Стабилизированный регулятор напряжения — Меандр — занимательная электроника

Предлагаемый симисторный ре­гулятор напряжения позволяет не только регулировать, но и стабили­зировать выходное напряжение (а значит, и мощность) на постоянной нагрузке. Регулятор обеспечивает поддержание выходного напряже­ния с точностью 5% при изменении входного напряжения на 50%.

Схема

Электрическая схема регулято­ра приведена на рис. 1.

Рис. 1

Регулятор стабилизированного напряжения содержит симистор VS1, узел временной (фазовой) за­держки, компенсирующую цепь и источник питания.

С помощью компенсирующей цепочки R1, С1 к напряжению ста­билитрона VD2 добавляется вели­чина, пропорциональная питающе­му напряжению. Эта сумма и явля­ется межбазовым напряжением VT1. Тогда уменьшение питающе­го напряжения снижает напряже­ние питания транзистора VT1 и вы­зывает уменьшение временной за­держки, а выходное напряжение не изменится.

Нижняя граница стабилизации достигает в момент, когда питаю­щее напряжение равно заданному выходному.

Регулятором R3 регулируется выходное напряжение.

Детали

Конденсатор С1 — К50-16, С2 — К73-17.

Трансформатор на сердечнике Ш5х6, первичная обмотка содер­жит 40 витков, а вторичная — 50 витков провода ПЭЛ-0,2.

Наладка

Для налаживания регулятора необходимо включить в сеть с на­грузкой через автотрансформатор и параллельно нагрузке включить вольтметр. Изменяя напряжение на входе регулятора, переменным ре­зистором R1 добиваются мини­мального изменения напряжения на нагрузке.

При наладке необходимо со­блюдать меры безопасности, так как элементы регулятора гальвани­чески связаны с сетью.

Автор: В. ЯКОВЛЕВ

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ИНДИКАЦИЕЙ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

   Представляю для вашего внимания проверенную схему хорошего лабораторного источника питания, опубликованного в журнале «Радио» №3, с максимальным напряжением 40 В и током до 10 А. Блок питания оснащён цифровым блоком индикации, с микроконтроллерным управлением. Схема БП показана на рисунке:

   Описание работы устройства. Оптопара поддерживает падение напряжения на линейном стабилизаторе примерно 1,5 В. Если падение напряжения на микросхеме увеличивается (например, вследствие увеличения входного напряжения), светодиод оптопары и, соответственно, фототранзистор открываются. ШИ-контроллер выключается, закрывая коммутирующий транзистор. Напряжение на входе линейного стабилизатора уменьшится.

   Для повышения стабильности резистор R3 размещают как можно ближе к микросхеме стабилизатора DA1. Дроссели L1, L2 — отрезки ферритовых трубок, надетых на выводы затворов полевых транзисторов VT1, VT3. Длина этих трубок равна примерно половине длины вывода. Дроссель L3 наматывают на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах К36х25х7,5 из пермаллоя МП 140. Его обмотка содержит 45 витков, которые намотаны в два провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм, уложенных равномерно по периметру магнитопровода. Транзистор IRF9540 допустимо заменить на IRF4905, а транзистор IRF1010N — на BUZ11, IRF540.

   Если потребуется блок питания с выходным током, превышающим 7,5 А, необходимо добавить еще один стабилизатор DA5 параллельно DA1. Тогда максимальный ток нагрузки достигнет 15 А. В этом случае дроссель L3 наматывают жгутом, состоящим из четырех проводов ПЭВ-2 диаметром 1 мм, и увеличивают примерно в два раза емкость конденсаторов С1—СЗ. Резисторы R18, R19 подбирают по одинаковой степени нагрева микросхем DA1, DA5. ШИ-контроллер следует заменить другим, допускающим работу на более высокой частоте, например, КР1156ЕУ2.

Модуль цифрового измерения напряжения и тока лабораторного БП

   Основа устройства — микроконтроллер PICI6F873. На микросхеме DA2 собран стабилизатор напряжения, которое используется и как образцовое для встроенного АЦП микроконтроллера DDI. Линии порта RA5 и RA4 запрограммированы как входы АЦП для измерения напряжения и тока соответственно, a RA3 — для управления полевым транзистором. Датчиком тока служит резистор R2, а датчиком напряжения — резистивный делитель R7 R8. Сигнал датчика тока усиливает ОУ DAI. 1. а ОУ DA1.2 использован как буферный усилитель.

   Технические характеристики:
 

•  Измерение напряжения, В — 0..50.
•  Измерение тока, А — 0.05..9,99.
•  Пороги срабатывания защиты:
• — по току. А — от 0,05 до 9.99.
• — по напряжению. В — от 0,1 до 50.
•  Напряжение питания, В — 9…40.
•  Максимальный потребляемый ток, мА — 50. 

   Работа цифрового измерения напряжения и тока: при нажатии на кнопку SB3 «Авто в режиме установки выполняется выход на рабочий режим, а в рабочем режиме — автоматическая установка защиты. В последнем случае значения тока и напряжения, при которых срабатывает защита, автоматически устанавливаются больше текущих значений напряжения и потребляемого тока на две единицы младшего разряда. Подробнее о работе модуля читайте на форуме.

   Светодиодные семиэлементные индикаторы могут быть любые с общим катодом, кнопки — малогабаритные с самовозвратом, например DTST-6, постоянные резисторы — МЛТ, С2-22. Резистор R2 изготовлен из отрезка высокоомного провода, в авторском варианте использован резистор от вышедшего из строя мультиметра М-830. Полевой транзистор — мощный переключательный с n-каналом, желательно с буквой L в первой части названия, так как для его открывания достаточно напряжения 4-5 В. При токах нагрузки более 5 А сопротивление открытого канала должно быть не более 0,01 Ом. Необходимо обратить внимание на то, чтобы максимально допустимый ток стока был больше тока нагрузки.

   Налаживание блока индикации начинают с установки подстроенным резистором R4 выходного напряжения (5,12 В) стабилизатора на микросхеме DA2. при этом предварительно микроконтроллер удаляют. Затем его устанавливают и подают на вход напряжение 10…15 В. Измеряя это напряжение цифровым вольтметром, сравнивают его показания с показаниями индикатора устройства и при небольших отличиях добиваются их совпадения резистором R4. При этом следует учесть, что напряжение питания микроконтроллера не должно превышать 5,5 В. В случае необходимости подбирают резистор R7.

   Для налаживания измерителя тока к выходу устройства подключают нагрузку с последовательно включенным амперметром. При токе 100мА сравнивают показания и добиваются их совпадения подбором резистора R5. Затем проверяют точность показаний при токе в несколько ампер. Плата и прошивка индикатора — в архиве.

   После срабатывания защиты устраняют причину, ее вызвавшую. Возвращают устройство в исходное состояние, отключив и включив источник или включив режим «Установка», а затем нажимая на кнопку SB3 «Авто».

   Необходимо отметить, что устройство реагирует на нажатие кнопок после их отпускания. Если присутствует дребезг контактов, то параллельно кнопкам следует установить конденсаторы емкостью 0.047…0,22 мкФ. Питать устройство желательно от отдельного источника. Конструкцию собрал и испытал: Romick_Калуга.

   Форум по блокам питания

   Схемы блоков питания

ПИТАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

В настоящее время микроконтроллеры завоевали такую популярность, что встретить их можно в составе практически любой схемы — металлоискателя, автомата световых эффектов, частотомеров и так далее. Скоро дойдёт до того, что и мультивибратор будет проще собрать на контроллере:) Но есть один момент, который очень роднит все типы контроллеров с обычными цифровыми микросхемами серии К155 — это питание строго 5 вольт. Конечно найти такое напряжение в устройстве подключенном к сети не проблема. А вот использовать микроконтроллеры в составе малогабаритных девайсов с батареечным питанием уже сложнее. Как известно, микроконтроллер воспринимает только цифровые сигналы – логический ноль или логическую единицу. Для микроконтроллера ATmega8 при напряжении питания 5В логический ноль – это напряжение от 0 до 1,3 В, а логическая единица – от 1,8 до 5 В. Поэтому для его нормальной работы и требуется такое значение питающего напряжения.    Что касается микроконтроллеров AVR, то есть два основных типа:  —  Для получения максимального быстродействия при высокой частоте — питание в диапазоне от 4,5 до 5,5 вольт при тактовой частоте 0…16 МГц. Для некоторых моделей — до 20 МГц, например ATtiny2313-20PU или ATtiny2313-20PI. —  Для экономичной работы на небольших тактовых частотах — 2,7…5,5 вольт при частоте 0…8 МГц. Маркировка микросхем второго типа отличается от первого тем, что на конце добавляется буква «L». Например, ATtiny26 и ATtiny26L, ATmega8 и ATmega8L.     Существуют и микроконтроллеры с возможностью понижения питания до 1.8 В, они маркируются буквой «V», например ATtiny2313V. Но за всё надо платить, и при понижении питания должна быть снижена и тактовая частота. Для ATtiny2313V при питании 1,8…5,5 В частота должна находиться в интервале 0…4 МГц, при питании 2,7…5,5 В — в интервале 0…10 МГц. Поэтому если требуется максимальное быстродействие, надо ставить ATtiny26 или ATmega8 и повышать тактовую частоту до 8…16 МГц при питании 5В. Если важнее всего экономичность — лучше использовать ATtiny26L или ATmega8L и понизить частоту и питание.    В предложенной схеме преобразователя, при питании от двух пальчиковых батареек с общим напряжением 3В — выходное напряжение выбрано 5В, для обеспечения достаточного питания большинства микроконтроллеров. Ток нагрузки составляет до 50мА, что вполне нормально — ведь при работе на частоте например 4 МГц, PIC контроллеры, в зависимости от модели, имеют ток потребления менее 2 мА.    Трансформатор преобразователя мотается на ферритовом кольце диаметром 7-15мм и содержит две обмотки (20 и 35 витков) проводом 0,3мм. В качестве сердечника можно взять и обычный маленький ферритовый стержень 2,5х7мм от катушек радиоприёмников. Транзисторы используем VT1 — BC547, VT2 — BC338. Допустима их замена на другие аналогичной структуры. Напряжение на выходе подбираем резистором 3,6к. Естественно при подключенном эквиваленте нагрузки — резисторе 200-300 Ом.    К счастью технологии не стоят на месте, и то что казалось недавно последним писком техники — сегодня уже заметно устаревает. Представляю новую разработку кампании STMicroelectronics — линейка микроконтроллеров STM8L, которые производятся по технологии 130 нм, специально разработанной для получения ультранизких токов утечки. Рабочие частоты МК — 16МГц. Интереснейшим свойством новых микроконтроллеров является возможность их работы с в диапазоне питающих напряжений от 1,7 до 3,6 В. А встроенный стабилизатор напряжения дает дополнительную гибкость выбора источника напряжения питания. Так как использование микроконтроллеров STM8L предполагают питание от батареек, в каждый микроконтроллер встроены схемы сброса по включению и выключению питания, а также сброса по снижению напряжения питания. Встроенный детектор напряжения питания сравнивает входные напряжения питания с заданным порогом и генерирует прерывание при его пересечении.     К другим методам снижения энергопотребления в представленной разработке относятся использование встроенной энергонезависимой памяти и множества режимов сниженного энергопотребления, в число которых входит активный режим с энергопотреблением — 5 мкА, ждущий режим — 3 мкА, режим остановки с работающими часами реального времени — 1 мкА, и режим полной остановки — всего 350 нА! Микроконтроллер может выходить из режима остановки за 4 мкс, позволяя тем самым максимально часто использовать режим с самым низким энергопотреблением. В общем STM8L обеспечивает динамическое потребление тока 0,1мА на мегагерц.    Форум по питанию микроконтроллеров    Обсудить статью ПИТАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

Ремонт релейного стабилизатора напряжения Uniel RS-1/500. — Схемы&Ремонт — Статьи — Каталог статей

Автоматические стабилизаторы переменного напряжения электронного типа с цифровой индикацией Uniel RS-1/500 — RS-1/12000 предназначены для питания устройств однофазным напряжением синусоидальной формы. Применяются для защиты подключённых к ним приборов различной мощности от колебаний напряжения электросети в диапазоне от 125В до 270 В. За последнее время пришлось ремонтировать несколько таких приборов, неисправность на выходе стабилизатора отсутствует выходное напряжения. На индикаторе отсутствует показания напряжения выхода, появляется знак «L».   Чтобы разобраться в причинах отказа  работы стабилизаторов, пришлось нарисовать схему, которую предлагаю для ознакомления. Схема чертилась по компонентам установленной на плате и в корпусе прибора.  Краткое описание схемы.  Переменное напряжение 18В  с обмотки трансформатора Т2 подается на диодный мост VD5,VD7,VD11,VD12 фильтр С5,С8. Стабилизатор напряжения 12В выполнен по линейной схеме VT2,C10,U1,R10,R11,C13. Функциональное назначение радиоэлементов UO1,R14,R17 установленные на плате не понятно.  Стабилизированное напряжение 12В предназначено для питания реле К1-К4 и стабилизаторов 5В- U2,U3. U2,С20 — питания светодиодного индикатора и зуммера. U3,С21 – питания микроконтроллера. Контроль, сигнализация, управления выполнен на микроконтроллере, наклейка на корпусе H8215D20A. Контроль входного переменного напряжения сети снимается с трансформатора Т3. Выпрямленный диодным мостом VD9,VD10,VD13,VD14, фильтра С4,С3 постоянное напряжение со среднего вывода R3, R2,R1 подается на АЦП  микроконтроллера вывод 16. Схема позволяет контролировать потребляемый ток стабилизатором и нагрузкой при превышении заданного порога потребитель отключается. Датчиком тока является трансформатор Т1 включенный последовательно нагрузке, с вторичной обмотки которого снимается переменное напряжение пропорционально току нагрузки. Для подачи на выводы АЦП  переменное напряжение преобразовывается в постоянное VD19-VD22,С17,С19  которое с среднего вывода подстроечного резистора R20 через R15,R18 подаются на микроконтроллер. Чтобы поддерживать на выходе стабилизатора переменное напряжение в районе 220В необходимо его контролировать, для этого параллельно розетки подключен трансформатор Т4.  С вторичной обмотки снимается контрольное напряжение,  которое выпрямляется диодами VD3,VD4,VD6,VD8 сглаживается фильтром C6,C7 с вывода R6 и R9,R19 подается на вывод 18 микросхемы.  VD1,VD2,VD15,VD16,VD17,VD18 – защита от превышения напряжения более 5В поступает на выводы микроконтроллера.  Микроконтроллер измеряет по заданному алгоритму работы данные входного/выходного напряжения и тока потребления по   результатам обработки информации будет включено соответствующие  реле. Каждый ключ реле VT1,VT3,VT4,VT5 подключен к соответствующему порту управления микроконтроллера.  Поддержания напряжения на выходе прибора в районе 220В производится коммутированием обмоток трансформатора Т2 контактами реле К1-К4.    № Метка Значение 1 С1,С3,С7,С8,С13,С15,С16,С19,С20,С21 0,1 2 С2 430pF 3 C4,C6,C10,C17 10/50v 4 C9,C11,C12,C14 100/50v 5 C18 220/25v 6 C5 1000/35 7 R1,R2,R5,R7,R9,R10,R15,R17,R18,R19 1k0 8 R3,R6,R8,R12,R13,R16,R20,R21 2k2 9 R4,R22 470R 10 R11,R14 39k 11 RK1 1k0 12 U1 TL431 13 U2,U3 7805 14 UO1 PC817 15 VD1,VD3,VD4,VD6,VD8,VD9,VD10,VD13,VD14,VD15,VD17,VD19,VD20,VD21,VD22 1N4148 16 VD2,VD16,VD18 BZX6V2 17 VD5,VD7,VD11,VD12 1N4001 18 VT1,VT3,VT4,VT5,VT6 S8050 19 VT2 TIP41C 20 K1,K2,K3,K4 SRU-12DC-SL                                    Что нужно сделать  для надежной работы стабилизатора? 1.Заменить электролитические конденсаторы, имеют большой ток утечки, проверено на всех аппаратах, поступивших в ремонт.  Желательны замена на  такой же емкости, но 105⁰ градусные. 2.Желательно вместо конденсаторов С9,С11,С12,С14 установить диоды. Объясняется тем, что при уменьшении емкости или обрыве выводов конденсатора пробивается транзистор управления реле. Был в ремонте такой стабилизатор с таким дефектом. 3. Плата управления имеет большую плотность установки радиоэлементов, небольшие радиаторы на  VT2, U2, при работе нагревается трансформатор,  все это увеличивает температуру внутри корпуса стабилизатора, что приводит к выше перечисленным дефектам. Частично понизить температуру возможно увеличением размеров радиаторов VT2, U2.   Похожие темы:    Устройство зарядно-пусковое «ИМПУЛЬС ЗП-02»      Сигнализатор газа Лелека.   Регулятор скорости двигателя постоянного тока   VILALS RSA 52K схема  Ремонт стабилизаторов серии LPS-хххrv При использовании материалов сайта, обязательна ссылка на сайт http://vinratel.at.ua

Измерение напряжения питания микроконтроллера | RadioLaba.ru

Иногда возникает необходимость контроля напряжения питания в автономном устройстве на микроконтроллере, то есть измерение напряжения на аккумуляторе или батарейке, в процессе длительной работы устройства. Поначалу может показаться, что эта несложная задача, но не все так просто. Можно подключить к линии питания делитель из двух резисторов, и в точке их соединения измерять напряжение с помощью АЦП, далее с учетом коэффициента делителя и величины опорного напряжения рассчитать реальное напряжение. Этот вариант подошел бы для устройства с внешним питанием, но в автономном устройстве резистивный делитель будет постоянно потреблять энергию.
Максимальное сопротивление аналогового источника на входе АЦП микроконтроллеров PIC16 не должно превышать 10 кОм, отсюда при напряжении питания 4В получим ток через резистивный делитель 400 мкА, для сравнения, микроконтроллер в спящем режиме потребляет всего 1 мкА. Для автономного устройства это лишний расход энергии, поэтому такой метод измерения напряжения не подойдет.

Существует другой способ решения этой задачи, это измерение напряжения на источнике стабильного напряжения с известной величиной, а в качестве источника опорного напряжения для АЦП использовать напряжение питания. В таком варианте напряжение на линии питания можно рассчитать по следующей формуле:

Uпит = (Uоп*255) / Xацп

где Uоп – величина напряжения на стабильном источнике, Xацп – результат измерения АЦП (число 0-255). Напряжение Uоп можно считать константой, таким образом, чтобы узнать напряжение питания необходимо разделить известную константу на результат преобразования АЦП.

Для реализации этой идеи я использовал микроконтроллер PIC16F676 с встроенным модулем АЦП. Для отображения величины напряжения использовал цифровое табло на драйвере MAX7219. Схема подключения приведена ниже:

В качестве источника стабильного напряжения используется стабилизатор напряжения на регулируемом стабилитроне TL431, который обладает достаточно высокой стабильностью. Стабилизатор управляется от линии RA2 микроконтроллера, резистор R1 ограничивает ток через стабилитрон, конденсатор C3 сглаживающий. Стабилизация напряжения сохраняется при изменении тока в широком диапазоне от 1 до 100 мА. Стабилизатор настроен на минимальное напряжение в 2,5В, эта величина опорного напряжения стабилитрона TL431. Напряжение измеряется на линии RA0 микроконтроллера, которая подключена к катоду стабилитрона.

Ниже представлен код программы микроконтроллера:

#include <P16F676.INC> LIST p=16F676 __CONFIG b’11111110000100′ ;Конфигурация микроконтроллера Sec equ 20h ;регистры хранения временных данных для Sec1 equ 21h ;подпрограмм паузы Sec2 equ 22h ; varLL equ 24h ;вспомогательные регистры подпрограммы varLH equ 25h ;деления чисел tmpLL equ 26h ; rezLL equ 2Dh ; rezLH equ 2Eh ; shet equ 23h ;вспомогательные регистры подпрограммы bcd1 equ 27h ;преобразования двоичного числа в bcd2 equ 28h ;десятичное по разрядам bcd3 equ 29h ; sotni equ 2Ah ; desiat equ 2Bh ; edin equ 2Ch ; adr_ind equ 30h ;вспомогательные регистры для передачи dat_ind equ 31h ;данных на цифровой индикатор scetbit equ 32h ; #DEFINE acp_on PORTA,2 ;линия включения источника опорного напряжения #DEFINE datai PORTC,2 ;линия входа данных драйвера MAX7219 #DEFINE cs PORTC,1 ;линия выбора драйвера MAX7219 #DEFINE clk PORTC,0 ;линия тактирования драйвера MAX7219 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; org 0000h ;начать выполнение программы с адреса 0000h goto Start ;переход на метку Start ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;Основная программа Start movlw b’00000000′ ;Настройка выходных защелок порта A movwf PORTA ; movlw b’00000010′ ;Настройка выходных защелок порта С movwf PORTC ; movlw b’00000111′ ;выключение компараторов movwf CMCON ; bsf STATUS,RP0 ;выбрать 1-й банк movlw b’11111011′ ;настройка линий ввода\вывода порта movwf TRISA ; movlw b’11111000′ ;настройка линий ввода\вывода порта movwf TRISC ; movlw b’01010000′ ;настройка времени преобразования АЦП (Fosc/16 = 4 мкс) movwf ADCON1 ; movlw b’00000001′ ;Настройка аналоговых/цифровых входов movwf ANSEL ;RA0 — аналоговый вход bcf STATUS,RP0 ;выбрать 0-й банк movlw b’00000000′ ;Настройка модуля АЦП, канал AN0, левое выравнивание, movwf ADCON0 ;источник опорного напряжения АЦП от линии питания call init_lcd ;вызов подпрограммы инициализации цифрового индикатора Start_1 call battery ;вызов подпрограммы измерения и расчета величины напряжения call vivod ;вызов пожпрограммы вывода значения напряжения на индикаторы call pause ;вызов подпрограммы паузы 2 секунды goto Start_1 ;переход на метку Start_1 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; vivod movlw 0x08 ;очистка 8-го индикатора movwf adr_ind ; movlw 0x0F ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x07 ;очистка 7-го индикатора movwf adr_ind ; movlw 0x0F ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x06 ;очистка 6-го индикатора movwf adr_ind ; movlw 0x0F ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x05 ;очистка 5-го индикатора movwf adr_ind ; movlw 0x0F ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x04 ;очистка 4-го индикатора movwf adr_ind ; movlw 0x0F ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x03 ;вывод значения регистра sotni на 3-й индикатор movwf adr_ind ;целая часть величины напряжения movf sotni,W ; movwf dat_ind ; bsf dat_ind,7 ;установка десятичного знака call send ; movlw 0x02 ;вывод значения регистра desiat на 2-й индикатор movwf adr_ind ;дробная часть величины напряжения, первая цифра movf desiat,W ;после запятой movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x01 ;вывод значения регистра edin на 1-й индикатор movwf adr_ind ;дробная часть величины напряжения, вторая цифра movf edin,W ;после запятой movwf dat_ind ; call send ; return ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; battery bsf acp_on ;включение источника опорного напряжения (TL431) bsf ADCON0,ADON ;включение модуля АЦП call pause ;вызов подпрограммы паузы 2 секунды bsf ADCON0,GO_DONE ;установка бита GO_DONE, запуск преобразования АЦП batt_1 btfsc ADCON0,GO_DONE ;опрос бита GO_DONE goto batt_1 ;бит GO_DONE не равен 0, преобразование не ;закончено, переход на метку batt_1 movf ADRESH,W ;преобразование закончено, копирование значения movwf tmpLL ;в регистр tmpLL bcf acp_on ;выключение источника опорного напряжения (TL431) bcf ADCON0,ADON ;выключение модуля АЦП movlw .7 ;запись числа 62475 в регистры varLH, varLL для movwf varLL ;последующего деления movlw .248 ; movwf varLH ; call del ;вызов подпрограммы деления числа 62475 на результат преобразования АЦП call bin2bcd ;вызов подпрограммы преобразования двоичного числа в десятичное по разрядам return ;выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;Подпрограмма деления двухбайтного числа на однобайтное (varLH, varLL):(tmpLL) ;Результат деления в регистре rezLH, rezLL, деление целочисленное без дробной части ;на ноль делить нельзя, произойдет выход из подпрограммы без изменений del clrf rezLL ;очистка регистров rezLL, rezLH (эквивалентно записи нуля) clrf rezLH ; movlw .0 ;проверка равенства нулю числа лежащего в регистре tmpLL xorwf tmpLL,W ;(на ноль делить нельзя) btfsc STATUS,Z ; return ;число в регистре tmpLL равно нулю: выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; d1 movf tmpLL,W ;число в tmpLL не равно нулю: вычитаем число лежащее в регистре subwf varLL,F ;tmpLL из числа в регистрах varLH, varLL: это операция вычитания btfsc STATUS,C ;однобайтного числа из двухбайтного goto d2 ;при отрицательном результате происходит выход из подпрограммы movlw .1 ;при положительном результате инкрементируем счетчик вычитаний subwf varLH,F ;переходя на метку d2 btfss STATUS,C ; return ; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; d2 incfsz rezLL,F ;инкремент rezLL с проверкой на переполнение goto d1 ;нет переполнения rezLL: переход на метку d1 incf rezLH,F ;переполнение rezLL: инкремент регистра rezLH (регистры rezLL, rezLH ;выступают в качестве счетчика вычитания и содержат результат деления) goto d1 ;переход на метку d1 для повторного вычитания, операция деления ;представляет собой многократное вычитание ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; bin2bcd movlw .16 ;Подпрограмма преобразования двоичного числа movwf shet ;в десятичное clrf bcd1 ;Двухбайтное число предварительно загружается clrf bcd2 ;в регисты rezLH, rezLL clrf bcd3 ;Результат преобразования: goto bin2bcd_1 ;единицы в младшем полубайте bcd3 ;десятки в старшем полубайте bcd3 adjdec movlw 0x33 ;сотни в младшем полубайте bcd2 addwf bcd1,F ;тысячи в старшем полубайте bcd2 addwf bcd2,F ;десятки тысяч в младшем полубайте bcd1 addwf bcd3,F ; ; movlw 0x03 ; btfss bcd1,3 ; subwf bcd1,F ; btfss bcd2,3 ; subwf bcd2,F ; btfss bcd3,3 ; subwf bcd3,F ; ; movlw 0x30 ; btfss bcd1,7 ; subwf bcd1,F ; btfss bcd2,7 ; subwf bcd2,F ; btfss bcd3,7 ; subwf bcd3,F ; ; bin2bcd_1 rlf rezLL,F ; rlf rezLH,F ; rlf bcd3,F ; rlf bcd2,F ; rlf bcd1,F ; decfsz shet,F ; goto adjdec ; ; movf bcd3,W ;копирование значения единиц из младшего andlw b’00001111′ ;полубайта bcd3 в регистр edin movwf edin ; swapf bcd3,W ;копирование значения десятков из старшего andlw b’00001111′ ;полубайта bcd3 в регистр desiat movwf desiat ; movf bcd2,W ;копирование значения сотен из младшего andlw b’00001111′ ;полубайта bcd2 в регистр sotni movwf sotni ; return ;выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;Подпрограмма инициализации драйвера(MAX7219) цифрового табло init_lcd call pauslcd ;вызов подпрограммы паузы 2 мс movlw 0x0F ;выключить тестовый режим movwf adr_ind ; movlw 0x00 ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x0C ;включение индикатора movwf adr_ind ; movlw 0x01 ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x0A ;интенсивность 15/32 movwf adr_ind ; movlw 0x07 ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x09 ;использовать BCD Code B для всех индикаторов movwf adr_ind ; movlw 0xFF ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x0B ;использовать 8 индикаторов movwf adr_ind ; movlw 0x07 ; movwf dat_ind ; call send ; return ;выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;Подпрограмма отправки 2-х байт на драйвер (MAX7219) цифрового табло по пртоколу SPI send bcf cs ;Сбросить линию выбора драйвера CS movlw .8 ;Отправка содержимого адресного байта adr_ind movwf scetbit ; povtor bcf clk ; btfsc adr_ind,7 ; bsf datai ; btfss adr_ind,7 ; bcf datai ; bsf clk ; rlf adr_ind,F ; decfsz scetbit,F ; goto povtor ; movlw .8 ;Отправка содержимого байта данных dat_ind movwf scetbit ; povtr1 bcf clk ; btfsc dat_ind,7 ; bsf datai ; btfss dat_ind,7 ; bcf datai ; bsf clk ; rlf dat_ind,F ; decfsz scetbit,F ; goto povtr1 ; bcf clk ; bsf cs ;установить в 1 линию выбора драйвера CS return ;выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; pauslcd movlw .4 ;подпрограмма пауза 2 мс movwf Sec1 ; p_l2 movlw .166 ; movwf Sec ; p_l1 decfsz Sec,F ; goto p_l1 ; decfsz Sec1,F ; goto p_l2 ; return ;выход из подпрограммы pause movlw .11 ; movwf Sec2 ; p_3 movlw .255 ;подпрограмма пауза 2 сек movwf Sec1 ; p_1 movlw .255 ; movwf Sec ; p_2 decfsz Sec,F ; goto p_2 ; decfsz Sec1,F ; goto p_1 ; decfsz Sec2,F ; goto p_3 ; return ;выход из подпрограммы end ;конец всей программы ;

Измерение напряжения выполняется каждые 4 секунды, сначала включается стабилизатор, через 2 секунды измеряется напряжение, после чего стабилизатор отключается на 2 секунды. Временные задержки установлены для того чтобы конденсатор C3 успевал зарядиться. Если нет необходимости в экономии энергии, то стабилизатор можно не отключать. Результат преобразования АЦП 10-битной число, но я использую только 8 бит для упрощения арифметических операций.

Константа (Uоп*255) в моем варианте равна 2,49*255=634,95; но я использую значение константы умноженное на 100 (63495), чтобы в итоге при делении получить значение напряжения с двумя знаками после запятой. После вычисления, значение напряжения передается в подпрограмму преобразования двоичного числа в десятичное по разрядам, а далее выводится на цифровой индикатор. Затем все этапы повторяется по циклу.

Я сравнил измеренные значения напряжения с показаниями цифрового мультиметра, в среднем разница составляет ±0,02В, (иногда скачет в пределах ±0,06В ) что весьма неплохо. Таким образом, с помощью данного способа можно измерить напряжение питания микроконтроллера в автономном устройстве, не увеличивая энергопотребления.

Прошивка МК и исходник

Последние записи:

Лабораторный двухканальный источник питания с микропроцессорным управлением — Сайт по схемотехнике промышленной электроники

Большинство современных лабораторных источников питания снабжены цифровыми индикаторами для контроля выходных токов и напряжений. Вместе с тем, использование для этих целей специализированных микросхем АЦП типа ICL7106 и ICL7107 наблюдается реже. Эти микросхемы громоздки и не снабжены динамическим управлением индикаторов. Производители КИП стараются реализовывать функции измерения и управления на одной микросхеме – микроконтроллере. Это упрощает и удешевляет конструкцию прибора за счёт снижения количества элементов. Возможность обновлять ПО также является немаловажным достоинством схем на микроконтроллерах.

 В предлагаемом устройстве, помимо основных функций, микроконтроллер выполняет подсчёт мощности отдаваемой в нагрузку, при необходимости включает охлаждение, а в дежурном режиме переводит устройство в режим часов с календарём.

 

Технические характеристики:

Напряжение питания:	220В 50Гц.
Постоянное выходное напряжение:	0 — 33В.
Постоянный выходной ток:	0 – 3,3А.
Максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку:	200Вт.
Количество каналов:	2.
Амплитуда пульсаций  при максимальной нагрузке:	<3мкВ.
Источник вторичного питания:	импульсный.
Способ регулирования мощности:	линейный.
Охлаждение нагретых зон:	автоматическое.

 

Основные возможности и режимы:

1. Режим отображения времени даты с учётом високосного года.
2. Функция автоматической коррекции времени.
3. Режим снижения яркости в дежурном режиме (только для VFD версии).
4. Отображение температуры нагретой зоны.
5. Режим отображения напряжений, токов и мощностей в рабочем режиме.
6. Функция проверки исправности датчика температуры.
7. Функция автоматического включения/выключения вентилятора охлаждения.
8. Функция ручного управления подачей мощности в нагрузку.

 

Лабораторный источник питания состоит из следующих функциональных блоков:

1. Блок управления и индикации.
2. Блок измерения.
3. Источник питания для блока управления и индикации и блока измерения.
4. Силовой блок.
5. Устройство стабилизации напряжений и токов.
6. Устройство охлаждения.

 

Блок управления и индикации

Блок управления и индикации представляет собой устройство, построенное на базе микроконтроллера ATMEGA8 (схема 1.1 и 1.2).

В нём имеются четыре аналоговых входа для измерения напряжений и токов, выходы для включения реле подачи напряжения в нагрузку и включения вентилятора охлаждения, вход для подключения датчика температуры, кнопки управления и индикаторная панель.
Программа для микроконтроллера ATMEGA8 была написана для VFD — вакуумного флюоресцентного дисплея 4*20 CU20045SCPB-T23A FUTABA и стандартного 4*20 ЖКИ.

 

Питание блока – стабилизированное 5 вольт. Максимальное паспортное потребление тока VFD – 1 ампер. Это на два порядка больше чем у ЖКИ, что следует учесть при выборе источника питания для этого блока.

 

Блок измерения

Блок измерения (схема 2) представляет собой гальванически развязанную между входом и выходом систему двойного преобразования аналогового сигнала – напряжение- частота-напряжение (V — F — V).

Блок измерения является прецизионным устройством с нелинейностью не хуже 0,01%. Питание устройства со стороны измерения (левая часть согласно схеме 2) 8,5 вольт и может лежать в пределах 5…40 вольт. Следует обратить внимание, что значительное изменение питающих напряжений от указанных на схеме потребует изменение номиналов в цепях питания светодиодов оптопар. Правая часть блока измерения гальванически связана с блоком управления и индикации и имеет тоже питание 5 вольт.

На схеме блока измерения изображён только один канал, канал напряжения и тока А. Канал В идентичен каналу А.

Настройка блока сводится к установке выходного напряжения при соответствующем напряжении на входе при помощи подстроечных резисторов RS – 10k и 50k для тока и напряжения соответственно. Для простоты настройки блока измерения необходимо использовать один источник питания 5…10 вольт, включенный параллельно всем питаниям каналов и второй, в качестве источника измеряемого напряжения на входе.

Затем необходимо проверить прохождение сигнала от входа к выходу в соответствии с указанными на схеме значениями. Во избежание выхода из строя блока измерения при настройке не следует превышать максимально допустимое значение напряжения на входе микросхем LM331.

 

Источник питания для блока управления и индикации и блока измерения

Источник питания для блока управления и индикации и блока измерения является наиболее сложным устройством и требует некоторого опыта при изготовлении (схема 3). Источник питает соответствующие блоки несколькими стабилизированными напряжениями, гальванически изолированными друг от друга.

В авторском варианте использован импульсный трансформатор Т1 37P-6000 от отслужившего свой срок драйвера мотора. Это стандартный трансформатор, который использовался для питания цепей управления силовых модулей с составными транзисторами и питания процессорной части. Вполне допустимо применение любого импульсного трансформатора с 5-ти вольтовой обмоткой на 1,5 ампера и четырьмя изолированными обмотками с напряжениями 8…20 вольт 30-100 мА для блока измерения. Такие трансформаторы установлены во всех драйверах моторов серво- и переменного тока. Подойдут и импульсные трансформаторы для питания цепей управления IGBT-модулей. Иногда проще использовать готовый импульсный источник питания, доматав недостающие обмотки. При этом следует соблюдать фазировку согласно схеме 3 и не соединять корпус обмотки питания контроллера с общими шинами вторичных обмоток.

В таблице 1 указаны выходные напряжения и токи трансформатора Т1.

Таблица 1

Номер контакта трансформатора Т1	Назначение	Напряжение после выпрямителя	Минимально допустимый ток
1;2	Первичная обмотка	—	—
3;4 + 7;8	Обмотка для питания контроллера IC1	2×14В	100мА
5;6	Обмотка для питания блока управления и индикации (схема 1) и правой части блока измерения (схема 2)	5В	1500мА
9;10	Обмотка для питания левой части блока измерения (схема 2)	8.5В	30мА
11;12	Обмотка для питания левой части блока измерения (схема 2)	8.5В	30мА
13;14	Обмотка для питания левой части блока измерения (схема 2)	8.5В	30мА
15;16	Обмотка для питания левой части блока измерения (схема 2)	8.5В	30мА

Применяя ШИМ контроллер KA1M0565R автор руководствовался простотой схемы включения и интегрированного в контроллер силового транзистора.

 

Силовой блок

Силовой блок представляет собой четыре адаптированных источника питания от ноутбука. Адаптация сводится к переключению шины заземления и экрана от минусовой шины 19 вольт и подключению их через разделительные конденсаторы 4,7нФ 1кВ к обоим полюсам выходного напряжения 19 вольт согласно схеме 4. Это сделано для того, чтобы при последовательном включении каналов не происходило короткое замыкание через шину заземления. В силовом блоке следует использовать источники питания с выходным током не менее 3,5 ампер и напряжением 17-20 вольт. Готовые блоки питания следует вставить в изогнутый стальной экран из лужёной жести, затем спаять его по шву и заземлить.

 

Устройство стабилизации напряжения и тока

Устройство стабилизации напряжения и тока представляет собой линейную схему регулирования мощности. На схеме 5 изображён один канал А. Каналы А и В идентичны. Общие шины и шины питания каналов изолированы друг от друга. Вход устройства подключен к силовому блоку, а выход к входным контактам коммутационных реле pwrout1_2 в блоке управления и индикации. Выходные контакты коммутационных реле pwrout1_2 подключены непосредственно к клемам, расположенным на передней панели устройства. К этим клемам подключены входы блока измерения напряжения. Для измерения тока соответствующие входы блока измерения подключены к токовым шунтам R16 в соответствии с указанной на схеме полярностью.

Для настройки устройства стабилизации напряжения и тока необходимо установить напряжения питания +/-17,5 вольт в контрольных точках согласно схеме с неустановленными или отключенными микросхемами операционных усилителей ОР1 и установить границу включения индикатора защиты по току limit_I.

Напряжения питания +/-17,5 вольт в контрольных точках устанавливаются потенциометрами R23 и R24 при помощи цифрового вольтметра.

Граница включения индикатора защиты по току limit_I устанавливается потенциометром R20 в положении, когда регулятор тока R11 находится на минимуме – в крайнем левом положении. Индикатор защиты должен светиться ровно и без мерцаний.

Измерительные резисторы R16, составные транзисторы VT1 от двух каналов, датчик температуры IC2 от блока управления и индикации, вентилятор охлаждения размещают на основном радиаторе (площадью 2100 см²) в задней части корпуса источника питания. Микросхемы стабилизаторов напряжения двух каналов DA3 и DA4 также необходимо устанавить на радиатор. Это может быть как основной, так и установленный в устройстве стабилизации напряжения и тока радиатор. Установленные на корпус основного радиатора элементы необходимо изолировать, а радиатор заземлить. Общий провод питания 5В также необходимо заземлить. Трансформаторы питания каналов маломощные 220В/2*22В-2,5Вт.

Для удобства на плате устройства стабилизации напряжения и тока установлена линейка параллельно включеных разъёмов для питания 220 вольт всех блоков источника (схема 6).

При использовании указанных на схеме элементов и соблюдении номиналов подстроечных элементов дополнительной настройки устройства стабилизации напряжения и тока не требуется.

В случае наблюдения осциллографом возбуждений на выходе элемента ОР1.2 операционного усилителя, необходимо увеличить ёмкость конденсатора С6.

 

Устройство охлаждения

 

 

 

Устройство охлаждения состоит из радиатора и вентилятора охлаждения, установленного на основной радиатор. Для питания вентилятора охлаждения и подсветки светодиодов ЖКИ (если индикатор с подсветкой) используется готовый миниатюрный источник питания для зарядки мобильного телефона, расчитанный на ток 500 мА и напряжение 12 вольт. Его выходное напряжение поступает на вход контактной группы реле COLLER в блоке управления и индикации и ко входу подсветки ЖКИ вышеописанным способом. Выход контактной группы реле COLLER подключается непосредственно к вентилятору охлаждения.

На передней панели располагают кнопки управления, индикаторы включения защиты по току, клеммы и регуляторы. Регуляторы напряжения – многооборотные. При необходимости на боковой стороне размещают сетевой выключатель.

 

О деталях

Резисторы в измерительных цепях в блоке измерения и устройстве стабилизации напряжения и тока должны быть с точностью не хуже 1%, оптопары IC2, IC5 — 4N35, CNY17 или аналогичные. Транзистор VT1 в устройстве стабилизации напряжения и тока – любой N-P-N дарлингтон транзистор 60 – 250 вольт, мощностью не менее 150 ватт и током коллектора не менее 10 ампер. Измерительный шунт – резистор R16 – мощностью не менее 5 ватт. Без изменений схемы микросхема KA1M0565R может быть заменена на KA1H0565R. С определёнными доработками допустимо использование контроллеров серий TOP или VIPER. Контактные группы комутационных реле должны быть расчитаны на токи, указанные на схеме.

Для снижения общих габаритов устройства целесообразно использовать поверхностные SMD-компоненты, а нужные значения сопротивлений для измерительных цепей можно получить, используя программу Parcalc (http://pgurovich.ru/parcalc/).

 

Работа с устройством

Устройство предназначено для отображения на индикаторе информации в 2-х режимах:
режим 0 – отображается время, календарь и температура на пониженной яркости;
режим 1 – отображаются напряжения, токи и мощности 2-х каналов на полной яркости.

 

Выбор режима производится соответствующим логическим уровнем напряжения на входе MODE ( вывод 19 ATmega ) .

При переходе из режима 0 в режим 1, удерживая кнопку MODE, напряжение с ЛИП не поступит в нагрузку до отпускания этой кнопки. Это сделано для контролирования момента подачи напряжения.

При превышении температуры датчика значения +45,0°С, независимо от режима индикации, включится вентилятор, а при снижении её до +35,5°С, вентилятор выключится.

При превышении температуры датчика значения +85,0°С в режиме 1 на индикаторе вместо значений мощностей отобразится надпись “ ALARM !” .

При нарушении нормальной работы термодатчика, независимо от режима индикации, в нижней строке индикатора отобразится надпись “ TempERR”.

Редактирование времени и календаря

Установка новых значений времени и календаря возможна только в режиме 0. Кнопкой Sel ( вывод 17 ATmega ) производится выбор параметра для его изменения в следующем порядке : часы, минуты, день, месяц, день недели, год, секунды. Выбранный параметр мигает на индикаторе. Он устанавливается в нужное значение кнопками “+” и “-“ ( выводы 18 и 19 ATmega ) кроме секунд, кнопкой Sel секунды  обнуляются, т.е. текущая минута начинается сначала.

Устройство выходит из режима редактирования :
— через 3 секунды после последнего нажатия на любую кнопку;
— после редактирования секунд;
— после редактирования точности хода часов .

После удержания кнопки “+” или “-“ нажатой более 3-х секунд увеличится скорость изменения значения выбранного параметра.

Редактирование точности хода часов

При необходимости подстроить точность хода часов нужно в режиме 0 подержать кнопку Sel нажатой не менее 3-х секунд. На индикаторе появится параметр, управляющий точностью. При изменении этого числа на единицу кнопками “+” и “-“ точность хода изменится в ту же сторону примерно на 1 секунду за 3 месяца. После установки нового значения параметра для его записи в EEPROM и выхода из редактирования нужно нажать кнопку Sel. Параметр точности может быть в пределах от 0 до 2000000.

 

 

Устройство источника питания не является критичным в плане ЭМС, не требует дополнительных мер и может быть собрано на тестовых платах с использованием SMD -компонентов. Важно, чтобы все экраны импульсных источников питания были соединены с заземлением, а высоковольтные первичные цепи были надёжно изолированы и закрыты.

 

По этой ссылке можно скачать архив в котором представлены схемы в формате spl7, прошивки hex-файлов для VFD для LCD и дополнительная документация.

 

Гурович Павел, Беэр-Шева, Израиль, 2011

Статья была опубликована в журнале «Электрик» март/2012.

Все права защищены. Перепечатка, публикование данной статьи в любых других источниках без согласия автора запрещена.

 Метки: Источники питания, Схемы

Тематические разделы: Без рубрики Схемы

За ответами Вы можете следить с помощью RSS 2.0 ленты. Both comments and pings are currently closed.