Թվային վերահսկվող գծային էներգիայի մատակարարում `6 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Իմ տասնվեց տարիների ընթացքում, մոտ 40 տարի առաջ, ես ստեղծեցի երկակի գծային էներգիայի մատակարարում: Ես ստացա սխեմատիկ դիագրամ «Elektuur» ամսագրից, որն այժմ կոչվում է «Elektor» Նիդեռլանդներում: Այս սնուցման աղբյուրը լարման ճշգրտման համար օգտագործել է մեկ պոտենցիոմետր և ընթացիկ ճշգրտման համար: Երկար տարիներ անց այս պոտենցիոմետրերն այլևս ճիշտ չէին գործում, ինչը դժվարացնում էր կայուն ելքային լարման հասնելը: Այս էլեկտրամատակարարումը ցուցադրվում է նկարում:

Այդ ընթացքում ես սկսեցի ներկառուցված ծրագրակազմի մշակումը որպես իմ հոբբիի մի մասը `օգտագործելով PIC միկրոկոնտրոլերը և JAL ծրագրավորման լեզուն: Քանի որ ես դեռ ուզում եմ օգտագործել իմ էլեկտրամատակարարումը - այո, այժմ կարող եք ձեռք բերել անջատիչի ռեժիմի ավելի էժան տարբերակներ - ես գաղափար ստացա հին պոտենցիոմետրերը փոխարինել թվային տարբերակով, և այդպես ծնվեց նոր PIC նախագիծ:

Էներգամատակարարման լարումը կարգավորելու համար ես օգտագործում եմ PIC 16F1823 միկրոկառավարիչ, որն օգտագործում է 6 կոճակ հետևյալ կերպ.

• Մեկ կոճակ `ելքային լարումը միացնելու կամ անջատելու համար` առանց էներգիայի աղբյուրը ամբողջությամբ միացնելու կամ անջատելու անհրաժեշտության
• Մեկ կոճակ `ելքային լարումը բարձրացնելու համար, և մեկ այլ` ելքային լարումը նվազեցնելու համար
• Երեք կոճակ, որոնք պետք է օգտագործվեն որպես կանխադրված: Որոշակի ելքային լարումը սահմանելուց հետո այդ ճշգրիտ լարումը կարող է պահվել և վերցվել ՝ օգտագործելով այս նախադրված կոճակները

Էլեկտրաէներգիայի մատակարարումը կարող է թողարկել 2.4 Վոլտից մինչև 18 Վոլտ լարման առավելագույն հոսանք ՝ 2 Ամպեր:

Քայլ 1: Նախնական ձևավորում (վերանայում 0)

Ես որոշ փոփոխություններ կատարեցի սկզբնական սխեմատիկ դիագրամում, որպեսզի այն հարմար դարձնեմ այն թվային պոտենցիոմետրով վերահսկելու համար: Քանի որ նախկինում երբեք չեմ օգտագործել սկզբնական պոտենցիոմետրը ընթացիկ ճշգրտման համար, ես այն հանեցի և փոխարինեցի ֆիքսված ռեզիստորով ՝ առավելագույն հոսանքը սահմանափակելով մինչև 2 ամպեր:

Սխեմատիկ դիագրամը ցույց է տալիս էներգիայի մատակարարումը, որը կառուցված է հին, բայց հուսալի LM723 լարման կարգավորիչի շուրջ: Ես դրա համար ստեղծեցի նաև տպագիր տպատախտակ: LM723- ն ունի ջերմաստիճանի փոխհատուցվող տեղեկատու լարման `ընթացիկ սահմանափակող հատկությամբ և լարման լայն տիրույթով: LM723- ի հղման լարումը գնում է դեպի թվային պոտենցիոմետր, որի մաքրիչը միացված է LM723- ի ոչ շրջադարձային մուտքին: Թվային պոտենցիոմետրը ունի 10 կՕմ արժեք և կարող է փոխվել 0 Օմ -ից մինչև 10 կՕմ 100 քայլով ՝ օգտագործելով 3 լարային սերիական ինտերֆեյս:

Այս էլեկտրամատակարարումն ունի թվային վոլտ և ամպեր հաշվիչ, որն իր էներգիան ստանում է 15 վոլտ լարման կարգավորիչից (IC1): Այս 15 Վոլտը նաև օգտագործվում է որպես մուտք 5 Վոլտ լարման կարգավորիչի (IC5) համար, որն ապահովում է PIC- ը և թվային պոտենցիոմետրը:

Տրանզիստոր T1- ն օգտագործվում է LM723- ը փակելու համար, որը ելքային լարումը հասցնում է 0 վոլտի: Հզորության ռեզիստոր R9- ը օգտագործվում է հոսանքը չափելու համար ՝ առաջացնելով լարման անկում ռեզիստորի վրա, երբ հոսանքը հոսում է դրա միջով: Այս լարման անկումը օգտագործվում է LM723- ի կողմից `ելքային առավելագույն հոսանքը մինչև 2 Ամպեր սահմանափակելու համար:

Այս սկզբնական նախագծում էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորը և հզորության տրանզիստորը (տիպ 2N3055) տախտակի վրա չեն: Շատ տարիներ առաջվա իմ սկզբնական նախագծում էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորը առանձին տախտակի վրա էր, ուստի ես դա պահեցի: Էլեկտրաէներգիայի տրանզիստորը տեղադրված է պահարանից դուրս գտնվող հովացման ափսեի վրա `ավելի լավ սառեցման համար:

Կոճակները գտնվում են պահարանի առջևի վահանակի վրա: Յուրաքանչյուր կոճակ բարձրացվում է տախտակի վրա գտնվող 4k7 դիմադրիչների միջոցով: Կոճակները միացված են գետնին, ինչը նրանց ցածր ակտիվություն է հաղորդում:

Այս նախագծի համար ձեզ անհրաժեշտ են հետևյալ էլեկտրոնային բաղադրիչները (նաև փոփոխություն 2).

• 1 PIC միկրոկոնտրոլեր 16F1823
• 1 թվային պոտենցիոմետր 10k, տիպ X9C103
• Լարման կարգավորիչներ `1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Կամրջի ուղղիչ ՝ B80C3300/5000
• Տրանզիստորներ ՝ 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Դիոդներ ՝ 2 * 1N4004
• Էլեկտրոլիտային կոնդենսատորներ ՝ 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4.7 uF/16V
• Կերամիկական կոնդենսատորներ `1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• Ռեզիստորներ ՝ 1 * 100 Օմ, 1 * 820 Օմ, 1 * 1 կ, 2 * 2 կ 2, 8 * 4 կ7
• Հզորության դիմադրություն `0.33 Օմ / 5 Վտ

Ես նաև նախագծեցի տպագիր տպատախտակ, որը ցուցադրված է կցված սքրինշոթում և նկարում:

Քայլ 2. Վերանայված ձևավորում (վերանայում 2)

Տպագիր տպատախտակները պատվիրելուց հետո ես միտք առաջացավ ավելացնել մի գործառույթ, որը ես անվանում եմ «լարման պաշտպանություն»: Քանի որ ես դեռ շատ ծրագրային հիշողություն ունեի PIC- ում, որոշեցի օգտագործել PIC- ի ներկառուցված անալոգային թվային փոխարկիչին (ADC) `ելքային լարումը չափելու համար: Այն դեպքում, երբ ելքային լարումը, ինչ պատճառով էլ լինի, բարձրանա կամ իջնի, էլեկտրասնուցումն անջատված է: Սա կպաշտպանի միացված միացումը լարման նկատմամբ կամ կդադարեցնի ցանկացած կարճ միացում: Սա վերանայում 1 -ն էր, որը 0 -ի ՝ սկզբնական նախագծի երկարացումն է:

Չնայած ես փորձարկեցի դիզայնը ՝ օգտագործելով տախտակ (տես նկարը), բայց ես դեռ գոհ չէի դրանից: Երբեմն թվում էր, թե թվային պոտենցիոմետրը միշտ չէ, որ նույն դիրքում է, օրինակ. երբ վերականգնում է կանխադրված արժեքը: Տարբերությունը փոքր էր, բայց անհանգստացնող: Հնարավոր չէ կարդալ պոտենցիոմետրի արժեքը: Որոշակի մտածելուց հետո ես ստեղծեցի վերանայում 2, որը վերանայման փոքր վերափոխում է: Այս նախագծում տե՛ս սխեմատիկ սխեմայի վերանայում 2-ը, ես չեմ օգտագործել թվային պոտենցիոմետր, այլ օգտագործել եմ թվային անալոգային փոխարկիչ (DAC): PIC ՝ ելքային լարումը LM723- ի միջոցով վերահսկելու համար: Միակ խնդիրն այն էր, որ PIC16F1823- ն ունի միայն 5-բիթանոց DAC, որը բավարար չէր, քանի որ վեր ու վար քայլերը չափազանց մեծ կլինեին: Այդ պատճառով ես անցա PIC16F1765- ի, որի վրա կա 10-բիթանոց DAC: DAC- ի այս տարբերակը հուսալի էր: Ես դեռ կարող էի օգտագործել տպագիր տպատախտակի սկզբնական տախտակը, քանի որ ինձ անհրաժեշտ է միայն հեռացնել որոշ բաղադրիչներ, փոխարինել 1 կոնդենսատոր և ավելացնել 2 լար (1 լարի արդեն անհրաժեշտ էր 1 -ին լարման հայտնաբերման հատկությունը ավելացնելու համար): Ես նաև փոխեցի 15 Վոլտ կարգավորիչը 18 Վոլտ տարբերակի `էներգիայի սպառումը սահմանափակելու համար: Տե՛ս վերանայման 2 -ի սխեմատիկ դիագրամը:

Այսպիսով, եթե ցանկանում եք գնալ այս դիզայնի վրա, դուք պետք է անեք հետևյալը ՝ համեմատած 0 վերանայման հետ.

• Փոխարինեք PIC16F1823- ը PIC16F1765- ով
• Լրացուցիչ. 78L15- ը փոխարինեք 78L18- ով
• Հեռացրեք X9C103 տեսակի թվային պոտենցիոմետրը
• Հեռացրեք R1 և R15 դիմադրիչները
• Էլեկտրոլիտային կոնդենսատորը փոխարինեք 100 nF կերամիկական կոնդենսատորով
• Կապ հաստատեք IC4 կապի 13 (PIC) և IC2 կապի 5 (LM723) միջև
• Կապ հաստատեք IC4 կապ 3 (PIC) և IC2 կապ 4 (LM723) միջև

Ես նաև թարմացրեցի տպագիր տպատախտակը, բայց չպատվիրեցի այս տարբերակը, տես նկարի պատկերը:

Քայլ 3. (Չ) հավաքում

Նկարում տեսնում եք էներգիայի մատակարարումը թարմացումից առաջ և հետո: Պոտենցիոմետրերով արված անցքերը ծածկելու համար ես ավելացրեցի պահարանի առջևի վահանակի առջևի վահանակը: Ինչպես տեսնում եք, ես կատարել էի երկակի սնուցման աղբյուր, որտեղ երկու էներգիայի աղբյուրները լիովին անկախ են միմյանցից: Սա հնարավորություն է տալիս դրանք շարել այն դեպքում, երբ ինձ անհրաժեշտ է 18 Վոլտից բարձր ելքային լարում:

Տպագիր տպատախտակի շնորհիվ հեշտ էր հավաքել էլեկտրոնիկան: Հիշեք, որ էլեկտրոլիտիկ մեծ կոնդենսատորը և հզորության տրանզիստորը տպագիր տպատախտակին չեն: Լուսանկարը ցույց է տալիս, որ 2 -ի վերանայման համար որոշ բաղադրիչներ այլևս անհրաժեշտ չեն, և 2 լար `մեկին` լարման հայտնաբերման հնարավորությունը ավելացնելու համար, իսկ մյուսը `PIC միկրոկոնտրոլերի թվային անալոգային փոխարկիչով թվային պոտենցիոմետրի փոխարինման պատճառով:

Իհարկե, ձեզ հարկավոր է տրանսֆորմատոր, որը կարող է ապահովել 18 վոլտ AC, 2 ամպեր: Իմ սկզբնական ձևավորման մեջ ես օգտագործել եմ օղակաձև տրանսֆորմատոր, քանի որ դրանք ավելի արդյունավետ են (բայց նաև ավելի թանկ):

Քայլ 4: Վերանայման ծրագրակազմ 0

Րագրակազմը կատարում է հետևյալ հիմնական խնդիրները.

• Էլեկտրաէներգիայի մատակարարման ելքային լարման վերահսկում թվային պոտենցիոմետրի միջոցով

• Կառավարեք սեղմման կոճակների առանձնահատկությունները, որոնք են.

  • Միացում/անջատում: Սա միացման գործառույթ է, որը ելքային լարումը սահմանում է 0 վոլտ կամ վերջին ընտրված լարման
  • Լարման բարձրացում/Լարման նվազում: Կոճակի յուրաքանչյուր սեղմման դեպքում լարումը մի փոքր բարձրանում կամ փոքր -ինչ նվազում է: Երբ այս կոճակները մնում են սեղմված, կրկնում է գործառույթը
  • Նախադրված խանութ/Նախադրված առբերում: Լարման ցանկացած պարամետր կարող է պահվել PIC- ի EEPROM- ում `նախապես սեղմված կոճակը սեղմելով առնվազն 2 վայրկյան: Ավելի կարճ սեղմելը կհասցնի EEPROM- ի արժեքը այդ կանխադրվածի համար և համապատասխանաբար կսահմանի ելքային լարումը

Միացման դեպքում PIC- ի բոլոր կապանքները սահմանվում են որպես մուտք: Էներգամատակարարման ելքի վրա չսահմանված լարման առկայությունը կանխելու համար ելքը մնում է 0 Վոլտ մինչև PIC- ի գործարկումը և թվային պոտենցիոմետրի գործարկումը: Այս անջատումը ձեռք է բերվում ձգվող դիմադրիչ R14- ով, որը համոզված է, որ T1 տրանզիստորը անջատում է LM723- ը, մինչև այն չթողարկվի PIC- ի կողմից:

Մնացած ծրագրակազմը նեղ առաջ է: Սեղմող կոճակները սկանավորվում են, և եթե ինչ -որ բան պետք է փոխվի, թվային պոտենցիոմետրի արժեքը փոխվում է երեք լարերի սերիական ինտերֆեյսի միջոցով: Նկատի ունեցեք, որ թվային պոտենցիոմետրը նաև հնարավորություն ունի պահպանել կարգավորումը, սակայն դա չի օգտագործվում, քանի որ բոլոր պարամետրերը պահվում են PIC- ի EEPROM- ում: Պոտենցիոմետրի հետ ինտերֆեյսը հնարավորություն չի տալիս մաքրել մաքրիչի արժեքը հետ կարդալու հնարավորությունը: Այսպիսով, ամեն անգամ, երբ մաքրիչը պետք է նախապես որոշված լինի որոշակի արժեքի, առաջին բանը, որ արվում է, մաքրիչն է զրոյական դիրքի վերադարձնելն է և այդ պահից ուղարկեք քայլերի քանակը `մաքրիչը ճիշտ դիրքում դնելու համար:

Որպեսզի կանխվի, որ EEPROM- ը գրվի կոճակի յուրաքանչյուր սեղմումով, և դրանով իսկ նվազեցնելով EEPROM- ի կյանքի տևողությունը, EEPROM- ի բովանդակությունը գրվում է կոճակներն այլևս միացնելուց 2 վայրկյան հետո: Սա նշանակում է, որ կոճակների վերջին փոփոխությունից հետո, համոզվեք, որ առնվազն 2 վայրկյան սպասեք հոսանքը միացնելուց առաջ, որպեսզի համոզվեք, որ վերջին կարգավորումը պահված է: Միացված վիճակում սնուցման աղբյուրը միշտ կսկսվի EEPROM- ում պահվող վերջին ընտրված լարման հետ:

JAL աղբյուրի ֆայլը և Intel Hex ֆայլը ՝ PIC- ի 0 վերանայման համար ծրագրավորման համար կցված են:

Քայլ 5. Վերանայման ծրագրակազմ 2

2 -րդ վերանայման համար ծրագրային ապահովման հիմնական փոփոխությունները հետևյալն են.

• Լարման հայտնաբերման հնարավորությունը ավելացվել է էներգիայի մատակարարման ելքային լարումը չափելուց հետո այն սահմանելուց հետո: Դրա համար օգտագործվում է PIC- ի ADC փոխարկիչը: ADC- ի միջոցով ծրագրակազմը վերցնում է ելքային լարման նմուշներ, և եթե մի քանի նմուշներից հետո ելքային լարումը մոտ 0.2 Վոլտ -ից բարձր կամ ցածր է սահմանված լարումից, էլեկտրասնուցումն անջատված է:
• PIC- ի DAC- ի օգտագործումը `էներգիայի մատակարարման ելքային լարումը վերահսկելու համար` թվային պոտենցիոմետր օգտագործելու փոխարեն: Այս փոփոխությունը պարզեցրեց ծրագրակազմը, քանի որ թվային պոտենցիոմետրի համար անհրաժեշտ չէր ստեղծել 3 լարային ինտերֆեյս:
• Փոխարինեք պահեստը EEPROM- ում ՝ պահելով High Endurance Flash- ում: PIC16F1765- ում չկա EEPROM, սակայն օգտագործում է Flash ծրագրի մի մասը `անկայուն տեղեկատվությունը պահելու համար:

Նշենք, որ Լարման հայտնաբերումը սկզբում ակտիվացված չէ: Միացման պահին հետևյալ կոճակները ստուգվում են սեղմված լինելու համար.

• Միացման/անջատման կոճակ: Սեղմելու դեպքում լարման հայտնաբերման երկու գործառույթներն էլ անջատված են:
• Ներքևի կոճակ: Սեղմելու դեպքում ցածր լարման հայտնաբերումն ակտիվացված է:
• Վերևի կոճակ: Սեղմելու դեպքում բարձր լարման հայտնաբերումն ակտիվացված է:

Լարման հայտնաբերման այս պարամետրերը պահվում են High Endurance Flash- ում և հետ կանչվում, երբ սնուցման աղբյուրը նորից միացված է:

JAL աղբյուրի ֆայլը և Intel Hex ֆայլը ՝ PIC- ի վերանայման 2 -ի համար ծրագրավորման համար, կցված են նաև:

Քայլ 6: Վերջնական արդյունքը

Տեսահոլովակում դուք տեսնում եք էներգիայի մատակարարման 2 -րդ վերանայումը գործողության մեջ, այն ցույց է տալիս միացման/անջատման հնարավորությունը, լարման բարձրացում/լարման նվազում և կանխադրվածների օգտագործում: Այս ցուցադրման համար ես նաև ռեզիստոր միացրի սնուցման աղբյուրին, որպեսզի ցույց տամ, որ իրական հոսանքը հոսում է դրա միջով, և որ առավելագույն հոսանքը սահմանափակվում է 2 ամպերով:

Եթե Ձեզ հետաքրքրում է JIC միկրոկոնտրոլերի օգտագործումը JAL- ով `Պասկալի նման ծրագրավորման լեզու, այցելեք JAL կայք:

Haveվարճացեք, դարձնելով այս Ուսուցիչը և անհամբերությամբ սպասում եք ձեր արձագանքներին և արդյունքներին: