

Με άλλα λόγια, κάθε στοιχείο σε αυτό το στάδιο του ενισχυτή είναι αρχικά απενεργοποιημένο. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα έχουμε ταλαντώσεις εισόδου ή εξόδου από τα τρανζίστορ όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη ή απενεργοποιημένη. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό σημείο. Έχω δει ακριβά βιομηχανικά τροφοδοτικά που παρουσιάζουν αυξήσεις ρεύματος όταν είναι απενεργοποιημένα. Τέτοιες πηγές θα πρέπει σίγουρα να αποφεύγονται καθώς μπορούν εύκολα να σκοτώσουν ευαίσθητες συσκευές.

Όρια

Από προηγούμενη εμπειρία, γνωρίζω ότι ορισμένοι ραδιοερασιτέχνες θα ήθελαν να "προσαρμόσουν" τη συσκευή για τον εαυτό τους. Ακολουθεί μια λίστα με περιορισμούς υλικού και τρόπους για να τους ξεπεραστούν:

BD245B: 10A 80W. 80W σε θερμοκρασία 25"C. Με άλλα λόγια, υπάρχει απόθεμα ισχύος με βάση τα 60-70W: (Μέγιστη τάση εισόδου * Μέγιστο ρεύμα)< 65Вт.

Μπορείτε να προσθέσετε ένα δεύτερο BD245B και να αυξήσετε την ισχύ στα 120W. Για να διασφαλίσετε ότι το ρεύμα κατανέμεται ισόποσα, προσθέστε μια αντίσταση 0,22 ohm στη γραμμή εκπομπού κάθε BD245B. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ίδιο κύκλωμα και πλακέτα. Τοποθετήστε τα τρανζίστορ στο κατάλληλο ψυγείο αλουμινίου και συνδέστε τα με κοντά καλώδια στην πλακέτα. Ο ενισχυτής μπορεί να οδηγήσει ένα δεύτερο τρανζίστορ ισχύος (αυτό είναι το μέγιστο), αλλά μπορεί να χρειαστεί να ρυθμίσετε το κέρδος.

Διακλάδωση ανίχνευσης ρεύματος: Χρησιμοποιούμε αντίσταση 0,75ohm 6W. Υπάρχει αρκετή ισχύς σε ρεύμα 2,5A (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Τροφοδοτικά

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μετασχηματιστή, ανορθωτή και μεγάλους πυκνωτές ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν προσαρμογέα φορητού υπολογιστή 32/24V. Πήγα με τη δεύτερη επιλογή, γιατί... Οι προσαρμογείς πωλούνται μερικές φορές πολύ φθηνά (εκπτώσεις) και μερικοί από αυτούς παρέχουν 70W στα 24V ή ακόμα και 32V DC.

Τα περισσότερα ζαμπόν θα χρησιμοποιούν πιθανώς κανονικούς μετασχηματιστές επειδή είναι εύκολο να τα αποκτήσετε.

Για την έκδοση 22V 2,5A χρειάζεστε: μετασχηματιστή 3A 18V, ανορθωτή και πυκνωτή 2200uF ή 3300uF. (18 * 1,4 = 25 V)
Για την έκδοση 30V 2A χρειάζεστε: Μετασχηματιστή 2,5A 24V, ανορθωτή και πυκνωτή 2200uF ή 3300uF. (24 * 1,4 = 33,6 V)

Δεν θα κάνει κακό να χρησιμοποιήσετε έναν μετασχηματιστή υψηλότερου ρεύματος. Ένας ανορθωτής γέφυρας με 4 διόδους χαμηλής πτώσης (π.χ. BYV29-500) δίνει πολύ καλύτερη απόδοση.

Ελέγξτε τη συσκευή σας για κακή μόνωση. Βεβαιωθείτε ότι δεν θα είναι δυνατό να αγγίξετε οποιοδήποτε μέρος της συσκευής όπου η τάση μπορεί να είναι 110/230 V. Συνδέστε όλα τα μεταλλικά μέρη της θήκης στη γείωση (όχι κυκλώματα GND).

Μετασχηματιστές και μετασχηματιστές ρεύματος για φορητούς υπολογιστές

Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε δύο ή περισσότερα τροφοδοτικά στη συσκευή σας για την παραγωγή θετικής και αρνητικής τάσης, τότε είναι σημαντικό οι μετασχηματιστές να είναι απομονωμένοι. Να είστε προσεκτικοί με τους μετασχηματιστές τροφοδοσίας φορητού υπολογιστή. Οι προσαρμογείς χαμηλής ισχύος μπορεί να εξακολουθούν να λειτουργούν, αλλά ορισμένοι μπορεί να έχουν τον αρνητικό ακροδέκτη εξόδου συνδεδεμένο με τον ακροδέκτη γείωσης εισόδου. Αυτό πιθανόν να προκαλέσει βραχυκύκλωμα μέσω του καλωδίου γείωσης όταν χρησιμοποιείτε δύο τροφοδοτικά στη μονάδα.

Άλλη τάση και ρεύμα

Υπάρχουν δύο επιλογές 22V 2.5A και 30V 2A. Εάν θέλετε να αλλάξετε τα όρια τάσης εξόδου ή ρεύματος (απλώς μειώστε), τότε απλώς αλλάξτε το αρχείο hardware_settings.h.

Παράδειγμα: Για να δημιουργήσετε μια έκδοση 18V 2,5A, απλώς αλλάζετε τη μέγιστη τάση εξόδου σε 18 V στο αρχείο hardware_settings.h. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τροφοδοτικό 20V 2,5A.

Παράδειγμα: Για να δημιουργήσετε μια έκδοση 18V 1,5A, απλώς αλλάζετε στο αρχείο hardware_settings.h τη μέγιστη τάση εξόδου σε 18V και μέγ. ρεύμα 1,5Α. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τροφοδοτικό 20V 1,5A.

Δοκιμές

Το τελευταίο στοιχείο που είναι εγκατεστημένο στην πλακέτα πρέπει να είναι ένας μικροελεγκτής. Πριν την εγκαταστήσετε, θα συνιστούσα να κάνετε μερικές βασικές δοκιμές υλικού:

Δοκιμή 1: Συνδέστε μια μικρή τάση (αρκεί τα 10V) στους ακροδέκτες εισόδου της πλακέτας και βεβαιωθείτε ότι ο ρυθμιστής τάσης παράγει ακριβώς 5V τάση συνεχούς ρεύματος.

Δοκιμή 2: Μετρήστε την τάση εξόδου. Θα πρέπει να είναι 0V (ή κοντά στο μηδέν, για παράδειγμα 0,15, και θα τείνει στο μηδέν εάν συνδέσετε αντιστάσεις 2kOhm ή 5kOhm αντί για το φορτίο.)

Test3: Εγκαταστήστε τον μικροελεγκτή στην πλακέτα και φορτώστε το λογισμικό δοκιμής LCD εκτελώντας τις εντολές στον κατάλογο του μη συσκευασμένου πακέτου digitaldcpower tar.gz.

make test_lcd.hex
κάντε load_test_lcd

Θα πρέπει να δείτε την ένδειξη "LCD works" στην οθόνη.

Τώρα μπορείτε να κάνετε λήψη του λογισμικού που λειτουργεί.

Μερικές προειδοποιητικές λέξεις για περαιτέρω δοκιμές με λογισμικό εργασίας: Να είστε προσεκτικοί με τα βραχυκυκλώματα μέχρι να δοκιμάσετε τη λειτουργία περιορισμού. Ένας ασφαλής τρόπος δοκιμής περιορισμού ρεύματος είναι η χρήση αντιστάσεων χαμηλής αντίστασης (μονάδες ohms), όπως λαμπτήρες αυτοκινήτου.

Ρυθμίστε το όριο ρεύματος χαμηλό, για παράδειγμα 30 mA στα 10 V. Θα πρέπει να δείτε την πτώση της τάσης αμέσως σχεδόν στο μηδέν μόλις συνδέσετε τη λάμπα στην έξοδο. Υπάρχει σφάλμα στο κύκλωμα αν δεν πέσει η τάση. Με μια λάμπα αυτοκινήτου, μπορείτε να προστατεύσετε το κύκλωμα τροφοδοσίας ακόμα και αν υπάρχει βλάβη επειδή δεν βραχυκυκλώνει.

Λογισμικό

Αυτή η ενότητα θα σας δώσει μια κατανόηση για το πώς λειτουργεί το πρόγραμμα και πώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη γνώση για να κάνετε κάποιες αλλαγές σε αυτό. Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι η προστασία από βραχυκύκλωμα γίνεται σε λογισμικό. Εάν κάνατε κάποιο λάθος κάπου, η προστασία μπορεί να μην λειτουργεί. Εάν βραχυκυκλώσετε την έξοδο, η συσκευή σας θα καταλήξει σε ένα σύννεφο καπνού. Για να αποφύγετε αυτό, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια λάμπα αυτοκινήτου 12 V (βλ. παραπάνω) για να ελέγξετε την προστασία βραχυκυκλώματος.

Τώρα λίγα για τη δομή του προγράμματος. Όταν κοιτάξετε για πρώτη φορά το κύριο πρόγραμμα (αρχείο main.c, λήψη στο τέλος αυτού του άρθρου), θα δείτε ότι υπάρχουν μόνο μερικές γραμμές κώδικα αρχικοποίησης που εκτελούνται κατά την ενεργοποίηση και, στη συνέχεια, το πρόγραμμα εισάγει άπειρος βρόχος.

Πράγματι, υπάρχουν δύο άπειροι βρόχοι σε αυτό το πρόγραμμα. Ο ένας είναι ο κύριος βρόχος ("while(1)(...)" στο main.c) και ο άλλος είναι μια περιοδική διακοπή από τον μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό (το "ISR(ADC_vect)(...)" λειτουργία σε αναλογική.γ). Μετά την αρχικοποίηση, η διακοπή εκτελείται κάθε 104 µs. Όλες οι άλλες συναρτήσεις και ο κώδικας εκτελούνται στο πλαίσιο ενός από αυτούς τους βρόχους.

Μια διακοπή μπορεί να σταματήσει την εκτέλεση μιας εργασίας κύριου βρόχου ανά πάσα στιγμή. Στη συνέχεια θα υποβληθεί σε επεξεργασία χωρίς να αποσπάται η προσοχή από άλλες εργασίες και, στη συνέχεια, η εκτέλεση της εργασίας θα συνεχιστεί ξανά στον κύριο βρόχο στο σημείο όπου διακόπηκε. Από αυτό προκύπτουν δύο συμπεράσματα:

1. Ο κωδικός διακοπής δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλος, καθώς πρέπει να ολοκληρωθεί πριν από την επόμενη διακοπή. Επειδή ο αριθμός των εντολών στον κώδικα του μηχανήματος είναι σημαντικός εδώ. Ένας μαθηματικός τύπος που μπορεί να γραφτεί ως μία γραμμή κώδικα C μπορεί να χρησιμοποιήσει έως και εκατοντάδες γραμμές κώδικα μηχανής.

2. Οι μεταβλητές που χρησιμοποιούνται στη συνάρτηση διακοπής και στον κώδικα του κύριου βρόχου ενδέχεται να αλλάξουν ξαφνικά στη μέση της εκτέλεσης.

Όλα αυτά σημαίνουν ότι πολύπλοκα πράγματα όπως η ενημέρωση της οθόνης, τα κουμπιά δοκιμής, η μετατροπή ρεύματος και τάσης πρέπει να γίνονται στο σώμα του κύριου βρόχου. Στις διακοπές εκτελούμε εργασίες κρίσιμες για το χρόνο: μέτρηση ρεύματος και τάσης, προστασία υπερφόρτωσης και διαμόρφωση DAC. Για την αποφυγή πολύπλοκων μαθηματικών υπολογισμών σε διακοπές, εκτελούνται σε μονάδες DAC. Δηλαδή, στις ίδιες μονάδες με το ADC (ακέραιες τιμές από 0 ... 1023 για ρεύμα και 0 ... 2047 για τάση).

Αυτή είναι η κύρια ιδέα του προγράμματος. Θα εξηγήσω επίσης εν συντομία για τα αρχεία που θα βρείτε στο αρχείο (αν υποθέσουμε ότι είστε εξοικειωμένοι με το SI).

main.c - αυτό το αρχείο περιέχει το κύριο πρόγραμμα. Όλες οι αρχικοποιήσεις γίνονται εδώ. Ο κύριος βρόχος υλοποιείται επίσης εδώ.
Το analog.c είναι ένας μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό, ό,τι λειτουργεί στο πλαίσιο μιας διακοπής εργασίας μπορεί να βρεθεί εδώ.
dac.c - μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό. Αρχικοποιήθηκε από το ddcp.c, αλλά χρησιμοποιείται μόνο με το analog.c
kbd.c - πρόγραμμα επεξεργασίας δεδομένων πληκτρολογίου
lcd.c - Πρόγραμμα οδήγησης LCD. Αυτή είναι μια ειδική έκδοση που δεν απαιτεί επαφή RW οθόνης.

Για να φορτώσετε λογισμικό στον μικροελεγκτή χρειάζεστε έναν προγραμματιστή όπως ο avrusb500. Μπορείτε να κάνετε λήψη των αρχείων zip του λογισμικού στο τέλος του άρθρου.

Επεξεργαστείτε το αρχείο hardware_settings.h και διαμορφώστε το σύμφωνα με το υλικό σας. Εδώ μπορείτε επίσης να βαθμονομήσετε το βολτόμετρο και το αμπερόμετρο. Το αρχείο είναι καλά σχολιασμένο.

Συνδέστε το καλώδιο στον προγραμματιστή και στη συσκευή σας. Στη συνέχεια, ρυθμίστε τα bit διαμόρφωσης ώστε να τρέχουν τον μικροελεγκτή από τον εσωτερικό ταλαντωτή 8 MHz. Το πρόγραμμα έχει σχεδιαστεί για αυτή τη συχνότητα.

Κουμπιά

Το τροφοδοτικό διαθέτει 4 κουμπιά για τοπικό έλεγχο τάσης και μέγ. ρεύμα, το 5ο κουμπί χρησιμοποιείται για την αποθήκευση των ρυθμίσεων στη μνήμη EEPROM, έτσι ώστε την επόμενη φορά που θα ενεργοποιήσετε τη μονάδα να υπάρχουν οι ίδιες ρυθμίσεις τάσης και ρεύματος.

Το U+ αυξάνει την τάση και το U - τη μειώνει. Όταν κρατάτε πατημένο το κουμπί, μετά από λίγο οι ενδείξεις θα «τρέχουν» πιο γρήγορα για να αλλάζετε εύκολα την τάση σε μεγάλο εύρος. Τα κουμπιά I + και I - λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο.

Απεικόνιση

Η ένδειξη της οθόνης μοιάζει με αυτό:

Το βέλος στα δεξιά δείχνει ότι ο περιορισμός τάσης είναι σε ισχύ αυτήν τη στιγμή. Εάν υπάρχει βραχυκύκλωμα στην έξοδο ή η συνδεδεμένη συσκευή καταναλώνει περισσότερο από το ρυθμισμένο ρεύμα, θα εμφανιστεί ένα βέλος στην κάτω γραμμή της οθόνης, που υποδεικνύει ότι το όριο ρεύματος είναι ενεργοποιημένο.

Μερικές φωτογραφίες της συσκευής

Εδώ είναι μερικές φωτογραφίες από το τροφοδοτικό που συναρμολόγησα.

Είναι πολύ μικρό, αλλά πιο ικανό και πιο ισχυρό από πολλά άλλα τροφοδοτικά:

Τα παλιά θερμαντικά σώματα αλουμινίου από επεξεργαστές Pentium είναι κατάλληλα για ψυκτικά στοιχεία ισχύος:

Τοποθέτηση της πλακέτας και του προσαρμογέα μέσα στη θήκη:

Εμφάνιση της συσκευής:

Δυνατότητα τροφοδοσίας διπλού καναλιού. Αναρτήθηκε από boogyman: