|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Amperomierz woltomierz do zasilania laboratoryjnego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Urządzenie to przeznaczone jest do pracy z zasilaczem, którego opis zamieszczono w [1], jednak można je również podłączyć do innego podobnego urządzenia. Nie tylko pokazuje napięcie wyjściowe i prąd obciążenia urządzenia, ale także realizuje kilka dodatkowych funkcji, które czynią zasilacz laboratoryjny bardziej niezawodnym i ułatwiają praktyczną pracę z nim. Główną funkcję proponowanego amperomierza (dalej AVM) - pomiar napięcia wyjściowego i prądu obciążenia zasilacza - uzupełnia możliwość wskazania ustawionego progu zadziałania zabezpieczenia prądowego zespołu, zmontowanego zgodnie z opisem w 1]. Eliminuje to konieczność obciążania urządzenia zadanym maksymalnym prądem podczas ustawiania tego progu, a następnie ostrożnego „chwytania” żądanej pozycji pokrętła. Mikrokontroler dostępny w AVM w prosty sposób oblicza wartość progową prądu na podstawie zmierzonego przez niego napięcia na silniku rezystora zmiennego R5 (patrz rys. 1 w [1]) oraz rezystancji rezystora czujnika prądu R13 (tamże). Obliczona wartość jest wyświetlana na wyświetlaczu LCD.
Na podstawie wyników pomiaru napięcia na wejściu i wyjściu urządzenia oraz prądu obciążenia obliczane i wyświetlane są wartości mocy obciążenia oraz mocy rozpraszanej przez tranzystor sterujący urządzenia. Dodatkowo kontrolowana jest temperatura radiatora tego tranzystora. Zgodnie z wynikami jego pomiaru, wentylator nadmuchujący radiator jest automatycznie włączany i wyłączany. A w przypadku znacznego przegrzania zasilacz jest odłączany od sieci. Dodatkową funkcją AVM jest ograniczenie skoku prądu ładowania kondensatorów wygładzających prostownika zasilającego układ, który występuje przy jego podłączeniu do sieci. Ponadto AVM zapewnia tryb autokalibracji. Wymiary urządzenia tylko nieznacznie przekraczają wymiary zastosowanego w nim wyświetlacza LCD. W zależności od wybranego trybu wyświetlania na jego ekranie wyświetlane jest napięcie wyjściowe V oraz prąd obciążenia A (rys. 1); moc obciążenia, W (ryc. 2); prądowy próg ochrony, A (ryc. 3); temperatura radiatora tranzystora regulacyjnego, оC, moc przez nią rozpraszana, W (ryc. 4). Jeśli w trakcie pracy zmieni się któryś z parametrów, które nie są aktualnie wyświetlane na ekranie, pojawi się na nim jego wartość, a po chwili zostanie przywrócony poprzedni tryb wyświetlania.
Schemat AVM pokazano na ryc. 5. Jego głównymi elementami są dzielniki napięcia wejściowego i filtry przeciwzakłóceniowe, mikrokontroler DD1 zawierający przetwornik ADC i wykonujący wszystkie niezbędne obliczenia oraz dziesięciobitowy wyświetlacz LCD HG1.
Sterowanie AVM odbywa się za pomocą dwóch przycisków. Przycisk SB1 przełącza tryby wyświetlania wokół pierścienia w pokazany na rys. 1-4 sekwencje. Przycisk SB2 przeznaczony jest do włączania i wyłączania zasilacza, z którym współpracuje AVM. Ponieważ przetwornik ADC wbudowany w mikrokontroler jest w stanie mierzyć tylko napięcie nieprzekraczające napięcia jego zasilania, na dwóch wejściach ADC zainstalowano dzielniki napięcia. Pierwszy, składający się z rezystorów R1 i R3, zmniejsza dziesięciokrotnie napięcie wyjściowe zasilacza. Drugi dzielnik składa się z rezystorów R2 i R10 i ma współczynnik podziału równy 20. Obniża on napięcie dostarczane do zasilacza z prostownika do wartości akceptowalnej dla ADC. Pomiar tego napięcia jest niezbędny do obliczenia mocy wydzielanej w tranzystorze sterującym. Dzielniki nie są potrzebne w obwodach do pomiaru prądu obciążenia i prądu progowego zabezpieczenia, ponieważ napięcie na czujniku prądowym R13 [1] i rezystorze zmiennym R5 [1] nie przekracza wartości dopuszczalnej dla ADC. Zmierzone napięcia podawane są na wszystkie wykorzystywane wejścia ADC mikrokontrolera przez filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości odcięcia około 7 Hz. Jest to R4C1 w kanale pomiaru napięcia wyjściowego (UO), R5C2 w kanale pomiaru prądu obciążenia (Iн), R6C3 w kanale do pomiaru prądu progowego ochrony (Imax), R7C4 w kanale pomiaru temperatury i R9C5 w kanale pomiaru napięcia wyprostowanego Uvypr potrzebne do zmniejszenia błędu związanego z tętnieniami mierzonego napięcia. Wyniki operacji ADC przetworzone przez program wyświetlane są na wskaźniku HG1, który jest podłączony do mikrokontrolera poprzez interfejs I2C. Ponieważ zgodnie ze specyfikacją I2C, wyjścia sygnałowe interfejsu muszą być typu otwarty kolektor (dren), program odpowiednio konfiguruje linie PB0 i PB2 mikrokontrolera. Obciążeniem dla nich są dwa zespoły rezystorów DR1. Dwa kolejne rezystory tego samego zespołu utrzymują wysoki poziom na wejściach PB1 i PB3, gdy podłączone do nich przyciski SB1 i SB2 nie są wciśnięte. Naciśnięcie dowolnego z nich powoduje ustawienie odpowiedniego wejścia w stan niski. Rezystor R10 utrzymuje wysoki poziom na wejściu resetowania mikrokontrolera. Piny mikrokontrolera służące do załadowania programu do jego pamięci wyprowadzone są do złącza X3, które w razie potrzeby podłącza się do programatora. Tranzystor VT1 sygnałami z mikrokontrolera steruje podświetleniem ekranu LCD HG1. Mierzone sygnały doprowadzane są elastycznym przewodem, na którym zamontowane jest gniazdo X1. Sygnały do sterowania wentylatorem, włączania zasilania, a także sterowania układem ograniczającym prąd do ładowania kondensatorów wygładzających prostownika wyprowadzone są na pin bloku X2. Napięcie zasilania 5 V jest podawane na piny 5 i 15 mikrokontrolera. Ponieważ wbudowany ADC jest zasilany z pinu 15, w obwodzie tego pinu znajduje się filtr L1C9, aby wyeliminować zakłócenia jego pracy. Przez kondensator C7 składowa impulsowa prądu pobieranego przez mikrokontroler jest zamknięta. AVM montowany jest na dwustronnej płytce drukowanej (rys. 6). Przed instalacją należy go „zadzwonić” i usunąć wykryte niewytrawione zworki między przewodami. Zaleca się zainstalowanie panelu dla mikrokontrolera na płytce, ponieważ w przypadku błędów programowania mikrokontrolerów z rodziny AVR często dochodzi do zerwania ich połączenia z konwencjonalnym programatorem szeregowym AVM.
Ponieważ trudno jest metalizować otwory w płycie w domu, wyprowadzenia części muszą być przylutowane po obu stronach. W takim przypadku panel dla mikrokontrolera musi być tuleją zaciskową, w przeciwnym razie nie będzie możliwe przylutowanie jego wyprowadzeń od strony instalacji części. Przez otwory pokazane na rys. 6 wypełnione, w przypadku braku metalizacji konieczne jest włożenie i przylutowanie krótkich kawałków gołego drutu z obu stron. Metalizację można również wykonać za pomocą nitów miedzianych pustych (kapturków), wbijając je w otwory w płycie i rozpierając z obu stron. Zestawy takich tłoków sprzedawane są np. pod znakami towarowymi LPKF EasyContac i nity BG9.S, ale są dość drogie. Na płytce znajdują się otwory do jej zamocowania oraz miejsca do zamontowania przycisków SB1 i SB2 oraz jeszcze jednego nie pokazanego na schemacie przycisku (oznaczony jest jako SB3 i może służyć jako przycisk SB1 w [1] poprzez przekaźnik pośredniczący) oraz Dioda HL1 [1]. Styki przycisku SB3 i wyjścia diody LED są podłączone do złącza X5, którego również nie pokazano na schemacie. W razie potrzeby wymiary płyty można zmniejszyć do 65x42 mm, docinając ją zgodnie z rys. 6 linia przerywana. W tym przypadku przyciski SB1 i SB2 znajdują się w dowolnym dogodnym miejscu i są połączone ze złączem X4 za pomocą wiązki przewodów lub kawałka płaskiego kabla. Rezystory dzielnika napięcia (R1-R3, R10) - C2-23 z tolerancją ±1% od wartości nominalnej. Jeśli nie można znaleźć rezystora R2 o wartości nominalnej 191 kOhm, można go złożyć z dwóch wartości 180 i 10 kOhm. Pozostałe rezystory to C1-4-0,125. Termistor NTC RK1 - B57703. Zespół rezystora 5A332J można zastąpić domowym HP-1-4-4M z rezystorów o wartości nominalnej 3,3 kOhm. Kondensatory - ceramiczne K10-17 lub importowane. Dławik L1 - EC-24 100 uH. AVM wykorzystuje złącza BLD-6 (X1), PLD-6 (X2), PLD-10 (X3), PLS-4(X4, X5). Przyciski - dowolny zegar z odpowiednią długością przycisku, np. TS-A6PS. Wskaźnik - MT-10T11 [2] z dowolnymi indeksami alfabetycznymi i cyfrowymi oprócz 3V0. Wskaźniki o tym indeksie są przeznaczone do napięcia zasilania 3 V i nie będą działać przy napięciu 5 V. Sprawdzi się również wskaźnik MT-10T12, ale jest dwa razy większy. Tranzystor polowy 2N7000 można zastąpić dowolnym innym n-kanałowym izolowanym tranzystorem bramkowym o napięciu progowym nie większym niż 3 V. Można zastosować nawet tranzystor bipolarny npn, ale spowoduje to większe rozproszenie mocy i mniejsze podświetlenie jasność. Możesz spróbować wymienić mikrokontroler ATtiny26-16PU na ATtiny26L-PU, ale jego działanie jest gwarantowane przy częstotliwości rezonatora kwarcowego nie większej niż 8 MHz. Program mikrokontrolera został opracowany w środowisku Atmel AVR Studio i napisany w asemblerze. Można go załadować do pamięci mikrokontrolera za pomocą autorskiego programatora AVR ISP mk II bezpośrednio ze środowiska programistycznego lub skorzystać z programu AVReAl [3] i adaptera Altera ByteBlaster [4]. Przypisanie pinów złącza X3 odpowiada temu konkretnemu adapterowi. Nie jest wykluczone użycie innych programatorów do mikrokontrolerów z rodziny AVR. Kody z pliku avm.hex są wprowadzane do pamięci FLASH mikrokontrolera, az pliku avm.eep do jego pamięci EEPROM. Konfiguracja mikrokontrolera musi odpowiadać rys. 7.
Algorytm działania programu polega na cyklicznym odpytywaniu pięciu kanałów pomiarowych z częstotliwością 50 Hz. Podczas pomiaru w kanałach napięciowym i prądowym napięcie odniesienia przetwornika ADC wynosi 2,56 V i jest zasilane ze źródła wbudowanego w mikrokontroler. Podczas pomiaru temperatury napięcie zasilania mikrokontrolera (5 V) jest wzorcowe. Wyniki operacji ADC są dodawane do bufora pierścieniowego, który zawiera 25 odczytów, z których każdy zajmuje dwa bajty (ADC mikrokontrolera jest dziesięciobitowy). W rzeczywistości dla każdego kanału przechowywana jest historia ostatnich pięciu odczytów. Aby zmniejszyć fluktuację odczytów w każdym kanale, obliczana jest średnia z ostatnich pięciu odczytów [5]. Po przetworzeniu wartości prądu i napięcia są reprezentowane przez liczby całkowite z przedziału 0-255, przy czym wartość najmniej znaczącej cyfry napięcia wynosi 0,1 V, a prądu 0,01 A. Dlatego granice pomiarowe dla napięcia i prąd wynoszą odpowiednio 25,5 V i 2,55 A. Wartość napięcia wyprostowanego na wejściu zasilacza [1] nie jest wyświetlana na wskaźniku, lecz służy do obliczenia mocy wydzielanej przez ten zasilacz. Współczynniki korekcyjne dla każdego kanału (z wyjątkiem kanału temperaturowego), uwzględniające rozrzut parametrów przetwornika ADC i rezystorów dzielnika napięcia, zapisywane są w pamięci EEPROM mikrokontrolera. Domyślnie wszystkie są równe 1, ale w wyniku procedury samokalibracji mogą przyjmować wartości od 0 do 2-1/64 w krokach co 1/64. Temperatura może przyjmować wartość od -55 do +125°C i jest wyświetlana na wyświetlaczu LCD w pełnych stopniach Celsjusza. Do jego obliczenia wykorzystuje się transformację tablicową wyniku operacji ADC. Jeśli zmierzona wartość temperatury jest większa niż 45 оC, polecenie włączenia wentylatora jest generowane, jeśli jest mniejsze niż 40 оC, wentylator jest wyłączony. Jeśli temperatura przekroczy 90 оPo awaryjnym wyłączeniu zasilania, na wyświetlaczu LCD pojawi się napis „Przegrzanie”. Aby uruchomić tryb autokalibracji, należy za pomocą przycisku SB2 zasygnalizować wyłączenie zasilania (AVM pozostaje włączone), a następnie nacisnąć przycisk SB1 i trzymając go ponownie nacisnąć SB2. Następnie na złącze X1 AVM przykładane są następujące przykładowe napięcia: na wejście Uvypr (pin 6) - 40 V, wejście UO (ciąg dalszy 1) - 20 V, do wejść Iн(kont. 2) i Imax (pin 5) - 0,5 V, co odpowiada spadkowi napięcia na czujniku prądu (R13 w [1]) przy In = 2 A. Napięcie 7 IN. Podczas kalibracji kanały są oznaczane na wskaźniku literami po lewej stronie: U - napięcie wyjściowe, I - prąd obciążenia, L - prąd zadziałania zabezpieczenia, t - temperatura, r - napięcie prostownika. Na przykład przed kalibracją kanału napięcia wyjściowego napis pokazany na ryc. 8.
Kanały do kalibracji wybiera się jeden po drugim, naciskając przycisk SB1, a za pomocą SB2 rozpoczyna się proces kalibracji wybranego kanału. O jego zakończeniu i zapisaniu wyniku do pamięci EEPROM poinformuje napis „Zapisano”, a po kolejnych 2 s na wskaźniku zobaczysz wartość odpowiedniego parametru obliczoną z wykorzystaniem wybranego współczynnika. Następnie możesz przejść do następnego kanału, naciskając przycisk SB1 lub powtórzyć kalibrację poprzedniego, naciskając SB2. Wyświetlając wartość napięcia wyjściowego na wskaźniku, AVM uwzględnia spadek napięcia na czujniku prądu odejmując go od wyniku pomiaru. Dlatego po zakończeniu kalibracji, gdy napięcia odniesienia z wejść AVM są usunięte, 19,5 V (o 0,5 V mniej niż napięcie odniesienia 20 V) i 2 A (co odpowiada spadkowi napięcia o 0,5 V na czujniku prądu) . AVM podłącza się do zasilacza [1] zgodnie ze schematem pokazanym na rys. 9. Rezystor R13, zgodnie z opisem bloku, składa się z trzech jednowatowych rezystorów o wartości nominalnej 1 oma, połączonych równolegle i ma rezystancję 0,33 oma. Musisz dodać do nich jeszcze jeden rezystor, zmniejszając całkowitą rezystancję do 0,25 oma. Upraszcza to obliczenia wykonywane przez mikrokontroler AVM.
Na tym samym schemacie przedstawiono prostownik służący jako źródło napięcia wejściowego zasilania transformatora T1 i diod VD1-VD4, wyposażony w ogranicznik prądu do ładowania kondensatora wygładzającego po załączeniu. Do jego działania jednocześnie z sygnałem otwierającym tranzystor VT1, co prowadzi do działania przekaźnika K1 i dostarczania napięcia sieciowego do uzwojenia sieciowego transformatora, mikrokontroler wysyła również sygnał, który otwiera fototranzystor transoptora U1 . W rezultacie tranzystor VT2 pozostaje zamknięty po włączeniu urządzenia, a prąd ładowania kondensatorów wygładzających prostownika przepływa przez rezystor R5, który go ogranicza. Program mikrokontrolera AVM monitoruje szybkość zmian napięcia na tych kondensatorach. Gdy tylko wystarczająco się zmniejszy (oznacza to, że kondensatory są prawie w pełni naładowane), sygnał otwierający fototranzystor transoptora U1 zostanie usunięty. W rezultacie napięcie bramki-źródła tranzystora VT2 wzrośnie. Jego kanał drenażowo-źródłowy zostanie otwarty. Ponieważ rezystancja otwartego kanału wynosi zaledwie 0,018 oma, żaden zauważalny prąd przez rezystor R5 już nie płynie i nie wpływa na dalszą pracę urządzenia. Transformator T1 - TTP-60 2x12 V. Diody Schottky'ego 90SQ045, z którego montowany jest prostownik mostkowy, można zastąpić 1N5822. Sam AVM jest zasilany z osobnego źródła U2 o napięciu 5 V, którego głównym wymaganiem jest minimum tętnień. Mikrokontroler pobiera nie więcej niż 20 mA, podświetlenie wskaźnika około 100 mA, kolejne 100 mA potrzebne jest na przekaźnik K1 (TRIL-5VDC-SD-2CM). Plik płytki drukowanej AVM w formacie Sprint Layout 5.0 i jego program do mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/02/avm.zip. literatura
Autor: V. Rybakov
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Zmiany klimatyczne wpłynęły na smak piwa ▪ Pierwsze 60 satelitów globalnego Internetu ▪ Pływający mikrorobot dostarcza leki
▪ część witryny internetowej elektryka. UEP. Wybór artykułów ▪ artykuł Diagnostyka termowizyjna. Historia wynalazku i produkcji ▪ artykuł Czym jest szczepienie roślin? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Snyt zwykły. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Aktywna antena KB. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Pochodnia z ust. Sekret ostrości
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