Przetwornica napięcia na mikrokontrolerze do zasilania urządzenia pomiarowego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki

 Komentarze do artykułu

Proponowanym urządzeniem jest przetwornica napięcia stałego 3 V na napięcie stałe 9 V. Wykonana jest w wymiarach dziewięciowoltowej baterii Krona i ma zastąpić ją w przyrządach pomiarowych z własnym zasilaniem. Podstawowym źródłem napięcia są dwa sole lub alkaliczne ogniwa galwaniczne wielkości AAA. Możliwe jest użycie akumulatorów Ni-MH o tej samej wielkości. Sprawność konwertera wynosi 66...81%.

Obwód konwertera pokazano na rys. 1. Jego głównym elementem jest mikrokontroler ATtiny13A-SU (DD1), taktowany wewnętrznym oscylatorem RC. Przetwornik napięcia podwyższającego jest zaimplementowany na tranzystorze VT1, cewce indukcyjnej L1, diodzie Schottky'ego VD1 i kondensatorze C4. Tranzystor VT2 odłącza obciążenie od przetwornika w trybie „uśpienia” mikrokontrolera. Dioda Zenera VD2 i rezystor R5 chronią elementy przetwornicy w przypadku przerwy w obciążeniu (odłączenia). Podczas normalnej pracy przez obwód ochronny nie przepływa prąd.

Ryż. 1. Obwód konwertera

Przetwornica przystosowana jest do pracy przy stałym obciążeniu. Jego napięcie wyjściowe nie jest stabilizowane i zależy od napięcia zasilania. Na przykład spada do 7,6 V, gdy napięcie zasilania spada do 2,5 V.

Aby pełniej wykorzystać energię pierwotnego źródła zasilania i utrzymać napięcie wyjściowe na zadanym poziomie, mikrokontroler DD1 podczas uruchamiania przetwornicy sprawdza napięcie na swoim wyjściu. W tym celu część napięcia wyjściowego z rezystora trymera R4 jest dostarczana na wejście PB4 mikrokontrolera, które działa jako tryb wejściowy wbudowanego komparatora napięcia.

Wszystkie elementy konwertera umieszczone są na płycie o wymiarach 48x26 mm wykonanej obustronnie z folii z włókna szklanego o grubości 1 mm. Jego rysunek i rozmieszczenie części pokazano na ryc. 2. Po stronie płytki wolnej od części wlutowano cztery styki do podłączenia akumulatorów w przeznaczone dla nich otwory. Styki wycięte są z blachy mosiężnej o grubości 0,3 mm. Wysokość styku - 10 mm, szerokość - 5...8 mm, długość płatka do wlutowania w otwór - 2 mm, szerokość - 1,5 mm.

Ryż. 2. Płytka konwertera i rozmieszczenie na niej elementów

Kondensatory tlenkowe mają rozmiar D TECAP, pozostałe kondensatory i rezystory mają rozmiar 1206 do montażu powierzchniowego. Rezystor trymera R4 - SP3-19a-0,5 W, cewka indukcyjna L1 - LQH43CN101K. Wybór cewki ma znaczący wpływ na sprawność przetwornicy. Przykładowo wymiana powyższej cewki na nieco większą RLB0712 zwiększa sprawność o 3...5%, ale niestety powoduje, że gabaryty przetwornicy przekraczają wymiary akumulatora Krona. Aby zamontować tę cewkę na płytce, służą podkładki z otworami oznaczonymi L1'. Montuje się go w pozycji „leżącej”. Wymiana diody BAT1 oryginalnie stosowanej w jednej z opcji konwertera jako VD41 na diodę MBR0540 umożliwiła zwiększenie sprawności o 2%.

Widok zmontowanego konwertera od strony części pokazano na rys. 3, a od strony montażu akumulatora – na rys. 4.

Ryż. 3. Widok zmontowanego przetwornika od strony części

Ryż. 4. Widok zmontowanego konwertera od strony montażu akumulatora

Program mikrokontrolera wykorzystuje ośmiobitowy timer pracujący w szybkim trybie PWM oraz komparator analogowy. Częstotliwość powtarzania impulsów przy PWM została wybrana na 37500 Hz – maksymalna możliwa przy częstotliwości zegara mikrokontrolera wynoszącej 9,6 MHz. Wewnętrzne źródło napięcia odniesienia jest podłączone do nieodwracającego wejścia AI N0 komparatora analogowego.

stół

1 - nie zaprogramowany
0 - zaprogramowane

Kontrolowane napięcie wyjściowe przyłożone do pinu PB4 mikrokontrolera jest podawane na wejście odwracające komparatora AIN1 poprzez multiplekser ADC. Stan wyjścia komparatora ACO jest sprawdzany przez procedurę przetwarzania przerwań, gdy licznik czasu T0 się przepełni. Gdy ACO=1, wartość w rejestrze porównawczym timera jest zwiększana, co zwiększa współczynnik wypełnienia impulsów sterujących tranzystorem VT1 przetwornicy. Przy ACO=0 wartość ta pozostaje niezmieniona, ponieważ napięcie wyjściowe osiągnęło już określone 9 V.

Timer wyłączenia konwertera jest zaimplementowany programowo i jest licznikiem pomniejszanym o przerwania od timera T0. Program oblicza wartość początkową zapisaną w rejestrach tego licznika korzystając ze wzoru N=T_poza·37500, gdzie T_poza - wymagany czas pracy konwertera przed wyłączeniem, s; 37500 - częstotliwość powtarzania impulsów sterujących, Hz. Program określa T_poza=900 s (15 min). Po tym czasie mikrokontroler „zasypia” przechodząc w tryb zużycia mikroenergii POWER DOWN.

Sterowanie konwerterem możliwe jest za pomocą opcjonalnego przycisku SB1, którego podłączenie pokazano na schemacie na rys. 1 liniami przerywanymi. Żądanie przerwania zewnętrznego generowane po naciśnięciu tego przycisku powoduje powrót „uśpionego” mikrokontrolera do trybu pracy. A jeśli naciśniesz go podczas pracy konwertera, mikrokontroler przejdzie z trybu pracy do trybu „uśpienia”, wyłączając konwerter. Aby obsługiwać przycisk w różnych trybach, program generuje opóźnienia 0,5 s. W stanie „uśpienia” mikrokontrolera przetwornik pobiera jedynie 6...10 μA, więc jeżeli jest przycisk, to przełącznik SA1 nie jest konieczny i można go pominąć i zastąpić zworką.

W przypadku braku przycisku SB1 ponowne włączenie konwertera wyłącznikiem SA1 po zadziałaniu timera wyłączenia możliwe jest dopiero po dwóch minutach. W tym czasie, gdy przełącznik jest otwarty, mikrokontroler zużywa energię zmagazynowaną w kondensatorze C2 i znajduje się w stanie uśpienia.

Przetwornik projektowany jest bez odniesienia do konkretnego typu urządzenia pomiarowego wymagającego napięcia zasilania 9 V. Modyfikacja takiego urządzenia sprowadza się do zamontowania w nim przełącznika SA1 lub przycisku SB1. Dla wygody można je podłączyć do konwertera za pomocą miniaturowych złączy. Wymiana konwertera na akumulator Krona nie nastręcza żadnych trudności.

Po zamontowaniu wszystkich części na płytce oprócz cewki L1 i sprawdzeniu jej pod kątem przerw i zwarć, należy ustawić suwak rezystora R4 w pozycji środkowej i przystąpić do programowania mikrokontrolera. Do pamięci programu mikrokontrolera należy wczytać kody z pliku CONVERTER-DC2.hex dołączonego do artykułu. Jego konfigurację należy zaprogramować zgodnie z tabelą. Należy pamiętać, że bit CKDIV8 zaprogramowany przez producenta mikrokontrolera musi być niezaprogramowany.

Na płytce dostępne są wszystkie styki niezbędne do podłączenia do programatora. Jeżeli programator pracuje wyłącznie z napięciem zasilania 5 V, to takie samo napięcie należy podać do obwodu zasilania mikrokontrolera. Po pomyślnym zaprogramowaniu płytka będzie wymagała zasilania napięciem 3 V.

Zmierz prąd pobierany przez miernik, w którym zamierzasz zastosować przetwornicę, i załaduj przetwornicę rezystorem o odpowiedniej wartości. Po zamontowaniu cewki L1 należy zasilić przetwornicę i wyregulować napięcie wyjściowe rezystorem trymującym R4 tak, aby

równe 9 V. Przesunięcie suwaka rezystora trymera do jego dolnego zacisku zgodnie z obwodem zwiększa napięcie wyjściowe, a w przeciwnym kierunku - zmniejsza je. Należy pamiętać, że program zmienia napięcie wyjściowe dopiero po włączeniu zasilania lub wyjściu mikrokontrolera z trybu uśpienia.

Wyłącz konwerter, podłącz do niego rzeczywiste obciążenie i włącz ponownie. Jeżeli napięcie różni się od wymaganego, należy je wyregulować za pomocą rezystora dostrajającego R4. Następnie zmierz prąd pobierany z elementów G1 i G2 i oblicz sprawność przetwornicy. Dla jednej z wykonanych przeze mnie próbek okazało się, że wynosi ona 74% przy napięciu zasilania 3 V i 64% przy 2 V. Przy przetwornicy, w której zamontowana jest cewka RLB0712, sprawność wyniosła odpowiednio 78% i 66%. .

Jeżeli przy napięciu wejściowym 3 V i prądzie obciążenia 6 mA napięcie wyjściowe zostanie ustawione na 9,2 V, to przy napięciu wejściowym 2 V spadnie do 8,5 V. Przy dalszym rozładowaniu akumulatora zasilającego, gdy napięcie wyjściowe spadnie do 6,5 V, na wskaźniku urządzenia pomiarowego pojawi się symbol słabej baterii.

Wykonałem dwa egzemplarze konwertera: jeden do zasilania multimetru DT930F+, drugi do zasilania miernika pojemności i indukcyjności MY6243. Urządzenia te nie mają timera wyłączania, więc całkowite wyczerpanie ich baterii z powodu zapomnienia było dość powszechne. Po zainstalowaniu w nich konwerterów takie problemy ustały.

Program mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/conv.zip.

Autor: N. Salimov

Zobacz inne artykuły Sekcja Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Mikrofon bezprzewodowy Nikon ME-W1 Nikon 04.03.2015 Firma Nikon zaprezentowała nowy wielokierunkowy monofoniczny mikrofon bezprzewodowy ME-W1, który może nagrywać dźwięk z odległości do 50 metrów. Mikrofon ME-W1 jest kompatybilny z każdym aparatem, który posiada odpowiednie gniazdo połączeniowe, a nie tylko rozwiązaniami firmy Nikon - do podłączenia mikrofonu do aparatów innych producentów należy użyć specjalnych kabli (sprzedawanych osobno). System składa się z niewielkiego nadajnika i odbiornika o wymiarach 23 x 74,6 x 23,3 mm, pomiędzy którymi wymiana danych odbywa się poprzez Bluetooth. Według Nikona jedno ładowanie baterii AAA wystarcza na trzy godziny ciągłej pracy (pojemność baterii nie jest określona). ME-W1 jest przeznaczony do nagrywania dźwięku za pomocą nadajnika i odbiornika mikrofonu. Dźwięk można nagrywać za pomocą samego mikrofonu lub zarówno mikrofonu, jak i odbiornika. A to oznacza możliwość skupienia się tylko na temacie nagrania, czyli nagrania dwukierunkowej rozmowy. Urządzenie jest wyposażone w monofoniczne wejście audio, a jeśli chcesz nagrywać w stereo, możesz użyć mikrofonu stereo ME-1 (sprzedawany oddzielnie), który podłącza się do dedykowanego gniazda mikrofonowego ME-W1. Stopień ochrony ME-W1 przed wilgocią - IPX5 (ochrona przed spływaniem wody z dowolnego kierunku).

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Teraz rozumiem, dlaczego potrzebujemy dodatku

▪ Subminiaturowy aparat cyfrowy CardCam

▪ Plastik do recyklingu w gospodarstwie domowym

▪ Paliwo z herbaty nasennej

▪ Święta zagrażają dziecięcej otyłości

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny Uwaga dla ucznia. Wybór artykułu

▪ artykuł Upokorzony i znieważony. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Kto pierwszy dostał olej? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Instalator mostów stalowych i żelbetowych. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Miernik pojemności kondensatorów elektrolitycznych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Zabawny fan. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024