PC üzerinden kontrol edilen dijital laboratuvar güç kaynağı. Atmega8'de güç kaynağı

İyi, güvenilir ve kullanımı kolay bir güç kaynağı her amatör radyo laboratuvarında en önemli ve en sık kullanılan cihazdır.

Endüstriyel stabilize güç kaynağı oldukça pahalı bir cihazdır. Bir güç kaynağı tasarlarken bir mikrodenetleyici kullanarak, birçok ek işlevi olan, üretimi kolay ve çok uygun fiyatlı bir cihaz oluşturabilirsiniz.

Bu dijital güç kaynağı doğru akım oldu çok başarılı ürün ve üçüncü versiyonu artık mevcut. Hala ilk seçenekle aynı fikri temel alıyor ancak bazı güzel iyileştirmelerle birlikte geliyor.

giriiş

Bu güç kaynağı diğer birçok devreden daha az karmaşık olanıdır ancak daha birçok özelliğe sahiptir:

Ekranda ölçülen mevcut gerilim ve akım değerleri gösterilir.
- Ekranda önceden ayarlanmış voltaj ve akım sınırları gösterilir.
- Yalnızca standart bileşenler kullanılır (özel çipler yoktur).
- Tek kutuplu besleme voltajı gerektirir (op-amp'ler veya kontrol mantığı için ayrı bir negatif besleme voltajı yoktur)
- Güç kaynağını bilgisayarınızdan kontrol edebilirsiniz. Akım ve voltajı okuyabilir ve bunları basit komutlarla ayarlayabilirsiniz. Bu, otomatik testler için çok faydalıdır.
- İstenilen voltajı ve maksimum akımı doğrudan girmek için küçük tuş takımı.
- Bu gerçekten küçük ama güçlü bir güç kaynağıdır.

Bazı bileşenleri kaldırmak veya eklemek mümkündür Ek fonksyonlar? İşin püf noktası, aşağıdaki gibi analog bileşenlerin işlevselliğini hareket ettirmektir: işlemsel yükselteçler mikrodenetleyiciye. Yani yazılımın karmaşıklığı, algoritmalar artarken donanım karmaşıklığı azalır. Bu sizin için genel karmaşıklığı azaltır, çünkü yazılım sadece indirilebilir.

Temel Elektrik Proje Fikirleri

En basit stabilize güç kaynağıyla başlayalım. 2 ana parçadan oluşur: bir transistör ve referans voltajı oluşturan bir zener diyot.

Bu devrenin çıkış voltajı, transistörde B ile E arasında kalan Uref eksi 0,7 Volt olacaktır. Zener diyot ve direnç, girişte voltaj yükselmeleri olsa bile stabil olan bir referans voltajı oluşturur. Bir zener diyotunun ve bir direncin sağlayamayacağı yüksek akımları anahtarlamak için bir transistöre ihtiyaç vardır. Bu rolde transistör yalnızca akımı güçlendirir. Direnç ve zener diyot üzerindeki akımı hesaplamak için, çıkış akımını transistörün HFE'sine (transistörün özelliklerini içeren tabloda bulunabilen HFE numarası) bölmeniz gerekir.

Bu planın sorunları nelerdir?

Çıkışta kısa devre olduğunda transistör yanacaktır.
- Yalnızca sabit bir çıkış voltajı sağlar.

Bunlar, bu devreyi projemiz için uygunsuz kılan oldukça ciddi sınırlamalardır, ancak elektronik olarak kontrol edilen bir güç kaynağı tasarlamanın temelini oluşturur.

Bu sorunların üstesinden gelebilmek için çıkış akımını düzenleyecek ve referans gerilimini değiştirecek “zekanın” kullanılması gerekmektedir. İşte bu kadar (...ve bu devreyi çok daha karmaşık hale getiriyor).

Son birkaç on yılda insanlar bu algoritmayı güçlendirmek için op-amp'leri kullanıyor. İşlemsel yükselteçler prensip olarak voltaj ve akımlar üzerinde toplama, çıkarma, çarpma veya mantıksal "veya" işlemlerini gerçekleştirmek için analog bilgisayarlar olarak kullanılabilir.

Günümüzde tüm bu işlemler mikrodenetleyici kullanılarak hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Güzellik, kaliteyle elde ettiğiniz şeydir ücretsiz eklenti voltmetre ve ampermetre. Her durumda mikrodenetleyicinin akım ve gerilim çıkış parametrelerini bilmesi gerekir. Bunları sergilemeniz yeterli. Bir mikrodenetleyiciden neye ihtiyacımız var:

Gerilim ve akımı ölçmek için ADC (analogdan dijitale dönüştürücü).
- Transistörü kontrol etmek (referans voltajını ayarlamak) için DAC (dijitalden analoğa dönüştürücü).

Sorun şu ki, DAC'ın çok hızlı olması gerekiyor. Çıkışta kısa devre tespit edilirse transistörün tabanındaki voltajı derhal azaltmalıyız, aksi takdirde yanacaktır. Tepki hızı milisaniyeler içinde olmalıdır (bir op-amp kadar hızlı).

ATmega8'in oldukça hızlı bir ADC'si var ve ilk bakışta bir DAC'si yok. Bir DAC elde etmek için darbe genişliği modülasyonunu (PWM) ve analog alçak geçiren filtreyi kullanabilirsiniz, ancak PWM tek başına yazılımda DAC'ye karşı koruma uygulamak için çok yavaştır. kısa devre. Hızlı bir DAC nasıl oluşturulur?

Dijitalden analoğa dönüştürücüler oluşturmanın birçok yolu vardır, ancak mikro denetleyicimizle kolayca arayüz oluşturacak şekilde hızlı ve basit olmalıdır. "R-2R matrisi" olarak bilinen bir dönüştürücü devresi vardır. Yalnızca dirençler ve anahtarlardan oluşur. İki tip direnç değeri kullanılmaktadır. Biri R değerine sahip, diğeri R değerinin iki katı.

Yukarıda 3 bitlik bir R2R DAC'nin devre şeması bulunmaktadır. Mantık kontrolü GND ve Vcc arasında geçiş yapar. Bir mantık, anahtarı Vcc'ye ve bir mantık sıfırını GND'ye bağlar. Bu devre ne işe yarar? Gerilimi Vcc/8'lik adımlarla düzenler.Toplam çıkış gerilimi:

Uout = Z * (Vcc / (Zmax +1), burada Z, DAC'nin çözünürlüğüdür (0-7), bu durumda 3-bit.

Görüldüğü gibi devrenin iç direnci R'ye eşit olacaktır.

Ayrı bir anahtar kullanmak yerine R-2R matrisini mikrodenetleyici port hatlarına bağlayabilirsiniz.

PWM (darbe genişliği modülasyonu) kullanarak farklı seviyelerde DC sinyali oluşturma

Darbe genişliği modülasyonu, darbeler üreten ve bunları, darbe frekansından önemli ölçüde daha düşük bir kesme frekansına sahip bir alçak geçiren filtreden geçiren bir tekniktir. Sonuç olarak DC akım ve gerilim sinyali bu darbelerin genişliğine bağlıdır.

Atmega8 donanımsal 16-bit PWM'ye sahiptir. Yani az sayıda bileşen kullanarak 16 bitlik bir DAC'ye sahip olmak teorik olarak mümkündür. Elde etmek üzere gerçek sinyal PWM sinyalinden gelen DC filtrelenmelidir; bu, aşağıdaki durumlarda bir sorun olabilir: yüksek çözünürlükler. Doğruluk ne kadar fazlaysa PWM sinyalinin frekansı da o kadar düşük olmalıdır. Bu, kapasitörlerin gerekli olduğu anlamına gelir geniş kapasite ve tepki süresi çok yavaş. Birinci ve ikinci versiyonlar dijital kaynak DC kaynakları 10 bitlik bir R2R matrisi üzerine oluşturuldu. Yani maksimum çıkış voltajı 1024 adımda ayarlanabilir. ATmega8'i 8 MHz saat üreteci ve 10 bit PWM ile kullanırsanız, PWM sinyal darbeleri 8MHz/1024 = 7,8KHz frekansa sahip olacaktır. En fazlasını elde etmek için iyi sinyal DC, 700 Hz veya daha düşük ikinci dereceden bir filtreyle filtrelenmelidir.

16 bit PWM kullanırsanız ne olacağını hayal edebilirsiniz. 8MHz/65536 = 122Hz. İhtiyacınız olan şey 12Hz'in altında.

R2R matrisi ve PWM'yi birleştirme

PWM ve R2R matrisini birlikte kullanabilirsiniz. Bu projede 5 bitlik PWM sinyaliyle birleştirilmiş 7 bitlik R2R matrisi kullanacağız. İLE saat frekansı denetleyici 8 MHz ve 5 bit çözünürlükte 250 kHz sinyal alacağız. 250 kHz frekansı az sayıda kapasitör kullanılarak DC sinyaline dönüştürülebilir.

Dijital DC güç kaynağının orijinal versiyonu, 10 bitlik R2R matris tabanlı bir DAC kullanıyordu. Yeni tasarımda toplam 12 bit çözünürlüğe sahip bir R2R matrisi ve PWM kullanıyoruz.

Aşırı örnekleme

Bir miktar işlem süresi pahasına analogdan dijitale dönüştürücünün (ADC) çözünürlüğü artırılabilir. Buna yeniden örnekleme denir. Dörtlü yeniden örnekleme, çift çözünürlükle sonuçlanır. Yani: ADC başına iki kat daha fazla adım elde etmek için ardışık 4 örnek kullanılabilir. Yeniden örneklemenin arkasındaki teori şu şekilde açıklanmaktadır: PDF belgesi, bu makalenin sonunda bulabilirsiniz. Kontrol döngüsü voltajı için aşırı örnekleme kullanıyoruz. Mevcut kontrol döngüsü için ADC'nin orijinal çözünürlüğünü kullanıyoruz çünkü burada hızlı tepki süresi çözünürlükten daha önemli.

Projenin ayrıntılı açıklaması

Birkaç teknik ayrıntı hâlâ eksik:

DAC (Dijitalden Analoga Dönüştürücü) güç transistörünü çalıştıramaz
- Mikrodenetleyici 5V'tan çalışır, bu, DAC'nin maksimum çıkışının 5V olduğu ve güç transistöründeki maksimum çıkış voltajının 5 - 0,7 = 4,3V olacağı anlamına gelir.

Bunu düzeltmek için akım ve gerilim yükselteçleri eklemeliyiz.

DAC'ye amplifikatör aşaması ekleme

Bir amplifikatör eklerken, büyük sinyalleri işlemesi gerektiğini aklımızda tutmalıyız. Çoğu amplifikatör tasarımı (örneğin ses için), sinyallerin besleme voltajına göre küçük olacağı varsayımına göre yapılır. Bu nedenle, bir güç transistörü için amplifikatörün hesaplanmasıyla ilgili tüm klasik kitapları unutun.

Op-amp'leri kullanabiliriz, ancak bunlar ek pozitif ve negatif besleme voltajı gerektirir ve bundan kaçınmak istiyoruz.

Ayrıca amplifikatörün voltajı salınım olmadan kararlı bir durumda sıfırdan yükseltmesi gerektiğine dair ek bir gereklilik de vardır. Basitçe söylemek gerekirse, güç açıldığında herhangi bir voltaj dalgalanması olmamalıdır.

Aşağıda bu amaca uygun bir amplifikatör aşamasının şeması bulunmaktadır.

Güç transistörüyle başlayalım. BD245 (Q1) kullanıyoruz. Özelliklere göre transistör 3A'da HFE = 20'dir. Bu nedenle tabanda yaklaşık 150 mA tüketecektir. Kontrol akımını yükseltmek için "Darlington transistörü" olarak bilinen bir kombinasyon kullanıyoruz. Bunu yapmak için bir transistör kullanıyoruz orta güç. Tipik olarak HFE değeri 50-100 olmalıdır. Bu, gerekli akımı 3 mA'ya (150 mA / 50) düşürecektir. 3mA akım BC547/BC557 gibi düşük güçlü transistörlerden gelen sinyaldir. Böyle bir çıkış akımına sahip transistörler, bir voltaj amplifikatörü oluşturmak için çok uygundur.

30V çıkış elde etmek için DAC'den gelen 5V'yi 6 faktörüyle yükseltmeliyiz. Bunu yapmak için PNP'yi birleştiriyoruz ve NPN transistörleri Yukarıda gösterildiği gibi. Bu devrenin voltaj kazancı hesaplanır:

Örnek = (R6 + R7) / R7

Güç kaynağının 2 versiyonu mevcuttur: maksimum çıkış voltajı 30 ve 22V. 1K ve 6,8K'nın birleşimi 7,8 faktörünü verir, bu da 30V versiyonu için iyidir, ancak daha yüksek akımlarda bir miktar kayıp olabilir (formülümüz doğrusaldır, ancak gerçekte değildir). 22V versiyonu için 1K ve 4.7K kullanıyoruz.

BC547 tabanında gösterildiği gibi devrenin iç direnci şöyle olacaktır:

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

BC547 transistörü için HFE yaklaşık 100 ila 200'dür
- S, transistör kazanç eğrisinin eğimidir ve yaklaşık 50'dir [birim = 1/Ohm]

Bu, DAC'mize bağlanmak için yeterince yüksek. iç direnç 5kOhm.

Dahili eşdeğer çıkış direnci:

Yön = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = yaklaşık 2Ω

Q2 transistörünü kullanacak kadar düşük.

R5, BC557'nin tabanını emitöre bağlar; bu, DAC ve BC547 gelmeden önce transistörün "kapalı" olduğu anlamına gelir. R7 ve R6, ilk önce Q2'nin tabanını yere bağlar, bu da Darlington çıkış aşamasını aşağıya çevirir.

Başka bir deyişle, bu amplifikatör aşamasındaki her bileşen başlangıçta kapalıdır. Bu, güç açıldığında veya kapatıldığında transistörlerden herhangi bir giriş veya çıkış salınımı almayacağımız anlamına gelir. Bu çok önemli nokta. Kapatıldığında güç dalgalanmaları yaşayan pahalı endüstriyel güç kaynakları gördüm. Hassas cihazları kolayca öldürebilecekleri için bu tür kaynaklardan kesinlikle kaçınılmalıdır.

Sınırlar

Önceki deneyimlerimden bazı radyo amatörlerinin cihazı kendilerine göre "özelleştirmek" istediklerini biliyorum. Donanım sınırlamalarının ve bunların üstesinden gelmenin yollarının bir listesi:

BD245B: 10A 80W. 25"C sıcaklıkta 80W. Yani 60-70W'a dayalı bir güç rezervi var: (Maksimum giriş voltajı * Maksimum akım)< 65Вт.

İkinci bir BD245B ekleyip gücü 120W'a yükseltebilirsiniz. Akımın eşit şekilde dağıtıldığından emin olmak için her BD245B'nin emitör hattına 0,22 ohm'luk bir direnç ekleyin. Aynı devre ve kart kullanılabilir. Transistörleri uygun alüminyum soğutucuya monte edin ve kısa kablolarla karta bağlayın. Amplifikatör ikinci bir güç transistörünü çalıştırabilir (bu maksimumdur), ancak kazancı ayarlamanız gerekebilir.

Akım algılama şant: 0,75ohm 6W direnç kullanıyoruz. 2,5A akımda yeterli güç var (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Güç kaynakları

Transformatör, redresör ve büyük kapasitörler kullanabileceğiniz gibi 32/24V laptop adaptörü de kullanabilirsiniz. İkinci seçeneği tercih ettim çünkü... adaptörler bazen çok ucuza satılır (indirimde) ve bazıları 24V'da 70W, hatta 32V DC sağlar.

Çoğu jambon muhtemelen normal transformatörleri kullanacaktır çünkü bunları elde etmek kolaydır.

22V 2,5A versiyonu için ihtiyacınız olan: 3A 18V transformatör, doğrultucu ve 2200uF veya 3300uF kapasitör. (18*1,4=25V)
30V 2A versiyonu için ihtiyacınız olan: 2,5A 24V transformatör, doğrultucu ve 2200uF veya 3300uF kapasitör. (24*1,4 = 33,6V)

Daha yüksek akım trafosu kullanmaktan zarar gelmez. 4 adet düşük düşme diyotuna (örn. BYV29-500) sahip bir köprü doğrultucu çok daha iyi performans sağlar.

Cihazınızda izolasyonun zayıf olup olmadığını kontrol edin. Gerilimin 110/230 V olabileceği cihazın herhangi bir yerine dokunmanın mümkün olmayacağından emin olun. Kasanın tüm metal parçalarını toprağa (GND devrelerine değil) bağlayın.

Dizüstü bilgisayarlar için transformatörler ve güç adaptörleri

Cihazınızda iki veya daha fazla güç kaynağı kullanarak pozitif ve negatif voltaj üretmek istiyorsanız bu durumda transformatörlerin izolasyonlu olması önemlidir. Dizüstü bilgisayar güç adaptörlerine dikkat edin. Düşük güç adaptörleri hala çalışabilir, ancak bazılarında negatif çıkış pini giriş topraklama pinine bağlı olabilir. Bu, ünitede iki güç kaynağı kullanıldığında muhtemelen topraklama kablosunda kısa devreye neden olacaktır.

Diğer voltaj ve akım

22V 2.5A ve 30V 2A olmak üzere iki seçeneği bulunmaktadır. Çıkış voltajını veya akım sınırlarını değiştirmek (sadece azaltmak) istiyorsanız, hardware_settings.h dosyasını değiştirmeniz yeterlidir.

Örnek: 18V 2,5A versiyonunu oluşturmak için hardware_settings.h dosyasında maksimum çıkış voltajını 18V olarak değiştirmeniz yeterlidir. 20V 2.5A güç kaynağını kullanabilirsiniz.

Örnek: 18V 1,5A versiyonunu oluşturmak için hardware_settings.h dosyasındaki maksimum çıkış voltajını 18V ve maks. akım 1,5A. 20V 1.5A güç kaynağını kullanabilirsiniz.

Test yapmak

Karta takılan son eleman bir mikrodenetleyici olmalıdır. Kurulumdan önce bazı temel donanım testlerini yapmanızı tavsiye ederim:

Test1: Kartın giriş terminallerine küçük bir voltaj (10V yeterlidir) bağlayın ve voltaj regülatörünün tam olarak 5V DC voltaj ürettiğinden emin olun.

Test2: Çıkış voltajını ölçün. 0V olmalıdır (veya sıfıra yakın örneğin 0,15, yük yerine 2kOhm veya 5kOhm direnç bağlarsanız sıfıra yönelecektir.)

Test3: Mikrodenetleyiciyi karta kurunuz ve paketten çıkan tar.gz digitaldcpower paketinin dizinindeki komutları çalıştırarak LCD test yazılımını yükleyiniz.

test_lcd.hex yapın
load_test_lcd'yi yapın

Ekranda "LCD çalışıyor" ifadesini görmelisiniz.

Artık çalışan yazılımı indirebilirsiniz.

Çalışan yazılımla daha ileri testler yapmak için bazı uyarılar: Sınırlama fonksiyonunu test edene kadar kısa devrelere karşı dikkatli olun. Akım sınırlamasını test etmenin güvenli bir yolu, araba ampulleri gibi düşük dirençli dirençler (ohm birimleri) kullanmaktır.

Akım sınırını düşük bir değere (örneğin 10V'ta 30mA) ayarlayın. Ampulü çıkışa bağladığınız anda voltajın hemen hemen sıfıra düştüğünü görmelisiniz. Gerilim düşmüyorsa devrede arıza vardır. Araba farı ile kısa devre yapmadığı için arıza olsa bile güç devresini koruyabilirsiniz.

Yazılım

Bu bölüm size programın nasıl çalıştığını ve bilgiyi programda bazı değişiklikler yapmak için nasıl kullanabileceğinizi anlatacaktır. Ancak yazılımda kısa devre korumasının yapıldığı unutulmamalıdır. Bir yerde hata yaptıysanız koruma çalışmayabilir. Çıkışı kısa devre yaparsanız cihazınız bir duman bulutu haline gelecektir. Bunu önlemek için kısa devre korumasını test etmek amacıyla 12V'luk bir araba lambası (yukarıya bakın) kullanmalısınız.

Şimdi programın yapısı hakkında biraz. Ana programa ilk baktığınızda (main.c dosyası, bu makalenin sonunda indirin), açılışta çalıştırılan yalnızca birkaç satırlık başlatma kodu olduğunu göreceksiniz ve ardından program bir sonsuz döngü.

Aslında bu programda iki tane sonsuz döngü var. Biri ana döngüdür (main.c'de "while(1)(...)") ve diğeri analogdan dijitale dönüştürücüden gelen periyodik bir kesintidir ("ISR(ADC_vect)(...)" analog.c'de işlev görür). Başlatma sonrasında kesme her 104 µs'de bir gerçekleştirilir. Diğer tüm işlevler ve kodlar bu döngülerden birinin bağlamında yürütülür.

Bir kesme, ana döngü görevinin yürütülmesini herhangi bir zamanda durdurabilir. Daha sonra diğer görevler dikkati dağıtmadan işlenecek ve ardından görevin yürütülmesi, kesintiye uğradığı yerde ana döngüde tekrar devam edecektir. Bundan iki sonuç çıkar:

1. Bir sonraki kesintiden önce tamamlanması gerektiğinden kesme kodu çok uzun olmamalıdır. Çünkü burada makine kodundaki talimatların sayısı önemlidir. Bir satır C kodu olarak yazılabilen bir matematik formülü, yüzlerce satıra kadar makine kodu kullanabilir.

2. Interrupt fonksiyonunda ve ana döngü kodunda kullanılan değişkenler, uygulamanın ortasında aniden değişebilir.

Bütün bunlar, ekranın güncellenmesi, düğmelerin test edilmesi, akım ve voltajın dönüştürülmesi gibi karmaşık şeylerin ana döngünün gövdesinde yapılması gerektiği anlamına gelir. Kesintilerde zaman açısından kritik görevleri yerine getiririz: akım ve gerilim ölçümü, aşırı yük koruması ve DAC konfigürasyonu. Kesintilerde karmaşık matematiksel hesaplamalardan kaçınmak için bunlar DAC birimlerinde gerçekleştirilir. Yani, ADC ile aynı birimlerde (akım için 0 ... 1023 ve voltaj için 0 ... 2047 arasında tamsayı değerleri).

Programın ana fikri bu. Ayrıca arşivde bulacağınız dosyalar hakkında da kısaca bilgi vereceğim (SI'ye aşina olduğunuzu varsayarak).

main.c - bu dosya ana programı içerir. Tüm başlatma işlemleri burada yapılır. Ana döngü de burada uygulanır.
analog.c bir analogdan dijitale dönüştürücüdür, görev kesmesi bağlamında çalışan her şeyi burada bulabilirsiniz.
dac.c - dijitalden analoğa dönüştürücü. Ddcp.c'den başlatıldı, ancak yalnızca analog.c ile kullanıldı
kbd.c - klavye veri işleme programı
lcd.c - LCD sürücüsü. Bu, ekran RW kontağı gerektirmeyen özel bir versiyondur.

Yazılımı mikrodenetleyiciye yüklemek için avrusb500 gibi bir programlayıcıya ihtiyacınız vardır. Yazılımın zip arşivlerini yazının sonunda indirebilirsiniz.

Hardware_settings.h dosyasını düzenleyin ve donanımınıza göre yapılandırın. Burada voltmetre ve ampermetreyi de kalibre edebilirsiniz. Dosya iyi yorumlanmıştır.

Kabloyu programlayıcıya ve cihazınıza bağlayın. Daha sonra mikro denetleyiciyi dahili 8 MHz osilatörden çalıştıracak şekilde yapılandırma bitlerini ayarlayın. Program bu frekans için tasarlanmıştır.

Düğmeler

Güç kaynağında yerel voltaj kontrolü için 4 düğme bulunur ve maks. akım, 5. düğme ayarları EEPROM hafızasına kaydetmek için kullanılır, böylece üniteyi bir sonraki açışınızda aynı voltaj ve akım ayarları olacaktır.

U+ voltajı artırır ve U - azaltır. Düğmeyi basılı tuttuğunuzda, bir süre sonra okumalar daha hızlı "çalışacak" ve voltajı geniş bir aralıkta kolayca değiştirebileceksiniz. I + ve I - düğmeleri aynı şekilde çalışır.

Görüntülemek

Ekran göstergesi şuna benzer:

Sağdaki ok, voltaj sınırlamasının şu anda etkin olduğunu gösterir. Çıkışta kısa devre varsa veya bağlı cihaz ayarlanan akımdan fazla tüketiyorsa ekranın alt satırında akım sınırının etkinleştirildiğini gösteren bir ok görünecektir.

Cihazın bazı fotoğrafları

İşte topladığım güç kaynağının bazı fotoğrafları.

Çok küçüktür ancak diğer birçok güç kaynağından daha yetenekli ve daha güçlüdür:

Pentium işlemcilerin eski alüminyum radyatörleri, güç elemanlarını soğutmak için çok uygundur:

Kartı ve adaptörü kasanın içine yerleştirme:

Cihazın görünümü:

Çift kanallı güç kaynağı seçeneği. Boogyman tarafından gönderildi:

BÖLÜM 2


(Devam. RA 3/2011 başlangıcına bakınız)
Mikrodenetleyici kontrollü bir güç kaynağının yayınlanan diyagramı, radyo amatörlerinin ilgisini çekmeyi ve onların ekipman güç kaynaklarında mikrodenetleyicileri (MCU'lar) kullanmanın potansiyel olanaklarını ve beklentilerini anlamalarına ve ayrıca MCU'larda pratik olarak uzmanlaşmalarına yardımcı olmayı amaçlıyordu. Bu makalenin ikinci bölümü, yazarın bu doğrultudaki araştırmalarının devamı ve dergi okurları tarafından yazara iletilen soru ve önerilerin analizinden oluşmaktadır.
Makaleye ilişkin geri bildirimler, radyo amatörleri arasında bu konuya hem teorik hem de pratik ilginin varlığını ortaya koyarken, okuyucuların karşılaştığı zorlukları da ortaya çıkardı.
Yazarın dikkatini, bloğu tekrarlamak isteyen Kursk şehrinden radyo amatörlerinden birinin adil bir açıklaması çekti. Yalnızca ortak katotlu yedi segmentli göstergeleri vardı ve makaledeki güç kaynağında kullanılan ortak anotlu benzerlerini satın almak pek heyecan yaratmadı. Beklendiği gibi, rakip AVR ve PIC mikrokontrolör üreticilerinin ürünlerinin taraftarları arasında bazı "dini savaşlar" yaşandı.
MK ile çalışma deneyimi olmayan radyo amatörleri de bu güç kaynağına ilgi gösterdi. Pek çok okuyucu, daha önce belirtilen özellikleri ve yetenekleri korurken bir güç kaynağının çıkış gücünü artırma fırsatıyla ilgileniyor.
Yukarıdaki istekleri dikkate alarak yazar, şartlı olarak yapılabilecek bir dizi ekleme geliştirmiştir.
üç yöne ayrılmıştır:
1. Güç kaynağının (A1) mevcut dijital kısmının modernizasyonu ve devresinin iki düğüme bölünmesi
(parçalar).
2. Elde edilen sonucun başka bir mikrodenetleyici platformuna aktarılması.
3. Güç kaynağının çıkış gücünü ve çıkış akımını 2 A'ya arttırmak.
Modernizasyonun hem temel tasarımı hem de MK programını etkilediği dikkate alınmalıdır.
Ayrıca koruma programı artık akım tüketiminin üst sınırını 2,05 A'da kontrol ediyor.
Teknik özelliklerde belirtilen güç kaynağı teknik özelliklerinin geri kalanı değişmedi.
Güç kaynağının devre şemasındaki değişikliklerin açıklaması ve çalışma mantığı
Güç kaynağının yapısı daha önce olduğu gibi üç bölümden oluşmaktadır. (A1) göstergeli dijital kontrol modülü yukarıda açıklandığı gibi değişikliklere uğramıştır. Güç kaynağının analog kısmı (A2) ve güç modülü (A3) değişmeden kaldı.
Dijital kontrol modülü iki parçaya ayrılmıştır, çünkü uygulama, güç kaynağını mümkün olduğu kadar kompakt hale getirmeye çalışırken, kabloları, göstergeleri ve kontrolleri olan bir mikro denetleyiciyi tek bir karta yerleştirmenin neredeyse imkansız olduğunu göstermiştir. Ek olarak, bu, çeşitli LED gösterge türlerinin evrensel kullanım sorununu da çözmektedir.
Böylece mikrodenetleyici kontrol kartına (A1) artık kontrol ve gösterge kartı (A4) eklenmiştir.
Yükseltilmiş modül A1'in elektrik devre şeması Şekil 1'de gösterilmektedir.

Cihazın dijital kısmının AVR ATMEGA16'dan U1 yongası üzerindeki çalışması genel olarak değişmedi (bkz.).
MK, daha önce olduğu gibi, dahili ADC'ler aracılığıyla çıkış voltajını ve akımını dijitalleştirme ve sonucu altı yedi bölümlü göstergeye aktarma, klavye işleme, çıkış voltaj regülatörünün kontrolü ve voltaj dengeleyicinin korunması işlevleriyle görevlendirilmiştir. Güç kaynağıyla çalışmanın rahatlığı için, sistem "Acil Durum" moduna geçtiğinde ses yayıcıyı (bip sesi) açmak için bir algoritma ve kodlayıcıyı (silindir) işlemek için bir algoritma programa eklenmiştir. Aynı zamanda tuşlarla çalışma modu da bırakılmıştır. Böylece kullanıcıya bir kontrol seçeneğini seçme fırsatı verilir. Örneğin, yalnızca bir S3 "Adım" düğmesini ve bir kodlayıcıyı kullanabilirsiniz. Bu seçenek özellikle yerleşik düğmeli mekanik kodlayıcıya sahip olanlar için kullanışlıdır.
Toplamda, devrede, düğümün (A1) orijinal versiyonuna, devre şemasına bir kodlayıcı yoklama düğümü eklenmiştir: daha önce boş olan PA5 pinlerine bağlı iki direnç (R46, R47) ve kodlayıcının kendisi, PA6. Bir ses yayıcı kontrol sistemi R49, T11, EP de eklenmiştir. Bu tasarımda dahili nesilli bir çağrı cihazı kullanmanız gerekir. Bu, mikro denetleyicinin sinyal üretmesini "dikkatini dağıtmamak" için yapıldı. Böyle bir yayıcı alamayanlar için, gücünün T11 toplayıcıdan çıkarılması gereken, transistörler veya piezo yayıcılı mantık elemanları kullanan geleneksel bir jeneratörle değiştirmenizi öneririm. Bu ünite, istenirse, acil bir durumda bir röle veya alan etkili transistör kullanılarak güç kaynağının çıkışını aynı anda tamamen kapatmak için kullanılabilecek şekilde inşa edilmiştir.
Mevcut versiyonda, iki versiyonda yapılabilen gösterge ve kontrol ünitesine (A4) birçok şey yerleştirilmiştir: ortak anotlu göstergeler için (Şekil 2)

ve ortak katotlu göstergeler için (Şekil 3).

Yazıda bahsedilen tüm mikrodenetleyiciler için uygundur.
Bu nedenle A4, mikro denetleyici bağlantı noktalarından geçen akımı kabul edilebilir bir değere düşüren 6 transistör gösterge anahtarı T1-T6 (göstergenin türüne bağlı olarak n-p-n veya p-n-p iletkenliği) içerir. A4, T11 transistörü üzerinde kendi kendini üreten bir bip sesi için bir kontrol devresi ve bir kodlayıcı içerir. Enkoder sorgulama ünitesinde bulunan R46, R47 dirençleri A1'de bulunur.
AVR MK satın alma sorunuyla karşı karşıya kalan radyo amatörlerinin talebi üzerine
ATMEGA16, ATMEGA16 ile aynı pin çıkışlarına sahip AVR ATMEGA8535 mikrodenetleyicisi için geliştirilmiş ve test edilmiştir. AVR ATMEGA32 MK'yi kullanmak da mümkündür; programın ilgili sürümü yazarın elindedir.
Ek olarak, devre şeması Şekil 4'te gösterilen PIC16F877A tipi MCU üzerinde A1 blok devresinin bir çeşidi geliştirilmiştir.

Genel olarak farklı bir port mimarisine sahiptir. Yine de minimum farkla bağlamak için en uygun seçeneği seçmeyi başardık. Bunlardan başlıcaları, bir kuvars rezonatör Cr1'in varlığı, "RESET" devresine bağlantının olmaması, ADC'nin analog kısmına güç kaynağı ve tabii ki başka bir devre içi programlama konektörüdür. Bu durumda 10 pinlidir. PIC16F877A'nın yazılım kısmı da benzer şekilde çalışır. Kontrol ve ekran kartının (A4) herhangi bir versiyonu, karta fiziksel olarak uygundur.
Analog parçanın (A2) devre şeması değişmedi. Şekil 2c'de görülebilir.
Ünitenin güç beslemesi Şekil 3'teki şemaya göre gerçekleştirilir ve burada açıklanır.
Ayrıntılar ve tasarım
U1 - AVR ATMEGA16-16PU, ATMEGA16L veya ATMEGA16A'nın yanı sıra yukarıdaki ATMEGA8535, ATMEGA32, benzer şekilde - PIC16F877 ve PIC16F877A.
Belirtilen AVR mikrokontrolörlerini kullanırken devrede veya kartta herhangi bir değişiklik yapılmasına gerek olmadığını hatırlatmama izin verin.
PIC MK'ler de birbirleriyle değiştirilebilir. Bu durumda yazar 10 MHz'lik bir kuvars rezonatör kullanıyor. Yukarıdaki gibi göstergeler, herhangi bir tür ve boyutta ortak bir katot veya anotla. Devrelerindeki akımın değeri, gösterge seçimine ve boyutlarına bağlıdır. Bu nedenle gösterge ile MK'nin RV portu arasındaki devrede 100...300 Ohm aralığında dirençlerin seçilmesi gerekebilir ancak bu dirençlerin aynı değerlere sahip olması gerekir.
Gösterge panosundaki (A4) T1-T6 transistörleri tampon olarak, iletkenliği ve yaklaşık 100 mA kolektör akımını hesaba katarak mevcut düşük güçlü transistörlerden herhangi birini kullanabilirsiniz.
Enkoder tipi RES 12, RES 16 veya benzeri.
Ağ transformatörünün gücü 70... 100 W, çıkış voltajı 25 ila 35 V arasında, akım FOR olmalıdır.
Çıkış transistörünün soğutucusu en az 500 cm2'lik kullanışlı bir soğutma alanına sahip olmalıdır.
Aksi takdirde cebri hava akışı için bir fan takmanız gerekir.
Montaj ve ayarlama
Doğru şekilde monte edilmiş bir güç kaynağı hemen çalışmaya başlar. Montaj önceki makalede belirtilen sıraya göre yapılmalıdır.
PIC16F877A üzerindeki devredeki kuvars rezonatöre, standart devreye göre iki özdeş 10...30 pF kapasitörün (C2 ve SZ) bağlanması gerekmeyebilir.
Mikrokontrolör ayrı olarak monte edilmiş bir programlayıcıda veya karttaki ilgili konnektör aracılığıyla devre içi olarak programlanabilir.
Programcıların bu konuda tek tip bir standardı olmadığından, programlarken takılı sigortaların doğruluğunu kontrol etmeye odaklanıyorum. Öncelikle kurulu sigortanın nasıl gösterildiğini okumanız ve ancak o zaman etkinleştirmeniz gerekir.
SonyProg2000 programı için sigorta takma seçeneği Şekil 5'te gösterilmektedir.


AVR ATMEGA8535 için belirtilen sigortalar benzer şekilde ayarlanmıştır ve PIC16F877 MK için konfigürasyon kelimesini kullanmanız gerekir: Ox3f3a.

Mikrodenetleyicilerin donanım yazılımı dosyaları, "Radioamator" yayınevinin web sitesindeki arşivde yayınlanmaktadır.
Bu arşiv 8 dosya içeriyor:
OA'lı göstergeler için MK PIC16F877'nin anod-2_05A_PIC877.hex ürün yazılımı dosyası;
OA'lı göstergeler için MK PIC16F877A'nın anod-2_05A_PIC877A.hex ürün yazılımı dosyası;
OK'li göstergeler için MK PIC16F877'nin catod-2_05A_PIC877.hex ürün yazılımı dosyası;
OK'li göstergeler için MK PIC16F877A'nın catod-2_05A_PIC877A.hex ürün yazılımı dosyası;
OA'lı göstergeler için ATMEGA16 mikro denetleyici ürün yazılımının anod_2A_16.hex dosyası;
OK'li göstergeler için MK ATMEGA16'nın catod_2A_16.hex ürün yazılımı dosyası;
OA'lı göstergeler için ATMEGA8535 mikrodenetleyici ürün yazılımının anod_2A_8535.hex dosyası;
OK'li göstergeler için ATMEGA8535 mikrodenetleyicinin catod_2A_8535.hex ürün yazılımı dosyası.
Şu anda yazar, ünitenin davranışını, özellikle de 3 ila 5 A çıkış akımındaki özelliklerinin kararlılığını incelemek için bir dizi deney yürütmektedir.
Edebiyat:
1. Kotik V.D. Mikrodenetleyici kontrollü laboratuvar güç kaynağı 0...25,5 V, çift korumalı // Radioamator. - 2011 - Sayı 3. - S.26-30.
2. http://www.ra7.com.ua/ - "Radioamator" yayınevinin web sitesi.
Kaynak RA 6"2011

ARŞİV:
Kotik V.D.

11

Pirinç. 2. Güç kaynağı şeması.

Orijinale göre şemadaki ana değişiklikler:
1) mikro denetleyicinin tüm C bağlantı noktası R-2R DAC'ye ayrılmıştır, bu da çalışmayı kolaylaştırır,
2) DAC'deki diğer değerlerin dirençleri, bu arada, bu dirençler yüksek doğrulukla seçilmelidir, aksi takdirde DAC çalışırken adımlar olacaktır.
3) Çıkış aşamasındaki Darlington devresi bir tane ile değiştirilir KT8106A;
4) akım ölçüm şantının daha güçlü ve daha düşük dirençli hale getirilmesi (0,55 Ohm);
5) Kodlayıcının sinyal hatları ile LCD ekran arasındaki çakışma ortadan kaldırılmıştır.
6) termal sensör bağlantısı ve PWM kontrollü fan kontrol devresi sağlanmıştır.

Kaynaklar bu şema için değiştirildi. Mikrodenetleyici pinleri yeniden atandı. Klavyeyle çalışmaya yönelik dosyalar değiştirildi ( kbd.c ve kbd.h) çalışmak için dosyalara kodlayıcı. Çalışma algoritması kodlayıcı sonraki: kodlayıcıya basıldı - voltaj ayar moduna girildi, tekrar basıldı - mevcut ayar moduna girildi, tekrar basıldı - ayarları kaydedildi. Kurulum modundaysanız dokunmayın kodlayıcı 20 saniyeden uzun bir süre sonra ünite otomatik olarak ayar modundan çıkar ve değişiklikleri kaydetmez. Kodlayıcı harici kesintiler üzerinde çalışır ve koruyucu duraklamaları uygulamak için Timer2 zamanlayıcısını kullanır.

Durum LED'iyle çalışma mantığı değiştirildi. Artık acil durumları gösteriyor - güç kaynağının aşırı yüklenmesi, aşırı ısınma ve önyükleyici tarafından üzerine yazılan ürün yazılımının durumu.

Görüntüleme işleminin mantığı, değiştirilen parametrenin yanıp sönmesini içerir.

Sıcaklık sensörü için ADC'nin 3. analog girişinin yoklanması eklendi. Sensör okumalarına bağlı olarak soğutma fanı hızının PWM ayarı uygulandı.

Ünite ile bilgisayar arasındaki iletişim protokolü değiştirildi. Akım/gerilim ayarlarını ve kalibrasyon ayarlarını yapmak için artık standartlaştırılmış komutlar kullanılıyor. Kalibrasyonlar artık mikro denetleyicinin EEPROM'unda da saklanıyor.
Daha kapasitif bir mikrodenetleyicinin kullanılması, kullanımı mümkün kıldı önyükleyici.

Toplantı

Güç konnektörlerinin çıkarılması sonucunda, arka duvar ile filtre kapasitörlerinin yerleştirildiği transformatör arasında boşluk açıldı. Ön panelde ekran ve çıkış konektörleri için delikleri işaretleyip kestim. Muhafaza kapağında bir kontrol kartı, bir kodlayıcı, bir güç anahtarı ve bir RS232 arayüz kartı bulunur. Ünitenin daha da güçlendirilmesi için kasanın ön kısmında boş alan bırakılmıştır (ikinci bir transformatörün takılması mümkün olacaktır).

Şimdilik MK-bilgisayar arayüzü olarak CP2102 yongası üzerinde hazır bir USB-TTL RS232 dönüştürücü kartı kullanıyorum. Bu sayede MK parlar ve bilgisayar devre ile iletişim kurar. Gelecekte opto-izole bir RS232 arayüzü yapmayı planlıyorum.

Şek. 3. Ön panel.

Pirinç. 4. Radyatör kurulumu.

Pirinç. 5. Bloğun iç kısımları.

Firmware

Programlama yönteminden bağımsız olarak, öncelikle birleştirilmiş kartı ISP programlayıcısına bağlamanız gerekir. Daha sonra uygun hex dosyasıyla flaşlayın ve sigortaları ayarlayın. Programı kullanmadan kullanırsanız önyükleyici YÜKSEK=0xDB DÜŞÜK=0xDE, ikincide YÜKSEK=0xDA DÜŞÜK=0xDE. Gerisi değiştirilmemelidir.

En kısa zamanda önyükleyici dikişli, daha sonraki yeniden programlama manipülasyonları çok basit bir şekilde gerçekleştirilir: üniteyi bir RS232 arayüzü ile bilgisayara bağlarsınız, kontrol (durumda) USB-port emülasyonu), COM1, 2, 3 veya 4'e bağlantı oluştuğunda, ünitenin gücünü açın ve hemen stüdyoda Araçlar->Avr Prog'u başlatın. İçinde arşivden \AVRGCC1\Debug\PowerUnit.hex bellenimine sahip bir dosya seçip dikersiniz.
O zamandan beri ve önyükleyici ve tüm prosedür makaleye göre yapıldı, sürecin incelikleri oradan öğrenilebilir.

Kalibrasyon

Ancak mikrodenetleyici kısmı için bu önemli değil. Önemli olan, çıkış voltajı bölücünün ona 0 ila 2,56V arasında bir voltaj vermesi, kısa devre modunda akım ölçüm şantının yaklaşık 2V vermesi ve çıkış voltajı ayar sisteminin 0 ila 5V arasında bir voltaj almasıdır.
Arayüzü kullanarak kalibrasyonları yapılandırabilirsiniz.

Arayüz ve bilgisayarla çalışma

Şekil 6. Kontrol programı arayüzü. Grafikler sekmesi.

Efektler, frekans ölçerler vb. Yakında bir multivibratörü bir kontrolöre monte etmenin daha kolay olacağı noktaya gelecek :) Ancak tüm kontrolör türlerinin K155 serisinin geleneksel dijital mikro devrelerine çok benzediği bir nokta var - bu kesinlikle 5 voltluk bir güç tedarik. Elbette ağa bağlı bir cihazda böyle bir voltajı bulmak sorun değil. Ancak mikrodenetleyicileri küçük boyutlu, pille çalışan cihazların bir parçası olarak kullanmak daha zordur. Bildiğiniz gibi, mikrodenetleyici yalnızca dijital sinyalleri algılar - mantıksal sıfır veya mantıksal olan. ATmega8 mikro denetleyicisi için, 5V besleme voltajına sahip, mantıksal sıfır, 0 ila 1,3 V arasında bir voltajdır ve mantıksal sıfır, 1,8 ila 5 V arasındadır. Bu nedenle, normal çalışması için, besleme voltajının bu değeri gereklidir.

AVR mikrokontrolörleri söz konusu olduğunda iki ana tip vardır:

Yüksek frekanslarda maksimum performans elde etmek için - 0...16 MHz saat frekansında 4,5 ila 5,5 volt aralığında güç kaynağı. Bazı modeller için - 20 MHz'e kadar, örneğin ATtiny2313-20PU veya ATtiny2313-20PI.

Düşük saat frekanslarında ekonomik çalışma için - 0...8 MHz frekansında 2,7...5,5 volt. İkinci tip mikro devrenin işareti, sonuna “L” harfinin eklenmesiyle birinciden farklıdır. Örneğin ATtiny26 ve ATtiny26L, ATmega8 ve ATmega8L.

Güç kaynağını 1,8 V'a düşürme yeteneğine sahip mikrodenetleyiciler de vardır, bunlar “V” harfiyle işaretlenmiştir, örneğin ATtiny2313V. Ancak her şeyin parasını ödemek zorundasınız ve güç azaldığında saat frekansının da düşürülmesi gerekiyor. ATtiny2313V için, 1,8...5,5 V güç kaynağıyla frekans 0...4 MHz aralığında, 2,7...5,5 V güç kaynağıyla - 0... aralığında olmalıdır. 10MHz. Bu nedenle maksimum performans gerekiyorsa ATtiny26 veya ATmega8 kurmanız ve 5V güç kaynağı ile saat frekansını 8...16 MHz'e çıkarmanız gerekir. Verimlilik en önemli konuysa ATtiny26L veya ATmega8L kullanmak, frekansı ve güç kaynağını düşürmek daha iyidir.

Önerilen dönüştürücü devresinde, toplam voltajı 3V olan iki adet AA pil ile çalıştırıldığında, çoğu mikrodenetleyiciye yeterli gücü sağlamak için çıkış voltajı 5V olarak seçilmektedir. Yük akımı 50 mA'ya kadardır, bu oldukça normaldir - sonuçta, örneğin 4 MHz frekansta çalışırken, modele bağlı olarak PIC kontrolörleri 2 mA'den daha az bir akım tüketimine sahiptir.

Dönüştürücü transformatör, 7-15 mm çapında bir ferrit halka üzerine sarılır ve 0,3 mm telli iki sargı (20 ve 35 tur) içerir. Çekirdek olarak, radyo alıcı bobinlerinden sıradan küçük 2,5x7 mm'lik bir ferrit çubuğu da alabilirsiniz. VT1 - BC547, VT2 - BC338 transistörlerini kullanıyoruz. Bunların benzer yapıya sahip başkalarıyla değiştirilmesi kabul edilebilir. Çıkış voltajını 3,6k dirençle seçiyoruz. Doğal olarak, bağlı bir yük eşdeğeri ile - 200-300 Ohm'luk bir direnç.

Neyse ki teknoloji yerinde durmuyor ve son zamanlarda en son teknoloji gibi görünen şey artık gözle görülür şekilde modası geçmiş durumda. STMicroelectronics kampanyasından yeni bir gelişmeyi sunuyorum - 130 nm teknolojisi kullanılarak üretilen ve ultra düşük kaçak akımlar elde etmek için özel olarak tasarlanmış bir STM8L mikrodenetleyici serisi. MK'nin çalışma frekansları 16 MHz'dir. Yeni mikrodenetleyicilerin en ilginç özelliği, 1,7 ila 3,6 V aralığındaki besleme voltajlarıyla çalışabilme yeteneğidir. Dahili voltaj dengeleyici, besleme voltajı kaynağının seçiminde ek esneklik sağlar. STM8L mikrodenetleyicilerin kullanımı pil gücü gerektirdiğinden, her mikrodenetleyicide yerleşik açma/kapama sıfırlama ve düşük voltaj sıfırlama devreleri bulunur. Yerleşik besleme voltajı dedektörü, giriş besleme voltajlarını belirli bir eşik değeriyle karşılaştırır ve bu eşik geçildiğinde bir kesinti oluşturur.

Sunulan tasarımda güç tüketimini azaltmanın diğer yöntemleri arasında yerleşik kalıcı belleğin kullanımı ve 5 μA güç tüketimine sahip aktif mod, 3 μA bekleme modu, 1 μA'lık çalışan gerçek zamanlı saat ve tam durma ile durma modu - yalnızca 350 nA! Mikrodenetleyici, durma modundan 4 µs içinde kurtularak en düşük güç modunun mümkün olduğunca sık kullanılmasına olanak tanır. Genel olarak STM8L, megahertz başına 0,1 mA dinamik akım tüketimi sağlar.

MİKRODENETLEYİCİ GÜCÜ GÜÇ makalesini tartışın

Güç kaynağının çıkış voltajı 1,25....26 V aralığında değiştirilebilir, maksimum çıkış akımı 2 A'dir. Akım koruma eşiği 0,01 A'lık adımlarla 0,01...2 A aralığında ve yanıt gecikmesi değiştirilebilir - 1 ms'lik adımlarla 1...10 ms ve 10 ms'lik adımlarla 10...100 ms. Voltaj dengeleyici (Şekil 1), LT1084-ADJ (DA2) yongasına monte edilmiştir. 5 A'ya kadar çıkış akımı sağlar ve hem aşırı ısınmaya (çalışma sıcaklığı yaklaşık 150 °C'dir) hem de çıkış akımının aşılmasına karşı dahili koruma ünitelerine sahiptir. Ayrıca, akım korumasının eşiği, mikro devredeki voltaj düşüşüne (giriş ve çıkış voltajları arasındaki fark) bağlıdır. Gerilim düşümü 10 V'u geçmezse maksimum çıkış akımı 5 A'ya ulaşabilir; bu gerilim 15 V'a yükseldiğinde 3...4 A'ya düşecek ve 17... 18 V gerilimde veya daha fazlası 1 A'yı aşmayacaktır. Çıkış voltajının 1,25...26 V aralığında ayarlanması değişken direnç R8 ile sağlanır.

Güç kaynağına, tüm çıkış voltajı aralığı boyunca 2 A'ya kadar bir çıkış akımı sağlamak için, DA2 dengeleyicinin girişinde voltajda bir adım değişikliği uygulanır. Dört tam dalga doğrultucu, bir düşürücü transformatör T1 ve VD1-VD8 diyotlarına monte edilir. Diyot doğrultucu VD1, VD2 ve voltaj dengeleyici DA1, mikro denetleyici DD1, op-amp DA3 ve dijital gösterge HG1'e güç sağlamak için tasarlanmıştır. Doğrultucunun VD5, VD6 diyotları üzerindeki çıkış voltajı 9...10 V, VD4, VD7 diyotları üzerinde - 18...20 V ve VD3, VD8 - 27...30 V'dir. Bu üçünün çıkışları güç kaynağının çıkış voltajının değerlerine bağlı olarak, opto-röle U1-U3'ün alan etkili transistörleri aracılığıyla doğrultucular, yumuşatma kapasitörü C4'e ve dengeleyici DA2'nin girişine bağlanabilir. Opto röle, DD1 mikro denetleyicisi tarafından kontrol edilir.

Anahtarlama transistörü VT1, elektronik bir anahtarın işlevini yerine getirir; mikrodenetleyici DD1'in komutuyla, dengeleyici voltajı güç kaynağının çıkışına (jack XS1) bağlar veya bağlantısını keser. Direnç R14 üzerine bir akım sensörü monte edilmiştir, üzerindeki voltaj çıkış akımına bağlıdır. Bu voltaj, DA3.1 op-amp üzerindeki bir DC ölçeklendirme amplifikatörü tarafından yükseltilir ve DA3.2 op-amp üzerindeki tampon amplifikatörün çıkışından, DD1 mikro denetleyicinin PCO hattına (pim 23) beslenir. Yerleşik ADC'nin girişi olarak yapılandırılmıştır. Güç kaynağının çalışma modlarının yanı sıra akım ve voltajın mevcut değerleri HG1 LCD göstergesi tarafından görüntülenir.

Güç kaynağı açıldığında, RSZ mikro denetleyicisi DD1'in çıkışı, çıkış voltajından bağımsız olarak yüksek bir mantıksal seviyeye ayarlanacak, optokuplör U1'in alan etkili transistörleri açılacak ve VD3, VD8 diyotlarını kullanan bir doğrultucu açılacaktır. (27...30 V), DA2 stabilizatörünün girişine bağlanacaktır. Daha sonra, ünitenin çıkış voltajı, mikro denetleyici DD1'e yerleşik ADC kullanılarak ölçülür. Bu voltaj, R9R11R12 dirençli bölücüye beslenir ve ayarlanmış direnç R11'in motorundan, zaten azaltılmış voltaj, ADC girişi olarak yapılandırılmış mikro denetleyicinin PC1 hattına beslenir.

Çalışma sırasında çıkış voltajı sürekli olarak ölçülür ve karşılık gelen doğrultucu, dengeleyicinin girişine bağlanacaktır. Bu sayede DA2 stabilizatörünün giriş ve çıkış voltajları arasındaki fark 10... 12 V'u geçmez, bu da herhangi bir çıkış voltajında ​​​​maksimum çıkış akımı sağlamayı mümkün kılar. Ayrıca bu, DA2 stabilizatörünün ısınmasını önemli ölçüde azaltır.

Ünitenin çıkış voltajı 5,7 V'u geçmezse, DD1 mikrodenetleyicinin PC5 çıkışında yüksek seviye, RSZ ve RS4 çıkışlarında düşük seviye olacak, dolayısıyla DA2 stabilizatörünün girişi VD5, VD6 diyotları üzerindeki doğrultucudan 9...10V. 5,7...13,7 V çıkış voltajı aralığında, VD4, VD7 diyotları kullanılarak doğrultucudan dengeleyiciye 18...20 V voltaj sağlanacaktır. Çıkış voltajı 13,7 V'tan fazlaysa, DA2 stabilizatörüne VD3, VD8 diyotları üzerindeki doğrultucudan 27...30 V voltaj sağlanacaktır. Anahtarlama eşik voltajları başlangıç ​​ayarları menüsünden 1 ila 50 V arasında değiştirilebilir.

Aynı zamanda çıkış akımı da ölçülür; önceden ayarlanmış bir değeri aşarsa, PC2 çıkışında düşük bir mantıksal seviye ayarlanacak, transistör VT1 kapanacak ve güç kaynağının çıkışına voltaj akmayacaktır. Tüketilen akım titreşimli ise genlik değeri gösterilir.
Güç kaynağını açtıktan hemen sonra transistör VT1 kapatılır ve çıkışa voltaj verilmez. Program, koruma tepkisi akımını ve gecikme süresini (gerekirse) ayarlama modundadır, HG1 LCD göstergesi aşağıdaki mesajı görüntüleyecektir:

KORUMA
ben=0.00A

ve en anlamlı rakamın yanıp söndüğü SB3 düğmesine bastıktan sonra:

GECİKME 1ms

İlk durumda üç haneden biri yanıp söner; SB1 “+” veya SB2 “-” tuşuna basılarak bu hanedeki mevcut değer değiştirilir. Bu rakam SB3 “Seç” düğmesine basılarak seçilir. Korumayı devre dışı bırakmak için ekranda şu mesaj görünene kadar SB2 “-” düğmesine basmalısınız:
U= 10.0V
z kapalı z

Gerekli koruma çalışma akımını ayarladıktan sonra, SB3 "Seç" düğmesine basın ve yaklaşık bir saniye basılı tutun - cihaz çalışma moduna girecek, transistör VT1 açılacak ve HG1 LCD göstergesi mevcut voltajı ve akım değerlerini gösterecektir:
U= 10.0V
ben=0.00A

Gecikme açıldığında, voltaj ve akım değerlerine ek olarak, gösterge üzerinde hatırlatma amaçlı yanıp sönen bir ünlem işareti görüntülenecektir:
U=10.0V
Ben 0.00A!

Koruma kapatılırsa ünlem işareti yerine yanıp sönen bir şimşek görünecektir.
Çıkış akımı, koruma akımının ayarlanan değerine eşitse veya bu değeri aşarsa, transistör VT1 kapanacak ve ekranda şu mesaj görünecektir:
KORUMA
ben=1.00A

Ayrıca “PROTECTION” yazısı yanıp sönecektir. Butonlardan herhangi birine kısa süre basıldığında cihaz tekrar koruma çalışma akımını ayarlama moduna geçecektir.
Çalışma modunda SB1 “+” veya SB2 “-” tuşuna basarsanız, akım koruması için zaman gecikmesini ayarlama bölümü açılacak ve göstergede aşağıdaki mesaj görünecektir:
GECİKME 1ms

SB1 "+" veya SB2 "-" düğmesine basarak gecikmeyi 1 ms'lik adımlarla 1 ms'den 10 ms'ye ve 10 ms'lik adımlarla 10'dan 100 ms'ye değiştirirsiniz. Akım koruma gecikmesi aşağıdaki şekilde çalışır. Çıkış akımı ayarlanan değere eşit veya bu değeri aşarsa, ayarlanan süre boyunca (1 ila 100 ms arası) bir duraklama yapılacak ve ardından ölçüm yeniden yapılacaktır. Akım hala ayarlanan değere eşit veya bu değerden büyükse transistör VT1 kapanacak ve yükün enerjisi kesilecektir. Bu zaman aralığında çıkış akımı çalışma akımının altına düşerse cihaz çalışma modunda kalacaktır. Gecikmeyi devre dışı bırakmak için, ekranda mesaj görünene kadar SB2 “-” düğmesine basarak değerini azaltmanız gerekir:
KAPAMA GECİKMESİ

Çalışma modunda çıkış gerilimini manuel olarak kapatabilir ve koruma akımı ayar moduna geçebilirsiniz; bunun için SB3 “Seç” düğmesine basın.
Programın bir başlangıç ​​ayarları menüsü vardır, buna girmek için SB3 “Seç” düğmesini basılı tutarak güç kaynağını açmanız gerekir. İlk önce DD1 mikro denetleyicisinin yerleşik ADC'sinin saat frekansını ayarlama menüsü görüntülenecektir:
ADC SAAT 500 kHz

SB1 "+" veya SB2 "-" düğmesine basarak yerleşik ADC'nin üç saat frekansını seçebilirsiniz: 500 kHz, 1 MHz ve 2 MHz. 500 kHz frekansta, koruma tepki süresi sırasıyla 1 ve 2 MHz - 36 ve 22 μs frekanslarda 64 μs'dir. Cihazı 500 kHz frekansında (varsayılan olarak ayarlanmıştır) kalibre etmek daha iyidir.

Bir sonraki ayara geçmek için SB3 “Seç” düğmesine basın; mesaj görünecektir:
ADIM 2
5.7V'DAN İTİBAREN

Menünün bu bölümünde, DA2 dengeleyicinin girişine bir veya başka bir doğrultucunun bağlandığı çıkış voltajının değerini (SB1 "+" veya SB2 "-" düğmesine basarak) değiştirebilirsiniz. SB3 “Seç” düğmesine bir sonraki basışınızda, aşağıdaki anahtarlama eşiğini ayarlamak için bir menü görünecektir:
ADIMLAR
13,7V'DAN İTİBAREN

Menünün bir sonraki bölümüne geçtiğinizde transistör VT1 açılacak ve akım koruması devre dışı kalacaktır. Mesaj görünecektir: U= 10,0V* I=0,OOA*
Bu bölümde çıkış gerilimi okumalarını çıkış akımına bağlı olarak düzeltmek için programda kullanılan k katsayısının değeri değiştirilir. Gerçek şu ki, maksimum çıkış akımında direnç R14 ve transistör VT1 arasında voltaj düşüşü 0,5 V'a kadardır. Programda çıkış voltajını ölçmek için direnç R14 ve transistör VT1'den önce bağlanan dirençli bölücü R9R11R12 kullanıldığından, akan akıma bağlı olarak bu gerilim düşümü hesaplanır ve ölçülen gerilim değerinden çıkarılır. SB1 "+" veya SB2 "-" tuşuna bastığınızda göstergede mevcut değer yerine k katsayısı değeri görüntülenecektir:
U= 10,0V*k=80

Varsayılan olarak 80'dir, SB1 "+" veya SB2 "-" düğmesine basılarak değiştirilebilir.
SB3 "Seç" düğmesine bir sonraki basışınızda, DD1 mikro denetleyici yeniden başlatılacak ve tüm ayarlar kalıcı belleğine kaydedilecek ve sonraki başlatmalarda kullanılacaktır.




Transformatör T1 de dahil olmak üzere parçaların çoğu prototip baskılı devre kartı üzerine yerleştirilmiştir (Şekil 2). Kablolu kurulum kullanıldı. Kondansatörler C5 ve C7, DA2 stabilizatörünün terminallerine mümkün olduğunca yakın monte edilir. Ön panelde (Şekil 3) bir gösterge, güç anahtarı, değişken direnç, düğmeler ve çıkış jakları bulunur.


Sabit dirençler MLT, S2-23, direnç R14'e ek olarak kullanılır - SQP-15 tipindedir, çok turlu ayar dirençleri - SP5-2, değişken direnç - SPZ-1, SPZ-400, motoru üçe eşit dişli oranına sahip bir dişli aracılığıyla dönüşe tahrik edilir (Şek. 4). Sonuç, dengeleyicinin çıkışındaki voltajı hızlı ve aynı zamanda doğru bir şekilde değiştirmenize olanak tanıyan üç turlu değişken bir dirençtir.

Tantal kapasitörler C5, C7, ithal oksit kapasitörler, geri kalanı - K10-17 kullanılması tavsiye edilir. Diyagramda gösterilenler yerine, KS0066, HD47780 denetleyicilerinde İngilizce-Rusça karakter setine sahip bir LCD göstergesi (her biri sekiz karakterden oluşan iki satır) kullanabilirsiniz, örneğin Winstar'dan WH0802A-YGH-CT. 1N4005 diyotları, 1N4002-1N4007, 1N5819 diyotları, P600B diyotları - P600DP600M, 1 N5401-1 N5408 ile değiştirilebilir.

LT1084 dengeleyici, ısı ileten bir yalıtım contası aracılığıyla, ısı emici görevi gören cihazın metal gövdesine tutturulur.Bu dengeleyici, LM1084 ile değiştirilebilir, ancak ayarlanabilir bir çıkış voltajına sahip olması gerekir (ADJ endeksi ile) . Yerli analog KR142EN22A mikro devresidir, ancak bu cihazdaki performansı test edilmemiştir. Dengeleyici 7805 yerli KR142EN5A ile değiştirilebilir.

Şok L1 - yerli DM-0.1 veya ithal EC-24, 100 Ohm'luk bir dirençle değiştirilebilir. Kuvars rezonatör ZQ1 - RG-05, HC-49U. Düğmeler - normalde açık kontağı olan herhangi biri, örneğin SDTM-630-N, güç anahtarı - B100G. Türü bilinmeyen bir transformatör kullanıldı (yalnızca ikincil sargının parametreleri belirtilmiştir - 24 V, 2,5 A), ancak boyutları açısından TTP-60 transformatörüne benzer. İkincil sargı çıkarılır ve iki yenisi sarılır. Sargıyı çıkarmadan önce gerekli sarım sayısını belirlemek için çıkış voltajı ölçüldü ve 1 V voltaj başına sarım sayısı bulundu. Daha sonra PEV-2 0,7...0,8 tel kullanılarak, her biri iki musluklu iki sargı aynı anda sarılır. Dönüş sayısı, her iki sargının ilk kademelerinin voltajı 9 V, ikinci kademelerin ise 18 V olacak şekilde olmalıdır. Yazarın versiyonunda, sarımların her biri 54. ve 108. turlardan gelen dokunuşlarla 162 tur içeriyordu.

Kurulum, kurulu bir mikrodenetleyici, op-amp ve gösterge olmadan, doğrultucuların ve DA1 dengeleyicinin çıkışlarındaki sabit voltajları kontrol ederek başlar. Mikrodenetleyiciyi programlarken konfigürasyon bitlerini (sigorta bitleri) ayarlamak gerekir:
CKSELO - 1;
CKSEL1 - 1;
CKSEL2-1;
CKSEL3-1;
SUT1 - 1;
ÖNYÜKLEME - 1;
ESAVE - 1;
WDTON-1;
RSTDISBL-1;
SUTO - 0;
BODEN-0;
BODLEVEL - 0;
ÇİZMELERZO - 0;
ÇİZMELERZ1 - 0;
CKOPT - 0;
SPIEN - 0.

Mikrodenetleyici, programlayıcının XP2 fişine bağlanmasıyla devre içinde programlanabilir. Bu durumda mikrodenetleyiciye bir güç kaynağından güç sağlanır.
Mikrodenetleyiciyi ve op-amp'i kurduktan sonra, göstergeyi bağlayın ve SB3 "Seç" düğmesini basılı tutarak cihazı (yüksüz) açın; mikrodenetleyici programı başlangıç ​​​​ayarları moduna geçecektir. Direnç R16, gösterge görüntüsünün istenen kontrastını ayarlar ve direnç R18'in seçimi, gösterge paneli arka ışığının parlaklığını ayarlar.

Daha sonra SB3 “Seç” butonuna basarak menüdeki k katsayısı ayar bölümünü seçmeniz gerekmektedir. Cihazın çıkışına standart bir voltmetre bağlanır ve çıkış voltajı maksimuma yakın ayarlanır. Direnç R11, göstergenin ve voltmetrenin okumalarını eşitler. Bu durumda çıkış akımı sıfır olmalıdır.

Daha sonra minimum çıkış voltajını (1,25V) ayarlayın ve seri bağlantılı bir standart ampermetre ile yaklaşık 10 Ohm dirençli ve 40...50 W gücünde bir yük direncini çıkışa bağlayın. Çıkış voltajını değiştirerek çıkış akımını yaklaşık 2 A'ya ayarlayın ve gösterge okumalarını ampermetre okumalarıyla aynı hizaya getirmek için R17 direncini kullanın. Bundan sonra ampermetreye 1 kOhm dirençli bir direnç seri bağlanır ve çıkış voltajı değiştirilerek çıkış akımı 10 mA'ye ayarlanır. Gösterge aynı mevcut değeri göstermelidir; durum böyle değilse ve okumalar daha küçükse, DA1 stabilizatörünün çıkışı ile transistör VT1'in kaynağı arasına 300...1000 Ohm dirençli bir direnç kurmak ve okumaları eşitlemek için seçimi gereklidir. gösterge ve ampermetre. Geçici olarak değişken bir direnç kullanabilir, ardından onu uygun dirençli sabit bir dirençle değiştirebilirsiniz.

Son olarak k katsayısının değeri açıklığa kavuşturulmuştur. Bunu yapmak için çıkışa tekrar standart bir voltmetre ve güçlü bir yük direnci bağlanır. Çıkış voltajı değiştirilerek çıkış akımı maksimuma yakın ayarlanır. SB1 "+" veya SB2 "-" düğmesine basarak k katsayısını, gösterge ve voltmetre okumaları çakışacak şekilde değiştirin. SB3 “Seç” butonuna bastıktan sonra mikrodenetleyici yeniden başlatılacak ve güç kaynağı çalışmaya hazır hale gelecektir.
Maksimum çıkış akımının (2 A) kullanılan opto rölelerin türüyle sınırlı olduğu ve daha güçlü olanlarla değiştirilmeleri durumunda 2,5 A'ya yükseltilebileceği unutulmamalıdır.

ARŞİV: Sunucudan indir


D. MALTSEV, Moskova
"Radyo" Sayı 12 2008