Raqamli boshqariladigan chiziqli quvvat manbai: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Yoshligimda, taxminan 40 yil oldin, men ikkita chiziqli quvvat manbaini yaratdim. Men sxematik diagrammani Niderlandiyada "Elektor" deb nomlangan "Elektuur" jurnalidan oldim. Bu quvvat manbai kuchlanishni sozlash uchun bitta potentsiometrdan va tokni sozlashdan foydalangan. Ko'p yillar o'tgach, bu potansiyometrlar to'g'ri ishlamay qoldi, bu esa barqaror chiqish voltajini olishni qiyinlashtirdi. Bu quvvat manbai rasmda ko'rsatilgan.

Shu vaqt ichida men o'zimning sevimli mashg'ulotim sifatida PIC mikrokontrolleridan va JAL dasturlash tilidan foydalangan holda o'rnatilgan dasturiy ta'minotni ishlab chiqdim. Men hali ham o'zimning elektr ta'minotimdan foydalanishni xohlaganim uchun - ha, siz hozirda almashtirish rejimining arzon variantlarini sotib olishingiz mumkin - menda eski potentsiometrlarni raqamli versiyaga almashtirish g'oyasi paydo bo'ldi va shu sababli yangi PIC loyihasi tug'ildi.

Elektr ta'minotining kuchlanishini sozlash uchun men 6 ta tugmachani ishlatadigan PIC 16F1823 mikrokontrolleridan foydalanaman:

• Quvvat manbasini to'liq yoqish yoki o'chirishga hojat qolmasdan chiqish voltajini yoqish yoki o'chirish uchun bitta tugma
• Chiqish kuchlanishini oshirish uchun bitta tugma, chiqish kuchlanishini pasaytirish uchun boshqa tugma
• Oldindan o'rnatilgan uchta tugma ishlatiladi. Muayyan chiqish voltajini o'rnatgandan so'ng, ushbu aniq tugma yordamida aniq voltajni saqlash va olish mumkin

Quvvat manbai maksimal oqimi 2 Amper bo'lgan 2,4 va 18 voltli kuchlanishni chiqarishga qodir.

1 -qadam: Dastlabki dizayn (0 -versiya)

Raqamli potentsiometr yordamida boshqarishga yaroqli bo'lishi uchun men asl sxemaga ba'zi o'zgartirishlar kiritdim. Ilgari men joriy potentsiometrni hech qachon ishlatmaganim uchun, men uni olib tashladim va uning o'rnini qattiq qarshilik bilan almashtirdim, maksimal tokni 2 ampergacha chekladim.

Sxematik diagrammada eski, lekin ishonchli LM723 kuchlanish regulyatori atrofida qurilgan quvvat manbai ko'rsatilgan. Men ham buning uchun bosilgan elektron platani yaratdim. LM723 oqim cheklovli xususiyatli va keng diapazonli harorat kompensatsiyalangan mos yozuvlar kuchlanishiga ega. LM723 mos yozuvlar kuchlanishi o'chirgich LM723 inverting bo'lmagan kirishiga ulangan raqamli potansiometrga to'g'ri keladi. Raqamli potentsiometr 10 kOhm qiymatiga ega va 3 simli ketma -ket interfeys yordamida 100 qadamda 0 Ohmdan 10 kOmgacha o'zgarishi mumkin.

Bu quvvat manbai 15 voltli kuchlanish regulyatoridan (IC1) quvvat oladigan raqamli volt va amper o'lchagichga ega. Ushbu 15 volt, shuningdek, PIC va raqamli potentsiometrni quvvatlaydigan 5 voltli kuchlanish regulyatori (IC5) uchun kirish sifatida ishlatiladi.

Transistor T1 chiqish voltajini 0 voltgacha olib keladigan LM723 ni o'chirish uchun ishlatiladi. Quvvat qarshiligi R9 tokni o'lchash uchun ishlatiladi, bu orqali oqim o'tganda qarshilik ustidan kuchlanish pasayishiga olib keladi. Ushbu kuchlanish pasayishi LM723 tomonidan maksimal chiqish oqimini 2 Ampergacha cheklash uchun ishlatiladi.

Ushbu dastlabki dizaynda elektrolitik kondansatkich va quvvat tranzistori (2N3055 turi) bortda yo'q. Ko'p yillar avvalgi original dizaynimda elektrolitik kondansatkich alohida taxtada joylashgan edi, shuning uchun men uni saqladim. Quvvat tranzistori yaxshi sovutish uchun shkafning tashqarisidagi sovutish plastinkasiga o'rnatiladi.

Bosish tugmalari shkafning old panelida joylashgan. Har bir tugmachani bortdagi 4k7 rezistorlar baland ko'taradi. Bosish tugmalari erga ulangan, bu esa ularni past faollikka olib keladi.

Ushbu loyiha uchun sizga quyidagi elektron komponentlar kerak bo'ladi (2 -versiya).

• 1 PIC mikrokontroller 16F1823
• 1 raqamli potentsiometr 10k, X9C103 turi
• Voltaj regulyatorlari: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Ko'prikni to'g'rilash moslamasi: B80C3300/5000
• Transistorlar: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Diodlar: 2 * 1N4004
• Elektrolitik kondansatkichlar: 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4,7 uF/16V
• Seramika kondansatkichlari: 1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• Rezistorlar: 1 * 100 Ohm, 1 * 820 Ohm, 1 * 1k, 2 * 2k2, 8 * 4k7
• Quvvat qarshiligi: 0,33 Ohm / 5 Vatt

Men, shuningdek, ilova qilingan skrinshot va rasmda ko'rsatilgan bosilgan elektron kartani yaratdim.

2 -qadam: Qayta ko'rib chiqilgan dizayn (2 -versiya)

Bosilgan elektron kartalarga buyurtma berganimdan so'ng, men "kuchlanish himoyasi" deb nomlangan xususiyatni qo'shish g'oyasini oldim. Menda hali ham PIC-da juda ko'p dastur xotirasi bo'lganligi sababli, chiqish voltajini o'lchash uchun PIC-ning o'rnatilgan analog-raqamli konvertoridan (ADC) foydalanishga qaror qildim. Agar bu chiqish voltaji - biron sababga ko'ra - yuqoriga yoki pastga tushsa, quvvat manbai o'chadi. Bu ulangan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanishdan himoya qiladi yoki qisqa tutashuvni to'xtatadi. Bu 1 -versiya, bu 0 -versiyaning kengaytmasi, dastlabki dizayn.

Men dizaynni non paneli yordamida sinovdan o'tkazgan bo'lsam ham (rasmga qarang), men baribir undan mamnun emas edim. Ba'zida raqamli potentsiometr har doim ham bir xil holatda bo'lmaganga o'xshardi, masalan. oldindan belgilangan qiymatni tiklashda. Farqi kichik edi, lekin bezovta qilardi. Potentsiometrning qiymatini o'qish mumkin emas. Biroz o'ylab, men 2-versiya tuzdim, bu 1-versiyaning kichik qayta ishlanishi. Bu dizaynda 2-sxemaning sxematik sxemasiga qarang, men raqamli potentsiometrni ishlatmadim, lekin o'rnatilgan raqamli-analogli konvertorni (DAC) ishlatardim. LM723 orqali chiqish voltajini boshqarish uchun PIC. Yagona muammo shundaki, PIC16F1823 faqat 5-bitli DAC-ga ega edi, bu etarli emas edi, chunki yuqoriga va pastga qadam juda katta bo'ladi. Shu sababli men bortida 10-bitli DAC o'rnatilgan PIC16F1765-ga o'tdim. DAC bilan ushbu versiya ishonchli edi. Men hali ham dastlabki bosilgan elektron kartani ishlatishim mumkin edi, chunki men faqat ba'zi komponentlarni olib tashlashim, 1 kondansatörni almashtirishim va 2 simni qo'shishim kerak edi (1 -versiyaning kuchlanishni aniqlash xususiyatini qo'shish uchun allaqachon 1 sim kerak edi). Bundan tashqari, quvvat sarfini cheklash uchun 15 voltli regulyatorni 18 voltli versiyaga o'zgartirdim. 2 -versiyaning sxematik diagrammasini ko'ring.

Shunday qilib, agar siz ushbu dizaynga o'tmoqchi bo'lsangiz, 0 -versiya bilan taqqoslaganda quyidagilarni qilishingiz kerak bo'ladi:

• PIC16F1823 ni PIC16F1765 bilan almashtiring
• Majburiy emas: 78L15 ni 78L18 bilan almashtiring
• X9C103 turdagi raqamli potentsiometrni olib tashlang
• R1 va R15 rezistorlarini olib tashlang
• Elektrolitik kondansatör C5 ni 100 nF sopol kondansatör bilan almashtiring
• IC4 pin 13 (PIC) va IC2 pin 5 (LM723) o'rtasida aloqa o'rnating.
• IC4 pin 3 (PIC) va IC2 pin 4 (LM723) o'rtasida aloqa o'rnating.

Men bosilgan elektron kartani ham yangiladim, lekin bu versiyaga buyurtma bermadim, skrinshotga qarang.

3 -qadam: (yig'ish)

Rasmda siz yangilanishdan oldin va keyin elektr ta'minotini ko'rasiz. Potansiyometrlar yordamida qilingan teshiklarni yopish uchun men shkafning old paneli tepasiga old panelni qo'shdim. Ko'rib turganingizdek, men ikkita quvvat manbai qildim, bu erda ikkala quvvat manbai bir -biridan mutlaqo mustaqil. Bu 18 voltdan yuqori chiqish voltajiga muhtoj bo'lsam, ularni ketma -ket joylashtirishga imkon beradi.

Bosilgan elektron karta tufayli elektronikani yig'ish oson edi. Yodda tutingki, katta elektrolitik kondansatör va quvvat tranzistori bosilgan elektron kartada yo'q. Fotosurat shuni ko'rsatadiki, 2 -versiyani qayta ko'rib chiqish uchun bir nechta komponentlar kerak emas, ikkinchisi - kuchlanishni aniqlash xususiyatini qo'shish uchun, ikkinchisi - raqamli potentsiometrni PIC mikrokontrollerining raqamli analog konvertori bilan almashtirilishi tufayli.

Albatta, sizga 18 voltli AC, 2 amperlik kuchlanishli transformator kerak. Asl dizaynimda halqali yadroli transformatordan foydalanardim, chunki ular samaraliroq (lekin qimmatroq).

4 -qadam: Tuzatish 0 uchun dasturiy ta'minot

Dastur quyidagi asosiy vazifalarni bajaradi:

• Raqamli potentsiometr orqali quvvat manbai chiqish voltajini boshqarish

• Tugmalarning xususiyatlarini boshqaring, ular:

  • Quvvatni yoqish/o'chirish. Bu o'tish voltajini 0 voltga yoki oxirgi tanlangan voltajga o'rnatadigan o'tish funktsiyasi
  • Voltaj ko'tarilishi/tushishi. Tugmani har bosish bilan kuchlanish biroz ko'tariladi yoki pasayadi. Ushbu tugmalar bosilganda, takrorlash funktsiyasi faollashadi
  • Oldindan o'rnatilgan do'kon/oldindan o'rnatish. Har qanday kuchlanish sozlamalari oldindan o'rnatilgan tugmani kamida 2 soniya bosib, PIC EEPROM -da saqlanishi mumkin. Qisqa bosish, bu oldindan o'rnatilgan EEPROM qiymatini oladi va shunga mos ravishda chiqish voltajini o'rnatadi

Quvvat yoqilganda, PIC -ning barcha pinlari kirish sifatida o'rnatiladi. Quvvat manbai chiqishida aniqlanmagan kuchlanish paydo bo'lishining oldini olish uchun PIC ishga tushguncha va raqamli potentsiometr ishga tushirilgunga qadar chiqish 0 voltda qoladi. Bu kuchning pasayishiga R14 tortishish qarshiligi orqali erishiladi, bu esa T1 tranzistorining LM723 ni PIC tomonidan chiqarilgunga qadar o'chirilishini ta'minlaydi.

Qolgan dasturiy ta'minot oldinga siljiydi. Bosish tugmachalari skanerdan o'tkaziladi va agar biror narsani o'zgartirish kerak bo'lsa, raqamli potentsiometrning qiymati uchta simli ketma -ket interfeys yordamida o'zgartiriladi. E'tibor bering, raqamli potentsiometrda sozlamalarni saqlash imkoniyati ham bor, lekin bu ishlatilmaydi, chunki barcha sozlamalar PIC EEPROM -da saqlanadi. Potentsiometr bilan interfeys, artib qo'ygichning qiymatini o'qish xususiyatini taklif qilmaydi. Shunday qilib, qachonki, tozalagichni ma'lum bir qiymatga oldindan o'rnatish kerak bo'lsa, birinchi navbatda, tozalagichni nol holatiga qaytarish kerak va shu vaqtdan boshlab tozalagichni to'g'ri holatiga qo'yish uchun qadamlar sonini yuborish kerak.

EEPROM tugmachasini har bosish bilan yozilishining oldini olish uchun va shu bilan EEPROMning ishlash muddatini qisqartirish uchun EEPROM tarkibi tugmalar yoqilmaganidan 2 soniyadan keyin yoziladi. Bu shuni anglatadiki, tugmalar oxirgi marta o'zgartirilgandan so'ng, quvvat o'chirilgunga qadar kamida 2 soniya kuting va oxirgi sozlamaning saqlanganligiga ishonch hosil qiling. Yoqilganda, quvvat manbai har doim EEPROMda saqlangan oxirgi tanlangan kuchlanishdan boshlanadi.

JAL manba fayli va PICni 0 -versiya uchun dasturlash uchun Intel Hex fayli biriktirilgan.

5 -qadam: 2 -versiya uchun dasturiy ta'minot

2 -versiya uchun dasturiy ta'minotdagi asosiy o'zgarishlar quyidagilar:

• Voltajni aniqlash xususiyati quvvat manbai o'rnatilgandan keyin chiqish voltajini o'lchash orqali qo'shilgan. Buning uchun PIC ning ADC konvertori ishlatiladi. ADC yordamida dasturiy ta'minot chiqish voltajining namunalarini oladi va agar bir nechta namunadan so'ng chiqish voltaji belgilangan kuchlanishdan taxminan 0,2 volt yuqori yoki past bo'lsa, quvvat manbai o'chadi.
• Raqamli potentsiometrni ishlatish o'rniga elektr ta'minotining chiqish kuchlanishini nazorat qilish uchun PIC DAC -dan foydalanish. Bu o'zgarish dasturiy ta'minotni soddalashtirdi, chunki raqamli potentsiometr uchun 3 simli interfeys yaratishga hojat yo'q edi.
• EEPROM -dagi saqlash joyini High Endurance Flash -da saqlash bilan almashtiring. PIC16F1765-da bortda EEPROM yo'q, lekin Flash dasturining bir qismini doimiy bo'lmagan ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatadi.

E'tibor bering, kuchlanish aniqlanishi dastlab yoqilmagan. Quvvat yoqilganda quyidagi tugmalar bosilishi tekshiriladi:

• Quvvatni yoqish/o'chirish tugmasi. Agar bosilsa, ikkala kuchlanishni aniqlash funktsiyasi o'chiriladi.
• Pastga bosish tugmasi. Agar bosilsa, past kuchlanish aniqlanadi.
• Yuqoriga bosish tugmasi. Agar bosilsa, yuqori voltli aniqlash faollashadi.

Bu kuchlanishni aniqlash sozlamalari "High Endurance Flash" da saqlanadi va quvvat manbai qayta yoqilganda qaytariladi.

JAL manba fayli va PICni 2 -versiya uchun dasturlash uchun Intel Hex fayli ham biriktirilgan.

6 -qadam: Yakuniy natija

Videoda siz quvvat manbaining 2 -versiyasini amalda ko'rasiz, u quvvatni yoqish/o'chirish, kuchlanishni ko'tarish/pasaytirish va oldindan o'rnatilgan sozlamalarni ishlatishni ko'rsatadi. Bu demo uchun men rezistorni quvvat manbaiga uladim, shunda u orqali haqiqiy oqim oqadi va maksimal oqim 2 amper bilan cheklangan.

Agar siz PAL mikrokontrolerini JAL bilan ishlatmoqchi bo'lsangiz - Paskal kabi dasturlash tili - JAL veb -saytiga tashrif buyuring.

Buni ko'rsatmali qilishdan zavqlaning va sizdan reaktsiyalar va natijalarni kutamiz.