|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Miernik napięcia i prądu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Jednym z głównych przyrządów w laboratorium radioamatorskim jest zasilacz regulowany. Aby zwiększyć efektywność i wygodę pracy, warto uzupełnić ją o wbudowany miernik napięcia wyjściowego i prądu obciążenia. Opisy takich mierników są dość powszechne w Internecie iw krótkofalarskich magazynach. Ale zdarza się, że znaleziony opis nie nadaje się do stworzenia miernika nadającego się do wbudowania w konkretne źródło zasilania. W końcu trzeba wziąć pod uwagę wiele czynników, na przykład dostępne miejsce na jego instalację, dostępność niezbędnych części. W artykule przedstawiono wariant miernika, który może być przydatny zarówno dla osób budujących od podstaw zasilacz laboratoryjny, jak i dla tych, którzy zamierzają wbudować go w gotowy zasilacz. Urządzenie mierzy napięcie stałe od 0 do 51,1 V z rozdzielczością 0,1 V oraz prąd stały od 0 do 5,11 A z rozdzielczością 0,01 A. Jego pierwowzorem był miernik opisany w [1], który jest dość prosty w konstrukcji i posiada dobre parametry. Na uwagę zasługuje zaimplementowana w nim główna idea wykorzystania niedrogiego mikrokontrolera. Jednak konieczność zastosowania wzmacniacza operacyjnego zdolnego do pracy z zasilaniem jednobiegunowym przy napięciu wyjściowym bliskim zeru, a także obecność dodatkowego źródła zasilania nakładają pewne ograniczenia na jego zastosowanie. Ponadto wskaźniki na płytce prototypowej są niewygodnie rozmieszczone, lepiej jest zainstalować je w rzędzie poziomo i zmniejszyć wymiary panelu przedniego miernika, zbliżając je do wymiarów zastosowanych wskaźników. Schemat ideowy miernika przedstawiono na rys. 1. Ponieważ nie udało się znaleźć zastosowanych w [1] mikroukładów 74HC595N (rejestry przesuwne z rejestrem pamięci), zastosowano układy 74HC164N, w których nie ma rejestru pamięci. Zastosowano również wskaźniki, które przy niskim prądzie mają znacznie większą jasność, co pozwoliło na zmniejszenie prądu pobieranego przez miernik do 20 mA i rezygnację z dodatkowego regulatora napięcia +5 V.
Niestety zastosowanie 74HC164N ma wadę - pasożytniczą poświatę elementów wskaźnikowych w momencie aktualizacji ich stanu. Ale ponieważ średnia jasność takiej poświaty jest znikoma i dodatkowo osłabiana przez filtry światła, które zwykle zasłaniają wskaźniki, nie można tego uznać za poważną wadę. Dodatkowo zwolnione jest jedno z wyjść mikrokontrolera, które można wykorzystać np. do podłączenia czujnika temperatury. W takim przypadku konieczne jest jednak dokonanie zmian w programie mikrokontrolera. Mierzone napięcie podawane jest na wejście GP0 mikrokontrolera DD1 poprzez dzielnik rezystorów R7 i R9. Kondensator C6 poprawia stabilność wskazań woltomierza [1]. Sygnał z czujnika prądu (rezystor R1) jest podawany na wejście GP1 mikrokontrolera przez wzmacniacz odwracający na wzmacniaczu operacyjnym DA1. W przeciwieństwie do [1], tutaj zastosowano zasilanie bipolarne +/-8 V, ponieważ nie wszystkie wzmacniacze operacyjne mają właściwość „szyna do szyny” i działają poprawnie przy zasilaniu unipolarnym i prawie zerowym napięciu wyjściowym. Zasilacz bipolarny ułatwia rozwiązanie tego problemu, pozwala na zastosowanie bardzo wielu typów wzmacniaczy operacyjnych. Ponieważ napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego może mieścić się w zakresie od -8 do +8 V, obwód ograniczający R10VD9 służy do ochrony wejścia mikrokontrolera przed przeciążeniem. Rezystor trymera R8 reguluje wzmocnienie, a rezystor trymera R11 ustawia zerowe napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego. Diody VD1 i VD2 chronią wejście wzmacniacza operacyjnego przed przeciążeniem w przypadku przerwy w czujniku prądu. Ze względu na stosunkowo niską rezystancję czujnika prądu, odchylenie wyniku pomiaru napięcia przy zmianie prądu obciążenia od zera do maksimum (5,11 A) nie przekracza 0,06 V. Jeżeli miernik jest zabudowany w źródle napięcia o ujemnej polaryzacji, czujnik prądu można podłączyć przed dzielnikiem napięcia wyjściowego jego stabilizatora. W takim przypadku spadek napięcia na czujniku prądu zostanie skompensowany przez obwód sprzężenia zwrotnego stabilizatora. Ponieważ prąd dzielnika jest zwykle mały, nie będzie miał prawie żadnego wpływu na odczyty amperomierza, ponadto efekt ten można skompensować rezystorem trymera R11. Miernik jest zasilany napięciem wyjściowym prostownika zasilającego przez przetwornicę na tranzystorach VT1 i VT2. Jest to nieco bardziej skomplikowane niż w [1], ponieważ wymaga wykonania transformatora impulsowego, ale nie ma problemów z uzyskaniem wszystkich wymaganych napięć znamionowych. Przetwornica napięcia jest najprostszym oscylatorem przeciwsobnym, którego obwód jest zapożyczony z [2]. Częstotliwość konwersji wynosi około 80 kHz. Dzięki izolacji galwanicznej między wejściem a wyjściem przetwornicy, miernik można zabudować jako stabilizator napięcia o dowolnej polaryzacji. Z tranzystorami wskazanymi na schemacie działa przy napięciu wejściowym od 30 do 44 V, podczas gdy napięcia wyjściowe wahają się od około 8 do 12 V. Ze względu na fakt, że rezystancje rezystorów R5 i R6 są dobrane dość duże , konwerter nie boi się zwarć wyjściowych. W takich przypadkach pokolenie po prostu się załamuje. Napięcie 5 V do zasilania części cyfrowej miernika uzyskano za pomocą zintegrowanego stabilizatora DA2. Nie jest wymagane stabilizowanie napięcia zasilania wzmacniacza operacyjnego, ponieważ sam jest wystarczająco odporny na jego zmiany. Tętnienia napięcia o częstotliwości przetwarzania są tłumione przez filtry RC na wejściach mikrokontrolera DD1. Jeżeli tętnienia o częstotliwości 100 Hz są zbyt duże, zaleca się zastosowanie metody ich redukcji opisanej w [3]. W tym miejscu warto powiedzieć kilka słów o niestabilności najmniej znaczącej cyfry wyniku pomiaru właściwej dla wszystkich mierników cyfrowych. Zawsze losowo zmienia się o jeden wokół prawdziwej wartości. Wahania te nie wynikają z wadliwego działania przyrządu, ale nie można ich całkowicie wyeliminować, można je jedynie zmniejszyć poprzez uśrednienie wyników dużej liczby pomiarów. Części miernika zamontowane są na trzech płytkach drukowanych wykonanych z materiału izolacyjnego foliowanego z jednej strony. Przeznaczone są do instalacji mikroukładów w obudowach DIP. Wskaźniki są zamontowane na jednej płytce (ryc. 2), cyfrowe mikroukłady i mikrokontroler są zamontowane na drugiej (ryc. 3). Przetwornica, stabilizator napięcia zasilania mikrokontrolera oraz wzmacniacz sygnału czujnika prądu są zainstalowane na trzeciej płytce (rys. 4).
Rozmieszczenie części na płytkach oraz połączenia płytka-płytka pokazano na ryc. 5. Czerwone cyfry na nim oznaczają numery wyjść transformatora impulsowego T1 w miejscach ich podłączenia do płytki. Sam transformator jest na nim zamocowany za pomocą zacisków z izolowanego drutu montażowego. Kondensatory blokujące C13 i C14 są przylutowane bezpośrednio do styków zasilających mikroukładów DD2 i DD3. Jak pokazała praktyka, miernik działa normalnie bez tych kondensatorów.
Płytki mikrokontrolera i wskaźników połączone są wspornikami wykonanymi ze stali ocynkowanej o grubości 0,5 mm. Płytka konwertera i wzmacniacza jest mocowana za pomocą dwóch śrub M2. Odległość między deskami wynosi około 11 mm. Ta wersja konstrukcji urządzenia (Rys. 6) zajmuje mniej miejsca na panelu przednim zasilacza, w którym to urządzenie ma być zabudowane.
Zamiast OU KR140UD708 można na przykład zastosować KR140UD1408 i wiele innych typów wzmacniaczy operacyjnych. Należy zauważyć, że mogą wymagać innych obwodów korekcyjnych niż KR140UD708. Należy to wziąć pod uwagę przy projektowaniu płytki drukowanej. Zamiast rejestrów przesuwnych 74HC164 możesz użyć 74HC4015, ale będziesz musiał zmienić topologię przewodów obwodu drukowanego płytki. Diody KD522B można zastąpić KD510A. Rezystory trymera R8 i R11 - SP3-19, R9 - importowane. Importowane są również kondensatory stałe. Rezystor R1 (czujnik prądu) może być wykonany z drutu nichromowego lub gotowy, jak w [1]. Zrobiłem go z kawałka taśmy nichromowej o przekroju 2,5x0,8 mm i długości (łącznie z ocynowanymi końcami) około 25 mm, wyjętej z przekaźnika termicznego TRN. Transformator T1 nawinięty jest na pierścień ferrytowy o wymiarach 10x6x3mm, wyjęty z uszkodzonej świetlówki kompaktowej. Wszystkie uzwojenia nawinięte są drutem PEV-2 o średnicy 0,18 mm. Uzwojenie 2-3 zawiera 83 zwoje, uzwojenia 1-2 i 4-5 - po 13 zwojów, a uzwojenie 6-7-8 - 80 obrotów z kranem od środka. Jeśli napięcie wyjściowe prostownika jest mniejsze niż 30 V, liczba zwojów uzwojenia 2-3 będzie musiała zostać zmniejszona do około 4 zwojów na wolt. Uzwojenia 1-2-3 i 4-5 są izolowane między sobą jedną warstwą papieru kondensatorowego o grubości 0,1 mm, a od uzwojenia 6-7-8 - dwiema warstwami takiego papieru. Po sprawdzeniu osiągów transformator jest impregnowany lakierem XB-784. Program mikrokontrolera napisany został w środowisku MPLAB IDE v8.92 w asemblerze MPASM. Oferowane są dwie opcje. Pliki pierwszej opcji znajdują się w folderze „Wspólna katoda” i są przeznaczone dla urządzenia ze wskaźnikami LED ze wspólnymi katodami wyładowczymi, w tym wskazanymi na schemacie na ryc. 1. Pliki opcji drugiej z folderu „Wspólna anoda” należy wykorzystać w przypadku instalowania w urządzeniu wskaźników LED ze wspólną anodą wyładowczą. Jednak ta wersja programu nie została przetestowana w praktyce. Programowanie mikrokontrolera wykonano za pomocą programu IC-prog oraz prostego urządzenia opisanego w [4]. Założenie miernika polega na ustawieniu rezystora trymera R11 na zero na wyjściu wzmacniacza operacyjnego DA1 przy braku prądu w mierzonym obwodzie. Następnie do tego obwodu doprowadzany jest prąd bliski granicy pomiaru, ale mniejszy od niej. Sterując prądem przykładowym amperomierzem, rezystor dostrajający R8 osiąga równość wskazań przyrządów przykładowych i wyregulowanych. Po przyłożeniu i sprawdzeniu zmierzonego napięcia za pomocą przykładowego woltomierza, ustaw odpowiednie odczyty na wskaźniku urządzenia za pomocą rezystora strojenia R9. Więcej szczegółów na temat regulacji podano w [1]. Obie wersje programu mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/05/av-meter.zip. literatura
Autor: E. Gerasimov
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Samsung intensyfikuje swoją pracę na rynku aparatów cyfrowych ▪ Kamera SNSPD do badań fotonów ▪ Kij bilardowy z celownikiem laserowym
▪ sekcja witryny Rzeczy szpiegowskie. Wybór artykułów ▪ artykuł Korespondencja modeli i obudów telewizorów różnych firm. Informator ▪ artykuł Jak powstały protezy? Szczegółowa odpowiedź
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony