Сандық басқарылатын желілік қуат көзі: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Менің жасымда, шамамен 40 жыл бұрын, мен қос сызықты электрмен жабдықтауды құрдым. Схемалық диаграмманы Нидерландыда «Электор» деп аталатын журналдан алдым. Бұл қуат көзінде кернеуді реттеу үшін бір потенциометр, ал ток реттеу үшін біреуі қолданылған. Көптеген жылдар өткен соң бұл потенциометрлер дұрыс жұмыс істемеді, бұл тұрақты шығыс кернеуін алуды қиындатты. Бұл қуат көзі суретте көрсетілген.

Осы уақытта мен PIC микроконтроллері мен JAL программалау тілін қолдана отырып, хоббидің бір бөлігі ретінде енгізілген бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірледім. Мен әлі де қуат көзін пайдаланғым келетіндіктен - иә, қазіргі кезде коммутатор режимінің арзан нұсқаларын сатып алуға болады - менде ескі потенциометрлерді цифрлық нұсқаға ауыстыру туралы идея пайда болды, осылайша жаңа PIC жобасы пайда болды.

Қуат көзінің кернеуін реттеу үшін мен 6 түймені келесідей қолданатын PIC 16F1823 микроконтроллерін қолданамын:

• Қуат көзін толық қосуды немесе өшіруді қажет етпестен шығыс кернеуін қосуға немесе өшіруге арналған бір түймешік
• Шығу кернеуін жоғарылату үшін бір басу түймесі, ал шығыс кернеуін төмендету үшін басқа бір түйме
• Алдын ала орнатылған ретінде пайдаланылатын үш түйме. Белгілі бір шығыс кернеуін орнатқаннан кейін, дәл осы кернеуді осы алдын ала орнатылған түймелердің көмегімен сақтауға және алуға болады

Қуат көзі максималды тогы 2 ампер болатын 2,4 вольт пен 18 вольт арасындағы кернеуді шығара алады.

1 -қадам: бастапқы дизайн (0 -нұсқа)

Мен оны цифрлық потенциометрмен басқаруға жарамды ету үшін бастапқы схемаға кейбір өзгерістер енгіздім. Мен бұрын токты реттеу үшін бастапқы потенциометрді ешқашан қолданбағандықтан, мен оны алып тастадым және оны максималды токты 2 ампермен шектейтін бекітілген резистормен алмастырдым.

Схемалық диаграмма ескі, бірақ сенімді LM723 кернеу реттегішінің айналасына салынған қуат көзін көрсетеді. Ол үшін мен баспа платасын да құрдым. LM723 токтың шектеу мүмкіндігімен және кернеудің кең диапазонымен температуралық компенсацияланған тірек кернеуіне ие. LM723 эталондық кернеуі LM723 инверторлы емес кірісіне өшіргіш қосылған цифрлық потенциометрге түседі. Сандық потенциометрдің мәні 10 кОм құрайды және 3 сымды сериялық интерфейс көмегімен 100 қадамда 0 Ом -нан 10 кОм -ге ауыстырылуы мүмкін.

Бұл қуат көзінде 15 вольтты кернеу реттегішінен (IC1) қуат алатын сандық вольт пен ампер өлшегіш бар. Бұл 15 вольт сонымен қатар PIC пен цифрлық потенциометрге қуат беретін 5 вольтты кернеу реттегішіне (IC5) кіріс ретінде қолданылады.

Транзистор T1 шығыс кернеуін 0 вольтке жеткізетін LM723 өшіру үшін қолданылады. Қуат резисторы R9 токты өлшеу үшін қолданылады, ол арқылы ток өткен кезде резистордың кернеуін төмендетеді. Бұл кернеудің төмендеуі LM723 арқылы максималды шығыс тогын 2 амперге дейін шектеу үшін қолданылады.

Бұл бастапқы дизайнда электролиттік конденсатор мен қуат транзисторы (2N3055 түрі) тақтада жоқ. Көптеген жылдар бұрын жасалған өзіндік дизайнда электролиттік конденсатор бөлек тақтада болды, сондықтан мен оны сақтадым. Қуатты транзистор жақсы салқындату үшін шкафтың сыртындағы салқындатқыш табаққа орнатылады.

Басу түймелері шкафтың алдыңғы панелінде орналасқан. Борттағы 4k7 резисторы арқылы әр басу түймесі жоғары көтеріледі. Түймешіктер жерге қосылады, бұл олардың белсенділігін төмендетеді.

Бұл жоба үшін сізге келесі электронды компоненттер қажет (сонымен қатар 2 -нұсқа):

• 1 PIC микроконтроллері 16F1823
• X9C103 типті 10к 1 сандық потенциометр
• Кернеу реттегіштері: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Көпір түзеткіші: B80C3300/5000
• Транзисторлар: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Диодтар: 2 * 1N4004
• Электролиттік конденсаторлар: 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4.7 uF/16V
• Керамикалық конденсаторлар: 1 * 1 нФ, 6 * 100 нФ
• Резисторлар: 1 * 100 Ом, 1 * 820 Ом, 1 * 1к, 2 * 2к2, 8 * 4к7
• Қуат резисторы: 0,33 Ом / 5 Ватт

Мен сонымен қатар бекітілген скриншот пен суретте көрсетілген баспа схемасын жасадым.

2 -қадам: қайта қаралған дизайн (2 -нұсқа)

Баспа тақталарына тапсырыс бергеннен кейін мен «кернеуді қорғау» деп аталатын мүмкіндікті қосу идеясын алдым. Менде PIC-те әлі де көптеген бағдарламалық жады бар болғандықтан, шығыс кернеуін өлшеу үшін PIC-тің аналогты-сандық түрлендіргішін (ADC) қолдануды шештім. Егер бұл шығыс кернеуі - қандай да бір себеппен - жоғарыласа немесе төмендесе, қуат көзі ажыратылады. Бұл қосылған тізбекті шамадан тыс кернеуден қорғайды немесе кез келген қысқа тұйықталуды тоқтатады. Бұл 1 -нұсқа болды, ол 0 -нұсқаның кеңейтімі, бастапқы дизайн.

Мен конструкцияны нан тақтасы арқылы тексергеніммен (суретті қараңыз), мен оған әлі де риза болмадым. Кейде цифрлық потенциометр әрқашан бір қалыпта емес сияқты көрінді, мысалы. алдын ала орнатылған мәнді қалпына келтіру кезінде. Айырмашылық шамалы болды, бірақ алаңдатады. Потенциометрдің мәнін оқу мүмкін емес. Біраз ойланғаннан кейін мен 2-ші нұсқаны жасадым, ол 1-ші нұсқаның кішігірім дизайны. Бұл дизайнда, 2-схемалық схеманы қараңыз, мен цифрлық потенциометрді қолданған жоқпын, бірақ кіріктірілген Digital to Analog Converter (DAC) қолдандым. LM723 арқылы шығыс кернеуін бақылауға арналған PIC. Жалғыз мәселе PIC16F1823-те тек 5-разрядты DAC бар, бұл жеткіліксіз, себебі жоғары және төмен қадамдар тым үлкен болады. Осыған байланысты мен бортында 10-разрядты DAC бар PIC16F1765-ке ауыстым. DAC бар бұл нұсқа сенімді болды. Мен әлі де бастапқы баспа тақтасын қолдана аламын, себебі маған тек кейбір компоненттерді алып тастау, 1 конденсаторды ауыстыру және 2 сымды қосу керек (1 -нұсқаның кернеуді анықтау мүмкіндігін қосу үшін 1 сым қажет болды). Мен 15 вольтты реттегішті қуаттың таралуын шектеу үшін 18 вольтты нұсқаға ауыстырдым. 2 -нұсқаның схемасын қараңыз.

Егер сіз осы дизайнға барғыңыз келсе, 0 нұсқасымен салыстырғанда келесі әрекеттерді орындауыңыз керек:

• PIC16F1823 орнына PIC16F1765 ауыстырыңыз
• Қосымша: 78L15 орнына 78L18 ауыстырыңыз
• X9C103 типті сандық потенциометрді алып тастаңыз
• R1 және R15 резисторларын алып тастаңыз
• Электролиттік C5 конденсаторын керамикалық конденсаторға 100 нФ ауыстырыңыз
• IC4 істікшесі 13 (PIC) арасындағы IC2 түйреуіш 5 (LM723) арасында байланыс орнатыңыз
• IC4 түйреуіші 3 (PIC) арасындағы IC2 түйреуіші 4 (LM723) арасында байланыс орнатыңыз

Мен сонымен қатар баспа тақтасын жаңарттым, бірақ бұл нұсқаға тапсырыс бермедім, скриншотты қараңыз.

3 -қадам: (Дис) құрастыру

Суретте сіз жаңартуға дейін және кейін қуат көзін көресіз. Потенциометр көмегімен жасалған тесіктерді жабу үшін мен шкафтың алдыңғы панелінің үстіне алдыңғы панельді қостым. Көріп отырғаныңыздай, мен қос қуат көзін жасадым, онда екі қуат көзі де бір -біріне тәуелсіз. Бұл маған 18 вольттан жоғары шығыс кернеуі қажет болған жағдайда оларды қатарға қоюға мүмкіндік береді.

Баспа платасының арқасында электрониканы жинау оңай болды. Есіңізде болсын, үлкен электролиттік конденсатор мен қуат транзисторы баспа тақтасында жоқ. Фотосуретте 2 нұсқаны қайта қарау үшін енді кейбір компоненттер қажет емес, кернеуді анықтау мүмкіндігін қосу үшін 2 сым қажет болды, екіншісі - сандық потенциометрді PIC микроконтроллерінің аналогты түрлендіргішіне ауыстыруға байланысты.

Әрине, сізге 18 вольтты айнымалы ток пен 2 амперді беретін трансформатор қажет. Түпнұсқалық дизайнда мен сақиналы ядролы трансформаторды қолдандым, себебі олар тиімдірек (бірақ қымбатырақ).

4 -қадам: 0 нұсқасын қарауға арналған бағдарлама

Бағдарламалық қамтамасыз ету келесі негізгі міндеттерді орындайды:

• Электрмен жабдықтаудың шығыс кернеуін сандық потенциометр арқылы басқару

• Түймешіктердің ерекшеліктерін қолданыңыз, олар:

  • Қуатты қосу/өшіру. Бұл шығыс кернеуін 0 Вольтке немесе соңғы таңдалған кернеуге орнататын ауыстыру функциясы
  • Кернеуді жоғарылату/төмендету. Түймені әр басқан кезде кернеу сәл жоғары немесе сәл төмендейді. Бұл түймелер басылған кезде қайталау функциясы қосылады
  • Алдын ала орнатылған дүкен/Алдын ала орнатуды алу. Кез келген кернеу параметрін PIC EEPROM -де алдын ала орнатылған түймешікті кемінде 2 секунд басу арқылы сақтауға болады. Оны қысқа басу сол алдын ала орнатылған EEPROM мәнін шығарады және сәйкесінше шығыс кернеуін орнатады

Қосылған кезде PIC барлық түйреуіштері кіріс ретінде орнатылады. Қуат көзінде анықталмаған кернеудің болуын болдырмау үшін, PIC іске қосылғанша және цифрлық потенциометр инициализацияланғанша шығыс 0 вольтта қалады. Бұл қуатты төмендетуге R14 тартқыш резисторы қол жеткізеді, бұл транзистор T1 LM723-ті PIC шығарғанға дейін өшіретініне көз жеткізеді.

Қалған бағдарламалық қамтамасыз ету қиынға соғады. Басу түймелері сканерленеді және егер бірдеңені өзгерту қажет болса, үш сымды сериялық интерфейс көмегімен цифрлық потенциометрдің мәні өзгертіледі. Сандық потенциометрде параметрді сақтау мүмкіндігі бар екенін ескеріңіз, бірақ бұл қолданылмайды, өйткені барлық параметрлер PIC EEPROM -де сақталады. Потенциометрмен интерфейс тазалағыштың мәнін оқу мүмкіндігін ұсынбайды. Сондықтан тазалағышты белгілі бір мәнге алдын ала орнату қажет болған кезде, ең алдымен сүрткішті нөлдік күйге қайтару керек және сол сәттен бастап сүрткішті дұрыс күйге келтіру үшін қадамдар санын жібереді.

EEPROM батырманы әр басу арқылы жазылуын болдырмау үшін және осылайша EEPROM қызмет ету мерзімін төмендету үшін, EEPROM мазмұны батырмалар енді іске қосылмағаннан кейін 2 секундтан кейін жазылады. Бұл дегеніміз, түймелер соңғы рет өзгергеннен кейін, соңғы параметр сақталғанына көз жеткізу үшін қуатты ауыстырар алдында кемінде 2 секунд күтіңіз. Қосылған кезде қуат көзі әрқашан EEPROM -де сақталған соңғы таңдалған кернеуден басталады.

JAL бастапқы файлы мен 0 нұсқасын өзгертуге PIC бағдарламалауға арналған Intel Hex файлы қосылады.

5 -қадам: 2 -нұсқаға арналған бағдарламалық қамтамасыз ету

2 -ші нұсқада бағдарламалық қамтамасыз етудегі негізгі өзгерістер мыналар болып табылады:

• Кернеуді анықтау мүмкіндігі қуат көзінің орнатылғаннан кейін шығыс кернеуін өлшеу арқылы қосылды. Ол үшін PIC ADC түрлендіргіші қолданылады. ADC көмегімен бағдарламалық қамтамасыз ету шығыс кернеуінің үлгілерін алады, ал егер бірнеше сынамадан кейін шығыс кернеуі орнатылған кернеуден шамамен 0,2 вольт жоғары немесе төмен болса, қуат көзі өшіріледі.
• Цифрлық потенциометрді пайдаланудың орнына қоректендіру көзінің шығыс кернеуін басқару үшін PIC DAC -ті қолдану. Бұл өзгеріс бағдарламалық жасақтаманы қарапайым етті, себебі цифрлық потенциометр үшін 3 сымды интерфейсті құрудың қажеті болмады.
• EEPROM сақтау орнын High Endurance Flash -те сақтау арқылы ауыстырыңыз. PIC16F1765 бортында EEPROM жоқ, бірақ Flash бағдарламасының бір бөлігін тұрақсыз ақпаратты сақтау үшін қолданады.

Назар аударыңыз, кернеуді анықтау бастапқыда қосылмайды. Қосылған кезде келесі түймелердің басылуы тексеріледі:

• Қуатты қосу/өшіру түймесі. Егер басылса, кернеуді анықтаудың екі мүмкіндігі де өшіріледі.
• Төменгі батырманы басу. Егер басылса, төмен кернеуді анықтау қосылады.
• Жоғары басу түймесі. Егер басылса, жоғары кернеуді анықтау қосылады.

Бұл кернеуді анықтау параметрлері жоғары төзімділік жарқылында сақталады және қуат көзі қайта қосылған кезде еске түседі.

JAL бастапқы файлы мен PIC -ті 2 -ші нұсқаға бағдарламалауға арналған Intel Hex файлы қоса тіркелген.

6 -қадам: Қорытынды нәтиже

Бейнеде сіз қуат көзінің 2 нұсқасын қолданыста көресіз, ол қуатты қосу/өшіру мүмкіндігін, кернеуді жоғарылатуды/төмендетуді және алдын ала орнатылған параметрлерді пайдалануды көрсетеді. Бұл демо үшін мен резисторды қуат көзіне қостым, ол арқылы нақты ток өтіп жатыр және максималды ток 2 ампермен шектелген.

Егер сіз PAL микроконтроллерін JAL - Паскаль тіліне ұқсас бағдарламалау тілін қолданғыңыз келсе - JAL веб -сайтына кіріңіз.

Бұл нұсқаулықты жасауға қуанышты болыңыз және реакциялар мен нәтижелерді күтеміз.