» » » Блок питания с защитой + микроконтроллер ATMEGA16, ATMEGA8535, PIC16F877. Часть вторая, практическая

 
 
 

Блок питания с защитой + микроконтроллер ATMEGA16, ATMEGA8535, PIC16F877. Часть вторая, практическая

Разместил kotyk7 4 августа 2014. Просмотров: 18 107

9 Читайте также первую часть статьи о БП, лирическую. Я описал эту конструкцию с сокращениями в журнале «Радиоаматор» в 2011 году. Но отправлять вас на его поиски смысла не вижу, особенно если учесть, что я сам с вами, на Датагоре.

Блок питания вполне доступен для изготовления радиолюбителями, которые имеют минимальные знания в микропроцессорной технике, а именно — владеют алгоритмами «прошивания» готовых программ в микроконтроллер (МК) или могут обратиться к друзьям способным им в этом помочь. В остальном – просто придерживайтесь принципов работы с микросхемами и, безусловно, не забывайте о правилах безопасности.

Что может мой БП?

Несмотря на простоту конструкции, данный блок питания обладает следующими техническими характеристиками:
Напряжение питания, В: 220 В / 50 Гц;
Выходное напряжение, В: от 0 до 25,5 В постоянного однополярного напряжения;
Диапазон выходного тока, А: до 2 А;
Шаг регулировки напряжения: «Плавно» 0.1 В, «Грубо» 1.5 В;
Точность измерения: Напряжение 0.1 В; Ток 0.01 А;
Защита: по току от короткого замыкания; отсечка при превышении максимального тока регулируемого транзистора на уровне 2 А;
Просадка выходного напряжения при изменении тока нагрузки от 0 до 2 А не превышает 0.2%;
Индикация динамическая на 6 индикаторах, светодиодная индикация шага и срабатывания защиты.

При проектировании радиолюбительского источника питания для домашней лаборатории были поставлены следующие задачи:
 — наличие цифровой индикации, с которой легкого считываются значения выходного напряжения и тока;
 — охватить наиболее используемый диапазон выходного напряжения от самого нуля;
 — отказаться от переменного резистора как регулятора выходного напряжения;
 — наличие защиты, как от короткого замыкания, так и запредельного режима выходного транзистора;
 — отображать не установленные, а реальные данные по напряжению и току;
 — доступность элементной базы;
 — легкость в настройке и повторении;
 — конечно же, недорогой;
 — самое главное: с учетом «цифровой начинки» излучать минимальный уровень шума, чтобы можно было использовать с усилительной и радиовещательной техникой.

Анализ опубликованных ранее схем показал, что авторы используют современные специализированные микросхемы, которые далеко не всегда имеются в наличии, особенно в небольших городах. Попытки их замены на другие наталкиваются на необходимость изменения в программе. Так же, для облегчения макетирования, авторы идут по более легкому пути, используя жидкокристаллические индикаторы, но они имеют ограничения по углу обзора и не при всех условиях хорошо читаемые. Это понижает реакцию пользователя на изменения показаний, притупляет внимание и иногда может привести к полной потере подключаемого устройства.

Схема построена блочным способом. Состоит из цифровой, аналоговой части и блока питания для самого блока питания, извините за тавтологию. Это дает возможность безболезненно модернизировать систему. Хотя таких нужд пока нет. Цифровая плата имеет несколько вариантов построения, — зависит от используемых микроконтроллеров. Тут вмешалась ценовая политика и почти религиозная схватка приверженцев разных производителей (в данном случае Atmel и Miсrochip), а также типов светодиодных индикаторов, которые, как известно, бывают с общим анодом или катодом. Мелочь, а существенная.

Аналоговая плата и плата питания общая. Блок А1

Таким образом начнем с основной части конечно – цифрового модуля управления (А1), изображен на рис. 1.

Рис. 1

Работа цифровой части устройства построена на микросхеме U1 фирмы AVR ATMEGA16. Имейте ввиду, ее можно заменить без физической переделки на ATMEGA8535. Но конечно же, разное программное обеспечение. Буквенные индексы в конце для нас никакой роли не играют.

В составе ATMEGA16 имеются 10 разрядные аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Источником опорного напряжения 5 Вольт для АЦП служит питание микроконтроллера (МК), поданное на 30 ногу через фильтр L1 C4.

На МК возложены функции оцифровки выходного напряжения и тока через внутренний 10 битный АЦП, и вывод результата на шесть семисегментных индикаторов, обработка клавиатуры, управление регулятором выходного напряжения, защита стабилизатора.

Для удобства пользователя индикация организована на двух трёхразрядных семисегментных светодиодных индикаторах красного (напряжение) и зеленого (ток) цвета. Такой выбор цвета объясняется тем, что неконтролируемый рост значений напряжения всегда более опасен для нагрузки, чем изменение показаний амперметра, ибо последнее в автоматическом режиме отслеживается защитой.

К регистру порта РВ через восемь токоограничивающих резисторов R1-R8 включены соединенные в параллель сегменты шести индикаторов. К портам РD0 – РD5 подключены транзисторы, активирующие конкретный разряд индикатора. Таким образом процессор поочередно «засвечивает» каждый разряд индикатора и одновременно через порт РВ0 — РВ7 формирует изображение нужного числа.
Напряжение с выхода источника питания поступает для оцифровки на АЦП0 через резисторный делитель R49, R50, R51, C9, коэффициент деления =5. МК производит выборки и затем определяет среднее значение.

В качестве датчика тока, который потребляет нагрузка, используется мощный безындукционный резистор малого сопротивления R44. Величина падения напряжения на нем усиливается операционным усилителем DA2.2 и подается для анализа на АЦП1 МК.

Исходя из скорости обработки программы МК, опрос портов, в т.ч. клавиатуры, происходит циклически, без использования внутренних прерываний, что улучшает стабильность работы в целом. В случае не контролированного исчезновения питающего напряжения потери управляемости не наблюдалось, и возрастания напряжения на выходе регулятора не фиксировалось.

Следующим, не мене важном узлом, является цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который через порт РС0-РС7 управляет аналоговой частью устройства и формирует выходное напряжение. Из соображения доступности, простоты изготовления и уменьшения уровня излучаемых шумов использован так называемый R-2R ЦАП на R21-R37. Схема ЦАП, взята из открытых источников, неоднократно проверена и показала приемлемые характеристики.

Алгоритм работы микроконтроллера построен таким образом: микроконтроллер при включении питания жестко блокирует выход. Все на нуле. Зачем нам неизвестное напряжение. Его формирование на выходе производится давно известным методом при помощи указанного R-2R ЦАПа. Хотя умные люди высказывают некоторые предостережения для его нормальной работы, практика показала его простоту, надежность и приемлемую стабильность при соблюдении ряда условий при его построении. Улыбнитесь, практика показала, что самым главным из них, это взять резисторы каждого номинала из одной партии.
Используется два контура защиты: быстродействующая – аналоговая (выставлено на 3А) и не совсем быстрая – типа «смотрит» за выходом сам микроконтроллер – тут верхняя точка программно выставлена в 2 Ампера.

При активации ЦАПа напряжение на выходе и ток потребления нагрузкой измеряется АЦП, которое есть в наличии в самом МК. Таким образом, МК не только регулирует выходное напряжение, а и измеряет реальные, именно реальные, а не мнимые (заданные), значения на выходе. Работает как будто «тестер» выхода. Любой беспорядок будет немедленно отражен на индикаторах. Смотрите за ними внимательно при первом включении подопытного устройства. При достижении граничного тока потребления – отрубает все и ждет команды, что делать дальше. Все делается в автоматическом режиме и никаких дополнительных телодвижений не требуется (тоже хорошо). Уровень выходного напряжения сознательно не сохраняется, что бы не сжечь что-нибудь, при включении на следующий день.

Рис. 2

Да, чуть не забыл, а то «побьют» еще, та же часть на конкуренте, смотрите на рис. 2. Правда маленькое уточнение – на PICe в железе еще никто не делал, может, кто первым будет, я помогу. Тем более что буква А в конце названия МК хоть и существенна, но не критична есть прошивка и на процессор без нее.
«Каковы отличия?», — спросите Вы. Небольшие. В целом в нем иная архитектура портов, тем не менее, удалось подобрать оптимальный вариант его подключения с минимальными изменениями. Основные из которого – наличие кварцевого резонатора Cr1, отсутствие обвязки цепи «RESET», питания аналоговой части АЦП и, конечно же, иного разъема внутрисхемного программирования. В данном случае он 10-и штырьковый. Программная часть PIC16F877A работает аналогично.

Блок индикации и управления. Блок А4

Теперь важно, к этим платам нужен блок индикации и управления А4.
Он тоже разработан в двух вариантах, и подходит для всех плат типа А1.

Рис. 3 и 4. Для индикаторов с общим анодом и общим катодом соответственно

Таким образом (А4) состоит из узлов:
 — индикации, а именно буферная цепочка Т1-Т6 из 6 транзисторов, где использованы транзисторы n-p-n или p-n-p проводимости в зависимости от типа индикатора, уменьшающих до приемлемого значения ток через порты микроконтроллера;
 — опроса энкодера, — резисторы R38, R39 и сам энкодер, подключенный к свободным портам А МК;
 — управления самогенерирующим бипером.

Кнопки подключены к порту РА2, РА3, РА4. Их три: S1 – «+», в зависимости от величины шага, увеличивает значение выходного напряжения, S2 – «-» соответственно уменьшает. Кнопка S3 — «Плавно/грубо» определяет величину шага настройки. При включении, — шаг составляет 0.1В, при нажатии на кнопку – увеличивается до 1,5В. Типа тонко/грубо.

Повторное нажатие возвращает исходное значение, которое индицируется зеленым светодиодом LED2. Этот режим введен с целью быстрого ввода значений без утомительных нажатий на кнопку «+».Почему в 1,5 Вольт, а не 1 Вольт спросите Вы, а все просто, — согласно ряда выходных напряжений гальванических элементов, которые используют для питания низковольтной аппаратуры.

Таким образом настройка напряжения происходит кнопками «+» и «-» или так называемым энкодером (типа переменник, но крутится во все стороны без ограничения с тактильно заметными щелчками, как в СВЧ печке импортного производства или автомагнитоле).

Таким образом, можно задать выходное напряжение с точностью в 0.1 вольта.
Помните, — блок питания не только измеряет реальное напряжение на выходе, но и задает его. Указанный способ работы источника питания очень удобен в эксплуатации. Вы выставляете нужное напряжение, оно тут же выводится на клеммы и измеряется. При подключении нагрузки, индикатор тока в реальном времени индицирует ток потребления. При ненормированной или нестабильной нагрузке напряжение выхода будет «проседать» или «прыгать», это немедленно отразится на индикаторах, а значит, привлечет внимание мастера к подключенному к нему устройству.

Для удобства работы с блоком питания в программу добавлен алгоритм включения звукового излучателя (бипера) при переходе системы в режим «Авария» и обработки энкодера (валкодера). При этом оставлен режим работы с кнопками. Таким образом, пользователю предоставлено возможность выбора варианта управления. Например, мной было использовано только одну кнопку S3 «Шаг» и энкодер. Такой вариант особо пригодится тем, кто имеет механический энкодер со встроенной кнопкой.

В данном случае нужно использовать бипер с внутренней генерацией. Сделано это с двух причин, чтобы не «отвлекать» микроконтроллер на генерацию сигнала в порте, пусть он более важные задачи исполняет, а также с целью упрощения постройки этого узла тем, кто не сможет достать такой излучатель. Таким образом, его легко заменить обычным генератором та транзисторе или логических элементах с пезоизлучателем, питание на который снимается с коллектора Т11. Этот узел построен так, что по желанию его, можно одновременно использовать для режима полного отключения выхода блока питания при помощи реле или полевого транзистора в случае нештатной ситуации.

К плате (А1) подходит любой вариант платы управления (А4), но нужно учесть различия в программном продукте.

Блок аналоговый А2


Рис. 5

Очень аскетичная аналоговая часть схемы (А2) изображена на рис. 5. и состоит из сдвоенного операционного усилителя DA1, который формирует напряжение управления выходными транзисторами и усиливает напряжение от датчика тока. Тут неожиданно для меня тоже, по началу, возникли трудности. Прежде всего, с выбором узла регулирования.

Как я писал ранее трансформатор то у меня на 24 вольта переменки. После диодного моста на электролитическом конденсаторе «набегает» 26 Вольт постоянного напряжения. Вроде все хорошо, достаточно, ан-нет. Если учесть что на регулирующем транзисторе обязательно будет падение напряжения, а на составном вообще ужас – около 1,5 вольта. А как без составного транзистора управлять мощным – выходным. Пришлось использовать довольно подзабытое или может просто редко используемое в силу наличия в большинстве случаев «запаса мощности», как для блоков питания, схемное решение включений выходных транзисторов.

При этом, если рассматривать работу схемы в целом, то DA1.1 в связке с транзисторами Т7, Т9, Т10 осуществляют необходимое усиление по току и напряжению. Т7 и Т9 включен по схеме с общим эмиттером, а Т10 — с общим коллектором, у включения последнего транзистора есть неоспоримые достоинства: большое входное и малое выходное сопротивление, что очень важно в источнике питания. Схему с таким включением еще называют «эмиттерным повторителем». В целом схема работает следующим образом, выходной ток ОУ усиливается транзистором Т7. Его коллекторный ток подается на базу Т9, а затем проинвертированный и усиленный сигнал управляет мощным транзистором Т10. По сути дела Т10 является усилителем тока коллектора Т9 который увеличивает его в h21э раз. Исходя из чего на месте Т9 можно использовать транзисторы средней и даже малой мощности.

Питание операционного усилителя осуществляется однополярным положительным напряжением. Благодаря применению выходных транзисторов разной проводимости удалось добиться минимальной разности входного и выходного напряжений и четкой управляемости системы в целом. Наличие резистора R42 в цепи эмиттера Т7 ограничивает его базовый и, главное, коллекторный ток на уровне около 30 мА. Коэффициент усиления по напряжению ОУ DA1.1 и транзисторов Т7, Т9, Т10 равен 1+ R40/R39.

На DА1.2 собран усилитель напряжения датчика тока потребления нагрузки — резистора R44. Коэффициент усиления по напряжению ОУ DA1.2 равен 25. Резистор R48 и D2 представляют собой простейший стабилизатор, задача которого состоит из защиты порта РА1 от возможного перенапряжения, ограничивая входное напряжение на уровне в 5.1 В. Аналогично используется D1 и R49 для порта РА0.

Двухступенчатая защита БП

На элементах R51, R54, R53, Т8 собран электронный предохранитель. Он введен, исходя из того, что время реакции МК может быть недостаточным для блокировки биполярного транзистора при быстротечной перегрузке системы. Ток срабатывания определяет R54 и в небольших пределах регулирует R53.

Максимальный ток срабатывания защиты – 2-3А, что не даст возможности выйти из строя транзистору Т10. Да, хочу Вас сказать, что R58, как и R53 в принципе можно не ставить вообще. Первый нужен для облегчения токового режима Т8, второе сопротивление (в суме с предыдущим) увеличивает уровень напряжения срабатывания того ж транзистора, а значит и повышает уровень срабатывания самой защиты. Какой-то замкнутый круг получается.

Если падение напряжения на R54, которое зависит от тока потребления, превысит величину, равную приближенно 0,6 В, транзистор T8 откроется и предотвратит дальнейшее увеличение базового тока транзистора Т9, а вслед за ним и Т10. Ток нагрузки ограничится на безопасном для системы уровне. Использованная защита не имеет тригерного режима работы, а посему сразу после снятия короткого замыкания возвратится в исходное состояние. Таким образом, регулятор напряжения выдерживает возмущения выходного тока и случаи короткого замыкания на клеммах, в том числе и импульсного характера.

Аналоговая защита – дополнительный рубеж защиты выходного транзистора, если в момент перегрузки (скажем импульсной) микроконтроллер выполняет команды не связанные с защитой. Ведь от состояния выходного транзистора напрямую зависит вся система в целом и потребитель в частности. Пока он цел вся система будет полностью под контролем и ничего не случится неприятного, если Вы сами собственными руками не прикажете «угробить» нагрузку превышением выходных значений.

Независимо от вышеуказанного электронного предохранителя на аналоговых элементах, который защищает источник питания от нагрузки, защита самой нагрузки возложена на МК. Именно он, в реальном времени, следит за значениями выходного тока. Если этот показатель превысит заданную максимальную величину он примет защитные меры, а именно: немедленно выключит ЦАП путем обнуления регистра порта РС, а также проинформирует пользователя миганием светодиода LED1. Отсутствие потенциала на резисторах ЦАП, а значит и на входе DА1.1., закроет транзисторы регулятора. Напряжение на выходных клеммах будет снято – нагрузка отключена. В этом состоянии блок питания может находиться неограниченное время.

Для возобновления подачи напряжения достаточно нажатиями на кнопку S1 выставить необходимое выходное напряжение. При превышении указанных режимов защита автоматически сработает опять.
Таким образом, в этом источнике питания используется две независимые петли защиты: быстродействующая – аналоговая на транзисторе Т8 и «контролирующая» — цифровая на U1.

Блок выпрямителя А3


Рис. 6

Питание схемы описано на рис. 6. и состоит из двух микросхем VR1, VR2 и цепей выпрямления, а также фильтрации.
Стандартная схема включения пояснений не требует, кроме R58 мощностью в 1 Ватт. Наличие последнего не обязательно, но с ним значительно лучший тепловой режим работы стабилизатора VR2 на 5 Вольт.

Напоследок, запомните — нельзя подавать на плату стабилизаторов напряжение, превышающее 35 Вольт, ибо это граничная входная величина для КРЕНок. В этом случае на входе надо поставить промежуточный стабилизатор на транзисторе, понижающий напряжения до разрешенного уровня.

Детали и конструкция

U1 — МК AVR ATMEGA16-16PU, ATMEGA16А-16PU, ATMEGA16L-8, ATMEGA8535, PIC16F877A и PIC16F877. Файлы прошивки разные для каждого МК, универсальная только для ATMEGA16, у нее буква в конце не имеет принципиального значение для нашего устройства.

Если от микроконтроллера никуда не убежишь то остальные детали – практически «ширпотреб», которого всегда в достатке. Детали блока не критичны к замене.

При построении ЦАП, безусловно, наилучшим вариантом был бы R-2R ЦАП в гибридном корпусе на одном кристалле. При его отсутствии, используйте резисторы в SMD исполнении или обычные, но обязательно возьмите каждый из номиналов из одной партии (коробки). Таким образом, будет максимально соблюдена линейность преобразования. Точность их симметрии по сопротивлению уменьшит уровень искажений, которые проявятся в выходном напряжении в виде «ступенек». Практика эксплуатации показала его стабильность и легкость реализации.

Индикаторы применены импортные типа GNT-3631BG, GNS-3611BD, но можно использовать и аналогичные отечественные, а также одиночные, типа АЛС321Б или АЛС324Б. Будьте внимательны, от типа внутреннего соединения диодов в индикаторе также различается программное обеспечение для МК.

Буферные транзисторы на плате индикаторов заменяются любыми транзисторами, что имеются в наличии, малой мощности с соблюдением расположения выводов, проводимости и током коллектора около 100 мА.
Энкодер типа РЕС 12, РЕС 16 либо аналогичный.

Транзисторы Т7, Т8 – импортные малой мощности, но можно ставить КТ203, КТ208, КТ315 и КТ361 соответственно. В этом случае обратите внимание на максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер в сравнении с напряжением питания после диодного моста, если оно превышает 26 Вольт. Т9 — КТ361, КТ801Б, КТ807Б. Т10 – средней мощности КТ803А, КТ814, КТ805, КТ808А или любой мощный с допустимым током коллектора не менее 2А и допустимым напряжением коллектор-эмиттер больше напряжения питания.

Испытано использование в качестве выходного составного транзистора по схеме Дарлингтона — TIP110. Но у него большее напряжения падения, посему надо питать схему напряжением не меньше 28 Вольт. Транзистор Т10 желательно выбрать с большим статическим коэффициентом передачи тока базы.

Т10 установлен на радиаторе площадью 400 см2. Если Ваш радиатор мал, — установите вентилятор от компьютера. Имейте в виду, что при выходном напряжении в 0,5 Вольт и токе в 2 Ампера, выделяемая тепловая мощность запросто достигнет больше 50 Вт.

Резисторы — датчики тока С5-16В, мощностью 3-10 Ватт. Мощность токозадающих резисторов из соображения надежности сознательно увеличена.
Конденсаторы на плате А1 – керамические, можно в SMD исполнении. Электролиты в стабилизаторе — К50-12.
Подстроечные резисторы из серии СП5, СП3-19 б.

Стабилизаторы питания на 5 и 18 Вольт работают без радиатора, при наличии R58. Соединять их по привычке — последовательно нельзя. Ибо ток потребления по 5 вольтовой шине запросто перегреет стабилизатор на 18 Вольт и наступит крах всех Ваших надежд. Я это уже испытал на себе, пришлось покупать новый МК.
Диодная сборка на 2А и более или любые выпрямительные диоды с допустимым прямым током не менее 2А и обратным напряжением превышающим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Если использовать трансформатор на 24В переменного напряжения – тогда или германиевые с малым прямым падением напряжения и обратным не менее 30 В или современные диоды-Шоттки.
Светодиоды можно применить любого типа.

Габаритная мощность трансформатора должна быть не мене 60 Вт, выходное переменное напряжение от 25 до 35 Вольт, 2А.

Конструктивно изготавливается на 3-х или 2-х платах. В последнем случае блоки А2 и А3 сведены в один. Такая конструкция даст возможность быстрой модернизации блока в будущем, путем замены устаревшей части, а также облегчит наладку.

Сборка и наладка

Правильно собранный БП начинает работать сразу, но нужно учесть нижеследующее.
В цифровой части распайку платы провести без МК, вместо которого установить 40 выводную панельку. Можете установить шести или десяти штырьковый разъем для внутрисхемного ISP программирования (JMP1- JMP3) в зависимости то типа МК. Катушку L1 и конденсатор С4 расположите как можно ближе к МК. Разводку платы произведите так, чтобы шина питания схемы и МК шла «звездочкой» с одной точки, чтобы не было «сквозного» тока через выводы микроконтроллера.

«Зашейте» программу в микроконтроллер. Внимательно отнеситесь к выставлению фюзов. Иначе введете его в нокаут и будете долго морочить себе голову. Если этот этап впервые — сначала почитайте соответствующую литературу. «Прошитый» контроллер засветит нули в индикаторе и будет реагировать на прикосновение пальцами к первым двум портам АЦП, высвечивая разные цифры. Подав через резисторы в сотню Ом на РА0, РА1 5 Вольт от его же питания — получите соответствующие показания на индикаторах.

Аналоговую часть можно собирать всю сразу и начинать налаживать отдельно, без цифровой платы. Запаяйте все резисторы, конденсаторы и диоды. Впаивать цепочку транзисторов после DA1.1. поочередно с обязательным измерением тока коллектора Т7. Таким образом, проконтролируйте, чтобы он не достиг значения больше 30 мА. Иначе меняйте очередной транзистор на другой. Аналогичный или меньшей мощности (важен h21э).
Если это условие не соблюсти, то резистор R2 придется уменьшать до десятков Ом и он превратится в «печку». Это является банальной ошибкой при построении схемы с аналогичной структурой построения. После этого ставим в панельку LM358. Убедившись в работоспособности усилителя напряжения, приступайте к электронному предохранителю на Т8. При нагрузке в 2А он должен «реагировать» и блокировать выходную мощность на безопасном уровне.

Начальная настройка показаний вольтметра и амперметра производится по показаниям тестера. На 2 ногу DА1 подается 5 Вольт от стабилизатора питания и подстроечным резистором R50 выставляется 5 Вольт при выходном напряжении в 25 Вольт. Движком резистора R47 выставляете на выходе 7 DА1 -1.5 вольта при нагрузке в 1.5А.

Когда вся цепь по напряжению работоспособна, выставляем верхнюю границу напряжения, в зависимости от входного напряжения от трансформатора, с помощью R40.

Имейте ввиду, что если со статической нагрузкой «дергаются» показания индикаторов, значит система возбуждается. Это может быть как следствием ошибок или неверной разводки аналоговых цепей на плате, так и не достаточной мощности обмоток трансформатора.

К кварцевому резонатору в схеме, возможно, не потребуется присоединение по стандартной схеме двух одинаковых конденсаторов – на 10-30 pF (С2и С3) около PIC16F877A.

Теперь можно соединить все части воедино и произвести окончательную настройку – согласование, указанными ранее, подстроечными резисторами.
Программировать микроконтроллер можно как в отдельно собранном программаторе, так и внутрисхемно через указанный соответствующий разъем.
Вдогонку, учтите, что при программировании МК нужно выставлять конфигурацию микроконтроллера или так называемые фюзы.

Еще раз акцентирую внимание на проверку при программировании правильности установленных фюзов ибо программы поддержки программаторов не имеют единого стандарта в этом вопросе. Тоесть нужно сначала прочесть каким способом обозначается установленный фюз и только потом активировать.

Рис. 7

Вариант установки фюзов для AVR ATMEGA16 в программе PonyProg2000 указан на рис. 7.
Для AVR ATMEGA8535 аналогично выставляете указанные фюзы, а PIC16F877 нужное конфигурационное слово: 0?3f3a.

Плата контроллера и индикации

Наконец-то дошли до самого интересного. Как я все это сооружал. Да все очень просто. Платы все сделаны на одностороннем текстолите. Разводка плат не сложная. Повторить под себя нет проблем. Главное в цифровой части правильно развести цепи питания, а именно так, чтобы питание МК не было по пути питания других потребителей. Так называемая «звездочка». По сему, я выложу только свой изначальный вариант на ATMEGA16 с индикаторами с общими анодами.

Имейте ввиду, что цифровая часть у меня расположена прямо на лицевой панели блока питания. Вопроса с типом используемых индикаторов не было. Ибо я был первопроходцем и сам себе режиссер. А были у меня только индикаторы с общим анодом, на них и делал.

При осмотре корпуса оказалось мало места, ибо я к тому времени умудрился туда втиснуть еще и плату блока питания заводского изготовления который на выходе имеет напряжения для газоразрядных и прочих индикаторов. Кроме того остались готовые платы с припаянными индикаторами от ранее изготовленных вольтметров на PICах. Желание и рыбку съесть и воду из аквариума выпить взяло верх и я ее использовал без переделки. При этом вся цифровая часть уместилась прямо на передней панели. Но стыковать ранее сделанную плату индикаторов, с новой не удавалось без платы – переходника. Чем я и воспользовался, разместив на нее еще и буферные каскады.

Рис. 8

Здесь все три платы цифровой части на одном рисунке 8. Можно использовать ее как основу. Если кому не нравиться, ибо монтаж очень плотный и требует сноровки.

Рис. 9. Платы между собой соединяются как бутерброд на штыревых разъёмах


Плата аналоговой части


Рис. 10

Плата аналоговой части рис. 10 конечно попроще и посвободней. Рассчитывалась на рабочий ток в 5 Ампер, посему все огромное хоть танцы танцуй. Но мне она нравиться. Очень приятно с ней было работать и экспериментировать. Для умощнения дорожек (которые жирные) сверху напаял толстый медный провод, который остался после ремонта в квартире, то есть замены электропроводки. Сейчас как раз при токе до 5 Ампер ее испытываю. Если все будет нормально, и будет интересно, выложу, как сделать.

Обратите внимание, что плата аналоговой части совмещает в себе и часть схемы питания всего устройства, кроме диодного моста и электролитических конденсаторов. Оные размещены на корпусе. Вблизи трансформатора.

Теперь ещё немножко фотографий


Рис. 11

Вот так выглядит вся электронная часть в сборе. Правда, на момент когда сделана эта фотография еще не был задействован энкодер, ввиду его отсутствия. На маленьком радиаторе видно составной транзистор ТIP110 (испытывался и такой вариант). Сейчас стоит обычный транзистор — всем известный КТ803 в железном корпусе. А внизу два бледно-розовых 2-х ватных резистора, — это нагрузка во время первых испытаний. Два белых импортных резистора, это датчики тока. Остальное должно быть понятно и так.

Рис. 12

А вот здесь, рис. 12, мой БП в процессе испытаний. На последнем разряде амперметра – некая чушь. Но это не ошибка, это я умудрился во время поиска ножек для подключения сжечь парочку сегментов. Жаль неимоверно, пришлось покупать новый индикатор, попался зеленый.

Фотку законченного изделия не привожу, жду от знакомого прикольные цветные наклейки с надписями на панели. А пока идут так сказать «боевые» испытания на практике и житейских ситуациях.

Рис. 13 и 14


Файлы

Программы для прошивки микроконтроллеров и чертежи ПП в формате Sprint Layout в архиве.
_Datagor_BP_PP.7z | Файл 70,61 Kb загружен 98 раз.
_Datagor_BP_proshivki_PICNA2A.7z | Файл 7,74 Kb загружен 72 раз.

Спасибо за внимание. Успехов в повторении!
Владимир (kotyk7)
Местоположение в тайне.
Профиль kotyk7
О себе автор ничего не сообщил.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 74

3 августа 2014 изменил Datagor.

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Лабораторный блок питания «Belarus 3A30» с защитой и коммутацией обмоток (0-30 V, 3

Здравствуйте друзья. Позвольте представить вашему вниманию мой первый лабораторный блок питания. ...

Простой модульный вольтметр переменного напряжения на PIC16F676

Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля,...

Высоковольтный БП (0-350V, 0.5А max) с вольт-амперметром на PIC16F690

Иногда при регулировочных работах требуется сравнительно высокое напряжение питания устройств...

TA7317P – микросхема для устройств защиты акустических систем

Усилители мощности с двуполярным питанием должны иметь узел для защиты подключаемых к ним...

Простой прибор для подбора пар мощных транзисторов

Предельно простое, но удобное устройство для подбора пар кремниевых транзисторов средней и большой...

Сделай сам автомобильный стабилизированный блок питания 24V => 15V/5A с защитой от

Блок питания был заказан водителем-дальнобойщиком для ноутбука, который мне увидеть так и не...

Сделай сам лабораторный импульсный блок питания. Часть 6. Защита ИБП и регуляторы

Ограничение выходного тока импульсного блока питания необходимо прежде всего для защиты испытуемой...

Простая аналоговая электронная нагрузка

Все, кто хоть как-то сталкивался с изготовлением, ремонтом блоков питания задавался вопросом – где...

Транзисторный фильтр питания с высоким КПД для аудиоаппаратуры

При создании прибора для ремонта телевизоров мне потребовался регулируемый источник питания 30-300...

Регулируемый стабилизатор напряжения с регулируемым оганичением выходного тока

Простенькая относительно схемка, со средними параметрами, на основe транзисторoв с большим...

Однофазный привод постоянного тока

В основе разработки электропривода лежит принцип работы следящего привода с одноконтурной системой...

Блок питания с защитой по току для наладки усилителей и пр. радиоконструкций

Нередко при ремонте или создании нового усилителя возникает проблема безопасной проверки его...
<
  • Гражданин
4 августа 2014 11:30

Сергей / metrolog

  • С нами с 5.01.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 90 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • 0
Володя, спасибо.
На одном дыхании прочитал обе статьи - это супер. Проделан колоссальный труд и всё изложено в простой, доступной форме.
В математике контроллеров я полный ноль и у меня возник вопрос.
Как мне кажется максимальная просадка выходного напряжения, будет достигать 0,2в из-за способа включения датчика тока. Обычно при такой схеме включения датчика общий провод опорного напряжения связывают с выходной клеммой «-». В нашем случае это чревато усложнением конструкции (раздельное питание или гальваническая развязка входов АЦП). Возможно ли реализовать компенсацию падения математически: приплюсовать к опорному напряжению величину падения напряжения на датчике тока?

<
  • Подписчик
5 августа 2014 02:16

Павел / Pavel-Pochivalov

  • С нами с 6.10.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 5 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
У меня руки уже зачесались, на выходных утюжить буду. Вопрос такой - ОУ TL082 поставить можно? (Чую что можно, но лучше спросить у опытных smile ).

<
  • Главный редактор
5 августа 2014 12:15

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • 0
Чтобы точно ничего не менять в схеме при замене ОУ, нужно выбирать точный аналог. TL082 совсем другой ОУ, даже по внутренней структуре он JFET.

По справочникам, полные аналоги LM358:
1040УД1, 1053УД2, 1401УД5, GL358, CA358, UA358, UPC358, KIA358, NE532, OP221, OP290, OPA2237, TA75358, UPC1251, NJM2904, AN6502, KA2558

<
  • Гражданин
5 августа 2014 16:03

Сергей / lgedmitry

  • С нами с 30.09.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 7 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Очень красиво получилось! good
Володь, а не рассматривал ли вариант: в качестве DAC использовать PWM, а для вывода на индикацию MAX6950?
Вродь как проще должно во всех отношениях выйти blush

<
  • Гражданин
6 августа 2014 04:41

Владимир / kotyk7

  • С нами с 8.11.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 30 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • 0
Всем спасибо за положительные отзывы.
Теперь отвечу на вопросы:

1.
Возможно ли реализовать компенсацию падения математически: приплюсовать к опорному напряжению величину падения напряжения на датчике тока?
Да, вполне. В свое время этого не делал, считая такую ошибку либо маловероятной при токе нагрузки в 2А, либо вполне приемлимой на практике.
Ведь истинное значение напряжения на индикаторах всегда верное через реализацию способа измерения значения напряжения и тока в реальном времени. Тоесть если напряжение "просядет" - это будет видно на индикаторе.
Надо искать причину в нагрузке, а не самом блоке. Это как бы "звоночек".
Практика эксплуатации показала, что визуальная фиксация "проседания" также сама по себе интересная. Все дело в том, что когда подключаеш нагрузку/устройство в первый раз (неизвесное состояние) очень просто заметить "на глаз" факт "проседания" напряжения по индикатору. Дело в том что в даном БП измерение выходного напряжения и тока происходит в реальном времени. При этом умышленно не задествована обратная связь автоматической стабилизации напряжения от увеличени нагрузки. Таким образом если нагрузка в норме и не потребляет ток выше предела, питание стабилизировано через АЦП, а если с нагрузкой "не лады" это заметно по индикатору - проседает индицируемое значение, либо начинается хаос последнено знака через возбуд и т.п. Тоесть отказавщись от жеской привязки стабильности выходного напряжения имеем удобный в эксплуатации блок питания, который использую как лабораторный.

2.
ОУ TL082
да Датагор прав, Не подходит. Используемая LM358 очень доступная и дешевая. Основной критерий ее использования - возможность максимального напряжения на ее выходе близкого к уровню напряжения питания. По этому критерию надо искать аналог, если действительно надо.

3.
Володь, а не рассматривал ли вариант: в качестве DAC использовать PWM, а для вывода на индикацию MAX6950? Вродь как проще должно во всех отношениях выйти
Полностью с Вами согласен, но пришлось от этой идеи отказаться.
Во первых - на форумах прочитал, жалобы на шумность ШИМа. Значит его использование призведет к невозможности питать радиоприемники.
Во вторых: "MAX" - это моя слабость, но очень дорогая. На то время, цена одного корпуса хх19/21 достигала двух цен за Мегу16. Для радиолюбителя это накладно.
В третьих: Вы забыли ЦАП на отдельной микре. Обалденная "весчь". Такая связка мной проработана на 16F619. Симулятором работоспособность идеи проверена, но до практики дело не дошло. Дорого. Да, и не всем доступно их найти.

Для Павла, повторно напоминаю, что плата очень сложна в сборке на практике. Предлагаю вам нарисовать ваш вариант под ваш корпус. Я готов помочь. Если по ходу будут вопросы пишите в личку.

<
  • Гражданин
8 августа 2014 18:40

Алексей / zud

  • С нами с 25.03.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 71 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
Просто, дёшево и сердито!
Завтра буду готовиться к повторению.
Двуполярничек бы на этой основе ещё..... blush

<
  • Главный редактор
9 августа 2014 12:17

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • 0
Алексей, так собираешь два штуки и получаешь двухполярничек drinks

<
  • Гражданин
10 августа 2014 01:08

Владимир / kotyk7

  • С нами с 8.11.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 30 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • 0
Цитата: zud
Двуполярничек бы на этой основе ещё....

Двополярник интересен не только Вам. К сожалению даже на такой большой микросхеме это сделать очень сложно ибо микроконтроллер не может работать с отрицательным напряжением, которое должно управлять второй "половинкой" регулятора. Варианты конечно есть, но они не просты. Игорь "выдал" самый простой ("ломовой") вариант выхода. Хотя он тоже имеет право на реализацию.
У меня было желание усовершенствовать БП в сторону дополнения регулятором тока со стабилизацией на выходе. Но когда я выложил эту идею на одном из форумов, предложил схему с двумя ЦАПами и "оживил" прогой в симуляторе их управление, к сожалению это не вызвало интереса и продолжать дальше я потерял интерес. По сему все осталось в такой версии. Правда у себя я повысил выходной ток до 5 А. Пока "полет нормальный". Хотя был один случай, что я не смог толково запитать им чуствительную усилительную схему через наличие хоть и не большой, но всетаки шумности на выходе. Радует, что это в практике было только единожды.

<
  • Кандидат
8 октября 2014 11:50

Аноним / mskip

  • С нами с 7.10.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 13 комментариев
  • 1 публикация
 
  • 0
для питания цифровой части можно применить отдельный трансформатор ?

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.