|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Dwa regulatory mocy mikrokontrolera. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Mikrokontrolery Do sterowania obciążeniem bezwładnościowym często stosuje się tyrystorowe regulatory mocy, które działają na zasadzie dostarczania do obciążenia kilku półcykli napięcia sieciowego, po których następuje przerwa. Zaletą takich regulatorów jest to, że czasy przełączania tyrystorów pokrywają się z momentami, w których napięcie sieciowe przechodzi przez zero, więc poziom zakłóceń radiowych jest znacznie zmniejszony. Ponadto taki regulator, w przeciwieństwie do regulatora sterowanego fazowo, nie zawiera analogowych elementów progowych, co zwiększa stabilność i ułatwia strojenie. Ponieważ obciążenie jest przełączane tylko w momentach przejścia napięcia sieciowego przez zero, minimalna porcja energii dostarczonej do obciążenia jest równa energii pobranej przez obciążenie w jednym półokresie. Dlatego, aby zmniejszyć krok regulacji mocy, konieczne jest wydłużenie powtarzającej się sekwencji półcykli. Na przykład, aby uzyskać krok 10%, długość powtarzającej się sekwencji wynosi 10 półcykli. na ryc. 1 (A) przedstawia sekwencję impulsów na elektrodzie sterującej tyrystora dla mocy w obciążeniu 30%. Jak widać, tyrystor jest otwarty podczas pierwszych trzech półokresów, a podczas następnych siedmiu jest zamknięty. Sekwencja ta jest następnie powtarzana. Częstotliwość przełączania takiego regulatora dla dowolnej mocy mniejszej niż 100% jest równa 1/10 częstotliwości półcyklu. O wiele bardziej logiczne byłoby równomierne rozłożenie półokresów, podczas których tyrystor jest otwarty w całej sekwencji. W ogólnym przypadku problem równomiernego rozkładu dowolnej liczby impulsów N w ciągu o długości M (gdy N jest mniejsze lub równe M) rozwiązuje algorytm Bresenhama, który jest zwykle używany w grafice rastrowej do wykreślania ukośnych segmenty. Algorytm ten jest realizowany przy użyciu arytmetyki liczb całkowitych, co znacznie upraszcza jego programowanie. na ryc. 1(B) przedstawia sekwencję dla tej samej potęgi 30%, ale przy użyciu algorytmu Bresenhama.
W tym drugim przypadku częstotliwość przełączania jest trzykrotnie wyższa. Należy zauważyć, że wzmocnienie jest bardziej zauważalne przy niewielkim kroku regulacji mocy. Na przykład w przypadku kroku 1% dla tej samej mocy 30% wzmocnienie będzie 30-krotne.
Podstawą regulatora mocy (patrz rys. 2) jest mikrokontroler U1 typu AT89C2051 firmy ATMEL. Do zasilania układu regulatora zastosowano transformator małej mocy T1, który wraz z zastosowaniem optotyrystorów zapewnia izolację galwaniczną od sieci. Dzięki temu urządzenie jest bardziej bezpieczne pod względem elektrycznym. Kolejną użyteczną cechą regulatora jest to, że można go stosować z obciążeniami zaprojektowanymi dla różnych napięć roboczych. W tym celu wystarczy przyłożyć wymagane napięcie z dodatkowego transformatora na wejście tyrystorowe. Na przykład regulator może służyć do zasilania lutownicy niskonapięciowej. Konieczne jest jedynie, aby napięcie i prąd nie przekraczały maksymalnego dopuszczalnego dla zastosowanych tyrystorów. Regulacja mocy w obciążeniu odbywa się za pomocą przycisków SB1 i SB2. Krótkie naciśnięcie jednego z przycisków powoduje zmianę mocy o jeden krok. Przytrzymanie przycisku powoduje monotonną zmianę mocy. Jednoczesne naciśnięcie dwóch przycisków wyłącza obciążenie, jeśli było wcześniej włączone lub włącza maksymalną moc, jeśli obciążenie było wyłączone. Do wskazania mocy w obciążeniu stosuje się siedmiosegmentowe wskaźniki LED HG1 - HG3. Aby zredukować liczbę elementów, stosuje się dynamiczne wskazanie, które jest zaimplementowane programowo. Wbudowany w mikrokontroler komparator analogowy wykonuje powiązanie z napięciem sieciowym. Napięcie przemienne jest dostarczane do jego wejść przez ograniczniki R17, R18, VD1, VD2 z uzwojenia wtórnego transformatora mocy. Rolę ogranicznika ujemnej polaryzacji pełnią diody mostka prostowniczego. Komparator przywraca znak napięcia sieciowego. Przełączenia komparatora występują w momentach przejścia napięcia sieciowego przez zero. Wyjście komparatora jest odpytywane przez oprogramowanie i gdy tylko zostanie wykryta zmiana jego stanu, do wyjścia sterującego tyrystorem (port mikrokontrolera INT0) jest wysyłany poziom sterowania w celu włączenia tyrystorów. Jeżeli bieżąca połowa cyklu ma zostać pominięta, nie jest wydawany żaden poziom sterowania. Następnie wskaźnik HG4 włącza się na 3 ms. W tym momencie sprawdzane jest naciśnięcie przycisków iw razie potrzeby zmieniana jest wartość aktualnej mocy. Następnie napięcie sterujące jest usuwane z tyrystorów, a wskaźniki HG4 i HG1 włączają się na 2 ms. Po tym oczekiwana jest nowa zmiana stanu komparatora w ciągu 4 ms. Jeśli nie ma zmiany, system nadal rozpoczyna cykl bez podłączenia do sieci. Tylko w tym przypadku tyrystory nie otwierają się. Odbywa się to, aby wskazanie działało normalnie nawet bez impulsów odniesienia do częstotliwości sieci. Taki algorytm działania nakłada jednak pewne ograniczenia na częstotliwość sieci: musi ona mieć odchylenie od 50 Hz nie większe niż 20%. W praktyce odchylenie częstotliwości sieci jest znacznie mniejsze. Sygnał z portu INT0 jest podawany na klucz wykonany na tranzystorach VT3 i VT4, który służy do sterowania diodami LED optotyrystorów. Kiedy sygnał RESET mikrokontrolera jest aktywny, port jest na poziomie logicznej jedynki. Dlatego zero jest wybierane jako poziom aktywny. Do przełączania obciążenia służą dwa optotyrystory połączone antyrównolegle. Diody LED optotyrystorów są połączone szeregowo. Prąd diod LED jest ustawiany przez rezystor R16 i wynosi około 100 mA. Regulator może pracować w dwóch trybach z różnymi krokami regulacji mocy. Wyboru trybu pracy dokonuje się zworką JP1. Stan tej zworki jest odpytywany natychmiast po zresetowaniu mikrokontrolera. W trybie 1 krok regulacji mocy wynosi 1%. W takim przypadku wskaźnik wyświetla liczby od 0 (0%) do 100 (100%). W trybie 2 krok regulacji mocy wynosi 10%. W takim przypadku wskaźnik wyświetla liczby od 0 (0%) do 10 (100%). Wybór liczby stopni 10 w trybie 2 wynika z faktu, że w niektórych przypadkach (np. sterowanie kuchenką elektryczną) nie jest wymagany mały krok regulacji mocy. Jeżeli regulator ma pracować tylko w trybie 2 to wskaźnik HG1 oraz rezystory R8, R9 można pominąć. Ogólnie rzecz biorąc, sterownik pozwala na dowolne ustawienie ilości poziomów mocy dla każdego z trybów. W tym celu należy wpisać żądaną wartość gradacji dla trybu 0005 w kodzie programu pod adresem 1H, a dla trybu 000 pod adresem 2BH.Trzeba tylko pamiętać, że maksymalna liczba gradacji w modzie 1 nie powinna przekraczać 127, aw trybie 2 - nie więcej niż 99, ponieważ wyświetlanie setek nie jest możliwe w tym trybie. Przy prądzie obciążenia do 2 A, optotyrystory mogą być używane bez radiatorów. Przy większym prądzie obciążenia optotyrystory należy montować na radiatorach o powierzchni 50 - 80 cm2. W przypadku stosowania regulatora o napięciu mniejszym niż 50 V, optotyrystory mogą mieć dowolną klasę napięcia. Podczas pracy z napięciem sieciowym klasa optotyrystorów musi wynosić co najmniej 6. Jako zasilacz można zastosować dowolny transformator małej mocy o napięciu uzwojenia wtórnego 8 - 10 V (przemiennym) i dopuszczalnym prądzie obciążenia co najmniej 200 mA transformator. Diody VD3 - VD6 można zastąpić diodami KD208, KD209 lub mostkiem prostowniczym KTs405 z dowolną literą. Układ stabilizujący U2 typ 7805 (domowy odpowiednik KR142EN5A, KR1180EN5) nie wymaga grzejnika. Tranzystory VT1 - VT3 - dowolne pnp małej mocy. Tranzystor VT4 można zastąpić tranzystorami KT815, KT817 z dowolną literą. Diody VD1, VD2 - dowolny krzem małej mocy, na przykład KD521, KD522. Guziki SB1 i SB2 - dowolne małe bez mocowania, np. PKN-159. Wskaźniki HG1 - HG3 - dowolne siedmiosegmentowe ze wspólną anodą. Pożądane jest jedynie, aby miały wystarczającą jasność blasku. Kondensatory C3, C4, C6 - dowolne elektrolityczne. Reszta kondensatorów jest ceramiczna. Rezystor R16 - MLT-0,5, reszta - MLT-0,125. Jeszcze wygodniej jest używać rezystorów SMD, na przykład P1-12. Chip U1 jest zainstalowany na gnieździe. Jeśli regulator jest złożony z części nadających się do użytku, a mikrokontroler jest zaprogramowany bez błędów, to regulator nie wymaga regulacji. Wskazane jest jedynie sprawdzenie prawidłowego powiązania z częstotliwością sieci. W tym celu należy zsynchronizować oscyloskop z napięciem sieciowym i upewnić się, że impulsy skanowania wyświetlacza (na pinach RXD i TXD mikrokontrolera) są zsynchronizowane z siecią i mają dwukrotnie większą częstotliwość sieci. Jeśli przy podłączonym obciążeniu synchronizacja zostanie zakłócona przez zakłócenia, konieczne jest podłączenie kondensatora o pojemności 12 - 13 nF między wejściami komparatora (piny 1, 4,7 mikrokontrolera). Możesz pobrać oprogramowanie: plik pwr100.bin (366 bajtów) zawiera oprogramowanie układowe ROM, plik pwr100.asm (7,106 bajtów) zawiera kod źródłowy. Biblioteki wymagane do tłumaczenia przy użyciu TASM 2.76 znajdują się w archiwum lib.zip (2,575 bajtów). Przy kroku regulacji mocy równym 1% niestabilność napięcia sieciowego jest głównym źródłem błędu ustawienia mocy. Jeśli obciążenie nie jest galwanicznie podłączone do sieci, łatwo jest zmierzyć średnią wartość napięcia przyłożonego do obciążenia i utrzymać ją na stałym poziomie za pomocą obwodu sprzężenia zwrotnego. Zasada ta jest realizowana w drugim regulatorze. Schemat blokowy urządzenia pokazano na ryc. 3.
Do pracy w trybie regulacji automatycznej wykorzystywane są dwa modulatory Bresenham Br. Maud. 1 i br. Maud. 2, które są realizowane w oprogramowaniu. Na wejściu modulatora Br. Maud. 1 otrzymuje kod wymaganej mocy, którą ustawia się za pomocą przycisków sterujących. Na wyjściu tego modulatora tworzona jest sekwencja impulsów, która po przefiltrowaniu przez filtr dolnoprzepustowy LPF 1 jest podawana na jedno z wejść komparatora. Napięcie pobierane z obciążenia jest dostarczane do drugiego wejścia komparatora przez filtr dolnoprzepustowy LPF 2. Z wyjścia komparatora jednobitowy sygnał błędu podawany jest na wejście mikrokontrolera, gdzie jest filtrowany cyfrowo. Ponieważ filtr cyfrowy filtra cyfrowego pracuje synchronicznie z modulatorami, zapewnione jest skuteczne tłumienie tętnień przy częstotliwości powtarzania sekwencji impulsów wyjściowych oraz przy harmonicznych tej częstotliwości. Z wyjścia filtra cyfrowego do kontrolera całkującego IR podawany jest 8-bitowy sygnał błędu. Aby poprawić dokładność, kontroler całkujący działa na siatce 16-bitowej. Dolne 8 bitów kodu wyjściowego sterownika jest podawane na wejście modulatora Br. Maud. 2, na wyjściu którego tworzona jest sekwencja impulsów, podawana do sterowania tyrystorowego. Schemat ideowy drugiego regulatora przedstawiono na rys. 4.
Ten kontroler jest bardzo podobny pod względem obwodów do opisanego powyżej, więc warto rozwodzić się tylko nad jego różnicami. Ponieważ dostępnych portów I/O mikrokontrolera było za mało, musieliśmy zrezygnować z wbudowanego komparatora. W regulatorze zastosowano podwójny komparator U2 typu LM393. Pierwsza połowa komparatora służy do łączenia z napięciem sieciowym. Ze względu na specyfikę LM393 do obwodu wiążącego musiał zostać dodany rezystor R27, który wraz z R14, R15 tworzy dzielnik napięcia zmniejszający ujemne napięcie na wejściach komparatora. Meander częstotliwości sieciowej z wyjścia komparatora podawany jest na wejście mikrokontrolera INT0. Druga połowa komparatora jest wykorzystywana w pętli sprzężenia zwrotnego. Jednobitowy sygnał błędu jest wprowadzany do mikrokontrolera T1. Na wejściach komparatora zainstalowany jest filtr dolnoprzepustowy utworzony przez elementy R16, C7 i R17, C8. Sygnał z wyjścia modulatora (wyjście T0 mikrokontrolera) podawany jest na wejście filtra dolnoprzepustowego przez dzielnik R18, R19. Dzielnik jest konieczny, ponieważ komparator nie może pracować przy napięciach wejściowych zbliżonych do napięcia zasilania. Impulsy za dzielnikiem mają amplitudę około 3,5 V. Stabilność amplitudy jest określona przez stabilność napięcia zasilania +5 V, które służy jako odniesienie. Napięcie usunięte z obciążenia jest podawane na wejście innego filtra dolnoprzepustowego również przez dzielnik utworzony przez rezystory R20, R21. Dzielnik ten dobrany jest w taki sposób, aby przy znamionowym napięciu sieci i 100% mocy obciążenia napięcie na wyjściu filtra dolnoprzepustowego wynosiło 3,5 V. Sygnał z wyjścia mikrokontrolera INT1 przez przełącznik tranzystorowy podawany jest do sterowania tyrystorami. Optotyrystory V1 i V2 wraz z zespołem diod VD11 tworzą sterowany prostownik zasilający obciążenie. Przyciski sterujące do zapisywania portów mikrokontrolera są zawarte w inny sposób. Występuje przerwa w cyklu pracy regulatora w momencie zgaszenia wskaźników. W tym czasie można było skanować przyciski za pomocą linii tych wskaźników. W ten sposób trzy przyciski wykorzystują tylko jedną dodatkową linię: jest to linia powrotna P3.7. Trzeci przycisk był potrzebny do sterowania trybem „AUTO”. Bezpośrednio po włączeniu regulator przechodzi w tryb ręczny tj. funkcjonalnie odpowiada regulatorowi opisanemu powyżej. Aby włączyć tryb regulacji automatycznej należy jednocześnie nacisnąć przyciski „AUTO” i „UP”. W tym samym czasie zaświeci się dioda LED „AUTO”. W tym trybie sterownik automatycznie utrzymuje ustawioną moc. Jeśli teraz wciśniesz i przytrzymasz przycisk „AUTO”, to na wskaźnikach możesz zobaczyć aktualny stan regulatora (procenty mocy wyjściowej, które zmieniają się wraz z wahaniami napięcia sieciowego, aby moc pozostała niezmieniona). Jeżeli napięcie sieciowe spadło tak bardzo, że utrzymanie zasilania nie jest możliwe, dioda „AUTO” zaczyna migać. Tryb regulacji automatycznej można wyłączyć przez jednoczesne naciśnięcie przycisków „AUTO” i „W DÓŁ”. Przy prądzie obciążenia większym niż 2 A optotyrystory należy zainstalować na radiatorze. Podstawy optotyrystorów są połączone z anodami, dlatego w tym obwodzie urządzenia można zamontować na wspólnym grzejniku, który jest podłączony do wspólnego przewodu urządzenia. Jako VD11 pożądane jest zastosowanie zespołu diod Schottky'ego (lub dwóch oddzielnych diod Schottky'ego, na przykład KD2998). W skrajnych przypadkach można zastosować konwencjonalne diody, które pozwalają na wymagany prąd obciążenia. Dobre wyniki można uzyskać stosując KD2997, KD2999, KD213. Komparator LM393 jest produkowany przez firmę Integral software pod oznaczeniem IL393. Możesz także użyć dwóch oddzielnych komparatorów, na przykład LM311 (alias KR554CA3). Zamiast tranzystora KP505A (wyprodukowanego przez fabrykę tranzystorów w Mińsku) można zastosować tranzystor bipolarny KT815, KT817, dodając szeregowo rezystor 1 KΩ do obwodu kolektora VT3. W przypadku pozostałych szczegółów wymagania są takie same jak w przypadku regulatora opisanego powyżej. Aby wyregulować regulator, konieczne jest podłączenie do niego obciążenia i podanie znamionowego napięcia sieciowego (na przykład za pomocą LATR). Następnie musisz ustawić maksymalną moc (100%). Rezystor trymera R21 jest niezbędny do uzyskania różnicy napięć na wejściach 5 i 6 komparatora U2B, bliskiej zeru. Następnie musisz zmniejszyć moc do 90% i włączyć tryb „AUTO”. Regulując R21 należy uzyskać zbieżność (z dokładnością do ±1 jednostki) mocy zainstalowanej i wskazań wskaźników w trybie sterowania stanu sterownika (z wciśniętym przyciskiem „AUTO”). Możesz pobrać oprogramowanie: plik pwr100a.bin (554 bajty) zawiera oprogramowanie układowe ROM, plik pwr100a.asm (10,083 2.76 bajty) zawiera kod źródłowy. Biblioteki wymagane do tłumaczenia przy użyciu TASM 2,575 znajdują się w archiwum lib.zip (XNUMX bajtów). Pobierz pliki. Autor: Leonid Iwanowicz Ridiko, wubblick@yahoo.com; Publikacja: cxem.net
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Panele słoneczne dla FlixBus ▪ Wpływ muzyki na stan pamięci
▪ sekcja witryny Podstawy pierwszej pomocy (OPMP). Wybór artykułu ▪ artykuł Ekrany ochronne. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł Jostera Purshy. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Przedrostek z modulatorem magnetycznym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Autosound: zainstaluj się. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
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