Furnizimi me energji lineare i kontrolluar dixhital: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:13

Në vitet e njëmbëdhjetë, rreth 40 vjet më parë, unë krijova një furnizim me energji lineare të dyfishtë. Mora diagramin skematik nga një revistë e quajtur ‘Elektuur’, sot e quajtur ‘Elektor’ në Holandë. Ky furnizim me energji përdori një potenciometër për rregullimin e tensionit dhe një për rregullimin aktual. Pas shumë vitesh këta potenciometra nuk funksionuan më si duhet gjë që e bëri të vështirë marrjen e një tensioni të qëndrueshëm dalës. Ky furnizim me energji është treguar në figurë.

Në ndërkohë, unë fillova zhvillimin e softuerit të integruar si pjesë e hobi tim, duke përdorur mikrokontrolluesin PIC dhe gjuhën e programimit JAL. Meqenëse unë ende dua të përdor furnizimin me energji elektrike - po ju mund të blini variante më të lira të modalitetit të kalimit në ditët e sotme - mora idenë për të zëvendësuar potenciometrat e vjetër me një version dixhital dhe kështu lindi një projekt i ri PIC.

Për rregullimin e tensionit të furnizimit me energji elektrike unë jam duke përdorur një mikrokontrollues PIC 16F1823 që përdor 6 butona shtytës si më poshtë:

• Një buton për ndezjen ose fikjen e tensionit të daljes pa pasur nevojë të ndizni ose fikni plotësisht furnizimin me energji elektrike
• Një buton për të rritur tensionin e daljes dhe një tjetër buton për të ulur tensionin e daljes
• Tre butona shtypi që do të përdoren si të paravendosur. Pasi të keni vendosur një tension të caktuar dalës, ai tension i saktë mund të ruhet dhe merret duke përdorur këto butona të paravendosur

Furnizimi me energji elektrike është i aftë të nxjerrë një tension midis 2.4 Volt dhe 18 Volt me një rrymë maksimale prej 2 Amper.

Hapi 1: Dizajni fillestar (rishikimi 0)

Kam bërë disa modifikime në diagramin skematik origjinal për ta bërë atë të përshtatshëm për ta kontrolluar atë me potenciometrin dixhital. Meqenëse kurrë nuk kam përdorur potenciometrin origjinal për rregullimin aktual në të kaluarën, e hoqa dhe e zëvendësova me një rezistencë fikse, duke kufizuar rrymën maksimale në 2 Amper.

Diagrami skematik tregon furnizimin me energji, të ndërtuar rreth rregullatorit të vjetër, por të besueshëm të tensionit LM723. Unë gjithashtu krijova një tabelë qarku të shtypur për të. LM723 ka një tension referimi të kompensuar nga temperatura me një veçori kufizuese të rrymës dhe një gamë të gjerë të tensionit. Tensioni referues i LM723 shkon në potenciometrin dixhital, fshirësi i të cilit është i lidhur me hyrjen jo-përmbysëse të LM723. Potenciometri dixhital ka një vlerë prej 10 kOhm dhe mund të ndryshohet nga 0 Ohm në 10 kOhm në 100 hapa duke përdorur një ndërfaqe serike me 3 tela.

Ky Furnizim me energji elektrike ka një voltmetër dixhital dhe amper i cili merr fuqinë e tij nga një rregullator i tensionit 15 Volt (IC1). Ky 15 Volt përdoret gjithashtu si hyrje për rregullatorin e tensionit 5 Volt (IC5) që fuqizon PIC dhe potenciometrin dixhital.

Transistori T1 përdoret për të fikur LM723 i cili sjell tensionin e daljes në 0 Volt. Rezistenca e fuqisë R9 përdoret për të matur rrymën, duke shkaktuar një rënie të tensionit mbi rezistencën kur rryma rrjedh nëpër të. Kjo rënie e tensionit përdoret nga LM723 për të kufizuar rrymën maksimale të daljes në 2 Amper.

Në këtë dizajn fillestar, Kondensatori Elektrolitik dhe Transistori i Fuqisë (lloji 2N3055) nuk janë në tabelë. Në modelin tim origjinal nga shumë vite më parë, Kondensatori Elektrolitik ishte në një tabelë të veçantë, kështu që e mbajta atë. Transistori i energjisë është montuar në një pllakë ftohëse jashtë kabinetit për ftohje më të mirë.

Butonat e shtytjes janë në panelin e përparmë të dollapit. Çdo buton shtypet lart nga rezistencat 4k7 në tabelë. Butonat e shtypjes janë të lidhur me tokën, gjë që i bën ato aktive në nivele të ulëta.

Ju duhen komponentët elektronikë të mëposhtëm për këtë projekt (gjithashtu rishikim 2):

• 1 mikrokontrollues PIC 16F1823
• 1 potenciometër dixhital prej 10k, tipi X9C103
• Rregullatorët e tensionit: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Ndreqës urë: B80C3300/5000
• Transistorë: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Diodat: 2 * 1N4004
• Kondensatorët elektrolitikë: 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4.7 uF/16V
• Kondensatorë qeramikë: 1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• Rezistentët: 1 * 100 Ohm, 1 * 820 Ohm, 1 * 1k, 2 * 2k2, 8 * 4k7
• Rezistenca e fuqisë: 0.33 Ohm / 5 Watt

Unë gjithashtu krijova një tabelë qarkore të shtypur e cila tregohet në pamjen dhe figurën e bashkangjitur të ekranit.

Hapi 2: Dizajni i Rishikuar (rishikimi 2)

Pasi urdhërova pllakat e qarkut të shtypur, më lindi ideja për të shtuar një veçori që unë e quaj "mbrojtje nga tensioni". Meqenëse kisha akoma shumë memorie programi në dispozicion në PIC, vendosa të përdor konvertuesin analog të dixhital në PIC të integruar për të matur tensionin e daljes. Në rast se ky tension dalës - për çfarëdo arsye - shkon lart ose poshtë, furnizimi me energji fiket. Kjo do të mbrojë qarkun e lidhur kundër tensionit të tepërt ose do të ndalojë çdo qark të shkurtër. Ky ishte rishikimi 1 i cili është një zgjerim i rishikimit 0, dizajni fillestar.

Edhe pse e testova modelin duke përdorur një dërrasë buke (shiko figurën), ende nuk isha i kënaqur me të. Ndonjëherë dukej se potenciometri dixhital nuk ishte gjithmonë saktësisht në të njëjtin pozicion, p.sh. kur rikuperoni një vlerë të paracaktuar. Dallimi ishte i vogël por shqetësues. Nuk është e mundur të lexohet vlera e potenciometrit. Pas një mendimi, unë krijova një rishikim 2 i cili është një ridizajnim i vogël i rishikimit 1. Në këtë dizajn, shihni rishikimin skematik të diagramit 2, nuk kam përdorur një potenciometër dixhital, por kam përdorur konvertuesin dixhital në analog (DAC) të PIC për të kontrolluar tensionin e daljes përmes LM723. Problemi i vetëm ishte se PIC16F1823 ka vetëm një DAC 5-bit i cili nuk ishte i mjaftueshëm sepse hapat lart dhe poshtë do të ishin shumë të mëdhenj. Për shkak të kësaj unë kalova në një PIC16F1765 i cili ka një DAC 10-bit në bord. Ky version me DAC ishte i besueshëm. Unë ende mund të përdor bordin fillestar të qarkut të printuar pasi më duhet vetëm të heq disa përbërës, të zëvendësoj 1 kondensator dhe të shtoj 2 tela (1 tel ishte i nevojshëm tashmë për të shtuar veçorinë e zbulimit të tensionit të rishikimit 1). Unë gjithashtu ndryshova rregullatorin 15 Volt në një version 18 Volt për të kufizuar shpërndarjen e energjisë. Shihni diagramin skematik të rishikimit 2.

Pra, nëse doni të shkoni për këtë dizajn, duhet të bëni sa më poshtë në krahasim me rishikimin 0:

• Zëvendësoni PIC16F1823 me një PIC16F1765
• Opsionale: Zëvendësoni 78L15 me një 78L18
• Hiq potenciometrin dixhital të tipit X9C103
• Hiqni rezistencat R1 dhe R15
• Zëvendësoni kondensatorin elektrolitik C5 me një kondensator qeramik prej 100 nF
• Bëni një lidhje midis pinit IC4 13 (PIC) me pinit IC2 5 (LM723)
• Bëni një lidhje midis IC4 pin 3 (PIC) me IC2 pin 4 (LM723)

Unë gjithashtu azhurnova bordin e qarkut të shtypur, por nuk e porosita këtë version, shihni pamjen e ekranit.

Hapi 3: (Dis) Asambleja

Në foto ju shihni furnizimin me energji para dhe pas azhurnimit. Për të mbuluar vrimat e bëra nga potenciometrat shtova një panel para në krye të panelit të përparmë të kabinetit. Siç mund ta shihni, unë kisha bërë një furnizim me energji të dyfishtë, ku të dy furnizimet me energji elektrike janë plotësisht të pavarura nga njëra -tjetra. Kjo bën të mundur vendosjen e tyre në seri në rast se kam nevojë për një tension dalës më të lartë se 18 Volt.

Për shkak të tabelës së qarkut të shtypur ishte e lehtë të mblidheshin pajisjet elektronike. Mos harroni se kondensatori i madh elektrolitik dhe tranzistori i fuqisë nuk janë në tabelën e qarkut të shtypur. Fotografia tregon se për rishikimin 2 disa komponentë nuk janë më të nevojshëm dhe 2 tela ishin të nevojshëm njëri për të shtuar veçorinë e zbulimit të tensionit dhe tjetri për shkak të zëvendësimit të potenciometrit dixhital nga Konvertuesi Dixhital në Analog i mikrokontrolluesit PIC.

Sigurisht që keni nevojë për një transformator që është i aftë të furnizojë 18 Volt AC, 2 Amper. Në modelin tim origjinal kam përdorur një transformator të unazës, sepse ato janë më efikase (por edhe më të shtrenjta).

Hapi 4: Softueri për Rishikimin 0

Softueri kryen detyrat kryesore të mëposhtme:

• Kontrollimi i tensionit dalës të furnizimit me energji nëpërmjet potenciometrit dixhital

• Trajtoni tiparet e butonave të shtypjes, të cilat janë:

  • Ndezje/Çaktivizim. Ky është një funksion kalimi i cili vendos tensionin e daljes në 0 Volt ose në tensionin e fundit të zgjedhur
  • Tensioni lart/Tensioni poshtë. Me çdo shtypje të butonit tensioni rritet pak ose pak poshtë. Kur këto butona shtypi qëndrojnë të shtypur, aktivizohet një funksion i përsëritjes
  • Dyqan i paravendosur/Rimarrje e paravendosur. Çdo cilësim i tensionit mund të ruhet në EEPROM të PIC duke shtypur butonin e paravendosur për të paktën 2 sekonda. Shtypja e tij më e shkurtër do të marrë vlerën EEPROM për atë paravendosje dhe do të vendos tensionin e daljes në përputhje me rrethanat

Me ndezjen, të gjitha kunjat e PIC janë vendosur si hyrje. Për të parandaluar që një tension i papërcaktuar të jetë i pranishëm në daljen e furnizimit me energji elektrike, dalja qëndron në 0 Volt derisa PIC të jetë në punë dhe potenciometri dixhital të inicializohet. Kjo rënie e fuqisë arrihet nga rezistenca tërheqëse R14 e cila siguron që tranzistori T1 mbyll LM723 derisa të lëshohet nga PIC.

Pjesa tjetër e softuerit është përpara. Butonat e shtypjes skanohen dhe nëse diçka duhet të ndryshojë, vlera e potenciometrit dixhital ndryshohet duke përdorur një ndërfaqe serike me tre tela. Vini re se potenciometri dixhital gjithashtu ka një mundësi për të ruajtur cilësimin, por kjo nuk përdoret pasi të gjitha cilësimet ruhen në EEPROM të PIC. Ndërfaqja me potenciometrin nuk ofron një veçori për të lexuar vlerën e fshirësit mbrapa. Pra, sa herë që fshirësi duhet të paravendoset në një vlerë të caktuar, gjëja e parë që bëhet është kthimi i fshirësit përsëri në pozicionin zero dhe nga ai moment e tutje dërgoni numrin e hapave për ta vendosur fshirësin në pozicionin e duhur.

Për të parandaluar që EEPROM të shkruhet me çdo shtypje të një butoni, dhe kështu duke ulur jetëgjatësinë e EEPROM, përmbajtja e EEPROM shkruhet 2 sekonda pasi butonat e shtypjes nuk janë më të aktivizuar. Kjo do të thotë që pas ndryshimit të fundit të butonave, sigurohuni që të prisni të paktën 2 sekonda para ndërrimit të energjisë për t'u siguruar që cilësimi i fundit të ruhet. Kur ndizet, furnizimi me energji elektrike gjithmonë fillon me tensionin e fundit të zgjedhur të ruajtur në EEPROM.

Skedari burimor JAL dhe skedari Intel Hex për programimin e PIC për rishikimin 0 janë bashkangjitur.

Hapi 5: Softueri për Rishikim 2

Për rishikimin 2, ndryshimet kryesore në softuer janë si më poshtë:

• Veçoria e Zbulimit të Tensionit u shtua duke matur tensionin dalës të furnizimit me energji pasi të jetë vendosur. Për këtë përdoret konvertuesi ADC i PIC. Duke përdorur ADC, softueri merr mostra të tensionit të daljes dhe nëse pas disa mostrave tensioni i daljes është rreth 0.2 Volt më i lartë ose më i ulët se Tensioni i caktuar, furnizimi me energji fiket.
• Përdorimi i DAC i PIC për të kontrolluar tensionin dalës të furnizimit me energji elektrike në vend që të përdorni një potenciometër dixhital. Ky ndryshim e bëri softuerin më të thjeshtë pasi nuk kishte nevojë të krijonte ndërfaqen me 3 tela për potenciometrin dixhital.
• Zëvendësoni hapësirën ruajtëse në EEPROM duke e ruajtur në Flash me qëndrueshmëri të lartë. PIC16F1765 nuk ka EEPROM në bord, por përdor një pjesë të programit Flash për ruajtjen e informacionit jo të paqëndrueshëm.

Vini re se Zbulimi i Tensionit nuk është aktivizuar fillimisht. Me ndezjen, butonat e mëposhtëm kontrollohen për t'u shtyrë:

• Butoni i ndezjes/fikjes. Nëse shtypet të dyja veçoritë e zbulimit të tensionit janë të fikura.
• Shtyp butonin poshtë. Nëse shtypet zbulimi i tensionit të ulët aktivizohet.
• Shtyp butonin lart. Nëse shtypet, zbulimi i tensionit të lartë aktivizohet.

Këto cilësime të zbulimit të tensionit ruhen në Blicin e Qëndrueshmërisë së Lartë dhe kujtohen kur furnizimi me energji ndizet përsëri.

Skedari burimor JAL dhe skedari Intel Hex për programimin e PIC për rishikimin 2 janë bashkangjitur gjithashtu.

Hapi 6: Rezultati Përfundimtar

Në video shihni rishikimin e furnizimit me energji elektrike 2 në veprim, ai tregon funksionin e ndezjes/fikjes, tensionin lart/uljen e tensionit dhe përdorimin e paravendosjeve. Për këtë demonstrim unë gjithashtu lidha një rezistencë me furnizimin me energji elektrike për të treguar se rryma reale po kalon nëpër të dhe se rryma maksimale është e kufizuar në 2 Amper.

Nëse jeni të interesuar të përdorni mikrokontrolluesin PIC me JAL - një gjuhë programimi si Pascal - vizitoni faqen e internetit të JAL.

Argëtohuni duke e bërë këtë të udhëzueshëm dhe mezi pres reagimet dhe rezultatet tuaja.