Digitální laboratorní napájecí zdroj řízený přes PC. Napájení na Atmega8

Dobrý, spolehlivý a snadno použitelný napájecí zdroj je nejdůležitějším a často používaným zařízením v každé radioamatérské laboratoři.

Průmyslový stabilizovaný napájecí zdroj je poměrně drahé zařízení. Pomocí mikrokontroléru při návrhu napájecího zdroje můžete postavit zařízení, které má mnoho doplňkových funkcí, je jednoduché na výrobu a je cenově velmi dostupné.

Tento digitální napájecí zdroj stejnosměrný proud byl velmi úspěšný produkt a nyní je k dispozici jeho třetí verze. Je stále založena na stejné myšlence jako první možnost, ale přichází s několika pěknými vylepšeními.

Úvod

Tento napájecí zdroj je nejméně složitý na výrobu než většina ostatních obvodů, ale má mnohem více funkcí:

Displej zobrazuje aktuální naměřené napětí a hodnoty proudu.
- Displej zobrazuje přednastavené limity napětí a proudu.
- Používají se pouze standardní komponenty (žádné speciální čipy).
- Vyžaduje jednopólové napájecí napětí (žádné samostatné záporné napájecí napětí pro operační zesilovače nebo řídicí logiku)
- Napájení můžete ovládat z počítače. Můžete číst proud a napětí a můžete je nastavit pomocí jednoduchých příkazů. To je velmi užitečné pro automatizované testování.
- Malá klávesnice pro přímé zadání požadovaného napětí a maximálního proudu.
- Toto je opravdu malý, ale výkonný zdroj energie.

Je možné některé komponenty odebrat nebo přidat doplňkové funkce? Trik spočívá v přesunutí funkčnosti analogových komponentů jako např operační zesilovače k mikrokontroléru. Jinými slovy, složitost softwaru, algoritmů se zvyšuje a složitost hardwaru klesá. Od té doby to snižuje celkovou složitost software lze jen stáhnout.

Základní nápady na elektrotechnický projekt

Začněme nejjednodušším stabilizovaným zdrojem. Skládá se ze 2 hlavních částí: tranzistoru a zenerovy diody, která vytváří referenční napětí.

Výstupní napětí tohoto obvodu bude Uref mínus 0,7 V, což spadá mezi B a E na tranzistoru. Zenerova dioda a rezistor vytvářejí referenční napětí, které je stabilní, i když jsou na vstupu napěťové špičky. Tranzistor je potřeba ke spínání vysokých proudů, které zenerova dioda a rezistor nemohou poskytnout. V této roli tranzistor pouze zesiluje proud. Pro výpočet proudu na rezistoru a zenerově diodě je potřeba vydělit výstupní proud HFE tranzistoru (číslo HFE, které najdete v tabulce s charakteristikami tranzistoru).

Jaké jsou problémy s tímto schématem?

Tranzistor se spálí, když dojde ke zkratu na výstupu.
- Poskytuje pouze pevné výstupní napětí.

Toto jsou poměrně závažná omezení, která činí tento obvod nevhodným pro náš projekt, ale je základem pro návrh elektronicky řízeného napájecího zdroje.

K překonání těchto problémů je nutné použít „inteligenci“, která bude regulovat výstupní proud a měnit referenční napětí. To je ono (...a to dělá okruh mnohem komplikovanějším).

V posledních několika desetiletích lidé používali operační zesilovače k ​​napájení tohoto algoritmu. Operační zesilovače lze v zásadě použít jako analogové počítače pro sčítání, odečítání, násobení nebo provádění logických operací „nebo“ s napětími a proudy.

V dnešní době lze všechny tyto operace rychle provádět pomocí mikrokontroléru. Krása je v tom, co dostanete v kvalitě bezplatný doplněk voltmetr a ampérmetr. V každém případě musí mikrokontrolér znát výstupní parametry proudu a napětí. Stačí je zobrazit. Co potřebujeme od mikrokontroléru:

ADC (analogově-digitální převodník) pro měření napětí a proudu.
- DAC (digitálně-analogový převodník) pro ovládání tranzistoru (nastavení referenčního napětí).

Problém je v tom, že DAC musí být velmi rychlý. Pokud je na výstupu detekován zkrat, pak musíme okamžitě snížit napětí na bázi tranzistoru, jinak dojde k jeho spálení. Rychlost odezvy by měla být do milisekund (rychlá jako operační zesilovač).

ATmega8 má celkem rychlý ADC a na první pohled nemá DAC. K dosažení DAC můžete použít modulaci šířky pulzu (PWM) a analogový dolní propust, ale PWM je samo o sobě příliš pomalé v softwaru na implementaci ochrany proti zkrat. Jak postavit rychlý DAC?

Existuje mnoho způsobů, jak vytvořit digitálně-analogové převodníky, ale musí to být rychlé a jednoduché, které se snadno propojí s naším mikrokontrolérem. Existuje obvod převodníku známý jako "matice R-2R". Skládá se pouze z rezistorů a spínačů. Používají se dva typy hodnot odporu. Jeden s hodnotou R a jeden s dvojnásobnou hodnotou R.

Nahoře je schéma zapojení 3bitového R2R DAC. Logické ovládání přepíná mezi GND a Vcc. Logická jednička spojuje spínač s Vcc a logická nula s GND. Co tento okruh dělá? Reguluje napětí v krocích Vcc/8. Celkové výstupní napětí je:

Uout = Z * (Vcc / (Zmax +1), kde Z je rozlišení DAC (0-7), in v tomto případě 3bitové.

Vnitřní odpor obvodu, jak je vidět, bude roven R.

Místo použití samostatného přepínače můžete matici R-2R připojit k linkám portu mikrokontroléru.

Vytváření stejnosměrného signálu různých úrovní pomocí PWM (pulzní šířková modulace)

Pulzní šířková modulace je technika, která generuje impulsy a propouští je přes dolní propust s mezní frekvencí výrazně nižší, než je frekvence impulsů. V důsledku toho stejnosměrný proud a napěťový signál závisí na šířce těchto impulsů.

Atmega8 má hardwarové 16bitové PWM. To znamená, že je teoreticky možné mít 16bitový DAC s použitím malého počtu komponent. Získat skutečný signál DC z PWM signálu musí být filtrováno, to může být problém, když vysoká rozlišení. Čím větší přesnost je potřeba, tím nižší by měla být frekvence signálu PWM. To znamená, že jsou potřeba kondenzátory velká kapacita a doba odezvy je velmi pomalá. První a druhá verze digitální zdroj Stejnosměrné zdroje byly postaveny na 10bitové matici R2R. To znamená, že maximální výstupní napětí lze nastavit v 1024 krocích. Pokud použijete ATmega8 s generátorem hodin 8 MHz a 10bitovým PWM, pak budou mít pulzy signálu PWM frekvenci 8MHz/1024 = 7,8KHz. Chcete-li získat co nejvíce dobrý signál DC musí být filtrováno filtrem druhého řádu 700 Hz nebo méně.

Dokážete si představit, co by se stalo, kdybyste použili 16bitové PWM. 8MHz/65536 = 122Hz. Pod 12Hz je to, co potřebujete.

Kombinace matice R2R a PWM

Můžete použít PWM a matici R2R společně. V tomto projektu budeme používat 7bitovou matici R2R kombinovanou s 5bitovým PWM signálem. S hodinová frekvenceřadičem 8 MHz a 5bitovým rozlišením získáme signál 250 kHz. Frekvenci 250 kHz lze pomocí malého počtu kondenzátorů převést na stejnosměrný signál.

Původní verze digitálního stejnosměrného napájecího zdroje používala 10bitový DAC založený na matici R2R. V novém designu používáme matici R2R a PWM s celkovým rozlišením 12 bitů.

Převzorkování

Na úkor určité doby zpracování lze zvýšit rozlišení analogově-digitálního převodníku (ADC). Tomu se říká převzorkování. Čtyřnásobné převzorkování má za následek dvojnásobné rozlišení. To znamená: 4 po sobě jdoucí vzorky lze použít k získání dvojnásobného počtu kroků na ADC. Teorie převzorkování je vysvětlena v PDF dokument, kterou najdete na konci tohoto článku. Pro napětí řídicí smyčky používáme převzorkování. Pro proudovou regulační smyčku používáme původní rozlišení ADC, protože rychlá doba odezvy je zde důležitější než rozlišení.

Podrobný popis projektu

Stále chybí několik technických detailů:

DAC (Digital to Analog Converter) nemůže řídit výkonový tranzistor
- Mikrokontrolér pracuje od 5V, to znamená, že maximální výstup DAC je 5V a maximální výstupní napětí na výkonovém tranzistoru bude 5 - 0,7 = 4,3V.

Abychom to napravili, musíme přidat proudové a napěťové zesilovače.

Přidání zesilovacího stupně k DAC

Při přidávání zesilovače musíme mít na paměti, že musí zvládnout velké signály. Většina konstrukcí zesilovačů (např. pro audio) vychází z předpokladu, že signály budou malé ve srovnání s napájecím napětím. Zapomeňte tedy na všechny klasické knihy o výpočtu zesilovače pro výkonový tranzistor.

Mohli bychom použít operační zesilovače, ale ty by vyžadovaly dodatečné kladné a záporné napájecí napětí, kterému se chceme vyhnout.

Je zde také další požadavek, že zesilovač musí zesilovat napětí od nuly ve stabilním stavu bez kmitání. Jednoduše řečeno, po zapnutí napájení by nemělo docházet k žádnému kolísání napětí.

Níže je schéma zesilovacího stupně, který je pro tento účel vhodný.

Začněme výkonovým tranzistorem. Používáme BD245 (Q1). Tranzistor má podle charakteristiky HFE = 20 při 3A. Proto bude na základně spotřebovávat asi 150 mA. Pro zesílení řídicího proudu používáme kombinaci známou jako "Darlingtonův tranzistor". K tomu používáme tranzistor střední výkon. Typicky by hodnota HFE měla být 50-100. Tím se sníží požadovaný proud na 3 mA (150 mA / 50). Proud 3 mA je signál přicházející z tranzistorů s nízkým výkonem, jako je BC547/BC557. Tranzistory s takovým výstupním proudem jsou velmi vhodné pro stavbu napěťového zesilovače.

Abychom získali 30V výstup, musíme zesílit 5V přicházející z DAC faktorem 6. K tomu zkombinujeme PNP a NPN tranzistory jak je uvedeno výše. Napěťové zesílení tohoto obvodu se vypočítá:

Vampl = (R6 + R7) / R7

Zdroj může být dostupný ve 2 verzích: s maximálním výstupním napětím 30 a 22V. Kombinace 1K a 6,8K dává faktor 7,8, což je dobré pro 30V verzi, ale může dojít k určité ztrátě při vyšších proudech (náš vzorec je lineární, ale ve skutečnosti tomu tak není). Pro 22V verzi používáme 1K a 4,7K.

Vnitřní odpor obvodu, jak je znázorněn na základně BC547, by byl:

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

HFE je přibližně 100 až 200 pro tranzistor BC547
- S je strmost křivky zesílení tranzistoru a je asi 50 [jednotka = 1/Ohm]

To je více než dost vysoké pro připojení k našemu DAC, který má vnitřní odpor 5 kOhm.

Vnitřní ekvivalentní výstupní odpor:

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

Dostatečně nízká pro použití tranzistoru Q2.

R5 propojuje bázi BC557 s emitorem, což znamená "vypnuto" pro tranzistor, než se objeví DAC a BC547. R7 a R6 nejprve připevní základnu Q2 k zemi, čímž se Darlingtonův koncový stupeň sníží.

Jinými slovy, každý komponent v tomto zesilovacím stupni je zpočátku vypnutý. To znamená, že při zapnutí nebo vypnutí napájení nedostaneme z tranzistorů žádné vstupní ani výstupní oscilace. Toto je velmi důležitý bod. Viděl jsem drahé průmyslové napájecí zdroje, které při vypnutí zažívají přepětí. Takovým zdrojům byste se rozhodně měli vyhnout, protože mohou snadno zabít citlivá zařízení.

Limity

Z předchozích zkušeností vím, že někteří radioamatéři by si rádi zařízení „upravili na míru“. Zde je seznam hardwarových omezení a způsobů, jak je překonat:

BD245B: 10A 80W. 80W při teplotě 25"C. Jinými slovy, existuje výkonová rezerva založená na 60-70W: (Max vstupní napětí * Max proud)< 65Вт.

Můžete přidat druhý BD245B a zvýšit výkon na 120W. Abyste zajistili, že proud bude distribuován rovnoměrně, přidejte na vedení emitoru každého BD245B odpor 0,22 ohmu. Lze použít stejný obvod a desku. Namontujte tranzistory na správný hliníkový chladič a připojte je krátkými vodiči k desce. Zesilovač může řídit druhý výkonový tranzistor (toto je maximum), ale možná budete muset upravit zesílení.

Bočník pro snímání proudu: Používáme 0,75ohmový 6W odpor. K dispozici je dostatek energie při proudu 2,5A (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Zásoby energie

Můžete použít transformátor, usměrňovač a velké kondenzátory nebo můžete použít adaptér na notebook 32/24V. Rozhodl jsem se pro druhou možnost, protože... adaptéry se někdy prodávají velmi levně (ve výprodeji) a některé z nich poskytují 70W při 24V nebo dokonce 32V DC.

Většina amatérů bude pravděpodobně používat běžné transformátory, protože se dají snadno sehnat.

Pro verzi 22V 2,5A potřebujete: 3A 18V transformátor, usměrňovač a kondenzátor 2200uF nebo 3300uF. (18 * 1,4 = 25 V)
Pro verzi 30V 2A potřebujete: 2,5A 24V transformátor, usměrňovač a kondenzátor 2200uF nebo 3300uF. (24 * 1,4 = 33,6 V)

Nebude na škodu použít vyšší proudový transformátor. Můstkový usměrňovač se 4 diodami low dropout (např. BYV29-500) poskytuje mnohem lepší výkon.

Zkontrolujte, zda vaše zařízení nemá špatnou izolaci. Ujistěte se, že se nebude možné dotknout žádné části zařízení, kde může být napětí 110/230 V. Všechny kovové části skříně připojte k zemi (ne obvody GND).

Transformátory a napájecí adaptéry pro notebooky

Pokud chcete ve svém zařízení používat dva nebo více napájecích zdrojů k výrobě kladného a záporného napětí, je důležité, aby byly transformátory izolovány. Buďte opatrní s napájecími adaptéry pro notebooky. Nízkoenergetické adaptéry mohou stále fungovat, ale některé mohou mít negativní výstupní kolík připojený ke vstupnímu zemnicímu kolíku. Při použití dvou napájecích zdrojů v jednotce to může způsobit zkrat přes zemnící vodič.

Jiné napětí a proud

Existují dvě možnosti 22V 2,5A a 30V 2A. Pokud chcete změnit limity výstupního napětí nebo proudu (stačí snížit), pak jednoduše změňte soubor hardware_settings.h.

Příklad: Chcete-li sestavit verzi 18V 2,5A, jednoduše změníte maximální výstupní napětí na 18V v souboru hardware_settings.h. Můžete použít zdroj 20V 2,5A.

Příklad: Chcete-li sestavit verzi 18V 1,5A, jednoduše změníte maximální výstupní napětí v souboru hardware_settings.h na 18V a max. proud 1,5A. Můžete použít zdroj 20V 1,5A.

Testování

Posledním prvkem osazeným na desce by měl být mikrokontrolér. Před instalací bych doporučil provést několik základních hardwarových testů:

Test1: Připojte malé napětí (stačí 10V) na vstupní svorky desky a ujistěte se, že regulátor napětí vytváří přesně 5V DC napětí.

Test2: Změřte výstupní napětí. Mělo by být 0 V (nebo blízko nule, například 0,15, a bude mít tendenci k nule, pokud místo zátěže připojíte odpory 2 kOhm nebo 5 kOhm.)

Test3: Nainstalujte mikrokontrolér na desku a načtěte software pro testování LCD provedením příkazů v adresáři rozbaleného balíčku tar.gz digitaldcpower.

vytvořit test_lcd.hex
proveďte load_test_lcd

Na displeji byste měli vidět „LCD funguje“.

Nyní si můžete stáhnout pracovní software.

Několik slov varování pro další testování s funkčním softwarem: Buďte opatrní při zkratech, dokud neotestujete omezovací funkci. Bezpečným způsobem testování omezení proudu je použití odporů s nízkým odporem (jednotky ohmů), jako jsou žárovky v automobilech.

Nastavte nízký proudový limit, například 30 mA při 10 V. Pokles napětí téměř na nulu byste měli vidět okamžitě, jakmile žárovku připojíte k výstupu. Pokud napětí neklesne, došlo k poruše v obvodu. S autosvítilnou můžete ochránit napájecí obvod i v případě poruchy, protože nedochází ke zkratu.

Software

Tato část vám poskytne pochopení toho, jak program funguje a jak můžete tyto znalosti využít k provedení některých změn v něm. Je však třeba mít na paměti, že ochrana proti zkratu se provádí softwarově. Pokud jste někde udělali chybu, ochrana nemusí fungovat. Pokud zkratujete výstup, vaše zařízení skončí v oblaku kouře. Abyste tomu zabránili, měli byste použít 12V autosvítilnu (viz výše) k testování ochrany proti zkratu.

Nyní něco málo o struktuře programu. Když se poprvé podíváte na hlavní program (soubor main.c, ke stažení na konci tohoto článku), uvidíte, že existuje pouze několik řádků inicializačního kódu, které se spouštějí při zapnutí, a poté program zadá nekonečná smyčka.

Ve skutečnosti jsou v tomto programu dvě nekonečné smyčky. Jedna je hlavní smyčka ("while(1)( ...)" v main.c) a druhá je periodické přerušení z analogově-digitálního převodníku ("ISR(ADC_vect)(...)" funkce v analog.c). Po inicializaci se přerušení provede každých 104 µs. Všechny ostatní funkce a kód se provádějí v kontextu jedné z těchto smyček.

Přerušení může kdykoli zastavit provádění úlohy hlavní smyčky. Poté bude zpracována, aniž by byla rozptylována jinými úkoly, a poté bude provádění úlohy opět pokračovat v hlavní smyčce v místě, kde byla přerušena. Z toho plynou dva závěry:

1. Kód přerušení by neměl být příliš dlouhý, protože musí být dokončen před dalším přerušením. Protože zde je důležitý počet instrukcí ve strojovém kódu. Matematický vzorec, který lze zapsat jako jeden řádek kódu C, může používat až stovky řádků strojového kódu.

2. Proměnné, které se používají ve funkci přerušení a v kódu hlavní smyčky, se mohou náhle změnit uprostřed provádění.

To vše znamená, že složité věci, jako je aktualizace displeje, testování tlačítek, převod proudu a napětí, se musí provádět v těle hlavní smyčky. V přerušení provádíme časově kritické úkoly: měření proudu a napětí, ochranu proti přetížení a konfiguraci DAC. Aby se předešlo složitým matematickým výpočtům v přerušeních, provádějí se v jednotkách DAC. Tedy ve stejných jednotkách jako ADC (celočíselné hodnoty od 0 ... 1023 pro proud a 0 ... 2047 pro napětí).

To je hlavní myšlenka programu. Stručně také vysvětlím soubory, které najdete v archivu (za předpokladu, že znáte SI).

main.c - tento soubor obsahuje hlavní program. Veškeré inicializace se provádějí zde. Je zde implementována i hlavní smyčka.
analog.c je analogově-digitální převodník, vše, co funguje v kontextu přerušení úlohy, najdete zde.
dac.c - digitálně-analogový převodník. Inicializováno z ddcp.c, ale použito pouze s analog.c
kbd.c - program pro zpracování dat z klávesnice
lcd.c - ovladač LCD. Jedná se o speciální verzi, která nevyžaduje RW kontakt displeje.

K nahrání softwaru do mikrokontroléru potřebujete programátor, jako je avrusb500. Na konci článku si můžete stáhnout zip archivy softwaru.

Upravte soubor hardware_settings.h a nakonfigurujte jej podle vašeho hardwaru. Zde můžete také kalibrovat voltmetr a ampérmetr. Soubor je dobře komentovaný.

Připojte kabel k programátoru a k vašemu zařízení. Poté nastavte konfigurační bity pro spuštění mikrokontroléru z interního 8 MHz oscilátoru. Program je určen pro tuto frekvenci.

Tlačítka

Zdroj má 4 tlačítka pro místní ovládání napětí a max. proudu, 5. tlačítko slouží k uložení nastavení do paměti EEPROM, takže při příštím zapnutí jednotky bude stejné nastavení napětí a proudu.

U+ zvyšuje napětí a U - jej snižuje. Když tlačítko podržíte, po chvíli naměřené hodnoty „proběhnou“ rychleji, aby se snadno změnilo napětí ve velkém rozsahu. Tlačítka I + a I - fungují stejným způsobem.

Zobrazit

Indikace na displeji vypadá takto:

Šipka vpravo ukazuje, že je aktuálně aktivní omezení napětí. Pokud dojde ke zkratu na výstupu nebo připojené zařízení odebírá více než nastavený proud, objeví se na spodním řádku displeje šipka indikující, že proudový limit je povolen.

Pár fotek zařízení

Zde je několik fotografií napájecího zdroje, který jsem sestavil.

Je velmi malý, ale schopnější a výkonnější než mnoho jiných napájecích zdrojů:

Staré hliníkové radiátory z procesorů Pentium se dobře hodí pro chlazení výkonových prvků:

Umístění desky a adaptéru do pouzdra:

Vzhled zařízení:

Možnost dvoukanálového napájení. Vložil boogyman:

ČÁST 2


(Pokračování. Viz začátek v RA 3/2011)
Publikované schéma zdroje řízeného mikrokontrolérem mělo zaujmout radioamatéry a pomoci jim porozumět potenciálním možnostem a perspektivám využití mikrokontrolérů (MCU) v napájecích zdrojích zařízení a také praktickému zvládnutí MCU. Druhá část tohoto článku je pokračováním autorova bádání v tomto směru a rozborem otázek a návrhů, které autorovi čtenáři časopisu položili.
Zpětná vazba na článek ukázala, že mezi radioamatéry existuje teoretický i praktický zájem o toto téma, a také odhalila potíže, kterým čtenáři čelí.
Autorovu pozornost upoutala férová poznámka jednoho z radioamatérů z města Kursk, který si přál blok zopakovat. Měl pouze sedmisegmentové indikátory se společnou katodou a nákup podobných se společnou anodou, použitý v napájení z článku, velké nadšení nevyvolal. Jak se dalo očekávat, došlo k „náboženským válkám“ ze strany přívrženců produktů konkurenčních výrobců mikrokontrolérů AVR a PIC.
O tento zdroj projevili zájem i radioamatéři, kteří nemají zkušenosti s prací s MK. Mnoho čtenářů se zajímá o možnost zvýšit výstupní výkon napájecího zdroje při zachování výše uvedených vlastností a schopností.
S přihlédnutím k výše uvedeným přáním autor vyvinul řadu dodatků, které mohou být podmíněně
rozdělena do tří směrů:
1. Modernizace stávající digitální části zdroje (A1) a rozdělení jeho obvodu na dva uzly
(díly).
2. Přenesení získaného výsledku na jinou platformu mikrokontroléru.
3. Zvýšení výstupního výkonu zdroje a výstupního proudu na 2 A.
Je třeba vzít v úvahu, že modernizace zasáhla jak základní provedení, tak program MK.
Ochranný program nyní navíc řídí horní hranici odběru proudu na 2,05 A.
Zbývající specifikace napájecího zdroje uvedené ve specifikacích se nezměnily.
Popis změn schématu zapojení zdroje a logiky jeho činnosti
Struktura napájecího zdroje se stejně jako dříve skládá ze tří částí. Digitální řídicí modul s indikací (A1) prošel změnami, jak je popsáno výše. Analogová část (A2) a napájecí modul (A3) samotného zdroje zůstaly nezměněny.
Digitální řídicí modul je rozdělen na dvě části, protože praxe ukázala, že při snaze o co nejkompaktnější zdroj je téměř nemožné umístit mikrokontrolér s kabeláží, indikátory a ovládacími prvky na jednu desku. Navíc se tím řeší problém univerzálního použití různých typů LED indikátorů.
K řídicí desce mikrokontroléru (A1) byla nyní přidána řídicí a zobrazovací deska (A4).
Schéma elektrického obvodu modernizovaného modulu A1 je na obr. 1.

Činnost digitální části zařízení na čipu U1 od AVR ATMEGA16 se obecně nezměnila (viz).
MK je stejně jako dříve pověřen funkcemi digitalizace výstupního napětí a proudu prostřednictvím interních ADC a výstupem výsledku do šesti sedmisegmentových indikátorů, zpracováním klávesnice, ovládáním regulátoru výstupního napětí a ochranou stabilizátoru napětí. Pro usnadnění práce s napájecím zdrojem byl do programu přidán algoritmus pro zapnutí zvukového emitoru (pípání), když systém přejde do „nouzového“ režimu, a algoritmus pro zpracování kodéru (válce). Současně je opuštěn režim ovládání tlačítky. Uživateli je tak dána možnost vybrat si možnost ovládání. Můžete například použít pouze jedno tlačítko S3 „Step“ a kodér. Tato možnost je užitečná zejména pro ty, kteří mají mechanický kodér s vestavěným tlačítkem.
Celkem je v obvodu k původní verzi uzlu (A1) do schématu zapojení přidán uzel dotazování kodéru: dva odpory (R46, R47) a samotný kodér, připojené k dříve volným pinům PA5, PA6. Dále byl přidán systém ovládání zvukového emitoru R49, T11, EP. V tomto provedení je potřeba použít bzučák s interním generováním. To bylo provedeno proto, aby se „nerozptýlilo“ mikrokontrolér od generování signálu. Pro ty, kteří si takový emitor nemohou pořídit, doporučuji jej nahradit klasickým generátorem s použitím tranzistorů nebo logických prvků s piezo emitorem, jehož výkon je nutné odebrat z kolektoru T11. Tato jednotka je postavena tak, že na přání ji lze současně použít k úplnému vypnutí výstupu napájení pomocí relé nebo tranzistoru s efektem pole v případě nouze.
V současné verzi je spousta věcí umístěna v indikační a řídicí jednotce (A4), kterou lze vyrobit ve dvou provedeních: pro indikátory se společnou anodou (obr. 2)

a pro indikátory se společnou katodou (obr. 3).

Je vhodný pro všechny mikrokontroléry uvedené v článku.
A4 tedy obsahuje 6 tranzistorových indikačních spínačů T1-T6 (vodivost n-p-n nebo p-n-p podle typu indikátoru), které snižují proud přes porty mikrokontroléru na přijatelnou hodnotu. A4 obsahuje řídicí obvod pro samogenerující se bzučák na tranzistoru T11 a kodér. Rezistory R46, R47, které jsou součástí dotazovací jednotky kodéru, jsou umístěny na A1.
Na žádost radioamatérů, kteří se potýkají s problémem nákupu AVR MK
ATMEGA16, program byl vyvinut a testován pro mikrokontrolér AVR ATMEGA8535, který má stejné vývody jako ATMEGA16. Je také možné použít AVR ATMEGA32 MK, autor má odpovídající verzi programu.
Dále byla vyvinuta varianta blokového zapojení A1 na MCU typu PIC16F877A, jehož schéma zapojení je na obr. 4. Obr.

Obecně má jinou architekturu portů. Přesto se nám podařilo vybrat optimální variantu připojení s minimálními rozdíly. Mezi hlavní patří přítomnost quartzového rezonátoru Cr1, absence připojení k obvodu „RESET“, napájení analogové části ADC a samozřejmě další konektor pro programování v obvodu. V tomto případě je to 10pinový. Softwarová část PIC16F877A funguje podobně. Pro desku je fyzicky vhodná jakákoli verze ovládací a zobrazovací desky (A4).
Schéma zapojení analogové části (A2) se nezměnilo. Je to vidět na obr. 2c.
Napájení samotné jednotky se provádí podle schématu na obr. 3 a je tam vysvětleno.
Detaily a design
U1 - AVR ATMEGA16-16PU, ATMEGA16L nebo ATMEGA16A, stejně jako výše uvedené ATMEGA8535, ATMEGA32, podobně - PIC16F877 a PIC16F877A.
Připomínám, že při použití uvedených mikrokontrolérů AVR není potřeba žádná úprava obvodu ani desky.
PIC MK jsou také vzájemně zaměnitelné. V tomto případě autor používá 10 MHz quartzový rezonátor. Indikátory jako výše, se společnou katodou nebo anodou jakéhokoli typu a velikosti. Hodnota proudu v jejich obvodu závisí na volbě indikátoru a jejich velikosti. Proto může být nutné volit rezistory v obvodu mezi indikátorem a RV portem MK v rozsahu 100...300 Ohmů, ale tyto odpory musí mít stejné hodnoty.
Jako vyrovnávací tranzistory T1-T6 na indikační desce (A4) můžete použít kterýkoli z dostupných nízkopříkonových tranzistorů s ohledem na vodivost a kolektorový proud asi 100 mA.
Typ kodéru RES 12, RES 16 nebo podobný.
Výkon síťového transformátoru by měl být 70... 100 W, výstupní napětí od 25 do 35 V, proud FOR.
Chladič výstupního tranzistoru musí mít užitečnou chladicí plochu alespoň 500 cm2.
V opačném případě musíte nainstalovat ventilátor pro nucené proudění vzduchu.
Montáž a seřízení
Správně sestavený zdroj začne okamžitě fungovat. Montáž by měla být provedena v pořadí uvedeném v předchozím článku.
Ke křemennému rezonátoru v obvodu na PIC16F877A nemusí být nutné připojovat dva stejné kondenzátory 10...30 pF (C2 a SZ) podle standardního zapojení.
Mikrokontrolér lze programovat buď v samostatně sestaveném programátoru, nebo v obvodu přes odpovídající konektor na desce.
Zaměřuji se na kontrolu při programování správnosti osazených pojistek, jelikož programátoři nemají v této věci jednotnou normu. Nejprve si musíte přečíst, jak je nainstalovaná pojistka označena, a teprve poté ji aktivovat.
Na obr. 5 je znázorněna možnost instalace pojistek pro program SonyProg2000.


Pro AVR ATMEGA8535 jsou specifikované pojistky nastaveny podobně a pro PIC16F877 MK musíte použít konfigurační slovo: Ox3f3a.

Soubory pro firmware mikrokontrolérů jsou zveřejněny v archivu na stránkách vydavatelství "Radioamator".
Tento archiv obsahuje 8 souborů:
soubor anod-2_05A_PIC877.hex firmware MK PIC16F877 pro indikátory s OA;
soubor anod-2_05A_PIC877A.hex firmware MK PIC16F877A pro indikátory s OA;
soubor catod-2_05A_PIC877.hex firmware MK PIC16F877 pro indikátory s OK;
soubor catod-2_05A_PIC877A.hex firmware MK PIC16F877A pro indikátory s OK;
soubor anod_2A_16.hex firmwaru mikrokontroléru ATMEGA16 pro indikátory s OA;
soubor catod_2A_16.hex firmware MK ATMEGA16 pro indikátory s OK;
soubor anod_2A_8535.hex firmwaru mikrokontroléru ATMEGA8535 pro indikátory s OA;
soubor catod_2A_8535.hex firmware mikrokontroléru ATMEGA8535 pro indikátory s OK.
V současné době autor provádí řadu experimentů, které studují chování jednotky, zejména stabilitu jejích charakteristik při výstupním proudu 3 až 5 A.
Literatura:
1. Kotík V.D. Laboratorní zdroj s řízením mikrokontrolérem 0...25,5 V s dvojitou ochranou // Radioamator. - 2011 - č. 3. - S.26-30.
2. http://www.ra7.com.ua/ - webové stránky vydavatelství "Radioamator".
Zdroj RA 6"2011

ARCHIV:
Kotík V.D

11

Rýže. 2. Schéma napájení.

Hlavní změny ve schématu oproti originálu:
1) celý port C mikrokontroléru je vyhrazen R-2R DAC, což usnadňuje práci s,
2) samotné odpory v DAC jiných hodnot, jaké byly, mimochodem, tyto odpory by měly být vybrány s vysokou přesností, jinak budou při provozu DAC kroky.
3) Darlingtonův obvod v koncovém stupni je nahrazen jedním KT8106A;
4) bočník pro měření proudu je výkonnější as nižším odporem (0,55 Ohm);
5) bylo eliminováno překrývání mezi signálovými vedeními kodéru a LCD obrazovkou.
6) je zajištěno připojení teplotního čidla a řídicí obvod ventilátoru s řízením PWM.

Zdroje byly pro toto schéma upraveny. Piny mikrokontroléru byly změněny. Soubory pro práci s klávesnicí byly nahrazeny ( kbd.c a kbd.h) do souborů pro práci kodér. Pracovní algoritmus kodér dále: stiskl enkodér - vstoupil do režimu nastavení napětí, stiskl jej znovu - vstoupil do aktuálního režimu nastavení, znovu stiskl - uložil nastavení. Pokud jste v režimu nastavení, nedotýkejte se kodér déle než 20 sekund, jednotka automaticky opustí režim nastavení a neuloží změny. Kodér pracuje na externích přerušeních a používá časovač Timer2 k implementaci ochranných pauz.

Logika práce se stavovou LED byla změněna. Nyní zobrazuje nouzové situace - přetížení zdroje, přehřátí a stav firmware přepisovaný bootloaderem.

Logika činnosti displeje zahrnuje blikání parametru, který se mění.

Přidáno dotazování 3. analogového vstupu ADC pro teplotní senzor. Implementováno PWM nastavení rychlosti chladicího ventilátoru v závislosti na údajích snímače.

Komunikační protokol mezi jednotkou a počítačem byl změněn. Pro nastavení proudu/napětí a nastavení kalibrace se nyní používají standardizované příkazy. Nyní jsou kalibrace také uloženy v EEPROM mikrokontroléru.
Použití prostornějšího mikrokontroléru umožnilo použití zavaděč.

Shromáždění

V důsledku odstranění napájecích konektorů se uvolnil prostor mezi zadní stěnou a transformátorem, do kterého zapadají filtrační kondenzátory. V předním panelu jsem označil a vyřízl otvory pro obrazovku a výstupní konektory. Kryt pouzdra obsahuje řídicí desku, kodér, vypínač a desku rozhraní RS232. V přední části skříně je ponechán volný prostor pro další posílení jednotky (bude možné osadit druhý transformátor).

Jako rozhraní MK-počítač zatím používám hotovou převodníkovou desku USB-TTL RS232 na čipu CP2102. Přes něj se MK rozbliká a počítač komunikuje s obvodem. V budoucnu plánuji vyrobit opto-izolované rozhraní RS232.

Obr.3. Přední panel.

Rýže. 4. Instalace radiátoru.

Rýže. 5. Vnitřní strany bloku.

Firmware

Bez ohledu na způsob programování musíte nejprve připojit sestavenou desku k ISP programátoru. Poté jej problikněte příslušným šestihranným pilníkem a nastavte pojistky. Pokud používáte program bez zavaděč HIGH=0xDB LOW=0xDE, ve druhém HIGH=0xDA LOW=0xDE. Zbytek by se neměl měnit.

Jakmile zavaděč sešité, další přeprogramovací manipulace se provádějí velmi jednoduše: jednotku připojíte k počítači pomocí rozhraní RS232, ovládání (v případě USB-emulace portu), že došlo ke spojení s COM1, 2, 3 nebo 4, zapněte napájení jednotky a okamžitě spusťte Tools->Avr Prog ve studiu. V něm vyberete soubor z archivu s firmwarem \AVRGCC1\Debug\PowerUnit.hex a ušijete jej.
Od a zavaděč a celý postup byl proveden podle článku, tam se dají vyčíst jemnosti procesu.

Kalibrace

Ale pro část mikrokontroléru to není důležité. Hlavní je, že dělič výstupního napětí mu dává napětí od 0 do 2,56V, bočník měřící proud ve zkratovém režimu asi 2V a systém nastavení výstupního napětí dostává napětí od 0 do 5V.
Kalibrace můžete konfigurovat pomocí rozhraní.

Rozhraní a práce s počítačem

Obr.6. Rozhraní ovládacího programu. Karta grafy.

Efekty, měřiče frekvence a tak dále. Brzy dojde k tomu, že bude snazší sestavit multivibrátor na ovladač :) Ale je tu jeden bod, že všechny typy ovladačů jsou velmi podobné běžným digitálním mikroobvodům řady K155 - jedná se o striktně 5voltový výkon zásobování. Najít takové napětí v zařízení připojeném k síti samozřejmě není problém. Ale použití mikrokontrolérů jako součásti malých bateriově napájených zařízení je obtížnější. Jak víte, mikrokontrolér vnímá pouze digitální signály - logickou nulu nebo logickou jedničku. Pro mikrokontrolér ATmega8 s napájecím napětím 5V je logická nula napětí od 0 do 1,3 V a logická jednička je od 1,8 do 5 V. Pro jeho běžný provoz je tedy tato hodnota napájecího napětí vyžadována.

Pokud jde o mikrokontroléry AVR, existují dva hlavní typy:

Pro získání maximálního výkonu na vysokých frekvencích - napájení v rozsahu od 4,5 do 5,5 voltů při taktovací frekvenci 0...16 MHz. U některých modelů - až 20 MHz, například ATtiny2313-20PU nebo ATtiny2313-20PI.

Pro ekonomický provoz při nízkých hodinových frekvencích - 2,7...5,5 voltů při frekvenci 0...8 MHz. Označení druhého typu mikroobvodu se liší od prvního v tom, že na konec je přidáno písmeno „L“. Například ATtiny26 a ATtiny26L, ATmega8 a ATmega8L.

Existují také mikrokontroléry se schopností snížit napájení na 1,8 V, označují se písmenem „V“, například ATtiny2313V. Za vše se ale musí platit a při snížení výkonu se musí snížit i taktovací frekvence. Pro ATtiny2313V s napájením 1,8...5,5 V by frekvence měla být v rozsahu 0...4 MHz, s napájením 2,7...5,5 V - v rozsahu 0... 10 MHz. Pokud je tedy požadován maximální výkon, je třeba nainstalovat ATtiny26 nebo ATmega8 a zvýšit taktovací frekvenci na 8...16 MHz s 5V napájením. Pokud je nejdůležitější účinnost, je lepší použít ATtiny26L nebo ATmega8L a snížit frekvenci a napájení.

V navrženém obvodu převodníku je při napájení ze dvou AA baterií s celkovým napětím 3V zvoleno výstupní napětí 5V, aby bylo zajištěno dostatečné napájení většiny mikrokontrolérů. Zatěžovací proud je až 50 mA, což je zcela normální - vždyť při provozu na frekvenci např. 4 MHz mají PIC regulátory v závislosti na modelu odběr proudu menší než 2 mA.

Převodníkový transformátor je navinut na feritovém kroužku o průměru 7-15 mm a obsahuje dvě vinutí (20 a 35 závitů) s drátem 0,3 mm. Jako jádro můžete také vzít obyčejnou malou 2,5x7mm feritovou tyč z cívek rádiového přijímače. Používáme tranzistory VT1 - BC547, VT2 - BC338. Je přijatelné je nahradit jinými s podobnou strukturou. Výstupní napětí volíme rezistorem 3,6k. Přirozeně s připojeným ekvivalentem zátěže - odporem 200-300 Ohm.

Technologie naštěstí nestojí na místě a to, co se nedávno zdálo jako nejnovější technologie, je nyní znatelně zastaralé. Představuji novinku z kampaně STMicroelectronics - řadu mikrokontrolérů STM8L, které jsou vyráběny pomocí 130 nm technologie, speciálně navržené pro získání ultra nízkých svodových proudů. Pracovní frekvence MK jsou 16 MHz. Nejzajímavější vlastností nových mikrokontrolérů je schopnost pracovat s napájecími napětími v rozsahu od 1,7 do 3,6 V. A vestavěný stabilizátor napětí poskytuje dodatečnou flexibilitu při volbě zdroje napájecího napětí. Vzhledem k tomu, že použití mikrokontrolérů STM8L vyžaduje napájení z baterie, má každý mikrokontrolér vestavěné obvody zapnutí/vypnutí/resetování a nízkonapěťové resetovací obvody. Vestavěný detektor napájecího napětí porovnává vstupní napájecí napětí se zadanou prahovou hodnotou a při jejím překročení generuje přerušení.

Mezi další způsoby snížení spotřeby energie v prezentovaném návrhu patří použití vestavěné energeticky nezávislé paměti a různé režimy snížené spotřeby, které zahrnují aktivní režim se spotřebou 5 μA, pohotovostní režim 3 μA, a režim zastavení s běžícími hodinami reálného času 1 μA a úplným zastavením - pouze 350 nA! Mikrokontrolér se může zotavit z blokovacího režimu za 4 µs, což umožňuje používat režim s nejnižší spotřebou tak často, jak je to možné. Obecně platí, že STM8L poskytuje dynamickou spotřebu proudu 0,1 mA na megahertz.

Diskutujte o článku MIKROCONTROLLER POWER POWER

Výstupní napětí napájecího zdroje lze měnit v rozsahu 1,25...26 V, maximální výstupní proud je 2 A. Práh proudové ochrany lze měnit v rozsahu 0,01...2 A v krocích po 0,01 A a zpoždění odezvy - během 1...10 ms v krocích po 1 ms a 10...100 ms v krocích po 10 ms. Stabilizátor napětí (obr. 1) je osazen na čipu LT1084-ADJ (DA2). Poskytuje výstupní proud až 5 A a má vestavěné ochranné jednotky jak proti přehřátí (provozní teplota je cca 150 °C), tak proti překročení výstupního proudu. Navíc práh pro proudovou ochranu závisí na poklesu napětí na mikroobvodu (rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím). Pokud úbytek napětí nepřekročí 10 V, může maximální výstupní proud dosáhnout 5 A, při zvýšení tohoto napětí na 15 V klesne na 3...4 A a při napětí 17...18 V popř. více nepřekročí 1 A. Nastavení výstupního napětí v rozsahu 1,25...26 V je dosaženo proměnným rezistorem R8.

Pro zajištění výstupního proudu zdroje až 2 A v celém rozsahu výstupních napětí je na vstupu stabilizátoru DA2 přivedena skoková změna napětí. Čtyři celovlnné usměrňovače jsou namontovány na redukčním transformátoru T1 a diodách VD1-VD8. Diodový usměrňovač VD1, VD2 a stabilizátor napětí DA1 jsou určeny pro napájení mikrokontroléru DD1, op-amp DA3 a digitálního indikátoru HG1. Výstupní napětí usměrňovače na diodách VD5, VD6 je 9... 10 V, na diodách VD4, VD7 - 18...20 V a na VD3, VD8 - 27...30 V. Výstupy těchto tří usměrňovače, v závislosti na hodnotách výstupního napětí napájecího zdroje, prostřednictvím tranzistorů s efektem pole optorelé U1-U3, lze připojit k vyhlazovacímu kondenzátoru C4 a vstupu stabilizátoru DA2. Optorelé je řízeno mikrokontrolérem DD1.

Spínací tranzistor VT1 plní funkci elektronického klíče, na povel mikrokontroléru DD1 připojuje nebo odpojuje napětí stabilizátoru z výstupu (jack XS1) zdroje. Na rezistoru R14 je namontován proudový snímač, napětí na něm závisí na výstupním proudu. Toto napětí je zesíleno stejnosměrným škálovacím zesilovačem na operačním zesilovači DA3.1 a z výstupu vyrovnávacího zesilovače na operačním zesilovači DA3.2 je přivedeno na linku PCO (pin 23) mikrokontroléru DD1, který je nakonfigurován jako vstup vestavěného ADC. Provozní režimy napájecího zdroje, stejně jako aktuální hodnoty proudu a napětí, zobrazuje LCD indikátor HG1.

Po zapnutí napájení bude výstup mikrokontroléru RSZ DD1 bez ohledu na výstupní napětí nastaven na vysokou logickou úroveň, tranzistory s efektem pole optočlenu U1 se otevřou a usměrňovač pomocí diod VD3, VD8 (27...30 V) bude připojeno na vstup stabilizátoru DA2. Dále se měří výstupní napětí jednotky pomocí ADC vestavěného do mikrokontroléru DD1. Toto napětí je přivedeno na odporový dělič R9R11R12 a z motoru seřízeného odporu R11 je již redukované napětí přiváděno do vedení PC1 mikrokontroléru, který je konfigurován jako vstup ADC.

Během provozu je neustále měřeno výstupní napětí a na vstup stabilizátoru bude připojen příslušný usměrňovač. Díky tomu rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím stabilizátoru DA2 nepřesahuje 10...12 V, což umožňuje poskytnout maximální výstupní proud při jakémkoli výstupním napětí. Navíc se tím výrazně snižuje zahřívání stabilizátoru DA2.

Pokud výstupní napětí jednotky nepřekročí 5,7 V, bude vysoká úroveň na výstupu PC5 mikrokontroléru DD1 a nízká úroveň na výstupech RSZ a RS4, takže vstup stabilizátoru DA2 bude přijímat napětí 9...10V z usměrňovače na diodách VD5, VD6. V rozsahu výstupního napětí 5,7...13,7 V bude do stabilizátoru přiváděno napětí 18...20 V z usměrňovače pomocí diod VD4, VD7. Pokud je výstupní napětí větší než 13,7 V, bude stabilizátor DA2 napájen napětím 27...30 V z usměrňovače na diodách VD3, VD8. Spínací prahová napětí lze změnit v nabídce počátečního nastavení od 1 do 50 V.

Současně se měří výstupní proud; pokud překročí přednastavenou hodnotu, nastaví se na výstupu PC2 nízká logická úroveň, tranzistor VT1 se sepne a na výstup zdroje nepoteče napětí. Pokud odebíraný proud pulzuje, je indikována jeho hodnota amplitudy.
Ihned po zapnutí napájení je tranzistor VT1 uzavřen a na výstup není přiváděno žádné napětí. Program je v režimu nastavení proudu odezvy ochrany a doby zpoždění (pokud je požadováno), na LCD indikátoru HG1 se zobrazí následující hlášení:

OCHRANA
I=0,00A

a po stisknutí tlačítka SB3 s blikající nejvýznamnější číslicí:

ZPOŽDĚNÍ 1 ms

V prvním případě bliká jedna ze tří číslic, aktuální hodnota na této číslici se mění stisknutím tlačítka SB1 „+“ nebo SB2 „-“. Tato číslice se volí stisknutím tlačítka SB3 „Select“. Chcete-li ochranu deaktivovat, musíte stisknout tlačítko SB2 „-“, dokud se na obrazovce nezobrazí zpráva:
U = 10,0 V
z vypnuto z

Po nastavení požadovaného pracovního proudu ochrany stiskněte tlačítko SB3 „Select“ a podržte jej asi sekundu - zařízení přejde do provozního režimu, otevře se tranzistor VT1 a na LCD indikátoru HG1 se zobrazí aktuální hodnoty napětí a proudu:
U = 10,0 V
I=0,00A

Když je zpoždění zapnuto, kromě hodnot napětí a proudu se na indikátoru zobrazí blikající vykřičník jako připomínka:
U = 10,0 V
Já 0,00A!

Pokud je ochrana vypnuta, objeví se místo vykřičníku blikající blesk.
Pokud je výstupní proud roven nebo překročí nastavenou hodnotu ochranného proudu, tranzistor VT1 se uzavře a na obrazovce se objeví zpráva:
OCHRANA
I=1,00A

Navíc bude blikat slovo „PROTECTION“. Po krátkém stisku některého z tlačítek se zařízení opět přepne do režimu nastavení pracovního proudu ochrany.
Pokud v provozním režimu stisknete tlačítko SB1 „+“ nebo SB2 „-“, zapne se sekce pro nastavení časového zpoždění proudové ochrany a na indikátoru se zobrazí následující hlášení:
ZPOŽDĚNÍ 1 ms

Stisknutím tlačítka SB1 "+" nebo SB2 "-" změníte zpoždění z 1 ms na 10 ms v krocích 1 ms a od 10 do 100 ms v krocích 10 ms. Zpoždění proudové ochrany funguje následovně. Pokud se výstupní proud rovná nebo překročí nastavenou hodnotu, udělá se pauza nastavené doby trvání (od 1 do 100 ms), po které bude měření provedeno znovu. Pokud je proud stále stejný nebo větší než nastavená hodnota, tranzistor VT1 se uzavře a zátěž bude bez napětí. Pokud během tohoto časového intervalu výstupní proud klesne pod provozní proud, zařízení zůstane v provozním režimu. Chcete-li zpoždění deaktivovat, musíte snížit jeho hodnotu stisknutím tlačítka SB2 „-“, dokud se na obrazovce nezobrazí zpráva:
ZPOŽDĚNÍ VYPNUTÍ

V provozním režimu můžete ručně vypnout výstupní napětí a přepnout do režimu nastavení ochranného proudu, k tomu stiskněte tlačítko SB3 „Select“.
Program má úvodní nabídku nastavení, pro vstup do ní musíte zapnout napájení a současně držet stisknuté tlačítko SB3 „Select“. Nejprve se zobrazí nabídka pro nastavení hodinové frekvence vestavěného ADC mikrokontroléru DD1:
ADC CLOCK 500 kHz

Stisknutím tlačítka SB1 "+" nebo SB2 "-" můžete zvolit tři hodinové frekvence vestavěného ADC: 500 kHz, 1 MHz a 2 MHz. Při frekvenci 500 kHz je doba odezvy ochrany 64 μs, při frekvencích 1 a 2 MHz - 36 a 22 μs. Je lepší kalibrovat zařízení na frekvenci 500 kHz (výchozí nastavení).

Chcete-li přejít na další nastavení, stiskněte tlačítko SB3 „Select“ a zobrazí se zpráva:
KROK 2
OD 5,7V

V této části menu můžete změnit (stisknutím tlačítka SB1 "+" nebo SB2 "-") hodnotu výstupního napětí, při kterém je na vstup stabilizátoru DA2 připojen ten či onen usměrňovač. Při příštím stisknutí tlačítka SB3 „Select“ se zobrazí nabídka pro nastavení následující prahové hodnoty přepínání:
KROKY
OD 13,7V

Když přejdete do další části nabídky, otevře se tranzistor VT1 a proudová ochrana bude deaktivována. Zobrazí se zpráva: U= 10,0 V* I=0,OOA*
V této sekci se mění hodnota koeficientu k, který se v programu používá pro korekci hodnot výstupního napětí v závislosti na výstupním proudu. Faktem je, že přes rezistor R14 a tranzistor VT1 při maximálním výstupním proudu je úbytek napětí až 0,5 V. Vzhledem k tomu, že pro měření výstupního napětí je v programu použit odporový dělič R9R11R12, zapojený před rezistor R14 a tranzistor VT1, v závislosti na protékajícím proudu se tento úbytek napětí vypočítá a odečte od naměřené hodnoty napětí. Když stisknete tlačítko SB1 "+" nebo SB2 "-", indikátor zobrazí hodnotu koeficientu k namísto aktuální hodnoty:
U= 10,0 V* k=80

Ve výchozím nastavení je 80, lze ji změnit stisknutím tlačítka SB1 "+" nebo SB2 "-".
Když příště stisknete tlačítko SB3 „Select“, mikrokontrolér DD1 se restartuje a všechna nastavení se uloží do jeho energeticky nezávislé paměti a budou použita při následujících startech.




Většina dílů včetně transformátoru T1 je umístěna na prototypové desce plošných spojů (obr. 2). Byla použita kabelová instalace. Kondenzátory C5 a C7 se instalují co nejblíže ke svorkám stabilizátoru DA2. Přední panel (obr. 3) obsahuje indikátor, vypínač, proměnný rezistor, tlačítka a výstupní jacky.


Používají se pevné rezistory MLT, S2-23, kromě rezistoru R14 - je typu SQP-15, víceotáčkové ladicí rezistory - SP5-2, variabilní rezistor - SPZ-1, SPZ-400, jejichž motor je poháněný do rotace přes ozubené kolo s převodovým poměrem rovným třem (obr. 4). Výsledkem je tříotáčkový proměnný rezistor, který umožňuje rychle a zároveň přesně měnit napětí na výstupu stabilizátoru.

Je vhodné použít tantalové kondenzátory C5, C7, dovážené oxidové kondenzátory, zbytek - K10-17. Místo toho, co je uvedeno v diagramu, můžete na ovladačích KS0066, HD47780, například WH0802A-YGH-CT od Winstar, použít LCD indikátor (dva řádky po osmi znacích) s anglicko-ruskou znakovou sadou. Diody 1N4005 jsou vyměnitelné za diody 1N4002-1N4007, 1N5819, diody P600B - s P600DP600M, 1 N5401-1 N5408.

Stabilizátor LT1084 je připevněn přes tepelně vodivé izolační těsnění na kovové tělo zařízení, které funguje jako chladič.Tento stabilizátor lze nahradit LM1084, ale musí mít nastavitelné výstupní napětí (s indexem ADJ) . Domácím analogem je mikroobvod KR142EN22A, ale jeho výkon v tomto zařízení nebyl testován. Stabilizátor 7805 lze nahradit domácím KR142EN5A.

Tlumivka L1 - domácí DM-0.1 nebo importovaná EC-24, lze ji nahradit rezistorem 100 Ohm. Quartz rezonátor ZQ1 - RG-05, HC-49U. Tlačítka - jakákoli s normálně otevřeným kontaktem, například SDTM-630-N, vypínač - B100G. Byl použit transformátor, jehož typ není znám (uvedeny pouze parametry sekundárního vinutí - 24 V, 2,5 A), ale rozměrově je podobný transformátoru TTP-60. Odstraní se sekundární vinutí a navinou se dvě nové. Pro určení požadovaného počtu závitů před odstraněním vinutí bylo změřeno výstupní napětí a zjištěn počet závitů na 1 V napětí. Potom se pomocí drátu PEV-2 0,7...0,8 současně navinou dvě vinutí se dvěma odbočkami. Počet závitů by měl být takový, aby první odbočky obou vinutí měly napětí 9 V a druhé odbočky - 18 V. V autorské verzi obsahovalo každé z vinutí 162 závitů s odbočkami z 54. a 108. závitu.

Nastavení začíná bez instalovaného mikrokontroléru, operačního zesilovače a indikátoru kontrolou konstantních napětí na výstupech usměrňovačů a stabilizátoru DA1. Při programování mikrokontroléru je nutné nastavit konfigurační bity (pojistkové bity):
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;
BOOTSZ1 - 0;
CKOPT - 0;
SPIEN - 0.

Mikrokontrolér lze programovat v obvodu, s programátorem připojeným ke konektoru XP2. V tomto případě je mikrokontrolér napájen ze zdroje.
Po instalaci mikrokontroléru a operačního zesilovače připojte indikátor a zapněte zařízení (bez zátěže), podržte tlačítko SB3 „Select“ a program mikrokontroléru přejde do režimu počátečního nastavení. Rezistor R16 nastavuje požadovaný kontrast obrazu indikátoru a výběr rezistoru R18 nastavuje jas podsvícení panelu indikátoru.

Dále stisknutím tlačítka SB3 „Select“ musíte v nabídce vybrat sekci nastavení koeficientu k. Na výstup zařízení je připojen běžný voltmetr a výstupní napětí je nastaveno blízko maxima. Rezistor R11 vyrovnává hodnoty indikátoru a voltmetru. V tomto případě by měl být výstupní proud nulový.

Poté nastavte minimální výstupní napětí (1,25V) a na výstup připojte sériově zapojený standardní ampérmetr a zatěžovací rezistor s odporem cca 10 Ohmů a výkonem 40...50 W. Změnou výstupního napětí nastavte výstupní proud na přibližně 2 A a použijte odpor R17, aby byly hodnoty indikátoru v souladu s údaji ampérmetru. Poté se do série s ampérmetrem zapojí rezistor s odporem 1 kOhm a změnou výstupního napětí se výstupní proud nastaví na 10 mA. Indikátor by měl ukazovat stejnou aktuální hodnotu; pokud tomu tak není a naměřené hodnoty jsou menší, je nutné mezi výstup stabilizátoru DA1 a zdroj tranzistoru VT1 instalovat rezistor s odporem 300...1000 Ohmů a jeho výběr pro vyrovnání odečtů indikátoru a ampérmetru. Můžete dočasně použít proměnný rezistor a poté jej nahradit konstantním s odpovídajícím odporem.

Nakonec je upřesněna hodnota koeficientu k. K tomu je k výstupu opět připojen běžný voltmetr a výkonný zatěžovací odpor. Změnou výstupního napětí se výstupní proud nastaví blízko maxima. Stisknutím tlačítka SB1 "+" nebo SB2 "-" změňte koeficient k tak, aby se hodnoty indikátoru a voltmetru shodovaly. Po stisknutí tlačítka SB3 „Select“ se mikrokontrolér restartuje a zdroj bude připraven k provozu.
Je třeba poznamenat, že maximální výstupní proud (2 A) je omezen typem použitých optorelé a může být zvýšen na 2,5 A, pokud jsou nahrazena výkonnějšími.

ARCHIV: Stáhnout ze serveru


D. MALTSEV, Moskva
"Rozhlas" č. 12 2008