|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Moduł do pomiaru i zabezpieczenia zasilania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze Proponowany moduł może być stosowany w połączeniu z zasilaczami laboratoryjnymi w celu zabezpieczenia ich obciążenia przed przekroczeniem ustalonych wartości napięcia i prądu. Opisy takich urządzeń były wielokrotnie publikowane, czego przykładem jest artykuł „Zaawansowane cyfrowe urządzenie zabezpieczające z funkcją pomiarową” („Radio”, 2007, nr 7, s. 26-28, autor N. Zaets), w którym opisano urządzenie do tego celu na mikrokontrolerze PIC16F873 z dwucyfrowym siedmioelementowym wskaźnikiem LED. Natomiast proponowany moduł bazuje na mikrokontrolerze ATmega8535L-8PU oraz wyświetlaczu LCD zawierającym cztery linie po 16 znaków każda. Początkowo do pomiaru prądu zamierzałem wykorzystać wejście różnicowe ADC mikrokontrolera z wbudowanym przedwzmacniaczem. Test ujawnił jednak niestabilność takiego pomiaru. Wykorzystanie wzmacniacza operacyjnego w jednostce pomiaru prądu również zostało uznane za niewłaściwe z tego samego powodu. Wybrano kompromisową opcję pomiaru prądu dwoma kanałami ADC przy stosunkowo dużej rezystancji rezystorów czujnika prądu. Pierwszy kanał, wykorzystując czujnik prądu o rezystancji 0,5 Ohm, mierzy prąd do 1 A z rozdzielczością 10 mA. Drugi kanał jest w stanie mierzyć prąd do 5 A z rozdzielczością 0,1 A za pomocą czujnika prądu o rezystancji 0,05 Ohm. Urządzenie mierzy napięcie z rozdzielczością 0,1 V. Czas odpowiedzi zabezpieczenia zależy głównie od częstotliwości taktowania przetwornika ADC (125 kHz). Obliczony i potwierdzony za pomocą oscyloskopu czas trwania konwersji analogowo-cyfrowej wynosi 110 µs. Mikrokontroler poświęca 220 μs plus całkowity czas wykonywania poleceń przełączania na pomiar zarówno napięcia, jak i prądu. Przy częstotliwości zegara mikrokontrolera 8 MHz są one wykonywane w 3,7 µs. Procedury wyświetlania informacji na wskaźniku mogą przyczynić się do wydłużenia czasu reakcji zabezpieczenia. Program uzyskuje do niego dostęp co 0,28 sekundy (określone przez stałą TimeDisp). Wyprowadzenie informacji zajmuje 4 ms (mierzone oscyloskopem). Czas zliczany jest przez dwa liczniki, pierwszy z nich jest inkrementowany przez program w każdym cyklu pomiarowym, a drugi zlicza przekroczenia pierwszego. Gdy zawartość drugiego licznika osiągnie wartość powyższej stałej, na wskaźniku pojawi się informacja. Prawdopodobieństwo wystąpienia zdarzenia awaryjnego w czasie obsługi wskaźnika maleje wraz ze wzrostem czasu wezwań do wskaźnika. Jeśli wymagane jest minimalne opóźnienie odpowiedzi, program powinien mieć zakaz dostępu do wskaźnika. Taki tryb jest zapewniony. Sterowanie urządzeniem odbywa się za pomocą siedmiu przycisków, przełącznika oraz enkodera z przyciskiem. Zastosowanie enkodera upraszcza wprowadzanie informacji do mikrokontrolera. Wskaźnik znajomości 64 znacznie zwiększa możliwość informowania użytkownika o stanie urządzenia. Stosunkowo duża objętość programu wynika z obecności w nim licznych tekstów komunikatów wyświetlanych na wskaźniku. Oprócz wyświetlania informacji wizualnych, dostępna jest również sygnalizacja dźwiękowa zadziałania zabezpieczenia. Do artykułu dołączone są dwie wersje programu. Pierwszy (tekst źródłowy Modul-P&M4.asm, plik startowy Modul-P&M4.hex) nie przewiduje zapisywania ustawionych wartości progów zadziałania zabezpieczenia w pamięci nieulotnej mikrokontrolera. Po włączeniu zasilania lub wymuszeniu resetu mikrokontrolera program ten zapisze maksymalne dopuszczalne wartości do rejestrów porównawczych. W drugim wariancie programu (kod źródłowy Modul-P&M-EP.asm, plik startowy Modul-P&M-EP.hex) ustawione wartości progowe są zapisywane w pamięci EEPROM po wyłączeniu zasilania. Przy następnym włączeniu program je przywróci. Schemat modułu przedstawiono na rys. 1. Pierwszy kanał pomiaru prądu tworzą rezystory-czujniki prądowe R12, R14, rezystor dostrajający R16 i wejście asymetryczne przetwornika ADC ADC1, drugi kanał pomiaru prądu to rezystory R11, R13, rezystor dostrajający R15 oraz wejście asymetryczne przetwornika ADC ADC3. Obciążenie pierwszego kanału jest podłączone między dodatnim zaciskiem chronionego źródła a zaciskiem „-out”, a obciążenie drugiego kanału jest podłączone między tym samym zaciskiem źródła a zaciskiem „-out.2”. Część napięcia źródłowego z zacisku „+U” poprzez dzielnik napięcia utworzony przez rezystor stały R18 i rezystor trymerowy R17 jest podawana do pomiaru na niezbalansowane wejście przetwornika ADC4 ADC.
Rezystory trymera R15-R17 są używane podczas ustawiania odczytów napięcia i prądu na wskaźniku HG1 za pomocą standardowych przyrządów. Każdy z przełączników tranzystorowych, który w razie potrzeby odłącza obciążenie i sterowane źródło, składa się z potężnego tranzystora polowego i kontrolującego go tranzystora bipolarnego. Można tu zastosować tranzystory polowe o napięciu progowym 2 ... 5 V. Krótkotrwałe miganie diody HL1 po włączeniu zasilania (ustawienie do stanu początkowego) jest spowodowane faktem, że po tym czasie wyjścia mikrokontrolera znajdują się przez pewien czas w stanie wysokiej impedancji. W rezultacie impuls prądu przepływa przez obwód zasilania dodatniego - dioda HL1 - rezystory R2, R7 - złącze emitera VT4 - dioda VD3 - przewód wspólny (dla kanału 1). Z podobnego powodu miga również dioda HL2. Gdy moduł pracuje, odpowiednia dioda LED zapala się jednocześnie z włączonym kanałem: kanał 1 - HL1, kanał 2 - HL2. Enkoder S1 służy do ustawienia progów dla zabezpieczenia prądowego i napięciowego. Przewidziana jest dźwiękowa sygnalizacja zadziałania zabezpieczenia napięciem lub prądem. W tym celu służy węzeł ze wzmacniacza opartego na tranzystorze VT5 i elektromagnetycznym emiterze dźwięku HA1. LCD HG1 współpracuje z ośmiobitową magistralą danych utworzoną przez linie portu B mikrokontrolera. Na swoim ekranie program wyświetla informacje o zmierzonych wartościach napięcia i prądu, trybach pracy urządzenia. Po włączeniu zasilania lub zresetowaniu mikrokontrolera moduł przechodzi w stan czuwania. Oba kanały są zamknięte, napięcie i prąd nie są mierzone. Źródło napięcia stabilizowanego podłączyć do zacisków „+U” i „-izh”, a obciążenie do zacisków „+U” i „-out1”. Po wybraniu pierwszego kanału przez naciśnięcie przycisku SB3, użyj rezystorów trymerowych R16 i R17, aby dopasować odczyty modułu i wzorcowego amperomierza i woltomierza. Naciskając przycisk SB2, powróć do trybu gotowości. Następnie podłącz obciążenie do kanału 2 (zaciski „+U” i „-out.2”), wybierz drugi kanał, naciskając przycisk SB4 i wyreguluj rezystor dostrajający R15, aby dopasować go do odczytów wyświetlacza LCD i amperomierza wzorcowego. Naciskając przycisk enkodera wybierz go, aby ustawić progi zabezpieczenia napięciowego i prądowego. Ustaw żądany próg prądu w jednym z kanałów, obracając enkoder i naciskając przycisk SB6 (kanał 1) lub SB7 (kanał 2), zapisz tę wartość do rejestru porównawczego mikrokontrolera. Program zabrania ustawiania progu ochrony powyżej 1 A w kanale 1, a przy próbie wykonania tej czynności na wyświetlaczu LCD pojawia się odpowiednie ostrzeżenie. Naciśnięcie przycisku SB5 powoduje wpisanie progu ochrony przeciwprzepięciowej do rejestru porównawczego. Po zarejestrowaniu wszystkich progów, naciskając przycisk SB2, należy przywrócić moduł do stanu czuwania. Sprawdź działanie zabezpieczenia przekraczając ustawione progi napięcia i prądu. Po jego uruchomieniu zostanie wyemitowany sygnał dźwiękowy, a na wyświetlaczu LCD zostanie wyświetlona informacja o zdarzeniu. Jednocześnie zgaśnie dioda kanału, w którym nastąpiło wyzwolenie. Po zadziałaniu zabezpieczenia możliwe są dwie opcje dalszych działań: naciśnięciem przycisku SB2 powrót do stanu czuwania lub naciśnięciem przycisku enkodera wejście w tryb nastawy progu. W drugim przypadku aktualne wartości z rejestrów porównawczych zostaną skopiowane do rejestrów używanych w procedurze serwisowej enkodera, co przyspieszy instalację nowych wartości. W trybie pracy modułu, naciskając przyciski SB5-SB7, można wpisać do rejestrów porównawczych aktualne wartości napięcia lub prądu załączonego kanału powiększone o dwie jednostki najmniej znaczącej cyfry. Włącz szybki wyłącznik ochronny SA1, wstępnie ustaw wymagane wartości napięcia, prądu i progów. Odpowiednie informacje są wyświetlane na wyświetlaczu LCD. Płytkę drukowaną modułu pokazano na rys. 2, rozmieszczenie elementów na nim - na ryc. 3. Wszystkie pola do podłączenia przycisków, enkodera, diod LED, LCD oraz zasilania znajdują się w rastrze 2,54 mm na krawędziach płytki. W razie potrzeby można podłączyć zewnętrzne komponenty i zasilać przez męskie złącza wielostykowe. Ze względu na duży (do 220 mA) pobór prądu podświetlenie wskaźnika zasilane jest bezpośrednio z zasilacza poprzez wyłącznik SA2. Lepiej jest umieścić rezystor regulacji kontrastu R20 na jednej ze ścianek obudowy. Odcinki drukowanych przewodów, przez które przepływa prąd obciążenia drugiego kanału, należy wzmocnić, lutując nad nimi druty lutownicze o średnicy 1 mm.
Na płytce jest wystarczająco dużo miejsca, aby w razie potrzeby zainstalować radiatory dla tranzystorów VT1 i VT2. Mikrokontroler ATmega8535L-8PU można wymienić na ATmega8535-16PU lub jeden z tej samej rodziny z indeksami PI, a wyświetlacz LCD DV-16400S1F-BLY-H/R można wymienić na WH-1604A-YGH-CT lub inny zrusyfikowany czteroliniowy z kontrolerem kompatybilnym z KS0066U. Zamiast emitera dźwięku elektromagnetycznego HC0905F wystarczy HCM1212A. Wskazane na schemacie diody GS1A (VD2 i VD3) są analogami diod 1N4001 w wersji do montażu powierzchniowego. Rezystory trymera R15-R17 - wieloobrotowe importowane 3266W o rezystancji od 100 do 500 omów (R15, R16) i co najmniej 500 omów (R17). Istnieje możliwość zastąpienia rezystorów dostrajających dzielnikami z dwóch stałych rezystorów wybranych podczas uruchamiania. Rezystory R12, R14 - MOH-0,5, które można zastąpić importowanym CF-50 lub CF-100. Rezystory R11, R13 - SQP o mocy 3 watów. Ograniczenie prądu 5A jest spowodowane zbyt dużym nagrzewaniem się tych rezystorów przy wyższym prądzie. Zastępując je mocniejszymi, takimi jak drutowe KNP-500 czy KNP-600, można mierzyć prądy do 9,9 A bez zmiany programu. Do zasilania modułu autor wykorzystał zasilacz transformatorowy z odtwarzacza wideo. Napięcie +12 V jest usuwane z wejścia zintegrowanego regulatora napięcia +5 V. Moduł montowany jest w obudowie z zasilacza komputerowego o mocy 300 W. Cała stara zawartość obudowy została usunięta, tylna ścianka wycięta. Jego pozostałości tworzą ramkę, do której za pomocą śrub M3 mocowany jest nowy plastikowy panel czołowy modułu. Jego widok z tego panelu pokazano na ryc. 4.
Program mikrokontrolera powstał w środowisku programistycznym AVR Studio 4. Konfiguracja mikrokontrolera ATmega8535L do współpracy z wewnętrznym generatorem RC na częstotliwości 8 MHz musi być zgodna z tabelą. stół
W swojej pracy używam regulowanego zasilacza wykonanego w latach 80-tych i zdarzają się przypadki przegrzania tranzystora regulacyjnego P210, po którym następuje wzrost napięcia wyjściowego. Stało się tak również podczas współpracy z opisanym modułem zabezpieczającym. Moduł działał zgodnie z oczekiwaniami, wyłączał napięcie, dawał sygnały dźwiękowe i świetlne, wyświetlał odpowiednie informacje na wyświetlaczu LCD. Programy mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/10/modul.zip. Autor: N. Salimov
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Ciężarówki na zdjęciu rentgenowskim ▪ Przekształcenie metalu w dielektryk ▪ Nowy system wychwytywania dwutlenku węgla ▪ Uruchomiono nowe narzędzie do wyszukiwania egzoplanet ▪ Sega rezygnuje z gier blockchain na rzecz klasyki
▪ sekcja serwisu Prace elektryczne. Wybór artykułu ▪ artykuł Międzynarodowe stosunki gospodarcze. Notatki do wykładów ▪ artykuł Dlaczego lód pęka w rurach? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Elektroszczotka. warsztat domowy
Komentarze do artykułu: jury Czy można uzyskać oprogramowanie układowe wyświetlacza LCD w języku angielskim. Nie mogę znaleźć ani kupić z rosyjskim.
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