Zasilanie mikrokontrolera. Zasilacz laboratoryjny na mikrokontrolerze

Dobry, niezawodny i prosty w obsłudze zasilacz to najważniejsze i najczęściej używane urządzenie w każdym amatorskim laboratorium radiowo-telewizyjnym.

Przemysłowy zasilacz stabilizowany to dość drogie urządzenie. Wykorzystując mikrokontroler przy projektowaniu zasilacza można zbudować urządzenie posiadające wiele dodatkowych funkcji, łatwe w produkcji i bardzo przystępne cenowo.

Ten cyfrowy zasilacz prądu stałego okazał się bardzo udanym produktem i obecnie doczekał się trzeciej wersji. Nadal opiera się na tym samym pomyśle, co pierwsza opcja, ale zawiera kilka ciekawych ulepszeń.

Wstęp

Ten zasilacz jest najmniej skomplikowany w wykonaniu niż większość innych obwodów, ale ma o wiele więcej funkcji:

Wyświetlacz pokazuje aktualnie zmierzone wartości napięcia i prądu.
- Wyświetlacz pokazuje ustawione limity napięcia i prądu.
- Stosowane są wyłącznie standardowe komponenty (bez specjalnych chipów).
- Wymaga napięcia zasilania o pojedynczej polaryzacji (brak oddzielnego ujemnego napięcia zasilania dla wzmacniaczy operacyjnych lub logiki sterującej)
- Możesz sterować zasilaniem ze swojego komputera. Możesz odczytać prąd i napięcie oraz ustawić je za pomocą prostych poleceń. Jest to bardzo przydatne w przypadku testów automatycznych.
- Mała klawiatura do bezpośredniego wprowadzania żądanego napięcia i maksymalnego prądu.
- To naprawdę małe, ale potężne źródło zasilania.

Czy można usunąć niektóre komponenty lub dodać dodatkowe funkcje? Sztuka polega na przeniesieniu funkcjonalności komponentów analogowych, takich jak wzmacniacze operacyjne, do mikrokontrolera. Innymi słowy, złożoność oprogramowania, algorytmów wzrasta, a złożoność sprzętu maleje. Zmniejsza to ogólną złożoność, ponieważ oprogramowanie można po prostu pobrać.

Podstawowe pomysły na projekty elektryczne

Zacznijmy od najprostszego zasilacza stabilizowanego. Składa się z 2 głównych części: tranzystora i diody Zenera, która wytwarza napięcie odniesienia.

Napięcie wyjściowe tego obwodu będzie wynosić Uref minus 0,7 V i będzie mieściło się pomiędzy B i E na tranzystorze. Dioda Zenera i rezystor wytwarzają napięcie odniesienia, które jest stabilne nawet w przypadku wystąpienia skoków napięcia na wejściu. Tranzystor jest potrzebny do przełączania dużych prądów, których nie są w stanie zapewnić dioda Zenera i rezystor. W tej roli tranzystor tylko wzmacnia prąd. Aby obliczyć prąd na rezystorze i diodzie Zenera należy podzielić prąd wyjściowy przez HFE tranzystora (liczba HFE, którą znajdziesz w tabeli z charakterystyką tranzystora).

Jakie są problemy związane z tym schematem?

Tranzystor przepali się, jeśli na wyjściu nastąpi zwarcie.
- Zapewnia tylko stałe napięcie wyjściowe.

Są to dość poważne ograniczenia, które sprawiają, że układ ten nie nadaje się do naszego projektu, ale stanowi podstawę do zaprojektowania zasilacza sterowanego elektronicznie.

Aby przezwyciężyć te problemy, konieczne jest zastosowanie „inteligencji”, która będzie regulować prąd wyjściowy i zmieniać napięcie odniesienia. To wszystko (...a to sprawia, że obwód jest znacznie bardziej skomplikowany).

W ciągu ostatnich kilku dekad ludzie używali wzmacniaczy operacyjnych do zasilania tego algorytmu. Wzmacniacze operacyjne mogą w zasadzie służyć jako komputery analogowe do dodawania, odejmowania, mnożenia lub wykonywania operacji logicznych „lub” na napięciach i prądach.

Obecnie wszystkie te operacje można szybko wykonać za pomocą mikrokontrolera. Najlepsze jest to, że woltomierz i amperomierz otrzymujesz jako darmowy dodatek. W każdym przypadku mikrokontroler musi znać parametry wyjściowe prądowe i napięciowe. Trzeba je po prostu wyświetlić. Czego potrzebujemy od mikrokontrolera:

ADC (przetwornik analogowo-cyfrowy) do pomiaru napięcia i prądu.
- DAC (przetwornik cyfrowo-analogowy) do sterowania tranzystorem (regulacja napięcia odniesienia).

Problem w tym, że DAC musi być bardzo szybki. Jeśli na wyjściu zostanie wykryte zwarcie, należy natychmiast zmniejszyć napięcie u podstawy tranzystora, w przeciwnym razie przepali się. Szybkość reakcji powinna mieścić się w milisekundach (tak szybko, jak wzmacniacz operacyjny).

ATmega8 ma dość szybki przetwornik ADC i na pierwszy rzut oka nie ma w nim przetwornika DAC. Można użyć modulacji szerokości impulsu (PWM) i analogowego filtra dolnoprzepustowego, aby uzyskać przetwornik cyfrowo-analogowy, ale sam PWM jest zbyt wolny w oprogramowaniu, aby wdrożyć zabezpieczenie przed zwarciem. Jak zbudować szybki DAC?

Sposobów na stworzenie przetwornika cyfrowo-analogowego jest wiele, jednak musi to być szybki i prosty sposób, który będzie łatwo współpracował z naszym mikrokontrolerem. Istnieje obwód konwertera znany jako „matryca R-2R”. Składa się tylko z rezystorów i przełączników. Stosowane są dwa rodzaje wartości rezystorów. Jeden z wartością R i drugi z podwójną wartością R.

Powyżej znajduje się schemat obwodu 3-bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego R2R. Sterowanie logiczne przełącza się pomiędzy GND i Vcc. Jedynka logiczna łączy przełącznik z Vcc, a zero logiczne z GND. Co robi ten obwód? Reguluje napięcie w krokach co Vcc/8. Całkowite napięcie wyjściowe wynosi:

Uwyj = Z * (Vcc / (Zmax +1), gdzie Z jest rozdzielczością bitową przetwornika DAC (0-7), w tym przypadku 3-bitową.

Jak widać, rezystancja wewnętrzna obwodu będzie równa R.

Zamiast używać osobnego przełącznika, można podłączyć matrycę R-2R do linii portu mikrokontrolera.

Tworzenie sygnału DC o różnych poziomach za pomocą PWM (modulacja szerokości impulsu)

Modulacja szerokości impulsu to technika, która generuje impulsy i przepuszcza je przez filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości odcięcia znacznie niższej niż częstotliwość impulsów. W efekcie sygnał prądowy i napięciowy prądu stałego zależy od szerokości tych impulsów.

Atmega8 ma sprzętowe 16-bitowe PWM. Oznacza to, że teoretycznie możliwe jest posiadanie 16-bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego przy użyciu niewielkiej liczby komponentów. Aby uzyskać prawdziwy sygnał DC z sygnału PWM, należy go przefiltrować, co może stanowić problem w przypadku wysokich rozdzielczości. Im większa jest wymagana dokładność, tym niższa powinna być częstotliwość sygnału PWM. Oznacza to, że potrzebne są duże kondensatory, a czas reakcji jest bardzo długi. Pierwsza i druga wersja cyfrowego zasilacza DC zbudowana została na 10-bitowej matrycy R2R. Oznacza to, że maksymalne napięcie wyjściowe można ustawić w 1024 krokach. Jeśli użyjesz ATmega8 z generatorem zegara 8 MHz i 10-bitowym PWM, wówczas impulsy sygnału PWM będą miały częstotliwość 8 MHz/1024 = 7,8 KHz. Aby uzyskać najlepszy sygnał prądu stałego, należy go przefiltrować za pomocą filtra drugiego rzędu o częstotliwości 700 Hz lub mniejszej.

Możesz sobie wyobrazić, co by się stało, gdybyś użył 16-bitowego PWM. 8 MHz/65536 = 122 Hz. Poniżej 12 Hz jest to, czego potrzebujesz.

Połączenie matrycy R2R i PWM

Można używać razem matrycy PWM i R2R. W tym projekcie wykorzystamy 7-bitową matrycę R2R połączoną z 5-bitowym sygnałem PWM. Przy taktowaniu kontrolera 8 MHz i rozdzielczości 5 bitów otrzymamy sygnał o częstotliwości 250 kHz. Częstotliwość 250 kHz można przekształcić na sygnał prądu stałego przy użyciu niewielkiej liczby kondensatorów.

Oryginalna wersja cyfrowego zasilacza DC wykorzystywała 10-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy oparty na matrycy R2R. W nowej konstrukcji zastosowaliśmy matrycę R2R i PWM o łącznej rozdzielczości 12 bitów.

Nadpróbkowanie

Kosztem czasu przetwarzania można zwiększyć rozdzielczość przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC). Nazywa się to ponownym próbkowaniem. Czterokrotne ponowne próbkowanie skutkuje podwójną rozdzielczością. Oznacza to, że można zastosować 4 kolejne próbki, aby uzyskać dwukrotnie większą liczbę kroków na ADC. Teorię dotyczącą ponownego próbkowania wyjaśniono w dokumencie PDF, który można znaleźć na końcu tego artykułu. Stosujemy nadpróbkowanie dla napięcia pętli sterującej. W przypadku pętli sterowania prądem używamy oryginalnej rozdzielczości przetwornika ADC, ponieważ szybki czas reakcji jest tutaj ważniejszy niż rozdzielczość.

Szczegółowy opis projektu

Brakuje jeszcze kilku szczegółów technicznych:

DAC (przetwornik cyfrowo-analogowy) nie może sterować tranzystorem mocy
- Mikrokontroler działa od 5 V, oznacza to, że maksymalna moc wyjściowa przetwornika DAC wynosi 5 V, a maksymalne napięcie wyjściowe na tranzystorze mocy będzie wynosić 5 - 0,7 = 4,3 V.

Aby to naprawić, musimy dodać wzmacniacze prądowe i napięciowe.

Dodanie stopnia wzmacniacza do przetwornika cyfrowo-analogowego

Dodając wzmacniacz musimy pamiętać, że musi on obsługiwać duże sygnały. Większość projektów wzmacniaczy (np. audio) powstaje przy założeniu, że sygnały będą małe w porównaniu z napięciem zasilania. Zapomnij więc o wszystkich klasycznych książkach o obliczaniu wzmacniacza dla tranzystora mocy.

Moglibyśmy użyć wzmacniaczy operacyjnych, ale wymagałyby one dodatkowego dodatniego i ujemnego napięcia zasilania, czego chcemy uniknąć.

Istnieje również dodatkowy wymóg, aby wzmacniacz wzmacniał napięcie od zera w stanie stabilnym, bez oscylacji. Mówiąc najprościej, po włączeniu zasilania nie powinno być żadnych wahań napięcia.

Poniżej znajduje się schemat stopnia wzmacniacza odpowiedniego do tego celu.

Zacznijmy od tranzystora mocy. Używamy BD245 (Q1). Zgodnie z charakterystyką tranzystor ma HFE = 20 przy 3A. Dlatego pobierze około 150 mA u podstawy. Aby wzmocnić prąd sterujący, używamy kombinacji znanej jako „tranzystor Darlingtona”. Aby to zrobić, używamy tranzystora średniej mocy. Zazwyczaj wartość HFE powinna wynosić 50-100. Spowoduje to zmniejszenie wymaganego prądu do 3 mA (150 mA / 50). Prąd 3mA to sygnał pochodzący z tranzystorów małej mocy, takich jak BC547/BC557. Tranzystory o takim prądzie wyjściowym bardzo nadają się do budowy wzmacniacza napięciowego.

Aby uzyskać napięcie wyjściowe 30 V, musimy wzmocnić napięcie 5 V pochodzące z przetwornika cyfrowo-analogowego 6-krotnie. Aby to zrobić, łączymy tranzystory PNP i NPN, jak pokazano powyżej. Wzmocnienie napięciowe tego obwodu oblicza się:

Wampl = (R6 + R7) / R7

Zasilacz dostępny jest w 2 wersjach: o maksymalnym napięciu wyjściowym 30 i 22V. Kombinacja 1 K i 6,8 K daje współczynnik 7,8, co jest dobre dla wersji 30 V, ale przy wyższych prądach mogą wystąpić pewne straty (nasz wzór jest liniowy, ale w rzeczywistości tak nie jest). Dla wersji 22V używamy 1K i 4,7K.

Wewnętrzna rezystancja obwodu pokazana na podstawie BC547 będzie wynosić:

Rin = hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1 K * 47 K = 235 MOhm

HFE wynosi około 100 do 200 dla tranzystora BC547
- S jest nachyleniem krzywej wzmocnienia tranzystora i wynosi około 50 [jednostka = 1/om]

To więcej niż wystarczająco dużo, aby połączyć się z naszym przetwornikiem cyfrowo-analogowym, który ma rezystancję wewnętrzną 5 kiloomów.

Wewnętrzna równoważna rezystancja wyjściowa:

Trasa = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = około 2Ω

Wystarczająco niski, aby zastosować tranzystor Q2.

R5 łączy bazę BC557 z emiterem, co oznacza „wyłączenie” tranzystora przed pojawieniem się DAC i BC547. R7 i R6 łączą najpierw podstawę Q2 z masą, co powoduje obniżenie stopnia wyjściowego Darlingtona.

Innymi słowy, każdy element tego stopnia wzmacniacza jest początkowo wyłączony. Oznacza to, że nie otrzymamy żadnych oscylacji wejściowych ani wyjściowych z tranzystorów, gdy zasilanie będzie włączone lub wyłączone. To bardzo ważny punkt. Widziałem drogie zasilacze przemysłowe, które po wyłączeniu doświadczały skoków napięcia. Z pewnością należy unikać takich źródeł, ponieważ mogą łatwo zniszczyć wrażliwe urządzenia.

Limity

Z wcześniejszych doświadczeń wiem, że niektórzy radioamatorzy chcieliby „spersonalizować” urządzenie dla siebie. Oto lista ograniczeń sprzętowych i sposobów ich pokonania:

BD245B: 10A 80W. 80W w temperaturze 25"C. Innymi słowy, istnieje rezerwa mocy oparta na 60-70W: (Maksymalne napięcie wejściowe * Maksymalny prąd)< 65Вт.

Można dołożyć drugi BD245B i zwiększyć moc do 120W. Aby zapewnić równomierny rozkład prądu, dodaj rezystor 0,22 oma do linii emitera każdego BD245B. Można zastosować ten sam obwód i płytkę. Zamontuj tranzystory na odpowiedniej aluminiowej chłodnicy i podłącz je krótkimi przewodami do płytki. Wzmacniacz może sterować drugim tranzystorem mocy (jest to maksimum), ale może być konieczna regulacja wzmocnienia.

Bocznik wykrywający prąd: Używamy rezystora 0,75 oma i mocy 6 W. Moc jest wystarczająca przy prądzie 2,5 A (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Zasilacze

Możesz użyć transformatora, prostownika i dużych kondensatorów lub możesz użyć zasilacza do laptopa 32/24 V. Wybrałam drugą opcję, bo... zasilacze są czasami sprzedawane bardzo tanio (przeceny), a niektóre z nich zapewniają 70W przy napięciu 24V, a nawet 32V DC.

Większość szynek prawdopodobnie użyje zwykłych transformatorów, ponieważ są one łatwe do zdobycia.

Do wersji 22V 2,5A potrzebne są: transformator 3A 18V, prostownik i kondensator 2200uF lub 3300uF. (18 * 1,4 = 25 V)
Do wersji 30V 2A potrzebne są: transformator 2,5A 24V, prostownik i kondensator 2200uF lub 3300uF. (24 * 1,4 = 33,6 V)

Nie zaszkodzi zastosować transformator o większym prądzie. Znacznie lepszą wydajność daje mostek prostowniczy z 4 diodami o niskim spadku napięcia (np. BYV29-500).

Sprawdź swoje urządzenie pod kątem słabej izolacji. Upewnij się, że nie będzie możliwości dotknięcia jakiejkolwiek części urządzenia, w której napięcie może wynosić 110/230 V. Wszystkie metalowe części obudowy należy uziemić (nie obwody GND).

Transformatory i zasilacze do laptopów

Jeśli chcesz używać w swoim urządzeniu dwóch lub więcej zasilaczy do wytwarzania napięcia dodatniego i ujemnego, ważne jest, aby transformatory były odizolowane. Uważaj na zasilacze do laptopów. Zasilacze małej mocy mogą nadal działać, ale w niektórych przypadkach ujemny styk wyjściowy jest podłączony do wejściowego styku uziemiającego. Może to spowodować zwarcie w przewodzie uziemiającym w przypadku korzystania z dwóch zasilaczy w urządzeniu.

Inne napięcie i prąd

Dostępne są dwie opcje 22 V 2,5 A i 30 V 2 A. Jeśli chcesz zmienić limity napięcia wyjściowego lub prądu (po prostu zmniejszyć), po prostu zmień plik hardware_settings.h.

Przykład: Aby zbudować wersję 18 V 2,5 A, wystarczy zmienić maksymalne napięcie wyjściowe na 18 V w pliku hardware_settings.h. Można użyć zasilacza 20 V 2,5 A.

Przykład: Aby zbudować wersję 18 V 1,5 A, wystarczy zmienić maksymalne napięcie wyjściowe w pliku hardware_settings.h na 18 V i max. prąd 1,5A. Można użyć zasilacza 20 V 1,5 A.

Testowanie

Ostatnim elementem instalowanym na płytce powinien być mikrokontroler. Przed instalacją polecam wykonanie kilku podstawowych testów sprzętu:

Test 1: Podłącz małe napięcie (wystarczy 10 V) do zacisków wejściowych płytki i upewnij się, że regulator napięcia wytwarza napięcie stałe o wartości dokładnie 5 V.

Test2: Zmierz napięcie wyjściowe. Powinno wynosić 0 V (lub być bliskie zera, na przykład 0,15 i będzie dążyć do zera, jeśli zamiast obciążenia podłączysz rezystory 2 kOhm lub 5 kOhm).

Test3: Zainstaluj mikrokontroler na płytce i załaduj oprogramowanie testowe LCD, wykonując polecenia z katalogu rozpakowanego pakietu tar.gz digitaldcpower.

utwórz plik test_lcd.hex
wykonaj ładowanie_test_lcd

Powinieneś zobaczyć na wyświetlaczu komunikat „LCD działa”.

Możesz teraz pobrać działające oprogramowanie.

Kilka słów ostrzeżenia do dalszych testów z działającym oprogramowaniem: Uważaj na zwarcia, dopóki nie przetestujesz funkcji ograniczającej. Bezpiecznym sposobem sprawdzenia ograniczenia prądu jest użycie rezystorów o niskiej rezystancji (jednostek omów), takich jak żarówki samochodowe.

Ustaw niski limit prądu, na przykład 30 mA przy 10 V. Zaraz po podłączeniu żarówki do wyjścia powinieneś zauważyć spadek napięcia niemal do zera. Jeżeli napięcie nie spada, oznacza to usterkę w obwodzie. Za pomocą lampy samochodowej możesz chronić obwód zasilania nawet w przypadku awarii, ponieważ nie powoduje on zwarcia.

Oprogramowanie

W tej sekcji dowiesz się, jak działa program i jak możesz wykorzystać tę wiedzę, aby wprowadzić w nim pewne zmiany. Należy jednak pamiętać, że zabezpieczenie zwarciowe realizowane jest programowo. Jeśli gdzieś popełniłeś błąd, ochrona może nie działać. Jeśli spowodujesz zwarcie wyjścia, Twoje urządzenie wyląduje w chmurze dymu. Aby tego uniknąć, należy użyć lampy samochodowej 12 V (patrz wyżej) do sprawdzenia zabezpieczenia przed zwarciem.

Teraz trochę o strukturze programu. Kiedy po raz pierwszy spojrzysz na główny program (plik main.c, do pobrania na końcu tego artykułu), zobaczysz, że jest tylko kilka linii kodu inicjującego, które są wykonywane przy włączeniu zasilania, a następnie program wprowadza nieskończona pętla.

Rzeczywiście, w tym programie są dwie nieskończone pętle. Jedna to pętla główna („while(1)( ...)” w pliku main.c), a druga to okresowe przerwanie z przetwornika analogowo-cyfrowego („ISR(ADC_vect)(...)” funkcja w trybie analogowym.c). Po inicjalizacji przerwanie jest wykonywane co 104 µs. Wszystkie pozostałe funkcje i kod są wykonywane w kontekście jednej z tych pętli.

Przerwanie może w dowolnym momencie przerwać wykonywanie zadania pętli głównej. Następnie zostanie ono przetworzone bez rozpraszania się innymi zadaniami, a następnie wykonanie zadania będzie ponownie kontynuowane w pętli głównej w miejscu, w którym zostało przerwane. Z tego wynikają dwa wnioski:

1. Kod przerwania nie powinien być zbyt długi, gdyż musi zakończyć się przed kolejnym przerwaniem. Ponieważ ilość instrukcji w kodzie maszynowym ma tutaj znaczenie. Wzór matematyczny, który można zapisać jako jeden wiersz kodu C, może obejmować nawet setki wierszy kodu maszynowego.

2. Zmienne używane w funkcji przerwania i w kodzie pętli głównej mogą nagle zmienić się w trakcie wykonywania.

Wszystko to oznacza, że złożone rzeczy, takie jak aktualizacja wyświetlacza, testowanie przycisków, konwersja prądu i napięcia, muszą być wykonywane w korpusie głównej pętli. W przerwaniach realizujemy zadania krytyczne czasowo: pomiar prądu i napięcia, zabezpieczenie przeciążeniowe oraz konfigurację przetwornika DAC. Aby uniknąć skomplikowanych obliczeń matematycznych w przerwaniach, wykonuje się je w jednostkach DAC. Oznacza to, że w tych samych jednostkach co ADC (wartości całkowite od 0 ... 1023 dla prądu i 0 ... 2047 dla napięcia).

To jest główna idea programu. Wyjaśnię także pokrótce, jakie pliki znajdziesz w archiwum (o ile znasz SI).

main.c - ten plik zawiera program główny. Wszystkie inicjalizacje odbywają się tutaj. Główna pętla jest również tutaj zaimplementowana.
analog.c to przetwornik analogowo-cyfrowy, wszystko co działa w kontekście przerwania zadania znajdziesz tutaj.
dac.c - przetwornik cyfrowo-analogowy. Zainicjowany z ddcp.c, ale używany tylko z analog.c
kbd.c - program do przetwarzania danych z klawiatury
lcd.c - sterownik LCD. Jest to wersja specjalna, która nie wymaga styku RW wyświetlacza.

Aby załadować oprogramowanie do mikrokontrolera, potrzebujesz programatora, takiego jak avrusb500. Archiwa zip oprogramowania można pobrać na końcu artykułu.

Edytuj plik hardware_settings.h i skonfiguruj go zgodnie ze swoim sprzętem. Tutaj możesz także wykonać kalibrację woltomierza i amperomierza. Plik jest dobrze skomentowany.

Podłącz kabel do programatora i do swojego urządzenia. Następnie ustaw bity konfiguracyjne, aby mikrokontroler działał z wewnętrznego oscylatora 8 MHz. Program jest przeznaczony dla tej częstotliwości.

guziki

Zasilacz posiada 4 przyciski do lokalnej kontroli napięcia i max. prądu, piąty przycisk służy do zapisania ustawień w pamięci EEPROM, dzięki czemu przy następnym włączeniu urządzenia będą takie same ustawienia napięcia i prądu.

U+ zwiększa napięcie, a U - je zmniejsza. Gdy przytrzymasz przycisk, po chwili odczyty „biegną” szybciej, aby łatwo zmieniać napięcie w dużym zakresie. Przyciski I + i I - działają w ten sam sposób.

Wyświetlacz

Wskazanie na wyświetlaczu wygląda następująco:

Strzałka po prawej stronie wskazuje, że aktualnie obowiązuje ograniczenie napięcia. Jeżeli na wyjściu nastąpi zwarcie lub podłączone urządzenie pobiera prąd większy niż ustawiony, w dolnej linii wyświetlacza pojawi się strzałka informująca o włączeniu ograniczenia prądu.

Kilka zdjęć urządzenia

Poniżej zamieszczam zdjęcia zasilacza który złożyłem.

Jest bardzo mały, ale ma większe możliwości i moc niż wiele innych zasilaczy:

Do chłodzenia elementów mocy doskonale nadają się stare aluminiowe grzejniki procesorów Pentium:

Umieszczenie płytki i adaptera w obudowie:

Wygląd urządzenia:

Opcja zasilania dwukanałowego. Zamieszczone przez boogymana:

Dobry, niezawodny i prosty w obsłudze zasilacz to najważniejsze i najczęściej używane urządzenie w każdym amatorskim laboratorium radiowo-telewizyjnym.

Wstęp

Ten zasilacz jest najmniej skomplikowany w wykonaniu niż większość innych obwodów, ale ma o wiele więcej funkcji:

Podstawowe pomysły na projekty elektryczne

Zacznijmy od najprostszego zasilacza stabilizowanego. Składa się z 2 głównych części: tranzystora i diody Zenera, która wytwarza napięcie odniesienia.

Jakie są problemy związane z tym schematem?

Tranzystor przepali się, jeśli na wyjściu nastąpi zwarcie.
- Zapewnia tylko stałe napięcie wyjściowe.

Są to dość poważne ograniczenia, które sprawiają, że układ ten nie nadaje się do naszego projektu, ale stanowi podstawę do zaprojektowania zasilacza sterowanego elektronicznie.

ADC (przetwornik analogowo-cyfrowy) do pomiaru napięcia i prądu.
- DAC (przetwornik cyfrowo-analogowy) do sterowania tranzystorem (regulacja napięcia odniesienia).

Uwyj = Z * (Vcc / (Zmax +1), gdzie Z jest rozdzielczością bitową przetwornika DAC (0-7), w tym przypadku 3-bitową.

Jak widać, rezystancja wewnętrzna obwodu będzie równa R.

Zamiast używać osobnego przełącznika, można podłączyć matrycę R-2R do linii portu mikrokontrolera.

Tworzenie sygnału DC o różnych poziomach za pomocą PWM (modulacja szerokości impulsu)

Możesz sobie wyobrazić, co by się stało, gdybyś użył 16-bitowego PWM. 8 MHz/65536 = 122 Hz. Poniżej 12 Hz jest to, czego potrzebujesz.

Połączenie matrycy R2R i PWM

Nadpróbkowanie

Szczegółowy opis projektu

Brakuje jeszcze kilku szczegółów technicznych:

Aby to naprawić, musimy dodać wzmacniacze prądowe i napięciowe.

Dodanie stopnia wzmacniacza do przetwornika cyfrowo-analogowego

Moglibyśmy użyć wzmacniaczy operacyjnych, ale wymagałyby one dodatkowego dodatniego i ujemnego napięcia zasilania, czego chcemy uniknąć.

Poniżej znajduje się schemat stopnia wzmacniacza odpowiedniego do tego celu.

Wampl = (R6 + R7) / R7

Wewnętrzna rezystancja obwodu pokazana na podstawie BC547 będzie wynosić:

Rin = hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1 K * 47 K = 235 MOhm

HFE wynosi około 100 do 200 dla tranzystora BC547
- S jest nachyleniem krzywej wzmocnienia tranzystora i wynosi około 50 [jednostka = 1/om]

To więcej niż wystarczająco dużo, aby połączyć się z naszym przetwornikiem cyfrowo-analogowym, który ma rezystancję wewnętrzną 5 kiloomów.

Wewnętrzna równoważna rezystancja wyjściowa:

Trasa = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = około 2Ω

Wystarczająco niski, aby zastosować tranzystor Q2.

Limity

Z wcześniejszych doświadczeń wiem, że niektórzy radioamatorzy chcieliby „spersonalizować” urządzenie dla siebie. Oto lista ograniczeń sprzętowych i sposobów ich pokonania:

BD245B: 10A 80W. 80W w temperaturze 25"C. Innymi słowy, istnieje rezerwa mocy oparta na 60-70W: (Maksymalne napięcie wejściowe * Maksymalny prąd)< 65Вт.

Zasilacze

Większość szynek prawdopodobnie użyje zwykłych transformatorów, ponieważ są one łatwe do zdobycia.

Nie zaszkodzi zastosować transformator o większym prądzie. Znacznie lepszą wydajność daje mostek prostowniczy z 4 diodami o niskim spadku napięcia (np. BYV29-500).

Transformatory i zasilacze do laptopów

Inne napięcie i prąd

Dostępne są dwie opcje 22 V 2,5 A i 30 V 2 A. Jeśli chcesz zmienić limity napięcia wyjściowego lub prądu (po prostu zmniejszyć), po prostu zmień plik hardware_settings.h.

Przykład: Aby zbudować wersję 18 V 2,5 A, wystarczy zmienić maksymalne napięcie wyjściowe na 18 V w pliku hardware_settings.h. Można użyć zasilacza 20 V 2,5 A.

Przykład: Aby zbudować wersję 18 V 1,5 A, wystarczy zmienić maksymalne napięcie wyjściowe w pliku hardware_settings.h na 18 V i max. prąd 1,5A. Można użyć zasilacza 20 V 1,5 A.

Testowanie

Ostatnim elementem instalowanym na płytce powinien być mikrokontroler. Przed instalacją polecam wykonanie kilku podstawowych testów sprzętu:

Test 1: Podłącz małe napięcie (wystarczy 10 V) do zacisków wejściowych płytki i upewnij się, że regulator napięcia wytwarza napięcie stałe o wartości dokładnie 5 V.

Test2: Zmierz napięcie wyjściowe. Powinno wynosić 0 V (lub być bliskie zera, na przykład 0,15 i będzie dążyć do zera, jeśli zamiast obciążenia podłączysz rezystory 2 kOhm lub 5 kOhm).

Test3: Zainstaluj mikrokontroler na płytce i załaduj oprogramowanie testowe LCD, wykonując polecenia z katalogu rozpakowanego pakietu tar.gz digitaldcpower.

utwórz plik test_lcd.hex
wykonaj ładowanie_test_lcd

Powinieneś zobaczyć na wyświetlaczu komunikat „LCD działa”.

Możesz teraz pobrać działające oprogramowanie.

Oprogramowanie

2. Zmienne używane w funkcji przerwania i w kodzie pętli głównej mogą nagle zmienić się w trakcie wykonywania.

To jest główna idea programu. Wyjaśnię także pokrótce, jakie pliki znajdziesz w archiwum (o ile znasz SI).

Aby załadować oprogramowanie do mikrokontrolera, potrzebujesz programatora, takiego jak avrusb500. Archiwa zip oprogramowania można pobrać na końcu artykułu.

Edytuj plik hardware_settings.h i skonfiguruj go zgodnie ze swoim sprzętem. Tutaj możesz także wykonać kalibrację woltomierza i amperomierza. Plik jest dobrze skomentowany.

guziki

Wyświetlacz

Wskazanie na wyświetlaczu wygląda następująco:

Kilka zdjęć urządzenia

Poniżej zamieszczam zdjęcia zasilacza który złożyłem.

Jest bardzo mały, ale ma większe możliwości i moc niż wiele innych zasilaczy:

Do chłodzenia elementów mocy doskonale nadają się stare aluminiowe grzejniki procesorów Pentium:

Umieszczenie płytki i adaptera w obudowie:

Wygląd urządzenia:

Opcja zasilania dwukanałowego. Zamieszczone przez boogymana:

Bez czego nie może obejść się niejeden radioamator? Zgadza się - bez DOBREGO zasilacza. W tym artykule opiszę jak można zrobić dobry, moim zdaniem, zasilacz ze zwykłego komputera (AT lub ATX). Chciałbym, aby parametry bloku były ustawiane za pomocą enkodera. Dobrym pomysłem jest to, że nie trzeba kupować drogich transformatorów, tranzystorów, transformatorów i cewek impulsowych... Uzyskanie zasilacza komputerowego nie jest dziś bardzo trudne. Przykładowo na lokalnym rynku radiowym przeciętny zasilacz ATX o mocy 300 W kosztuje ~8 dolarów. Naturalnie, jest to wykorzystywane. Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że im lepsza jakość zasilacza do komputera, tym lepsze urządzenie otrzymamy =) Zdarza się, że chińskie zasilacze są tak słabo wyposażone/zmontowane, że aż strach na to patrzeć - absolutnie wszystkie filtry na wejściu brakuje, a na wyjściu prawie wszystkie filtry! Trzeba więc wybierać ostrożnie. Za podstawę przyjęto zasilacz ATX CODEGEN 300W, który przerobiono na napięcie 20V i dodano płytkę sterującą.

Charakterystyka:

Napięcie - 3 - 20,5 V
Prąd - 0,1 - 10A
Tętnienie - zależy od modelu „źródłowego”.

W produkcji takiego zasilacza jest jedno „ALE”: jeśli nigdy nie naprawiłeś lub przynajmniej nie zdemontowałeś zasilacza komputerowego, wykonanie laboratoryjnego będzie problematyczne. Wynika to z faktu, że schematycznych rozwiązań zasilaczy komputerowych jest bardzo dużo i nie jestem w stanie opisać wszystkich niezbędnych modyfikacji. W tym artykule opiszę jak zrobić płytkę do monitorowania napięcia i prądu, gdzie ją podłączyć i co zmodyfikować w samym zasilaczu, ale dokładnego schematu modyfikacji nie podam. Wyszukiwarki mogą Ci pomóc. Jeszcze jedno „ale”: układ przeznaczony jest do stosowania w zasilaczu opartym na dość powszechnym chipie PWM - TL494 (analogi KA7500, MV3759, mPC494C, IR3M02, M1114EU).

Obwód sterujący

Obwód ATX CODEGEN 300W

Kilka wyjaśnień do pierwszego diagramu. Linia przerywana wyznacza część obwodu znajdującą się na płytce zasilacza. Wskazuje elementy, które należy umieścić zamiast tego, co jest. Reszty uprzęży TL494 nie dotykamy.

Jako źródło napięcia używamy kanału 12 V, który nieco zmodyfikujemy. Modyfikacja polega na wymianie WSZYSTKICH kondensatorów w obwodzie 12 V na kondensatory o tej samej (lub większej) pojemności, ale o wyższym napięciu 25-35 V. Całkowicie wyrzuciłem kanał 5 V - usunąłem zespół diody i wszystkie elementy oprócz wspólnej cewki indukcyjnej. Kanał -12V też trzeba przerobić na wyższe napięcie - też z niego skorzystamy. Kanał 3,3 V również należy usunąć, aby nam nie przeszkadzał.

Ogólnie rzecz biorąc, najlepiej byłoby pozostawić tylko zespół diod kanału 12 V i kondensatory/dławiki filtrujące tego kanału. Konieczne jest również usunięcie obwodów sprzężenia zwrotnego napięcia i prądu. Jeśli obwód OS nie jest trudny do znalezienia po napięciu - zwykle dla 1 pinu TL494, to według prądu (zabezpieczenie przed zwarciem) zwykle trzeba szukać dość długo, szczególnie jeśli nie ma obwodu. Czasami jest to system operacyjny na pinach 15-16 tego samego PWM, a czasami jest to trudne połączenie ze środkowego punktu transformatora sterującego. Trzeba jednak te obwody usunąć i upewnić się, że nic nie blokuje pracy naszego zasilacza. W przeciwnym razie laboratorium nie będzie działać. Na przykład w CODEGEN zapomniałem usunąć zabezpieczenie prądowe... I nie mogłem podnieść napięcia powyżej 14 V - zadziałało zabezpieczenie prądowe i całkowicie wyłączyło zasilanie.

Kolejna ważna uwaga: Należy odizolować obudowę zasilacza od wszystkich obwodów wewnętrznych.

Wynika to z faktu, że na obudowie zasilacza znajduje się wspólny przewód. Jeśli przez przypadek dotkniemy wyjście „+” do korpusu, otrzymamy niezłe fajerwerki. Ponieważ Teraz nie ma zabezpieczenia przed zwarciem, a jedynie ograniczenie prądu, ale jest ono realizowane poprzez zacisk ujemny. Dokładnie tak spaliłem pierwszy model mojego zasilacza.

Chciałbym, aby parametry bloku były ustawiane za pomocą enkodera.

Napięcie i prąd stabilizacji są kontrolowane przez rezystancję PWM wbudowaną w sterownik. Jego cykl pracy regulowany jest przez enkoder, którego każdy krok prowadzi do zwiększenia lub zmniejszenia napięć odniesienia dla napięcia i prądu, a w konsekwencji do zmiany napięcia na wyjściu zasilacza lub stabilizacji aktualny.

Po naciśnięciu przycisku enkodera na wskaźniku naprzeciwko zmienianego parametru pojawia się strzałka, a kolejny obrót powoduje zmianę wybranego parametru.

Jeżeli przez jakiś czas nie zostaną podjęte żadne działania, układ sterowania przechodzi w stan czuwania i nie reaguje na obrót enkodera.

Ustawione parametry zapisywane są w pamięci nieulotnej i przy kolejnym włączeniu ustawiane są na ostatnio ustawioną wartość.

Wskaźnik w górnej linii wyświetla zmierzone napięcie i prąd.

Dolna linia wyświetla ustawiony prąd graniczny.

Po spełnieniu warunku Iizm>Inast zasilacz przechodzi w tryb stabilizacji prądu.

Pierwsza część baletu Marlezon.

Właściwie, chodźmy! Dawno temu, jakieś 7 lat temu, od czasu do czasu kupiłem od tej firmy 5 obudów ATX za 12 dolarów. Obudowy o dziwo okazały się bardzo dobre - dobrej jakości metal itp. - na poziomie Inwin i nadal wiernie służy. Zasilacze miały moc 250 W i działały idealnie - cicho i niezawodnie. Postęp nie stoi jednak w miejscu i z biegiem czasu musiałem zmienić matkę, no i trochę danych o zasilaczu. Miałem ich kilka w domu i w wolnym czasie postanowiłem zrobić mocny zasilacz zarówno do ładowania różnych akumulatorów, w tym samochodowych, jak i do eksperymentów z Peltierem itp. Na stronie włoskiego kolegi http://www.chirio.com/switching_power_supply_atx.htm znalazłem schemat konwersji, który mi odpowiadał pod względem minimalnych modyfikacji i prawidłowego wykorzystania chipa PWM. Przeróbka zakończyła się sukcesem, po niewielkiej modyfikacji obwodu uzyskałem charakterystykę zasilacza, która mi odpowiadała, ale ponieważ w tym przypadku nie jest to temat artykułu, szczegóły pominę.

Pojawiło się pytanie, czy zasilacz ma swój własny „mózg”, czyli tzw. mógł osobiście pokazać swój towar (wyjście napięcia i prądu), a także próbował jakoś uchronić się przed nieznośnym ciężarem (przeciążeniem i przegrzaniem). W Internecie istnieje wiele opcji realizacji podobnych schematów, jednak aby zwiększyć entropię Wszechświata i zaniedbując zasadę brzytwy Ockhama, zdecydowałem się opracować kolejny miernik wyświetlający.
Analiza zaimplementowanych projektów i lektura arkuszy danych doprowadziła mnie do wyboru ATTINY26 i dwuliniowego wyświetlacza 1602. Uzasadnienie jest następujące: Tinka ma wystarczającą ilość pamięci (jak mi się początkowo wydawało), wejście różnicowe z programowanym wzmocnieniem i wyświetlacz jest duży i pouczający oraz dość łatwy w obsłudze - nie ma potrzeby blokowania dynamicznego wyświetlania itp. W Internecie znalazłem artykuł na temat realizacji watomierza od niemieckich towarzyszy ze uśrednianiem 64 próbek napięcia i prądu, który został wzięty za podstawę. Program powstał szybko, skompilowany w około 70% i został wszyty w majsterkowanie. Jednak, jak mówią, „na papierze było gładko, ale o wąwozach zapomniano”. Na etapie testów pojawiły się błędy w postaci „śmieci” na wyświetlaczu od miejsc dziesiętnych wartości. „Tak” – odpowiedzieli Rosjanie i użyli operatora FUSING. Wszystko stało się piękne, śmieci zniknęły, ale wielkość kodu wzrosła do około 90%. Ponieważ ekran miał wymiary 16*2, a na wyświetlaczu wyświetlały się 3 wartości - prąd, napięcie i pobór mocy, to wyglądał krzywo i czegoś mu brakowało, a mianowicie temperatury. Jak wiadomo, ten ostatni odgrywa znaczącą rolę w działaniu sprzętu elektrycznego i pożądane jest jego kontrolowanie.

Jak mówi przysłowie: „Człowiek to powiedział, człowiek to zrobił!” – pomyślałem i sięgnąłem do pudełka po cyfrowy czujnik temperatury DS1820. „W tej chwili” – odpowiedział kompilator po dodaniu kodu odczytującego czujnik i wyświetlającego temperaturę, bezpiecznie pokazując wyniki kompilacji na poziomie 146%, najwyraźniej biorąc przykład z ostatnich wydarzeń. Optymalizacja kodu w postaci wykorzystania podprogramów, zmniejszenie liczby zmiennych, usunięcie FUSING i szamanizm z wyświetlaniem wyników (więcej o tym później) nic nie dało - rozmiar heksa przekroczył 100%. „Normalni bohaterowie zawsze idą okrężną drogą” – pomyślałem i następnego dnia poszedłem do sklepu, żeby kupić analogowy czujnik termiczny. Z tym czujnikiem poszło lepiej, bo wszystko sprowadzało się do kolejnego pomiaru napięcia i ostatecznie kompilator poddał się i pokazał notoryczne 90-pary procent. Ponieważ zostało już mało miejsca w pamięci i wolne nogi przy kamieniu, postanowiłem włożyć kilka kluczy wykonawczych, aby elektroniczny idiota mógł nie tylko mrugnąć oczami na wyświetlaczu, ale także podjąć proste decyzje typu: „Ja” jestem zmęczony, wychodzę.” Wstawiamy elementy zarządzania kluczami – sprawdzanie warunków i pamięci jest prawie zakończone.
Wtedy wszystko jest prozaiczne - układ płytki, LUT, lutowanie części i testowanie. Jednak eposu nie udało się dokończyć - podczas pracy z zasilaczem laboratoryjnym na boczniku 10 Ohm i niskim prądzie wskaźnik mrugał do mnie odczytami, ale nie na tyle często, żeby było to denerwujące. Kiedy podłączyłem go do przerobionego zasilacza - a tętnienie przy 10 A wynosiło około 30 mV - wyświetlanie zmieniających się liczb zaczęło irytować. Po zadaniu odwiecznych rosyjskich pytań – „kto jest winny?” i co powinienem zrobić?" - Doszedłem do dylematu: albo uśrednić odczyty z ponad 64 próbek, albo zgrubnie wyświetlić dane na wyświetlaczu i/lub zmienić okres wyświetlania danych. Dwie ostatnie opcje mi nie odpowiadały - w moim otoczeniu jest wystarczająco dużo prostaków i nierozgarniętych ludzi i nie wygląda to na koszerne, więc postanowiłem zwiększyć liczbę próbek. Po radośnie zmieniając wartości w cyklach od 64 do 255 i przesuwając w prawo od 6 do 8 cyfr - w tak prosty sposób zrealizowano operację dzielenia, ja zadowolony z siebie - czerwony koleś, włożyłem kamień z powrotem tablica.
Na początku - przy niskich napięciach - wszystko było w porządku, ale potem zaczęły się pewne błędy - odczyty się skurczyły i zaprzeczyły zdrowemu rozsądkowi. Około pięć minut po intensywnej burzy mózgów na temat tego, co to znaczy wprowadzać do siebie produkty zawierające C2H5OH, dotarło do mnie: „eureka!” Krzyknęłam w sobie, jak ten mędrzec z Syrakuz i w przeciwieństwie do niego sucha na zewnątrz i lekko ubrany, strasząc rodzinę, pobiegł po mieszkaniu do przyjaciół: Klavy i Mony. Szkatułka otwierała się po prostu - dodanie liczb 10-bitowych 64 razy skutkowało liczbą 16-bitową, ale jeśli było ich więcej, to przy dużych wartościach następowało przepełnienie, a dane kurczyły się i wyblakły. Frontalny atak psychiczny z udziałem policjantów drogowych w kamizelkach zebry, mający na celu zmianę typu zmiennych z Word na Dword i tym samym zwiększenie głębi bitowej z 16 do 32 bitów, zakończył się haniebną porażką - zmienne uparcie nie chciały ze sobą współdziałać inni, przysięgając, że są innego typu, co wzbudziło złe podejrzenia co do ich tożsamości płciowej. Wtedy przypomniałem sobie o wspaniałej aktualizacji AN #193 - Przykłady użycia OVERLAY na stronie www.mcselec.com i pomimo możliwych niebezpieczeństw zdecydowałem się zajść do nich od tyłu. Najważniejszym wydarzeniem było to, że odczytałem dane z 10-bitowego przetwornika ADC do zmiennej typu Word i dodałem zmienne typu Dword, których częścią jest przypisana wartość ADC, i tak dalej, od odbioru do lunchu, 256 razy. Następnie wynikowy wynik Dworda przesuwam w prawo o 8 bitów - i na wyjściu ponownie otrzymuję zmienną typu Word, ale tym razem uśrednioną z 256 próbek. Zmienne nie mogły uszami oprzeć się takiemu trikowi i posłusznie zabrały się do pracy, w końcu rozkręcając się wraz z przepełnieniem pamięci. Pomiar temperatury pozostaje w starym formacie – proces jest stabilniejszy w czasie i mniej podatny na wahania. Aby zaoszczędzić miejsce, konieczne było zastosowanie różnych dostosowań i skurczów: ograniczenie liczby zmiennych do minimum, co wpływało na czytelność programu. Użycie FUSING bardzo obciążało pamięć - więc wyświetlamy wartości Single tak, jak są, a aby uniknąć śmieci, wypełniamy spacjami bardziej znajome przestrzenie. Wprowadzenie różnego rodzaju operacji – dzielenia i mnożenia – również pochłonęło cenną przestrzeń i trzeba było porzucić tę pierwszą. Porównanie parametrów granicznych z obecnymi należało przełożyć na papugi w formacie typu Word. Sprowadzało się to do drobnych rzeczy, takich jak odmowa wyświetlania znaku stopnia Celsjusza i tak dalej.
Ostatecznie wytrwałość zwyciężyła, kompilator pokazał dokładnie 100%, a zasilacz nabył własny mózg nafaszerowany zerami i jedynkami, a ja nabrałem doświadczenia.

Część druga – żelazo

Więc uporządkowaliśmy farsz dla mózgów, teraz musimy tylko dowiedzieć się, co tak bardzo kochają wszystkie zombie. Co mamy w tym przypadku:
- wskaźnik jest w miarę standardowy, po prostu świeci niebieskim światłem i według plotek ma alternatywny generator znaków w języku chińskim, został zakupiony na http://www.buyincoins.com/ za śmieszne w stosunku do naszych pieniędzy ceny - około 90 rubli. Jego bracia również dobrze sprawdzają się w innych golemach;
- kamień ATTINY26 - miałem jeden egzemplarz i jest też dwóch jego braci, ale ATTINY261 - u nich rozmiar programu jest o 2% większy, więc jeśli nie znajdziesz 26, to będziesz musiał coś wyciąć program. Koszt to również około 100 rubli w pakiecie DIP. Kanał zerowy przetwornika ADC działa w trybie różnicowym - używane są porty 0 i 1, wzmocnienie wewnętrznego wzmacniacza operacyjnego wynosi 20. Drugi kanał to pomiar napięcia, trzeci to odniesienie zewnętrzne, czwarty to pomiar temperatury;
- ION został zmontowany zewnętrznie na TL431 zgodnie ze standardowym obwodem dla napięcia 4,096 V. Oczywiście lepiej byłoby użyć gotowych wsporników, ale w sklepach w naszym ukośnym Ryazaniu nie ma takich na to napięcie, ale nie chciałem na nie czekać, a cena jest wysoka, w przeciwieństwie do. Dlaczego 4,096 V - okazało się, że wygodnie jest go zastosować w obliczeniach z wymaganymi charakterystykami miernika wyświetlacza i dlatego;
- termometr zaimplementowany na LM335Z - 30 drewnianych - tani i wesoły - zasięg w zupełności wystarczający do codziennego użytku. Według obliczeń wyświetlacz powinien poprawnie wyświetlać dane od -9 do 99 stopni, jeśli zabezpieczenie nie zadziałało wcześniej. Analogowy pomiar temperatury sprowadzał się do prostych czynności w postaci odjęcia stałej przemieszczenia i podzielenia reszty przez 2,5 - jednak żeby to zrozumieć musiałem rozwiązać układ równań z dwiema niewiadomymi, odświeżając w ten sposób moją szkolną wiedzę z algebry;
- elementy wykonawcze - montaż dwóch pracowników terenowych - 25 rubli - gdzie je powiesić, jakie są warunki ich pracy i co z tym zrobić - zdecyduj sam - ogranicza Cię tylko Twoja wyobraźnia i wielkość kodu) ));
- bocznik to najpoważniejsza sprawa w całej konstrukcji. Dawno temu, kiedy dyski twarde były duże i z ich dysków robiono dobre anteny decymetrowe, przy demontażu komputera wyszło mi kilka elementów, w tym kilka boczników wykonanych z jakiegoś drutu, najprawdopodobniej nichromu, o średnicy około 1 mm i rezystancję 0,1 oma. Po wielu latach, zgodnie z prawami gatunku, przy życiu pozostał tylko jeden, który został zdziesiątkowany w postaci obcięcia 1/10 części. Jednak ze względu na fakt, że w procesie interweniowały nieznane dotąd błędy: może wzmocnienie wewnętrznego wzmacniacza operacyjnego nie jest równe 20, może rezystancja przewodów, a może coś innego - zamiast obliczonego współczynnika 0,02, ja musiałem użyć 0,025 i odciąć nadmiar rezystorem przycinającym. Bocznik w tej konstrukcji jest powszechny i znajduje się na płycie zasilacza ATX. Na płytce jest miejsce na bocznik stacjonarny - zmieniając współczynnik konwersji, można go doprowadzić do żądanego zakresu.
Istnieją cztery rezystory dostrajające - dla ION, woltomierza i amperomierza. regulacja kontrastu. Jest również miejsce na trymer termometru, jeśli napięcie ION jest poniżej 3 woltów. W zasadzie przy zastosowaniu rezystorów precyzyjnych można spróbować się bez nich obejść, jednak w tym przypadku zdecydowałem się zrobić to w ten sposób – jest łatwiejszy w konfiguracji i zapewnia akceptowalną dla mnie dokładność. Drobne detale, obwód zasilania i izolacja części analogowej są standardowe i nie wymagają objaśnień. Wartości na schemacie są pokazane warunkowo i mogą różnić się w granicach zdrowego rozsądku i standardowych rozwiązań węzłowych. Układ płytki miał być typu „sandwich”, jednak po zamontowaniu w obudowie wykonano mały kabel połączeniowy. O tym, jak wszystko połączyć, porozmawiamy w kolejnym odcinku naszej trylogii.

Część trzecia – poczuj się jak Frankenstein.

A zatem młodzi i niemłodzi Frankensteinowie, wskrześmy naszego homunkulusa. Do tego potrzebujemy, według kanonów, ciała i mózgu. Niezbędne ostrzeżenie: zachowaj ostrożność podczas pracy z magiczną mocą elektryczności i wyobraź sobie wszystkie konsekwencje swoich zaklęć. Korpus w moim przypadku opisany w pierwszej części to przerobiony zasilacz ze starej jednostki systemowej w standardzie ATX. Na pokładzie znajdowała się stacja dyżurna, która wytwarzała około 9 woltów, co całkiem nieźle odpowiadało dostarczaniu energii „mózgom”. Z niego zasilany jest także wentylator. Parametry napięcia wyjściowego i prądu ustawiono odpowiednio w zakresie 1-20 woltów i 0-12 amperów. Ponieważ nie chciałem robić panelu zdalnego, a miałem komplet tarcz do cięcia, grawer, wiertarkę itp., po 30-40 minutach buczenia na balkonie, zrobiłem niezbędne otwory w zasilaczu okładka.

Jak wspomniano powyżej, budżet na części w moim przypadku wynosił około 300 rubli, a projekt nie obejmował żadnych rzadkich elementów. Załączony sygnet jest wykonany w formacie Sprint Layout i jest drukowany „tak jak jest”. Masa analogowa została zaprojektowana jako pętla oddzielona od obwodów cyfrowych i wysokoprądowych i połączona w jednym miejscu. Kamień jest instalowany za pomocą tulei zaciskowej i, w razie potrzeby, można go łatwo wyjąć i zainstalować. Nie ma osobnego złącza do zombie zombie, ale w razie potrzeby można je wszyć przez złącze wyświetlacza i nóżkę RESET, która jest wysuwana osobno - noga 10 gniazda.

Pomijamy takie rutynowe dla każdego współczesnego alchemika procesy hodowli homunkulusa w postaci wykonania płytki, lutowania elementów itp. i przejdź do jego ożywienia. Aby to zrobić bez wkładania sterownika do gniazdka, podajemy na wejście 9-10 V i jeśli nie będzie dymu ani przebłysków, przeciągamy woltomierzem wzdłuż nóżek gniazda, aby upewnić się, że na nóżkach 5 i 5 jest napięcie 5 V. 15 - tj. zasilanie sterownika. Następnie wbijamy sondę na stopkę 17 - napięcie odniesienia i kręcimy trymerem w pobliżu TL431, aż napięcie osiągnie 4,096 V. Niestety mój palantir cierpi na dalekowzroczność i nie pokazuje ostatniej znaczącej cyfry. W tym przypadku kierowałem się wrażeniami mojego piątego punktu podparcia, które z biegiem czasu rozwinęły wymaganą wrażliwość. Następnie podłączamy na kablu wyświetlacz, wkładamy tinkę zaczarowaną naszymi zaklęciami i ponownie zasilamy. Regulując trymerem ustawiamy kontrast i jeśli wszystko zostało zrobione poprawnie, widzimy jakieś cyfry i litery.
Przykładamy napięcie do obciążenia podłączonego przez płytkę i pamiętamy prawo Ohma. Wskazane jest, aby mieć dokładne obciążenie - użyłem rezystora 10 Ohm z tolerancją +-0,25%, wyprodukowanego w 1964 r., tj. starszy ode mnie. Najprawdopodobniej został usunięty z jakiegoś pocisku balistycznego, który zagrażał naszemu potencjalnemu wrogowi i którego minister obrony krzyczał: „Rosjanie nadchodzą!” bezskutecznie próbował pokonać grawitację. Następnie potencjalny wróg zamienił się w zaprzysiężonego przyjaciela i w swoim „partnerstwie” objął wiele obrócony w pył lub rozpuszczony wzdłuż nieznanych morskich tras przez przestrzenie naszego ziemskiego dysku. Jakimś cudem skończyłem z tym rezystorem. Poprzez skomplikowane pomiary, niedostępne dla zwykłego śmiertelnika z wykształceniem humanistycznym, należy poznać skuteczne napięcie, obliczyć prąd płynący w obwodzie i za pomocą rezystorów dostrajających uzyskać żądane odczyty na wyświetlaczu. Moc pobierana przez obciążenie jest równa ich iloczynowi. Podłączając obciążenie o mniejszym oporze, należy zachować ostrożność i ostrożność, ponieważ jeśli rozproszona moc nie pasuje, możesz przywołać duchy w postaci magicznego dymu, z którego wykonane są wszystkie elementy radiowe, i ewentualnie płomieni. U mnie taki dym wydobywał się z rezystorów 5W o łącznej rezystancji około 1,5 oma i już po pół godzinie skomplikowanymi przejściami w postaci otwarcia balkonu udało mi się wypędzić demona z powrotem. Co dziwne, opornicy przeżyli, ale na konkursie piękności wśród swoich braci zajęliby miejsce w tylnej straży.
Poniższe zdjęcia przedstawiają testy mojego prawie złożonego homunkulusa przy zmianach prądu i napięcia. Czujnik temperatury wkłada się do rezystora PEV-5 o rezystancji 6,2 oma i widać jak się nagrzewa. Chcę Was przestrzec, że doświadczone, dociekliwe oko inkwizytora od razu dostrzeże rozbieżność w zeznaniach pomiędzy tymi zdjęciami i będzie chciał przeprowadzić przesłuchanie stronniczo. Dlatego odpowiedzialnie deklaruję – „in omnibus voluntas Dei!” - zdjęcia były robione gdy cykl liczył 64 próbki i próbowałem skorygować błąd offsetu, wkładając kondensatory w celu całkowania odczytów itp. Następnie wyrzekłem się niegodziwej ścieżki i wybrałem drogę korekty i współpracy z administracją. Odczyty od razu zaczęły mniej więcej odpowiadać prawu Ohma, biorąc pod uwagę brak zaokrągleń wyników.

Przedstawiam Państwu sprawdzony schemat dobrego zasilacza laboratoryjnego, opublikowany w czasopiśmie „Radio” nr 3, o maksymalnym napięciu 40 V i prądzie do 10 A. Zasilacz wyposażony jest w układ cyfrowy wyświetlacz sterowany mikrokontrolerem. Obwód zasilania pokazano na rysunku:

Opis działania urządzenia. Transoptor utrzymuje spadek napięcia na regulatorze liniowym wynoszący około 1,5 V. Jeśli spadek napięcia na chipie wzrośnie (na przykład z powodu wzrostu napięcia wejściowego), dioda transoptora i odpowiednio fototranzystor włączają się. Kontroler PHI wyłącza się, zamykając tranzystor przełączający. Napięcie na wejściu stabilizatora liniowego spadnie.

Aby zwiększyć stabilność, rezystor R3 jest umieszczony jak najbliżej układu stabilizującego DA1. Dławiki L1, L2 to odcinki rur ferrytowych umieszczone na zaciskach bramki tranzystorów polowych VT1, VT3. Długość tych rurek jest w przybliżeniu równa połowie długości przewodu. Cewka indukcyjna L3 nawinięta jest na dwa pierścieniowe rdzenie magnetyczne K36x25x7,5 złożone razem z permalloyu MP 140. Jej uzwojenie zawiera 45 zwojów, które są nawinięte na dwa druty PEV-2 o średnicy 1 mm, ułożone równomiernie na obwodzie magnesu. rdzeń. Dopuszczalna jest wymiana tranzystora IRF9540 na IRF4905, a tranzystora IRF1010N na BUZ11, IRF540.

Jeżeli jest to wymagane przy prądzie wyjściowym przekraczającym 7,5 A, konieczne jest dodanie kolejnego regulatora DA5 równolegle z DA1. Następnie maksymalny prąd obciążenia osiągnie 15 A. W tym przypadku cewka indukcyjna L3 jest uzwojona wiązką składającą się z czterech drutów PEV-2 o średnicy 1 mm, a pojemność kondensatorów C1-SZ jest w przybliżeniu dwukrotnie większa. Rezystory R18, R19 dobierane są według tego samego stopnia nagrzania mikroukładów DA1, DA5. Kontroler PHI należy wymienić na inny, który pozwala na pracę na wyższej częstotliwości, np. KR1156EU2.

Moduł do cyfrowego pomiaru napięcia i prądu zasilacza laboratoryjnego

Podstawą urządzenia jest mikrokontroler PICI6F873. Układ DA2 zawiera stabilizator napięcia, który służy również jako odniesienie dla wbudowanego przetwornika ADC mikrokontrolera DDI. Linie portów RA5 i RA4 są zaprogramowane jako wejścia ADC do pomiaru odpowiednio napięcia i prądu, a RA3 służy do sterowania tranzystorem polowym. Czujnikiem prądu jest rezystor R2, a czujnikiem napięcia jest dzielnik rezystancyjny R7 R8. Sygnał czujnika prądu jest wzmacniany przez wzmacniacz operacyjny DAI. 1. i wzmacniacz operacyjny DA1.2 jest używany jako wzmacniacz buforowy.

Dane techniczne:

Pomiar napięcia, V - 0..50.
Pomiar prądu, A - 0,05..9.99.
Progi ochrony:
- prądem. A - od 0,05 do 9,99.
- napięciem. B - od 0,1 do 50.
Napięcie zasilania, V - 9...40.
Maksymalny pobór prądu, mA - 50.