Skaitmeninis valdomas linijinis maitinimo šaltinis: 6 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Per savo paauglystę, maždaug prieš 40 metų, sukūriau dvigubą linijinį maitinimo šaltinį. Scheminę schemą gavau iš žurnalo „Elektuur“, dabar Nyderlanduose vadinamo „Elektor“. Šis maitinimo šaltinis naudojo vieną potenciometrą įtampai reguliuoti, o kitą - srovei. Po daugelio metų šie potenciometrai nebeveikė tinkamai, todėl buvo sunku gauti stabilią išėjimo įtampą. Šis maitinimo šaltinis parodytas paveikslėlyje.

Tuo tarpu kaip savo pomėgį pasirinkau įterptosios programinės įrangos kūrimą, naudodamas PIC mikrovaldiklį ir JAL programavimo kalbą. Kadangi aš vis dar noriu naudoti savo maitinimo šaltinį - taip, šiais laikais galite nusipirkti pigesnių perjungimo režimo variantų - man kilo mintis senus potenciometrus pakeisti skaitmenine versija ir taip gimė naujas PIC projektas.

Maitinimo įtampos reguliavimui naudoju PIC 16F1823 mikrovaldiklį, kuris naudoja 6 mygtukus:

• Vienas mygtukas, skirtas įjungti arba išjungti išėjimo įtampą, nereikia visiškai įjungti arba išjungti maitinimo šaltinio
• Vienas mygtukas padidina išėjimo įtampą ir kitas mygtukas, skirtas sumažinti išėjimo įtampą
• Trys mygtukai, naudojami kaip iš anksto nustatyti. Nustačius tam tikrą išėjimo įtampą, tą tikslią įtampą galima išsaugoti ir gauti naudojant šiuos iš anksto nustatytus mygtukus

Maitinimo šaltinis gali perduoti įtampą nuo 2,4 iki 18 voltų, o maksimali srovė yra 2 amperai.

1 žingsnis: pradinis dizainas (0 peržiūra)

Aš padariau keletą pakeitimų pradinėje schemoje, kad ji būtų tinkama valdyti su skaitmeniniu potenciometru. Kadangi anksčiau srovės reguliavimui nenaudojau originalaus potenciometro, jį pašalinau ir pakeičiau fiksuotu rezistoriumi, apribodamas maksimalią srovę iki 2 amperų.

Schemoje pavaizduotas maitinimo šaltinis, pastatytas aplink seną, bet patikimą LM723 įtampos reguliatorių. Taip pat sukūriau jai spausdintinę plokštę. LM723 turi temperatūros kompensuojamą etaloninę įtampą su srovės ribojimo funkcija ir platų įtampos diapazoną. LM723 etaloninė įtampa patenka į skaitmeninį potenciometrą, kurio valytuvas prijungtas prie nekeičiamojo LM723 įėjimo. Skaitmeninio potenciometro vertė yra 10 kOhm ir jį galima pakeisti nuo 0 omų iki 10 kOhm 100 žingsnių naudojant 3 laidų nuosekliąją sąsają.

Šis maitinimo šaltinis turi skaitmeninį voltų ir amperų matuoklį, kuris gauna energiją iš 15 voltų įtampos reguliatoriaus (IC1). Šis 15 voltų šaltinis taip pat naudojamas kaip įvestis 5 voltų įtampos reguliatoriui (IC5), kuris maitina PIC ir skaitmeninį potenciometrą.

Tranzistorius T1 naudojamas išjungti LM723, kuris išvesties įtampą sumažina iki 0 voltų. Srovės matavimui naudojamas galios rezistorius R9, dėl kurio įtampa sumažėja per rezistorių, kai srovė teka per ją. Šį įtampos kritimą LM723 naudoja maksimaliai išėjimo srovei apriboti iki 2 amperų.

Šiame pradiniame projekte plokštėje nėra elektrolitinio kondensatoriaus ir galios tranzistoriaus (2N3055 tipas). Mano originalus dizainas, sukurtas prieš daugelį metų, elektrolitinis kondensatorius buvo ant atskiros plokštės, todėl aš jį išlaikiau. Maitinimo tranzistorius yra sumontuotas ant aušinimo plokštės už korpuso ribų, kad būtų geriau aušinamas.

Mygtukai yra spintelės priekiniame skydelyje. Kiekvienas mygtukas yra pakeltas aukštai dėl 4k7 rezistorių ant plokštės. Mygtukai yra prijungti prie žemės, todėl jie yra žemi.

Šiam projektui jums reikalingi šie elektroniniai komponentai (taip pat 2 versija):

• 1 PIC mikrovaldiklis 16F1823
• 1 skaitmeninis 10k potenciometras, X9C103 tipas
• Įtampos reguliatoriai: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Tilto lygintuvas: B80C3300/5000
• Tranzistoriai: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Diodai: 2 * 1N4004
• Elektrolitiniai kondensatoriai: 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4,7 uF/16V
• Keraminiai kondensatoriai: 1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• Rezistoriai: 1 * 100 omų, 1 * 820 omų, 1 * 1k, 2 * 2k2, 8 * 4k7
• Galios rezistorius: 0,33 omo / 5 vatai

Aš taip pat suprojektavau spausdintinę plokštę, kuri parodyta pridėtoje ekrano kopijoje ir paveikslėlyje.

2 veiksmas: peržiūrėtas dizainas (2 peržiūra)

Užsisakęs spausdintines plokštes, sugalvojau pridėti funkciją, kurią vadinu „apsauga nuo įtampos“. Kadangi PIC dar turėjau daug programinės atminties, išėjimo įtampai matuoti nusprendžiau naudoti PIC integruotą analoginį skaitmeninį keitiklį (ADC). Jei ši išėjimo įtampa dėl kokių nors priežasčių pakyla arba sumažėja, maitinimas išjungiamas. Tai apsaugos prijungtą grandinę nuo per didelės įtampos arba sustabdys bet kokį trumpąjį jungimą. Tai buvo 1 peržiūra, kuri yra 0 pakeitimo, pradinio dizaino, pratęsimas.

Nors dizainą išbandžiau naudodamas duonos lentą (žr. Paveikslėlį), vis tiek nesu patenkintas. Kartais atrodė, kad skaitmeninis potenciometras ne visada yra toje pačioje padėtyje, pvz. kai atkuriama iš anksto nustatyta vertė. Skirtumas buvo nedidelis, bet nerimą keliantis. Neįmanoma nuskaityti potenciometro vertės. Šiek tiek pagalvojęs sukūriau 2 versiją, kuri yra nedidelis 1 versijos perprojektavimas. Šiame projekte, žr. 2 schemos peržiūrą, nenaudojau skaitmeninio potenciometro, bet naudojau integruotą skaitmeninio į analoginį keitiklį (DAC) PIC valdyti išėjimo įtampą per LM723. Vienintelė problema buvo ta, kad PIC16F1823 turi tik 5 bitų DAC, kurio nepakako, nes laipteliai aukštyn ir žemyn būtų per dideli. Dėl to perėjau prie PIC16F1765, kuriame yra 10 bitų DAC. Ši versija su DAC buvo patikima. Aš vis dar galėčiau naudoti pradinę spausdintinę plokštę, nes man reikia tik pašalinti kai kuriuos komponentus, pakeisti 1 kondensatorių ir pridėti 2 laidus (1 laidas jau buvo reikalingas 1 versijos įtampos aptikimo funkcijai pridėti). Aš taip pat pakeičiau 15 voltų reguliatorių į 18 voltų versiją, kad būtų sumažintas energijos išsisklaidymas. Žiūrėkite 2 versijos schemą.

Taigi, jei norite pasirinkti šį dizainą, turite atlikti šiuos veiksmus, palyginti su 0 pakeitimu:

• Pakeiskite PIC16F1823 į PIC16F1765
• Neprivaloma: pakeiskite 78L15 į 78L18
• Nuimkite X9C103 tipo skaitmeninį potenciometrą
• Nuimkite rezistorius R1 ir R15
• Elektrolitinį kondensatorių C5 pakeiskite 100 nF keraminiu kondensatoriumi
• Užmegzkite ryšį tarp IC4 kaiščio 13 (PIC) ir IC2 kaiščio 5 (LM723)
• Užmegzkite ryšį tarp IC4 kaiščio 3 (PIC) ir IC2 kaiščio 4 (LM723)

Aš taip pat atnaujinau spausdintinę plokštę, bet neužsakiau šios versijos, žr. Ekrano kopiją.

3 žingsnis: (Dis) surinkimas

Nuotraukoje matote maitinimo šaltinį prieš ir po atnaujinimo. Norėdami uždengti skylutes, padarytas potenciometrais, aš pridėjau priekinį skydelį ant spintelės priekinio skydo. Kaip matote, aš padariau dvigubą maitinimo šaltinį, kuriame abu maitinimo šaltiniai yra visiškai nepriklausomi vienas nuo kito. Tai leidžia juos sujungti į seriją, jei man reikia didesnės išėjimo įtampos nei 18 voltų.

Dėl spausdintinės plokštės buvo lengva surinkti elektroniką. Atminkite, kad didelio elektrolitinio kondensatoriaus ir galios tranzistoriaus nėra spausdintinėje plokštėje. Nuotraukoje parodyta, kad 2 peržiūrai kai kurių komponentų nebereikia, o vieno laido prireikė vienam įtampos aptikimo funkcijai pridėti, o kitą - dėl to, kad skaitmeninį potenciometrą pakeitė PIC mikrovaldiklio skaitmeninis į analoginį keitiklis.

Žinoma, jums reikia transformatoriaus, galinčio tiekti 18 voltų kintamąją, 2 amperų. Savo originaliame dizaine naudojau žiedinį šerdies transformatorių, nes jie yra efektyvesni (bet ir brangesni).

4 veiksmas: programinė įranga, skirta peržiūrai 0

Programinė įranga atlieka šias pagrindines užduotis:

• Maitinimo šaltinio išėjimo įtampos valdymas per skaitmeninį potenciometrą

• Tvarkykite mygtukų funkcijas, kurios yra:

  • Maitinimas įjungtas/išjungtas. Tai perjungimo funkcija, kuri nustato išėjimo įtampą 0 voltų arba paskutinę pasirinktą įtampą
  • Įtampa aukštyn/įtampa žemyn. Kiekvieną kartą paspaudus mygtuką, įtampa šiek tiek pakyla arba šiek tiek sumažėja. Kai šie mygtukai lieka paspausti, įjungiama kartojimo funkcija
  • Iš anksto nustatyta parduotuvė/iš anksto nustatytas gavimas. Bet kokį įtampos nustatymą galima išsaugoti PIC EEPROM, paspaudus iš anksto nustatytą mygtuką mažiausiai 2 sekundes. Paspaudus trumpiau, gaunama to išankstinio nustatymo EEPROM vertė ir atitinkamai nustatoma išėjimo įtampa

Įjungus, visi PIC kaiščiai yra nustatyti kaip įvestis. Kad maitinimo šaltinio išėjime nebūtų neapibrėžtos įtampos, išėjimas išlieka 0 voltų, kol PIC pradės veikti ir pradės veikti skaitmeninis potenciometras. Šis išjungimas pasiekiamas ištraukiamuoju rezistoriumi R14, kuris užtikrina, kad tranzistorius T1 išjungtų LM723, kol jį atleis PIC.

Likusi programinė įranga yra siaura į priekį. Mygtukai nuskaitomi ir, jei reikia ką nors pakeisti, skaitmeninio potenciometro vertė pakeičiama naudojant trijų laidų nuosekliąją sąsają. Atminkite, kad skaitmeninis potenciometras taip pat turi galimybę išsaugoti nustatymą, tačiau jis nenaudojamas, nes visi nustatymai išsaugomi PIC EEPROM. Sąsaja su potenciometru nesiūlo funkcijos nuskaityti valytuvo vertės atgal. Taigi, kai valytuvui reikia nustatyti tam tikrą vertę, pirmas dalykas, kurį reikia padaryti, yra grąžinti valytuvą atgal į nulinę padėtį ir nuo to laiko nusiųsti žingsnių skaičių, kad valytuvas būtų teisingoje padėtyje.

Siekiant užkirsti kelią EEPROM rašymui kiekvieną mygtuko paspaudimą ir taip sutrumpinti EEPROM tarnavimo laiką, EEPROM turinys rašomas praėjus 2 sekundėms po to, kai mygtukai nebeaktyvinami. Tai reiškia, kad paskutinį kartą pakeitę mygtukus, prieš įjungdami maitinimą, palaukite mažiausiai 2 sekundes, kad įsitikintumėte, jog paskutinis nustatymas išsaugotas. Įjungus, maitinimas visada prasidės nuo paskutinės pasirinktos įtampos, saugomos EEPROM.

Pridedamas JAL šaltinio failas ir „Intel Hex“failas, skirtas programuoti PIC 0 versijai.

5 veiksmas: 2 versijos programinė įranga

2 versijoje pagrindiniai programinės įrangos pakeitimai yra šie:

• Įtampos aptikimo funkcija buvo pridėta matuojant maitinimo šaltinio išėjimo įtampą po to, kai ji buvo nustatyta. Tam naudojamas PIC ADC keitiklis. Naudodama ADC, programinė įranga paima išėjimo įtampos pavyzdžius ir, jei po kelių pavyzdžių išėjimo įtampa yra apie 0,2 V aukštesnė arba mažesnė nei nustatyta įtampa, maitinimas išjungiamas.
• PIC DAC naudojimas maitinimo šaltinio išėjimo įtampai valdyti, o ne skaitmeninis potenciometras. Šis pakeitimas supaprastino programinę įrangą, nes nereikėjo kurti 3 laidų sąsajos skaitmeniniam potenciometrui.
• Pakeiskite EEPROM saugyklą į atmintį „High Endurance Flash“. „PIC16F1765“neturi EEPROM, tačiau naudoja „Flash“programos dalį nepastoviai informacijai saugoti.

Atminkite, kad įtampos aptikimas iš pradžių nėra įjungtas. Įjungus, tikrinami šie mygtukai:

• Įjungimo/išjungimo mygtukas. Paspaudus abi įtampos aptikimo funkcijos yra išjungtos.
• Mygtukas žemyn. Paspaudus, įjungiamas žemos įtampos aptikimas.
• Paspauskite mygtuką aukštyn. Paspaudus, įjungiamas aukštos įtampos aptikimas.

Šie įtampos aptikimo nustatymai yra išsaugomi „High Endurance Flash“blykstėje ir atkuriami, kai vėl įjungiamas maitinimas.

Taip pat pridedamas JAL šaltinio failas ir „Intel Hex“failas, skirtas 2 versijos PIC programavimui.

6 žingsnis: galutinis rezultatas

Vaizdo įraše matote veikiantį 2 maitinimo šaltinio pakeitimą, kuriame rodoma įjungimo/išjungimo funkcija, įtampos padidėjimas/sumažėjimas ir iš anksto nustatytų parametrų naudojimas. Šiai demonstracijai aš taip pat prijungiau rezistorių prie maitinimo šaltinio, kad parodytų, jog per jį teka tikroji srovė ir kad maksimali srovė yra ribota iki 2 amperų.

Jei jus domina PIC mikrovaldiklio naudojimas su JAL - Paskalio tipo programavimo kalba - apsilankykite JAL svetainėje.

Smagiai sukurkite šią instrukciją ir laukite jūsų reakcijos bei rezultatų.