Alimentare de laborator cu două canale cu control cu ​​microprocesor. Sursa de alimentare pentru microcontroler Sursa de alimentare comutată controlată de la un microcontroler

Ofer tuturor radioamatorilor să repete circuitul unui amper-voltmetru dovedit pe un microcontroler 16F676. A fost dezvoltat pentru o sursă de alimentare; diagrama sursei de alimentare de laborator este prezentată în articolul de mai jos. Contorul A/V vă permite să măsurați tensiunea de la 0-50 volți, amperi - de la 0-10 amperi. Dispozitivul funcționează perfect de destul de mult timp.

În placa de circuit imprimat, aș sfătui să oferiți spațiu pentru un condensator de 0,1-2 uF pe al 12-lea pin al MK, în cazul în care este necesar să netezi ondulațiile și interferențele pe care le va prinde amplificatorul de intrare. Elementele părții de intrare a amplificatorului operațional (R3, R4, RV2) trebuie selectate în funcție de valoarea nominală a șuntului (R101) și de curentul de măsurare.
Circuitul electric al sursei de alimentare în sine nu are caracteristici speciale. Acest circuit de lucru funcționează stabil, placa de circuit imprimat nu conține erori. Diagrama și descrierea funcționării acesteia sunt preluate de pe site-ul vrtp.ru:

Acesta este circuitul și cablarea unei versiuni simplificate a sursei de alimentare, pe o singură trecere VT2 - TIP147. Numerotarea diagramei coincide cu cea anterioară, elementele aferente celor 3 conectori au fost eliminate. Dimensiunea plăcii, ca și în versiunea anterioară, este de 120 x 55 mm. Pe parcurs, sfat, dacă nu puteți elimina autoexcitarea la HF ​​în modul sursă de tensiune, încercați să îndepărtați complet condensatorul C21.

În ceea ce privește VD8 - (este inclus în emițătorul VT3), apoi, cu ajutorul acestei diode zener, punctul de funcționare al tensiunii de ieșire a amplificatorului operațional DA1.1 este deplasat la mijlocul tensiunii de sprijin și de alimentare = +12,25 volți. Deci, tensiunea de ieșire a acestui amplificator operațional rămâne întotdeauna în jurul acestei limite (5,6 + 0,7 = 6,3 volți). Și scopul VD10 și VD11 este de a crește tensiunea de pornire (iluminare) a LED-urilor corespunzătoare HL1 și HL2. Cert este că am folosit LED-uri strălucitoare pe prototip, așa că prezența rezistențelor R21 și R22 nu a fost suficientă. Pentru a evita iluminarea inutilă a LED-ului „străin”, a trebuit să fie instalate diode zener.La schimbarea modurilor de stabilizare „tensiune-curent”, un LED se stinge și abia apoi se aprinde celălalt LED.

Când utilizați alte LED-uri care sunt mai puțin luminoase, poate fi necesar să selectați (cel mai adesea să reduceți) tensiunea de stabilizare a diodelor zener VD10 și VD11. În ceea ce privește diodele zener VD10, VD11, totul depinde de dorința de a obține luminozitatea necesară a afișajului și astfel încât să nu existe iluminare a LED-ului „străin”.

Dar trebuie să fii mai atent când alegi o diodă zener VD8. Circuitul, în principiu, permite ca tensiunea de stabilizare a acestuia să varieze într-un interval destul de larg (de la 3 la 6 volți), dar există câteva nuanțe. Rezistoarele R14 și R16 formează un divizor care reduce tensiunea la baza VT3 limitând în același timp curentul. Închideți mental borna inferioară a lui R16 la masă și estimați cât va fi pe baza VT3, cu tensiunea de ieșire MAX de DA1.1 (presupunem = 11 volți), în cazul nostru, pe baza VT3 va fi aproximativ 4,2 volți.

Această tensiune ar trebui să fie mai mică decât suma tensiunii diodei zener VD8 și căderea la joncțiunea BE a tranzistorului VT3 (3,3 + 0,7 = 4 volți). În caz contrar, amplificatorul operațional DA1.2 nu va putea închide VT3 în cazul supraîncărcării curentului. În mod special, nu luăm în considerare tensiunea de -5 volți aici, creând astfel o anumită rezervă. Pentru a spune simplu, prin reducerea tensiunii de stabilizare VD8, este mai bine să reduceți proporțional ratingul de R16. În cazul nostru, când folosiți VD8 = 3,3 volți, acesta va fi = 3,6 kOhm. Adevărat, acest lucru va reduce luminozitatea lui HL1 în momentul limitării curentului, dar acest lucru poate fi restabilit cu ușurință selectând VD10.

Am asamblat acest circuit (cu alimentare unipolară, fără suport negativ). Totul funcționează bine, dar la curenți mai mari de 0,5A, la ieșire apar ondulații de 50-100 mV (anterior 10-20) și cresc odată cu creșterea sarcinii. Am alergat prin circuit cu un osciloscop. Ondulurile încep de la emițătorul VT1 și, în consecință, mai departe de-a lungul circuitului sunt peste tot. Am schimbat tranzistorul - fără niciun rezultat. Am schimbat TLK - același rezultat. M-am jucat cu condensatori de 0,1 microfarad pentru alimentare - zero emoții. Am incercat sa maresc capacitatea lui C8, ajuta dar nu foarte mult. Gratis, am introdus o capacitate de 1000.0x16V între baza VT1 și minusul de intrare... La ieșire la 2.5A - DOAR 2mV ondulație, și așa mai departe pe toată gama de tensiuni și curenți!

Un alt sfat, încercați să creșteți C7 la 47...220 µF și uitați-vă la cantitatea de ondulație în același timp. Apropo, puteți încerca să conectați C7 între pinul de control al TL431 și baza lui VT1, și nu între pinul de control și catodul lui TL431, așa cum se arată inițial în diagramă. Experimentele anterioare s-au încheiat cu instalarea unui condensator de capacitate destul de mare în baza T1. O scădere a capacității a dus la o creștere a ondulației. A existat și o ieșire „ca sinusală” în regim. Manipularile din jur nu au adus rezultatele dorite. Dar... am scos totul și am plasat capacitatea în paralel cu rezistența R4-30Kom, 22 μF, plus emițătorul T1. Am primit o ondulație de 2,5 mV la un curent de sarcină de 2,9 A (trans nu ține mai mult), pe toată gama de tensiune. Regimul a devenit liniar în creștere, fără nicio creștere. O capacitate mai mică de 10 microfarad crește ondulația, dar o capacitate mai mare de 22 microfarad nu o reduce. Sincer să fiu, nu găsesc o explicație pentru acest fapt...

1) Ideea în sine de a folosi un amplificator operațional ieftin obișnuit este bună; descrierea circuitului de mai sus explică în detaliu ce și cum. Nu mă voi repeta, voi spune doar că baza designului său de circuit este funcționarea unui amplificator operațional cu semnale de intrare situate în mijlocul intervalului dinamic, adică în mijlocul sursei de alimentare (prin urmare, nu este necesară o polarizare negativă pentru amplificatorul operațional). În acest scop este introdus un divizor, care reduce tensiunea de sprijin de 2 ori, iar tensiunea de ieșire, redusă (scalată) prin rezistența corespunzătoare R21, este alimentată în acest punct. În acest scop, se folosesc rezistențele R10, R11, R21 - această piesă a circuitului repetă prototipul pe care l-am descris mai sus.

2) Rezistorul R1 - servește la descărcarea electroliților de putere după oprire, aceasta este o soluție standard. Cu toate acestea, 15.000 uF este o capacitate destul de mare. Faptul este că atunci când OOS este pornit așa cum este descris mai sus (despre rezistențele R10, R11, R21 - am scris mai sus), tensiunea la intrările amplificatorului operațional nu ar trebui să fie aproape de zero, adică masă. Acesta variază de la 4 la 6 volți (sau cam așa ceva), ca în circuitul prototip. Prin urmare, în circuit există un rezistor R8; acesta limitează domeniul de variație a acestei tensiuni, nu de la zero. Care este scopul reducerii în continuare a tensiunii de referință la intrarea amplificatorului operațional atunci când ieșirea blocului are deja același zero.

3) Cred că absența unei polarizări negative nu este un dezavantaj, ci un avantaj al circuitului, deși gustul și culoarea - știți... Este mai dificil să adăugați două sau trei rezistențe decât asamblarea unui redresor pentru tensiune negativă, un filtru, un stabilizator – mi se pare ca nu.

4) Dioda Zener VD5 - deplasează punctul de funcționare al tensiunii de ieșire a amplificatorului operațional DA1.1 - la mijlocul intervalului dinamic, adică la mijlocul sursei de alimentare. Tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional nu scade niciodată sub 5...6 volți, ceea ce este de care avem nevoie, în general, pentru utilizare ca amplificatoare operaționale convenționale, nu Rail-to-Rail etc.

5) Utilizarea VT2 ca tranzistor, o structură compozită de tip Darlington, rezolvă două probleme simultan. În primul rând, descarcă foarte mult curentul tranzistorului VT3 (nu este nevoie să îl plasați pe un radiator etc.), care funcționează cu tensiunea de intrare aproape completă a circuitului și, în al doilea rând, vă permite să utilizați tranzistori obișnuiți ca alimentatoare paralele. , cu un câștig destul de mic, practic fără să vă faceți griji pentru selecția lor. Desigur, puteți încerca să puneți un tranzistor obișnuit în locul lui VT2, dar, după cum vă pot spune, toate acestea sunt deocamdată. Nu degeaba am concentrat atenția celor care colecționează asupra faptului că, ca VT2, ai nevoie doar de un tranzistor COMPOSIT P-N-P de tip Darlington.

6) Ce s-a întâmplat cu curentul de ieșire MAX, ar fi bine să întrebați un fizician. După părerea mea, a eliminat ceva de genul 12 amperi de curent de ieșire din acest circuit, am fost surprins și eu. Cred că nu este nevoie de comentarii aici, deși cred că pentru un circuit cu reglare continuă acest curent este prea excesiv. Vor apărea și alte probleme, disiparea căldurii, fiabilitatea și așa mai departe și așa mai departe. Dar, după cum se spune, acest lucru este la latitudinea utilizatorului, dacă vă place cum funcționează circuitul, ce mai puteți spune.

7) Alegerea tranzistoarelor implică faptul că acestea au marja necesară în tensiunea lor admisă. Sper că înțelegeți că dacă tensiunea de intrare este planificată să fie de aproximativ 50 de volți, atunci tranzistoarele ar trebui să aibă o limită de cel puțin 80...100 de volți. Dar acest lucru se aplică, în general, oricărei scheme, nu doar acesteia.

Dioda VD2 permite condensatorului de filtru al suportului C8 să se descarce după oprirea unității, diodele Zener VD6 și VD7 setează modul alternativ de iluminare al LED-urilor indicatoare HL1 și HL2. Dioda VD4 transmite o creștere semnificativă a tensiunii la bornele blocului către electroliții săi de intrare pentru a proteja conectorii înșiși (doar în caz că nu știi niciodată ce fel de sarcină inductivă va fi conectată la aceleași terminale).

Dioda VD8 protejează tranzistoarele de trecere să nu ajungă la ieșire cu prea multă tensiune negativă. Condensatorii C16 și C17 sunt un tandem comun de condensatori la ieșirea sursei de alimentare. Rezistorul R29 creează o ușoară sarcină la ieșire pentru sursa de alimentare, în timp ce parametrii săi dinamici sunt îmbunătățiți, în plus, atunci când reglarea tensiunii de ieșire să scadă, ieșirea C17 se descarcă mai repede, acest lucru este mai convenabil. Condensatorul C15 elimină posibilitatea de autoexcitare a circuitului de limitare a curentului de ieșire.

Pentru a deschide un tranzistor NPN de siliciu obișnuit (nu compozit!!!), trebuie să aplicați la bază o tensiune cu aproximativ 0,7 volți mai mare decât la emițător. Deci, dacă scoateți dioda zener VD5 (conectați emițătorul VT3 la masă), atunci pentru a deschide VT3 la baza sa (adică la ieșirea amplificatorului operațional DA1.1) trebuie să existe un potențial de + 0,7 volți. Nu vom obține o tensiune de aproximativ 5...6 volți la ieșirea amplificatorului operațional; acesta va funcționa aproape de potențialul de masă, iar pentru un amplificator operațional convențional alimentat de unul unipolar, acest lucru nu este bine. De aceea am instalat dioda zener VD5 pentru a schimba punctul de funcționare al tensiunii de ieșire a amplificatorului operațional la mijlocul sursei de alimentare. Rezumat - această diodă zener este o necesitate.

Dacă vă plac clasicii (deși totul este relativ), faceți un circuit cu părtinire negativă, care este întrebarea pe care nu am înțeles-o. La urma urmei, nimeni nu te obligă să asamblați această schemă specială. Pinul 6 primește feedback de la ieșire prin rezistorul R21; pur și simplu, jumătate din tensiunea de referință creată folosind rezistențele R10, R11 este furnizată acolo.

Dacă nu este posibil să alimentați răcitorul dintr-o înfășurare separată, este mai bine să luați puterea acestuia de la electroliții de intrare printr-un mic șoc care suprima zgomotul. Limitați excesul cu un rezistor sau un stabilizator simplu, poate chiar combinat cu un regulator de rotație a temperaturii. Nu recomand să luați alimentarea răcitorului de pe suport; de aceea este un suport, astfel încât să fie liber de orice interferență sau interferență.

Pe parcurs, sfat, este mai bine să conectați intrarea stabilizatorului suport (acesta este colectorul VT1, borna superioară a rezistenței R2 și catodul VD2) cu un fir separat direct la plusul electroliților de intrare C6, influența ondulațiilor la curenții de ieșire MAX va fi mai mică.

Când am vorbit despre „două sau trei rezistențe”, mă refeream la adăugarea lui R10, R11. Cu ajutorul lor, se dovedește că nu trebuie să aplicăm o tensiune egală cu zero la intrările amplificatorului operațional din pentru a obține același zero la ieșirea blocului.Citiți Uitați-vă mai atent la descrierea circuitului prototip, acesta este descris în detaliu acolo.În general, trucul acestui circuit este că op-amp-ul care reglează tensiunea nu funcționează la marginile intervalului său dinamic, și anume la mijloc. Prin urmare, puteți pune un amplificator operațional obișnuit în el.

Despre TL431. Pentru a se asigura că acest stabilizator nu are tensiunea de intrare completă, pe tranzistorul VT1 este introdusă o etapă de descărcare. Gândiți-vă singur, la emițătorul său există 12,5 volți (așa se calculează divizorul R4 și R5 din stabilizatorul suport), ceea ce înseamnă că la baza lui tensiunea va fi cu 0,7 volți mai mare, adică 13,2 volți. Și toată tensiunea în exces rămasă va scădea peste tranzistorul VT1, curentul prin TL431 este limitat de rezistența R3. Rezistorul R2 stabilește tensiunea de deschidere pe baza VT1, iar TL431, prin reglarea acestei tensiuni, stabilizează tensiunea de sprijin. Desigur, tranzistorul VT1 va disipa puțină putere și am subliniat că este recomandabil să îl plasați pe un mic radiator de tip steag; există spațiu pe placă pentru asta.

Și, de asemenea, vă sfătuiesc să fiți atenți la cea mai recentă versiune a diagramei (postările 337288 și 337290). Ieșirea circuitului de limitare a curentului este conectată la intrarea amplificatorului operațional DA1.1, adică nu în interiorul sistemului de limitare a tensiunii, ci „în afara”, ca să spunem așa. Când setarea curentului este depășită, tranzistorul VT7 se deschide și ocolește intrarea DA1.1, limitând curentul la ieșirea blocului. Această soluție de circuit vă permite să scăpați de emisiile la ieșire la ieșirea din modul de limitare a curentului. Cu condiția, desigur, ca canalul de reglare a tensiunii în sine să fie reglat în mod normal din punct de vedere OOS.

Vă prezint atenției o diagramă dovedită a unei bune surse de alimentare de laborator, publicată în revista „Radio” Nr.3, cu o tensiune maximă de 40 V și un curent de până la 10 A. Sursa de alimentare este echipată cu un digital unitate de afișare cu control microcontroler. Circuitul de alimentare este prezentat în figură:

Descrierea funcționării dispozitivului. Optocuplerul menține o cădere de tensiune pe regulatorul liniar de aproximativ 1,5 V. Dacă căderea de tensiune pe cip crește (de exemplu, datorită creșterii tensiunii de intrare), LED-ul optocuplerului și, în consecință, fototranzistorul se aprind. Controlerul PHI se oprește, închizând tranzistorul de comutare. Tensiunea la intrarea stabilizatorului liniar va scădea.

Pentru a crește stabilitatea, rezistența R3 este plasată cât mai aproape de cipul stabilizator DA1. Choke-urile L1, L2 sunt secțiuni de tuburi de ferită plasate pe bornele de poartă ale tranzistoarelor cu efect de câmp VT1, VT3. Lungimea acestor tuburi este de aproximativ jumătate din lungimea cablului. Inductorul L3 este înfășurat pe două miezuri magnetice inelare K36x25x7,5 pliate împreună din permalloy MP 140. Înfășurarea sa conține 45 de spire, care sunt înfășurate în două fire PEV-2 cu un diametru de 1 mm, așezate uniform în jurul perimetrului magnetic. miez. Este permisă înlocuirea tranzistorului IRF9540 cu IRF4905 și a tranzistorului IRF1010N cu BUZ11, IRF540.

Dacă este necesar cu un curent de ieșire care depășește 7,5 A, este necesar să adăugați un alt regulator DA5 în paralel cu DA1. Apoi curentul maxim de sarcină va ajunge la 15 A. În acest caz, inductorul L3 este înfășurat cu un fascicul format din patru fire PEV-2 cu un diametru de 1 mm, iar capacitatea condensatoarelor C1-SZ este aproximativ dublată. Rezistoarele R18, R19 sunt selectate în funcție de același grad de încălzire al microcircuitelor DA1, DA5. Controlerul PHI ar trebui înlocuit cu altul care permite funcționarea la o frecvență mai mare, de exemplu, KR1156EU2.

Modul pentru măsurarea digitală a tensiunii și curentului unității de alimentare de laborator

Baza dispozitivului este microcontrolerul PICI6F873. Cipul DA2 conține un stabilizator de tensiune, care este, de asemenea, folosit ca referință pentru ADC-ul încorporat al microcontrolerului DDI. Liniile de porturi RA5 și RA4 sunt programate ca intrări ADC pentru măsurarea tensiunii și, respectiv, curentului, iar RA3 este pentru controlul unui tranzistor cu efect de câmp. Senzorul de curent este rezistența R2, iar senzorul de tensiune este divizorul rezistiv R7 R8. Semnalul senzorului de curent este amplificat de amplificatorul operațional DAI. 1. iar op-amp DA1.2 este folosit ca amplificator tampon.

Specificații:

• Măsurarea tensiunii, V - 0..50.
• Măsurarea curentului, A - 0,05..9,99.
• Praguri de protecție:
• - prin curent. A - de la 0,05 la 9,99.
• - prin tensiune. B - de la 0,1 la 50.
• Tensiune de alimentare, V - 9...40.
• Consum maxim de curent, mA - 50.

Efecte, frecvențemetre și așa mai departe. În curând se va ajunge la punctul în care va fi mai ușor să asamblați un multivibrator pe un controler :) Dar există un punct că toate tipurile de controlere sunt foarte asemănătoare cu microcircuitele digitale convenționale din seria K155 - aceasta este o putere strict de 5 volți. livra. Desigur, găsirea unei astfel de tensiuni într-un dispozitiv conectat la rețea nu este o problemă. Dar utilizarea microcontrolerelor ca parte a dispozitivelor de dimensiuni mici alimentate cu baterii este mai dificilă. După cum știți, microcontrolerul percepe doar semnale digitale - zero logic sau unul logic. Pentru microcontrolerul ATmega8, cu o tensiune de alimentare de 5V, zeroul logic este o tensiune de la 0 la 1,3 V, iar cel logic este de la 1,8 la 5 V. Prin urmare, pentru funcționarea sa normală, este necesară această valoare a tensiunii de alimentare.

Când vine vorba de microcontrolere AVR, există două tipuri principale:

Pentru a obține performanțe maxime la frecvențe înalte - alimentare în intervalul de la 4,5 la 5,5 volți la o frecvență de ceas de 0...16 MHz. Pentru unele modele - până la 20 MHz, de exemplu ATtiny2313-20PU sau ATtiny2313-20PI.

Pentru operare economică la frecvențe joase de ceas - 2,7...5,5 volți la o frecvență de 0...8 MHz. Marcarea celui de-al doilea tip de microcircuit diferă de primul prin faptul că litera „L” este adăugată la sfârșit. De exemplu, ATtiny26 și ATtiny26L, ATmega8 și ATmega8L.

Există, de asemenea, microcontrolere cu capacitatea de a reduce sursa de alimentare la 1,8 V; acestea sunt marcate cu litera „V”, de exemplu ATtiny2313V. Dar trebuie să plătești pentru tot, iar atunci când puterea este redusă, trebuie redusă și frecvența ceasului. Pentru ATtiny2313V, cu o sursă de alimentare de 1,8...5,5 V, frecvența ar trebui să fie în intervalul 0...4 MHz, cu o sursă de alimentare de 2,7...5,5 V - în intervalul 0... 10 MHz. Prin urmare, dacă sunt necesare performanțe maxime, trebuie să instalați ATtiny26 sau ATmega8 și să creșteți frecvența de ceas la 8...16 MHz cu o sursă de alimentare de 5V. Dacă eficiența este cea mai importantă, este mai bine să utilizați ATtiny26L sau ATmega8L și să reduceți frecvența și alimentarea cu energie.

În circuitul convertizorului propus, atunci când este alimentat de două baterii AA cu o tensiune totală de 3V, tensiunea de ieșire este selectată să fie de 5V pentru a oferi suficientă putere pentru majoritatea microcontrolerelor. Curentul de sarcină este de până la 50mA, ceea ce este destul de normal - la urma urmei, atunci când funcționează la o frecvență de, de exemplu, 4 MHz, controlerele PIC, în funcție de model, au un consum de curent mai mic de 2 mA.

Transformatorul convertor este înfășurat pe un inel de ferită cu un diametru de 7-15 mm și conține două înfășurări (20 și 35 de spire) cu un fir de 0,3 mm. Ca miez, puteți lua și o tijă de ferită mică obișnuită de 2,5x7 mm din bobinele receptorului radio. Folosim tranzistori VT1 - BC547, VT2 - BC338. Este acceptabil să le înlocuiți cu altele cu o structură similară. Selectăm tensiunea de ieșire cu un rezistor de 3,6k. Desigur, cu o sarcină echivalentă conectată - un rezistor de 200-300 Ohm.

Din fericire, tehnologia nu stă pe loc, iar ceea ce recent părea a fi cea mai recentă tehnologie este acum vizibil depășit. Vă prezint o nouă dezvoltare din campania STMicroelectronics - o linie de microcontrolere STM8L, care sunt produse folosind tehnologia 130 nm, special concepute pentru a obține curenți de scurgere ultra-scăzuți. Frecvențele de operare ale MK sunt 16 MHz. Cea mai interesantă proprietate a noilor microcontrolere este capacitatea de a funcționa cu tensiuni de alimentare în intervalul de la 1,7 la 3,6 V. Iar stabilizatorul de tensiune încorporat oferă o flexibilitate suplimentară în alegerea sursei de tensiune de alimentare. Deoarece utilizarea microcontrolerelor STM8L necesită alimentarea bateriei, fiecare microcontroler are încorporate circuite de pornire/oprire resetare și resetare de joasă tensiune. Detectorul de tensiune de alimentare încorporat compară tensiunile de alimentare de intrare cu un prag specificat și generează o întrerupere atunci când acesta este depășit.

Alte metode de reducere a consumului de energie în designul prezentat includ utilizarea memoriei nevolatile încorporate și o varietate de moduri de putere redusă, care includ un mod activ cu un consum de energie de 5 μA, un mod de așteptare de 3 μA, un modul de oprire cu un ceas în timp real care rulează de 1 μA și o oprire completă - doar 350 nA! Microcontrolerul poate reveni din modul de blocare în 4 µs, permițând ca modul de cea mai mică putere să fie utilizat cât mai des posibil. În general, STM8L asigură un consum de curent dinamic de 0,1 mA per megahertz.

Discutați articolul MICROCONTROLLER POWER POWER

O sursă de alimentare bună, fiabilă și ușor de utilizat este cel mai important și mai des folosit dispozitiv în fiecare laborator de radioamatori.

O sursă de alimentare stabilizată industrială este un dispozitiv destul de costisitor. Folosind un microcontroler atunci când proiectați o sursă de alimentare, puteți construi un dispozitiv care are multe funcții suplimentare, este ușor de fabricat și este foarte accesibil.

Această sursă de alimentare digitală DC a fost un produs de mare succes și este acum la a treia versiune. Încă se bazează pe aceeași idee ca prima opțiune, dar vine cu câteva îmbunătățiri frumoase.

Introducere

Această sursă de alimentare este cea mai puțin complexă de realizat decât majoritatea altor circuite, dar are multe mai multe caracteristici:

Afișajul arată tensiunea măsurată curent și valorile curentului.
- Afișajul arată limitele de tensiune și curent prestabilite.
- Sunt folosite doar componente standard (fără cipuri speciale).
- Necesită tensiune de alimentare cu o singură polaritate (fără tensiune de alimentare negativă separată pentru amplificatoare operaționale sau logica de control)
- Puteți controla sursa de alimentare de la computer. Puteți citi curentul și tensiunea și le puteți seta cu comenzi simple. Acest lucru este foarte util pentru testarea automată.
- Tastatura mica pentru introducerea directa a tensiunii dorite si a curentului maxim.
- Aceasta este o sursă de energie cu adevărat mică, dar puternică.

Este posibil să eliminați unele componente sau să adăugați funcții suplimentare? Trucul este să mutați funcționalitatea componentelor analogice, cum ar fi amplificatoarele operaționale, în microcontroler. Cu alte cuvinte, complexitatea software-ului, a algoritmilor crește, iar complexitatea hardware-ului scade. Acest lucru reduce complexitatea generală pentru dvs., deoarece software-ul poate fi descărcat pur și simplu.

Idei de bază pentru proiecte electrice

Să începem cu cea mai simplă sursă de alimentare stabilizată. Este format din 2 părți principale: un tranzistor și o diodă zener, care creează o tensiune de referință.

Tensiunea de ieșire a acestui circuit va fi Uref minus 0,7 Volți, care se încadrează între B și E la tranzistor. Dioda Zener și rezistența creează o tensiune de referință care este stabilă chiar dacă există vârfuri de tensiune la intrare. Este necesar un tranzistor pentru a comuta curenți mari pe care o diodă Zener și un rezistor nu îi pot furniza. În acest rol, tranzistorul doar amplifică curentul. Pentru a calcula curentul pe rezistor și pe dioda zener, trebuie să împărțiți curentul de ieșire la HFE al tranzistorului (numărul HFE, care poate fi găsit în tabelul cu caracteristicile tranzistorului).

Care sunt problemele cu această schemă?

Tranzistorul se va arde atunci când există un scurtcircuit la ieșire.
- Oferă doar o tensiune de ieșire fixă.

Acestea sunt limitări destul de severe care fac acest circuit nepotrivit pentru proiectul nostru, dar este baza pentru proiectarea unei surse de alimentare controlate electronic.

Pentru a depăși aceste probleme, este necesar să folosiți „inteligență” care va regla curentul de ieșire și va schimba tensiunea de referință. Gata (...si asta face circuitul mult mai complicat).

În ultimele decenii, oamenii au folosit amplificatoare operaționale pentru a alimenta acest algoritm. Amplificatoarele operaționale pot fi utilizate în principiu ca calculatoare analogice pentru a adăuga, scădea, înmulți sau efectua operațiuni logice „sau” asupra tensiunilor și curenților.

În zilele noastre, toate aceste operațiuni pot fi efectuate rapid folosind un microcontroler. Cea mai bună parte este că obțineți un voltmetru și un ampermetru ca supliment gratuit. În orice caz, microcontrolerul trebuie să cunoască parametrii de ieșire de curent și tensiune. Trebuie doar să le afișați. Ce avem nevoie de la un microcontroler:

ADC (convertor analog-digital) pentru măsurarea tensiunii și a curentului.
- DAC (convertor digital-analogic) pentru controlul tranzistorului (reglarea tensiunii de referință).

Problema este că DAC-ul trebuie să fie foarte rapid. Dacă este detectat un scurtcircuit la ieșire, atunci trebuie să reducem imediat tensiunea de la baza tranzistorului, altfel se va arde. Viteza de răspuns ar trebui să fie în milisecunde (la fel de rapidă ca un amplificator operațional).

ATmega8 are un ADC destul de rapid, iar la prima vedere nu are un DAC. Puteți utiliza modularea lățimii impulsului (PWM) și un filtru analog trece-jos pentru a obține un DAC, dar PWM în sine este prea lent în software pentru a implementa protecția la scurtcircuit. Cum se construiește un DAC rapid?

Există multe modalități de a crea convertoare digital-analogice, dar trebuie să fie rapid și simplu, care să interfațeze ușor cu microcontrolerul nostru. Există un circuit convertor cunoscut sub numele de „matrice R-2R”. Este format numai din rezistențe și întrerupătoare. Sunt utilizate două tipuri de valori ale rezistenței. Unul cu o valoare R și unul cu valoarea R dublă.

Mai sus este o diagramă de circuit a unui DAC R2R pe 3 biți. Controlul logic comută între GND și Vcc. Unul logic conectează comutatorul la Vcc și un zero logic la GND. Ce face acest circuit? Reglează tensiunea în trepte de Vcc/8. Tensiunea totală de ieșire este:

Uout = Z * (Vcc / (Zmax +1), unde Z este rezoluția de biți a DAC (0-7), în acest caz de 3 biți.

Rezistența internă a circuitului, după cum se poate vedea, va fi egală cu R.

În loc să utilizați un comutator separat, puteți conecta matricea R-2R la liniile portului microcontrolerului.

Crearea unui semnal DC de diferite niveluri folosind PWM (modularea lățimii pulsului)

Modularea lățimii impulsurilor este o tehnică care generează impulsuri și le trece printr-un filtru trece-jos cu o frecvență de tăiere semnificativ mai mică decât frecvența pulsului. Ca rezultat, semnalul curent continuu și tensiune depinde de lățimea acestor impulsuri.

Atmega8 are hardware PWM pe 16 biți. Adică, teoretic este posibil să existe un DAC pe 16 biți folosind un număr mic de componente. Pentru a obține un semnal DC real de la un semnal PWM, trebuie să îl filtrați, aceasta poate fi o problemă la rezoluții mari. Cu cât este nevoie de mai multă precizie, cu atât frecvența semnalului PWM ar trebui să fie mai mică. Aceasta înseamnă că sunt necesari condensatori mari, iar timpul de răspuns este foarte lent. Prima și a doua versiune a sursei digitale de curent continuu au fost construite pe o matrice R2R de 10 biți. Adică, tensiunea maximă de ieșire poate fi setată în 1024 de pași. Dacă utilizați ATmega8 cu un generator de ceas de 8 MHz și PWM pe 10 biți, atunci impulsurile semnalului PWM vor avea o frecvență de 8MHz/1024 = 7,8KHz. Pentru a obține cel mai bun semnal DC, trebuie să îl filtrați cu un filtru de ordinul doi de 700 Hz sau mai puțin.

Vă puteți imagina ce s-ar întâmpla dacă ați folosi PWM pe 16 biți. 8MHz/65536 = 122Hz. Sub 12 Hz este ceea ce aveți nevoie.

Combinând matricea R2R și PWM

Puteți utiliza împreună matricea PWM și R2R. În acest proiect vom folosi o matrice R2R de 7 biți combinată cu un semnal PWM de 5 biți. Cu o viteză de ceas a controlerului de 8 MHz și o rezoluție de 5 biți, vom obține un semnal de 250 kHz. Frecvența de 250 kHz poate fi convertită într-un semnal DC folosind un număr mic de condensatori.

Versiunea originală a sursei de alimentare DC digitală a folosit un DAC bazat pe matrice R2R pe 10 biți. În noul design, folosim o matrice R2R și PWM cu o rezoluție totală de 12 biți.

Supraeșantionarea

În detrimentul unui timp de procesare, rezoluția convertorului analog-digital (ADC) poate fi mărită. Aceasta se numește reeșantionare. Reeșantionarea cvadruplă are ca rezultat dublă rezoluție. Adică: 4 probe consecutive pot fi folosite pentru a obține de două ori mai mulți pași per ADC. Teoria din spatele reeșantionării este explicată în documentul PDF pe care îl puteți găsi la sfârșitul acestui articol. Folosim supraeșantionarea pentru tensiunea buclei de control. Pentru bucla de control curentă, folosim rezoluția originală a ADC, deoarece timpul de răspuns rapid este mai important aici decât rezoluția.

Descrierea detaliată a proiectului

Încă lipsesc câteva detalii tehnice:

DAC (Digital to Analog Converter) nu poate conduce tranzistorul de putere
- Microcontrolerul funcționează de la 5V, asta înseamnă că ieșirea maximă a DAC-ului este de 5V, iar tensiunea maximă de ieșire pe tranzistorul de putere va fi de 5 - 0,7 = 4,3V.

Pentru a remedia acest lucru trebuie să adăugăm amplificatoare de curent și tensiune.

Adăugarea unei etape de amplificare la DAC

Cand adaugam un amplificator, trebuie sa tinem cont ca acesta trebuie sa gestioneze semnale mari. Majoritatea modelelor de amplificatoare (de exemplu, pentru audio) sunt realizate presupunând că semnalele vor fi mici în comparație cu tensiunea de alimentare. Așa că uitați de toate cărțile clasice despre calcularea unui amplificator pentru un tranzistor de putere.

Am putea folosi amplificatoare operaționale, dar acestea ar necesita o tensiune suplimentară de alimentare pozitivă și negativă, pe care vrem să o evităm.

Există, de asemenea, o cerință suplimentară ca amplificatorul să amplifice tensiunea de la zero într-o stare stabilă fără oscilații. Pur și simplu, nu ar trebui să existe fluctuații de tensiune când este pornită alimentarea.

Mai jos este o diagramă a unui etaj de amplificator care este potrivit pentru acest scop.

Să începem cu tranzistorul de putere. Folosim BD245 (Q1). După caracteristici, tranzistorul are HFE = 20 la 3A. Prin urmare, va consuma aproximativ 150 mA la bază. Pentru a amplifica curentul de control folosim o combinație cunoscută sub numele de „tranzistor Darlington”. Pentru a face acest lucru, folosim un tranzistor de putere medie. De obicei, valoarea HFE ar trebui să fie 50-100. Acest lucru va reduce curentul necesar la 3 mA (150 mA / 50). Curentul de 3mA este semnalul provenit de la tranzistoarele de putere mică, cum ar fi BC547/BC557. Tranzistoarele cu un astfel de curent de ieșire sunt foarte potrivite pentru construirea unui amplificator de tensiune.

Pentru a obține o ieșire de 30V, trebuie să amplificam cei 5V proveniți de la DAC cu un factor de 6. Pentru a face acest lucru, combinăm tranzistoarele PNP și NPN, așa cum se arată mai sus. Câștigul de tensiune al acestui circuit se calculează:

Vampl = (R6 + R7) / R7

Sursa de alimentare poate fi disponibilă în 2 versiuni: cu o tensiune de ieșire maximă de 30 și 22V. Combinația dintre 1K și 6.8K oferă un factor de 7,8, ceea ce este bun pentru versiunea de 30V, dar poate exista o oarecare pierdere la curenți mai mari (formula noastră este liniară, dar în realitate nu este). Pentru versiunea de 22V folosim 1K și 4.7K.

Rezistența internă a circuitului așa cum se arată pe baza BC547 ar fi:

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

HFE este de aproximativ 100 până la 200 pentru tranzistorul BC547
- S este panta curbei de amplificare a tranzistorului și este de aproximativ 50 [unitate = 1/Ohm]

Acesta este mai mult decât suficient de mare pentru a se conecta la DAC-ul nostru, care are o rezistență internă de 5k ohmi.

Rezistență internă de ieșire echivalentă:

Rut = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = aproximativ 2Ω

Suficient de scăzut pentru a utiliza tranzistorul Q2.

R5 conectează baza BC557 la emițător, ceea ce înseamnă „oprit” pentru tranzistor înainte ca DAC-ul și BC547 să apară. R7 și R6 leagă mai întâi baza lui Q2 la pământ, ceea ce reduce etapa de ieșire Darlington.

Cu alte cuvinte, fiecare componentă din această etapă a amplificatorului este inițial oprită. Aceasta înseamnă că nu vom obține nicio oscilație de intrare sau de ieșire de la tranzistori atunci când alimentarea este pornită sau oprită. Acesta este un punct foarte important. Am văzut surse de alimentare industriale scumpe care suferă supratensiuni atunci când sunt oprite. Astfel de surse ar trebui cu siguranță evitate, deoarece pot ucide cu ușurință dispozitivele sensibile.

Limite

Din experiența anterioară, știu că unii radioamatori ar dori să „personalizeze” dispozitivul pentru ei înșiși. Iată o listă de limitări hardware și modalități de a le depăși:

BD245B: 10A 80W. 80W la o temperatură de 25"C. Cu alte cuvinte, există o rezervă de putere bazată pe 60-70W: (tensiune maximă de intrare * curent maxim)< 65Вт.

Puteți adăuga un al doilea BD245B și crește puterea la 120W. Pentru a vă asigura că curentul este distribuit în mod egal, adăugați un rezistor de 0,22 ohmi la linia emițătorului fiecărui BD245B. Pot fi folosite același circuit și placă. Montați tranzistoarele pe coolerul de aluminiu corespunzător și conectați-le cu fire scurte la placă. Amplificatorul poate conduce un al doilea tranzistor de putere (acesta este maxim), dar poate fi necesar să reglați câștigul.

Șunt de detectare a curentului: folosim un rezistor de 0,75ohm 6W. Există suficientă putere la un curent de 2,5 A (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Surse de alimentare

Poti folosi un transformator, redresor si condensatoare mari sau poti folosi un adaptor pentru laptop de 32/24V. Am optat pentru a doua varianta, pentru ca... adaptoarele sunt uneori vândute foarte ieftin (la vânzare), iar unele dintre ele oferă 70W la 24V sau chiar 32V DC.

Majoritatea amatorilor vor folosi probabil transformatoare obișnuite, deoarece sunt ușor de obținut.

Pentru versiunea 22V 2.5A ai nevoie de: transformator 3A 18V, redresor si condensator 2200uF sau 3300uF. (18 * 1,4 = 25V)
Pentru versiunea 30V 2A ai nevoie de: transformator 2,5A 24V, redresor si condensator 2200uF sau 3300uF. (24 * 1,4 = 33,6 V)

Nu va strica să folosești un transformator de curent mai mare. Un redresor în punte cu 4 diode cu întrerupere redusă (ex. BYV29-500) oferă performanțe mult mai bune.

Verificați dispozitivul pentru izolație slabă. Asigurați-vă că nu va fi posibil să atingeți nicio parte a dispozitivului unde tensiunea poate fi de 110/230 V. Conectați toate părțile metalice ale carcasei la masă (nu circuitele GND).

Transformatoare și adaptoare de alimentare pentru laptopuri

Dacă doriți să utilizați două sau mai multe surse de alimentare în dispozitiv pentru a produce tensiune pozitivă și negativă, atunci este important ca transformatoarele să fie izolate. Aveți grijă cu adaptoarele de alimentare pentru laptop. Adaptoarele de putere redusă pot funcționa în continuare, dar unele pot avea pinul negativ de ieșire conectat la pinul de masă de intrare. Acest lucru poate provoca un scurtcircuit prin firul de împământare atunci când utilizați două surse de alimentare în unitate.

Alte tensiuni și curent

Există două opțiuni 22V 2.5A și 30V 2A. Dacă doriți să modificați tensiunea de ieșire sau limitele de curent (doar scădeți), atunci pur și simplu schimbați fișierul hardware_settings.h.

Exemplu: Pentru a construi o versiune de 18V 2.5A, pur și simplu schimbați tensiunea maximă de ieșire la 18V în fișierul hardware_settings.h. Puteți utiliza o sursă de alimentare de 20V 2.5A.

Exemplu: Pentru a construi o versiune de 18V 1.5A, pur și simplu schimbați tensiunea maximă de ieșire din fișierul hardware_settings.h la 18V și max. curent 1,5A. Puteți utiliza o sursă de alimentare de 20 V 1,5 A.

Testare

Ultimul element instalat pe placă ar trebui să fie un microcontroler. Înainte de a-l instala, aș recomanda să faceți câteva teste hardware de bază:

Test1: Conectați o tensiune mică (10V este suficient) la bornele de intrare ale plăcii și asigurați-vă că regulatorul de tensiune produce exact 5V DC tensiune.

Test2: Măsurați tensiunea de ieșire. Ar trebui să fie 0V (sau aproape de zero, de exemplu 0,15, și va tinde spre zero dacă conectați rezistențe de 2 kOhm sau 5 kOhm în loc de sarcină.)

Test3: Instalați microcontrolerul pe placă și încărcați software-ul de testare LCD executând comenzile din directorul pachetului despachetat tar.gz digitaldcpower.

face test_lcd.hex
face load_test_lcd

Ar trebui să vedeți „LCD-ul funcționează” pe afișaj.

Acum puteți descărca software-ul de lucru.

Câteva cuvinte de avertizare pentru testarea ulterioară cu software-ul funcțional: Fiți atenți la scurtcircuite până când testați funcția de limitare. O modalitate sigură de a testa limitarea curentului este utilizarea rezistențelor cu rezistență scăzută (unități de ohmi), cum ar fi becurile pentru mașini.

Setați limita de curent scăzută, de exemplu 30mA la 10V. Ar trebui să vedeți scăderea tensiunii imediat la aproape zero de îndată ce conectați becul la ieșire. Există o defecțiune în circuit dacă tensiunea nu scade. Cu o lampă auto, puteți proteja circuitul de alimentare chiar dacă există o defecțiune, deoarece nu scurtcircuita.

Software

Această secțiune vă va oferi o înțelegere a modului în care funcționează programul și cum puteți utiliza cunoștințele pentru a face unele modificări. Cu toate acestea, trebuie amintit că protecția la scurtcircuit se face în software. Dacă ați greșit undeva, este posibil ca protecția să nu funcționeze. Dacă scurtcircuitați ieșirea, dispozitivul va ajunge într-un nor de fum. Pentru a evita acest lucru, ar trebui să utilizați o lampă auto de 12 V (vezi mai sus) pentru a testa protecția la scurtcircuit.

Acum puțin despre structura programului. Când vă uitați pentru prima dată la programul principal (fișierul main.c, descărcați la sfârșitul acestui articol), veți vedea că există doar câteva linii de cod de inițializare care sunt executate la pornire, iar apoi programul intră într-un buclă infinită.

Într-adevăr, există două bucle infinite în acest program. Una este bucla principală („while(1)(...)” în main.c), iar cealaltă este o întrerupere periodică de la convertorul analog-digital („ISR(ADC_vect)(...)” funcţia în analogic.c). După inițializare, întreruperea este executată la fiecare 104 µs. Toate celelalte funcții și cod sunt executate în contextul uneia dintre aceste bucle.

O întrerupere poate opri execuția unei sarcini de buclă principală în orice moment. Apoi va fi procesat fără a fi distras de alte sarcini, iar apoi execuția sarcinii va continua din nou în bucla principală în locul în care a fost întreruptă. De aici rezultă două concluzii:

1. Codul de întrerupere nu trebuie să fie prea lung, deoarece trebuie să se completeze înainte de următoarea întrerupere. Deoarece numărul de instrucțiuni din codul mașinii este important aici. O formulă matematică care poate fi scrisă ca o singură linie de cod C poate folosi până la sute de linii de cod mașină.

2. Variabilele care sunt utilizate în funcția de întrerupere și în codul de buclă principală se pot schimba brusc în mijlocul execuției.

Toate acestea înseamnă că lucruri complexe precum actualizarea afișajului, testarea butoanelor, conversia curentului și a tensiunii trebuie făcute în corpul buclei principale. În întreruperi efectuăm sarcini critice în timp: măsurarea curentului și a tensiunii, protecția la suprasarcină și configurarea DAC. Pentru a evita calculele matematice complexe în întreruperi, acestea sunt efectuate în unități DAC. Adică, în aceleași unități ca și ADC (valori întregi de la 0 ... 1023 pentru curent și 0 ... 2047 pentru tensiune).

Aceasta este ideea principală a programului. De asemenea, voi explica pe scurt despre fișierele pe care le veți găsi în arhivă (presupunând că sunteți familiarizat cu SI).

main.c - acest fișier conține programul principal. Toate inițializările se fac aici. Bucla principală este, de asemenea, implementată aici.
analog.c este un convertor analog-digital, tot ceea ce funcționează în contextul unei întreruperi de activitate poate fi găsit aici.
dac.c - convertor digital-analogic. Inițializat de la ddcp.c, dar folosit numai cu analog.c
kbd.c - program de prelucrare a datelor de la tastatură
lcd.c - driver LCD. Aceasta este o versiune specială care nu necesită un contact RW de afișare.

Pentru a încărca software-ul în microcontroler aveți nevoie de un programator, cum ar fi avrusb500. Puteți descărca arhive zip ale software-ului la sfârșitul articolului.

Editați fișierul hardware_settings.h și configurați-l în funcție de hardware-ul dvs. Aici puteți calibra și voltmetrul și ampermetrul. Dosarul este bine comentat.

Conectați cablul la programator și la dispozitivul dvs. Apoi setați biții de configurare pentru a rula microcontrolerul de la oscilatorul intern de 8 MHz. Programul este conceput pentru această frecvență.

Butoane

Sursa de alimentare are 4 butoane pentru controlul local al tensiunii și max. curent, al 5-lea buton este folosit pentru a salva setările în memoria EEPROM, astfel încât data viitoare când porniți unitatea să fie aceleași setări de tensiune și curent.

U+ crește tensiunea și U - o scade. Când țineți apăsat butonul, după un timp citirile vor „rula” mai repede pentru a schimba cu ușurință tensiunea într-un interval mare. Butoanele I + și I - funcționează în același mod.

Afişa

Indicația de afișare arată astfel:

Săgeata din dreapta indică faptul că limitarea tensiunii este în vigoare în prezent. Dacă există un scurtcircuit la ieșire sau dispozitivul conectat consumă mai mult decât curentul setat, pe linia de jos a afișajului va apărea o săgeată, indicând că limita de curent este activată.

Cateva poze cu aparatul

Iată câteva fotografii cu sursa de alimentare pe care am asamblat-o.

Este foarte mic, dar mai capabil și mai puternic decât multe alte surse de alimentare:

Radiatoarele vechi din aluminiu de la procesoarele Pentium sunt potrivite pentru elementele de putere de răcire:

Plasarea plăcii și a adaptorului în interiorul carcasei:

Aspectul dispozitivului:

Opțiune de alimentare cu două canale. Postat de boogyman:

Distribuie la:

Tensiunea de ieșire a sursei de alimentare poate fi modificată în intervalul 1,25....26 V, curentul maxim de ieșire este de 2 A. Pragul de protecție a curentului poate fi modificat în interval de 0,01...2 A în pași de 0,01 A și întârzierea de răspuns - în interval de 1...10 ms în pași de 1 ms și 10...100 ms în pași de 10 ms. Stabilizatorul de tensiune (Fig. 1) este asamblat pe cipul LT1084-ADJ (DA2). Oferă un curent de ieșire de până la 5 A și are unități de protecție încorporate atât împotriva supraîncălzirii (temperatura de funcționare este de aproximativ 150 °C), cât și împotriva depășirii curentului de ieșire. Mai mult decât atât, pragul de protecție a curentului depinde de căderea de tensiune pe microcircuit (diferența dintre tensiunile de intrare și de ieșire). Dacă căderea de tensiune nu depășește 10 V, curentul maxim de ieșire poate ajunge la 5 A; când această tensiune crește la 15 V, va scădea la 3...4 A, iar la o tensiune de 17... 18 V sau mai mult nu va depăși 1 A. Tensiunea de ieșire de reglare în intervalul 1,25...26 V se realizează prin rezistența variabilă R8.

Pentru a furniza sursei de alimentare cu un curent de ieșire de până la 2 A pe întreaga gamă de tensiuni de ieșire, se aplică o schimbare treptată a tensiunii la intrarea stabilizatorului DA2. Patru redresoare cu undă completă sunt asamblate pe un transformator coborâtor T1 și diode VD1-VD8. Redresorul cu diodă VD1, VD2 și stabilizatorul de tensiune DA1 sunt proiectate pentru a alimenta microcontrolerul DD1, amplificatorul operațional DA3 și indicatorul digital HG1. Tensiunea de ieșire a redresorului pe diodele VD5, VD6 este de 9... 10 V, pe diodele VD4, VD7 - 18...20 V, iar pe VD3, VD8 - 27...30 V. Ieșirile acestor trei redresoarele, în funcție de valorile tensiunii de ieșire a sursei de alimentare, prin tranzistoarele cu efect de câmp ale optoreleului U1-U3, pot fi conectate la condensatorul de netezire C4 și la intrarea stabilizatorului DA2. Opto-releul este controlat de microcontrolerul DD1.

Tranzistorul de comutare VT1 îndeplinește funcția unei chei electronice; la comanda microcontrolerului DD1, conectează sau deconectează tensiunea stabilizatorului de la ieșirea (jack XS1) a sursei de alimentare. Un senzor de curent este asamblat pe rezistența R14; tensiunea de pe acesta depinde de curentul de ieșire. Această tensiune este amplificată de un amplificator de scalare DC pe amplificatorul operațional DA3.1 și de la ieșirea amplificatorului tampon de pe amplificatorul operațional DA3.2 este furnizată la linia PCO (pin 23) a microcontrolerului DD1, care este configurat ca intrare a ADC-ului încorporat. Modurile de funcționare ale sursei de alimentare, precum și valorile curente ale curentului și tensiunii, sunt afișate de indicatorul LCD HG1.

Când sursa de alimentare este pornită, ieșirea microcontrolerului RSZ DD1, indiferent de tensiunea de ieșire, va fi setată la un nivel logic ridicat, tranzistoarele cu efect de câmp ale optocuplatorului U1 se vor deschide și un redresor care utilizează diode VD3, VD8 (27...30 V) va fi conectat la intrarea stabilizatorului DA2. Apoi, tensiunea de ieșire a unității este măsurată folosind ADC-ul încorporat în microcontrolerul DD1. Această tensiune este furnizată divizorului rezistiv R9R11R12, iar de la motorul rezistenței ajustate R11, tensiunea deja redusă este furnizată liniei PC1 a microcontrolerului, care este configurată ca intrare ADC.

În timpul funcționării, tensiunea de ieșire este măsurată în mod constant, iar redresorul corespunzător va fi conectat la intrarea stabilizatorului. Din acest motiv, diferența dintre tensiunile de intrare și de ieșire ale stabilizatorului DA2 nu depășește 10... 12 V, ceea ce face posibilă furnizarea unui curent de ieșire maxim la orice tensiune de ieșire. În plus, acest lucru reduce semnificativ încălzirea stabilizatorului DA2.

Dacă tensiunea de ieșire a unității nu depășește 5,7 V, un nivel ridicat va fi la ieșirea PC5 a microcontrolerului DD1 și un nivel scăzut la ieșirile RSZ și RS4, astfel încât intrarea stabilizatorului DA2 va primi o tensiune de 9...10V de la redresor pe diodele VD5, VD6. În intervalul de tensiune de ieșire de 5,7...13,7 V, o tensiune de 18...20 V va fi furnizată stabilizatorului de la redresor folosind diodele VD4, VD7. Dacă tensiunea de ieșire este mai mare de 13,7 V, stabilizatorul DA2 va fi alimentat cu o tensiune de 27...30 V de la redresor pe diodele VD3, VD8. Tensiunile de prag de comutare pot fi modificate în meniul de setări inițiale de la 1 la 50 V.

În același timp, se măsoară curentul de ieșire; dacă depășește o valoare prestabilită, la ieșirea PC2 va fi setat un nivel logic scăzut, tranzistorul VT1 se va închide și tensiunea nu va curge la ieșirea sursei de alimentare. Dacă curentul consumat este pulsatoriu, este indicată valoarea sa de amplitudine.
Imediat după pornirea sursei de alimentare, tranzistorul VT1 este închis și nu este furnizată nicio tensiune la ieșire. Programul este în modul de setare a curentului de răspuns al protecției și a timpului de întârziere (dacă este necesar), indicatorul LCD HG1 va afișa următorul mesaj:

PROTECŢIE
I=0,00A

și după apăsarea butonului SB3 cu cea mai semnificativă cifră care clipește:

ÎNTÂRZIERE 1 ms

În primul caz, una dintre cele trei cifre clipește; valoarea curentă din această cifră este modificată prin apăsarea butonului SB1 „+” sau SB2 „-”. Această cifră este selectată prin apăsarea butonului SB3 „Selectare”. Pentru a dezactiva protecția, trebuie să apăsați butonul SB2 „-” până când pe ecran apare mesajul:
U= 10.0V
z off z

După setarea curentului necesar de funcționare a protecției, apăsați butonul „Select” SB3 și țineți-l apăsat aproximativ o secundă - dispozitivul va intra în modul de funcționare, tranzistorul VT1 se va deschide și indicatorul LCD HG1 va afișa valorile curentului și al tensiunii curente:
U= 10.0V
I=0,00A

Când întârzierea este activată, pe lângă valorile de tensiune și curent, pe indicator va fi afișat un semn de exclamare intermitent ca reamintire:
U=10,0V
eu 0.00A!

Dacă protecția este dezactivată, în locul semnului exclamării va apărea un fulger intermitent.
Dacă curentul de ieșire este egal cu sau depășește valoarea setată a curentului de protecție, tranzistorul VT1 se va închide și pe ecran va apărea mesajul:
PROTECŢIE
I=1,00A

Mai mult, cuvântul „PROTECȚIE” va clipi. După apăsarea scurtă a oricăruia dintre butoane, dispozitivul va comuta din nou în modul de setare a curentului de funcționare a protecției.
Dacă apăsați butonul SB1 „+” sau SB2 „-” în modul de funcționare, secțiunea pentru setarea timpului de întârziere pentru protecția curentă se va aprinde și pe indicator va apărea următorul mesaj:
ÎNTÂRZIERE 1 ms

Prin apăsarea butonului SB1 „+” sau SB2 „-”, modificați întârzierea de la 1 ms la 10 ms în pași de 1 ms și de la 10 la 100 ms în pași de 10 ms. Întârzierea de protecție curentă funcționează după cum urmează. Dacă curentul de ieșire devine egal sau depășește valoarea setată, se va face o pauză a duratei setate (de la 1 la 100 ms), după care se va face din nou măsurarea. Dacă curentul este în continuare egal sau mai mare decât valoarea setată, tranzistorul VT1 se va închide și sarcina va fi dezactivată. Dacă în acest interval de timp curentul de ieșire devine mai mic decât curentul de funcționare, dispozitivul va rămâne în modul de funcționare. Pentru a dezactiva întârzierea, trebuie să micșorați valoarea acesteia apăsând butonul SB2 „-” până când pe ecran apare mesajul:
Întârziere la oprire

În modul de funcționare, puteți opri manual tensiunea de ieșire și comutați la modul de setare a curentului de protecție; pentru a face acest lucru, apăsați butonul SB3 „Selectare”.
Programul are un meniu de setări inițiale; pentru a-l intra, trebuie să porniți sursa de alimentare în timp ce țineți apăsat butonul SB3 „Selectare”. Meniul pentru setarea frecvenței de ceas a ADC-ului încorporat al microcontrolerului DD1 va fi afișat mai întâi:
Ceas ADC 500 kHz

Apăsând butonul SB1 „+” sau SB2 „-”, puteți selecta trei frecvențe de ceas ale ADC-ului încorporat: 500 kHz, 1 MHz și 2 MHz. La o frecvență de 500 kHz, timpul de răspuns al protecției este de 64 μs, la frecvențe de 1 și 2 MHz - 36 și respectiv 22 μs. Este mai bine să calibrați dispozitivul la o frecvență de 500 kHz (setată implicit).

Pentru a trece la următoarea setare, apăsați butonul SB3 „Selectați” și va apărea mesajul:
PASUL 2
DE LA 5,7V

În această secțiune a meniului, puteți modifica (prin apăsarea butonului SB1 "+" sau SB2 "-") valoarea tensiunii de ieșire la care unul sau altul redresor este conectat la intrarea stabilizatorului DA2. Data viitoare când apăsați butonul SB3 „Selectați”, va apărea un meniu pentru setarea următorului prag de comutare:
PASI
DE LA 13,7V

Când mergeți la următoarea secțiune a meniului, tranzistorul VT1 se va deschide și protecția curentă va fi dezactivată. Va apărea mesajul: U= 10.0V* I=0.OOA*
În această secțiune, se modifică valoarea coeficientului k, care este utilizat în program pentru a corecta citirile tensiunii de ieșire în funcție de curentul de ieșire. Faptul este că între rezistorul R14 și tranzistorul VT1 la curentul maxim de ieșire, căderea de tensiune este de până la 0,5 V. Deoarece divizorul rezistiv R9R11R12, conectat înaintea rezistorului R14 și a tranzistorului VT1, este utilizat pentru a măsura tensiunea de ieșire, în program, în funcție de curentul care curge, această cădere de tensiune se calculează și se scade din valoarea tensiunii măsurată. Când apăsați butonul SB1 „+” sau SB2 „-”, indicatorul va afișa valoarea coeficientului k în loc de valoarea curentă:
U= 10,0V* k=80

În mod implicit este 80, poate fi schimbat apăsând butonul SB1 „+” sau SB2 „-”.
La următoarea apăsare a butonului „Selectare” SB3, microcontrolerul DD1 va reporni, iar toate setările vor fi salvate în memoria sa nevolatilă și vor fi utilizate în timpul pornirilor ulterioare.




Majoritatea pieselor, inclusiv transformatorul T1, sunt plasate pe o placă de circuit imprimat prototip (Fig. 2). S-a folosit instalarea cu fir. Condensatoarele C5 și C7 sunt instalate cât mai aproape de bornele stabilizatorului DA2. Panoul frontal (Fig. 3) conține un indicator, un comutator de alimentare, un rezistor variabil, butoane și mufe de ieșire.


Rezistoarele fixe MLT, S2-23 sunt utilizate, pe lângă rezistorul R14 - este de tip SQP-15, rezistențe de reglare multi-turn - SP5-2, rezistență variabilă - SPZ-1, SPZ-400, al cărui motor este antrenat în rotație printr-un angrenaj cu un raport de transmisie, egal cu trei (Fig. 4). Rezultatul este un rezistor variabil cu trei ture, care vă permite să schimbați rapid și în același timp cu precizie tensiunea la ieșirea stabilizatorului.

Este recomandabil să folosiți condensatoare de tantal C5, C7, condensatoare de oxid importate, restul - K10-17. În loc de ceea ce este indicat în diagramă, puteți folosi un indicator LCD (două rânduri a câte opt caractere fiecare) cu un set de caractere engleză-rusă pe controlerele KS0066, HD47780, de exemplu WH0802A-YGH-CT de la Winstar. Diodele 1N4005 sunt înlocuibile cu diode 1N4002-1N4007, 1N5819, diode P600B - cu P600DP600M, 1 N5401-1 N5408.

Stabilizatorul LT1084 este atașat printr-o garnitură izolatoare termoconductoare de corpul metalic al dispozitivului, care acționează ca un radiator.Acest stabilizator poate fi înlocuit cu LM1084, dar trebuie să aibă o tensiune de ieșire reglabilă (cu indexul ADJ) . Analogul casnic este microcircuitul KR142EN22A, dar performanța acestuia în acest dispozitiv nu a fost testată. Stabilizatorul 7805 poate fi înlocuit cu KR142EN5A domestic.

Choke L1 - DM-0.1 autohton sau EC-24 din import, poate fi înlocuit cu un rezistor de 100 Ohm. Rezonator cuarț ZQ1 - RG-05, HC-49U. Butoane - orice cu un contact normal deschis, de exemplu SDTM-630-N, comutator de alimentare - B100G. A fost folosit un transformator, al cărui tip este necunoscut (sunt indicați doar parametrii înfășurării secundare - 24 V, 2,5 A), dar în ceea ce privește dimensiunile este similar cu transformatorul TTP-60. Înfășurarea secundară este îndepărtată și două noi sunt înfășurate. Pentru a determina numărul necesar de spire înainte de îndepărtarea înfășurării, a fost măsurată tensiunea de ieșire și s-a găsit numărul de spire pe 1 V de tensiune. Apoi, folosind firul PEV-2 0,7...0,8, două înfășurări cu câte două robinete sunt înfășurate simultan. Numărul de spire ar trebui să fie astfel încât primele prize ale ambelor înfășurări să aibă o tensiune de 9 V, iar a doua priză - 18 V. În versiunea autorului, fiecare dintre înfășurări conținea 162 de spire cu robinete de la 54-a și 108-a spire.

Configurarea începe fără un microcontroler, amplificator operațional și indicator instalat prin verificarea tensiunilor constante la ieșirile redresoarelor și stabilizatorului DA1. La programarea microcontrolerului, este necesar să setați biții de configurare (biți de siguranță):
CKSELO - 1;
CKSEL1 - 1;
CKSEL2- 1;
CKSEL3- 1;
SUT1 - 1;
BOOTRST - 1;
EESAVE - 1;
WDTON - 1;
RSTDISBL - 1;
SUTO - 0;
BODEN - 0;
BODLEVEL - 0;
BOOTSZO - 0;
CIZCIZ1 - 0;
CKOPT - 0;
SPIEN - 0.

Microcontrolerul poate fi programat în circuit, cu programatorul conectat la mufa XP2. În acest caz, microcontrolerul este alimentat de la o sursă de alimentare.
După instalarea microcontrolerului și a amplificatorului operațional, conectați indicatorul și porniți dispozitivul (fără sarcină), ținând apăsat butonul „Selectare” SB3, iar programul microcontrolerului va intra în modul setări inițiale. Rezistorul R16 setează contrastul dorit al imaginii indicatorului, iar selectarea rezistorului R18 setează luminozitatea luminii de fundal a panoului indicator.

Apoi, apăsând butonul „Selectare” SB3, trebuie să selectați secțiunea de setare a coeficientului k din meniu. Un voltmetru standard este conectat la ieșirea dispozitivului, iar tensiunea de ieșire este setată aproape de maxim. Rezistorul R11 egalizează citirile indicatorului și ale voltmetrului. În acest caz, curentul de ieșire ar trebui să fie zero.

Apoi setați tensiunea minimă de ieșire (1,25 V) și conectați la ieșire un ampermetru standard conectat în serie și un rezistor de sarcină cu o rezistență de aproximativ 10 ohmi și o putere de 40...50 W. Schimbând tensiunea de ieșire, setați curentul de ieșire la aproximativ 2 A și utilizați rezistența R17 pentru a aduce citirile indicatorului în conformitate cu citirile ampermetrului. După aceasta, un rezistor cu o rezistență de 1 kOhm este conectat în serie cu ampermetrul și curentul de ieșire este setat la 10 mA prin schimbarea tensiunii de ieșire. Indicatorul ar trebui să arate aceeași valoare curentă; dacă nu este cazul și citirile sunt mai mici, este necesar să instalați un rezistor cu o rezistență de 300...1000 Ohmi între ieșirea stabilizatorului DA1 și sursa tranzistorului VT1 și selectarea acesteia pentru a egaliza citirile. a indicatorului și a ampermetrului. Puteți utiliza temporar un rezistor variabil, apoi înlocuiți-l cu unul constant cu rezistența corespunzătoare.

În final, se clarifică valoarea coeficientului k. Pentru a face acest lucru, la ieșire sunt conectate din nou un voltmetru standard și un rezistor de sarcină puternic. Prin modificarea tensiunii de ieșire, curentul de ieșire este setat aproape de maxim. Prin apăsarea butonului SB1 "+" sau SB2 "-", modificați coeficientul k astfel încât citirile indicatorului și ale voltmetrului să coincidă. După apăsarea butonului „Select” SB3, microcontrolerul va reporni și sursa de alimentare va fi gata de utilizare.
De remarcat faptul că curentul maxim de ieșire (2 A) este limitat de tipul de opto-relee utilizate și poate fi crescut la 2,5 A dacă sunt înlocuiți cu altele mai puternice.

ARHIVA: Descărcați de pe server


D. MALTSEV, Moscova
„Radio” nr. 12 2008 Capitol: