Rəqəmsal İdarə Edilən Xətti Güc Təchizatı: 6 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Təxminən 40 il əvvəl, on iki yaşımda ikili xətti enerji təchizatı yaratdım. Şematik diaqramı Hollandiyada 'Elektor' adlanan bir jurnaldan aldım. Bu enerji təchizatı gərginlik tənzimlənməsi üçün bir potansiyometrdən və cari tənzimləmə üçün birindən istifadə edir. Uzun illərdən sonra bu potansiyometrlər artıq düzgün işləmir və bu da sabit bir çıxış gərginliyi əldə etməyi çətinləşdirir. Bu enerji təchizatı şəkildə göstərilmişdir.

Bu arada, PIC mikrokontrolörünü və JAL proqramlaşdırma dilini istifadə edərək, hobbimin bir hissəsi olaraq quraşdırılmış proqram təminatını seçdim. Hələ də enerji təchizatımdan istifadə etmək istədiyim üçün - bəli, indiki vaxtda daha ucuz keçid rejimi variantları ala bilərsiniz - köhnə potensiometrləri rəqəmsal versiya ilə əvəz etmək fikrinə gəldim və buna görə də yeni bir PIC layihəsi yarandı.

Enerji təchizatının gərginliyini tənzimləmək üçün aşağıdakı kimi 6 düyməni istifadə edən bir PIC 16F1823 mikro nəzarətçisindən istifadə edirəm:

• Güc mənbəyini tamamilə açmağa və ya söndürməyə ehtiyac olmadan çıxış gərginliyini açmaq və ya söndürmək üçün bir düymə
• Çıxış gərginliyini artırmaq üçün bir düymə, çıxış gərginliyini azaltmaq üçün başqa bir düymə
• Əvvəlcədən təyin edilmiş kimi istifadə ediləcək üç düymə. Müəyyən bir çıxış gərginliyi təyin etdikdən sonra, bu dəqiq gərginliyi bu əvvəlcədən təyin edilmiş düymələrdən istifadə edərək saxlamaq və əldə etmək olar

Enerji təchizatı maksimum 2 Amper cərəyanı ilə 2,4 Volt və 18 Volt arasında bir gərginlik çıxara bilir.

Addım 1: İlk Dizayn (düzəliş 0)

Rəqəmsal potensiometrlə idarə etmək üçün uyğun etmək üçün orijinal sxematik diaqramda bəzi dəyişikliklər etdim. Keçmişdə cari tənzimləmə üçün orijinal potensiometrdən heç vaxt istifadə etmədiyim üçün onu çıxarıb, maksimum cərəyanı 2 Amper ilə məhdudlaşdıran sabit bir rezistorla əvəz etdim.

Şematik diaqram köhnə, lakin etibarlı LM723 gərginlik tənzimləyicisinin ətrafında qurulmuş enerji təchizatını göstərir. Bunun üçün çap edilmiş bir elektron kart da yaratdım. LM723, bir cərəyan məhdudlaşdırıcı xüsusiyyətə və geniş bir gərginlik aralığına malik bir temperatur kompensasiya edilmiş istinad gərginliyinə malikdir. LM723-ün istinad gərginliyi, silecekin LM723-ün ters çevrilməyən girişinə qoşulduğu rəqəmsal potansiometrinə gedir. Rəqəmsal potansiyometr 10 kOhm dəyərinə malikdir və 3 telli bir interfeys istifadə edərək 100 addımda 0 Ohm -dan 10 kOhm -a dəyişdirilə bilər.

Bu Güc Təchizatı, gücünü 15 Volt gərginlik tənzimləyicisindən (IC1) alan rəqəmsal bir volt və amper sayğacına malikdir. Bu 15 Volt, PIC və rəqəmsal potensiometrə güc verən 5 Volt gərginlik tənzimləyicisi (IC5) üçün də giriş olaraq istifadə olunur.

Transistor T1, çıxış gərginliyini 0 Volta gətirən LM723 -ün bağlanması üçün istifadə olunur. Güc rezistoru R9, cərəyanı ölçmək üçün istifadə olunur, cərəyan axdıqda rezistor üzərində bir gərginlik düşməsinə səbəb olur. Bu gərginlik düşməsi LM723 tərəfindən maksimum çıxış cərəyanını 2 Amper ilə məhdudlaşdırmaq üçün istifadə olunur.

Bu ilkin dizaynda Elektrolitik Kondansatör və Güc Transistoru (tip 2N3055) lövhədə yoxdur. İllər əvvəl orijinal dizaynımda Elektrolitik Kondansatör ayrı bir lövhədə idi, buna görə də saxladım. Güc tranzistoru, daha yaxşı soyutma üçün kabinetin xaricindəki bir soyutma lövhəsinə quraşdırılmışdır.

Düymələr kabinetin ön panelindədir. Hər bir düymə lövhədəki 4k7 rezistorlar tərəfindən yuxarı çəkilir. Tuş düymələri yerə bağlanır ki, bu da onları aşağı aktivləşdirir.

Bu layihə üçün aşağıdakı elektron komponentlərə ehtiyacınız var (revizyon 2):

• 1 PIC mikro nəzarətçi 16F1823
• X9C103 tipli 10k rəqəmsal 1 ədəd potensialiometr
• Gərginlik tənzimləyiciləri: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Körpü düzəldici: B80C3300/5000
• Transistorlar: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Diodlar: 2 * 1N4004
• Elektrolitik kondansatörler: 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4.7 uF/16V
• Seramik Kondansatörler: 1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• Rezistorlar: 1 * 100 Ohm, 1 * 820 Ohm, 1 * 1k, 2 * 2k2, 8 * 4k7
• Güc müqaviməti: 0.33 Ohm / 5 Watt

Əlavə edilmiş ekran görüntüsündə və şəkildə göstərilən çaplı bir elektron kart hazırladım.

Addım 2: Yenilənmiş Dizayn (2 -ci versiya)

Çap edilmiş elektron lövhələri sifariş etdikdən sonra 'gərginlik qorunması' adlandırdığım bir xüsusiyyət əlavə etmək fikri ortaya çıxdı. PIC-də hələ çoxlu proqram yaddaşım olduğuna görə çıxış gərginliyini ölçmək üçün PIC-in Daxili Analoqdan Rəqəmsal Dönüştürücüsündən (ADC) istifadə etmək qərarına gəldim. Bu çıxış gərginliyi - hər hansı səbəbdən - yuxarı və ya aşağı düşərsə, enerji təchizatı söndürülür. Bu, bağlı dövrə həddindən artıq gərginliyə qarşı qoruyacaq və ya hər hansı bir qısa dövrə dayandıracaq. Bu, ilkin dizayn olan 0 -cı düzəlişin uzantısı olan 1 -ci versiya idi.

Dizaynı çörək taxtasından istifadə edərək sınasam da (şəkilə bax), hələ də bundan məmnun deyildim. Bəzən belə görünürdü ki, rəqəmsal potansiyometr həmişə eyni mövqedə deyil, məsələn. əvvəlcədən təyin edilmiş bir dəyəri bərpa edərkən. Fərq kiçik idi, amma narahat edirdi. Potansiyometrin dəyərini oxumaq mümkün deyil. Bir az düşündükdən sonra 1-ci düzəlişin kiçik bir yenidən dizaynı olan bir versiya 2 yaratdım. Bu dizaynda, sxematik diaqram 2-yə baxın, rəqəmsal bir potensiometrdən istifadə etmədim, ancaq quraşdırılmış rəqəmsaldan analoqa çeviricidən (DAC) istifadə etdim. LM723 vasitəsilə çıxış gərginliyini idarə etmək üçün PIC. Yeganə problem, PIC16F1823-də yalnız 5 bitlik DAC-nın olması idi, çünki bu, yuxarı və aşağı pillələrin çox böyük olacağına görə kifayət deyildi. Bu səbəbdən göyərtəsində 10 bitlik DAC olan bir PIC16F1765-ə keçdim. DAC ilə bu versiya etibarlı idi. Yalnız bəzi komponentləri silmək, 1 kondansatörü dəyişdirmək və 2 tel əlavə etmək lazım olduğu üçün hələ də ilkin çap dövrə lövhəsini istifadə edə bilərdim (1 -ci düzəlişin gərginlik aşkarlama xüsusiyyətini əlavə etmək üçün artıq 1 tel lazım idi). Güc dağılımını məhdudlaşdırmaq üçün 15 Volt tənzimləyicisini 18 Volt versiyasına da dəyişdim. 2 -ci düzəlişin sxematik diaqramına baxın.

Beləliklə, bu dizayn üçün getmək istəyirsinizsə, 0 -cı versiya ilə müqayisədə aşağıdakıları etməlisiniz:

• PIC16F1823 -ü PIC16F1765 ilə əvəz edin
• İsteğe bağlı: 78L15 -i 78L18 ilə əvəz edin
• X9C103 tipli rəqəmsal potensiometrini çıxarın
• R1 və R15 rezistorlarını çıxarın
• E5 elektrolitik kondansatörü 100 nF olan bir keramika kondansatörü ilə əvəz edin
• IC4 pin 13 (PIC) ilə IC2 pin 5 (LM723) arasında əlaqə qurun
• IC4 pin 3 (PIC) ilə IC2 pin 4 (LM723) arasında əlaqə qurun

Çap edilmiş lövhəni də yenilədim, amma bu versiyanı sifariş etmədim, ekran görüntüsünə baxın.

Addım 3: (Dis) Montaj

Şəkildə, yükseltmeden əvvəl və sonra enerji təchizatı görürsünüz. Potansiyometrlər tərəfindən hazırlanan delikləri örtmək üçün şkafın ön panelinin üstünə bir ön panel əlavə etdim. Gördüyünüz kimi, hər iki enerji təchizatının bir -birindən tamamilə müstəqil olduğu ikili bir enerji təchizatı etdim. Bu, 18 Voltdan daha yüksək bir çıxış gərginliyinə ehtiyacım olduğu təqdirdə onları ardıcıl olaraq qoymağı mümkün edir.

Çap edilmiş elektron lövhə sayəsində elektronikanı yığmaq asan idi. Unutmayın ki, böyük elektrolitik kondansatör və güc tranzistoru çap edilmiş lövhədə yoxdur. Şəkil göstərir ki, 2 -ci düzəliş üçün artıq bəzi komponentlərə ehtiyac yoxdur və birinə gərginlik aşkarlama xüsusiyyətini əlavə etmək üçün, digərinə isə rəqəmsal potensiometrin PIC mikrokontrolörünün Rəqəmsal ilə Analog çeviricisinə dəyişdirilməsi səbəbindən 2 tel lazım idi.

Əlbəttə ki, 18 Volt AC, 2 Amper təmin edə bilən bir transformatora ehtiyacınız var. Orijinal dizaynımda daha səmərəli (həm də daha bahalı) olduğu üçün üzük nüvəli transformatordan istifadə etdim.

Addım 4: Revision 0 üçün proqram

Proqram aşağıdakı əsas vəzifələri yerinə yetirir:

• Rəqəmsal potansiyometr vasitəsi ilə enerji təchizatının çıxış gərginliyinə nəzarət

• Düymələrin xüsusiyyətlərini idarə edin, bunlar:

  • Güc açma/söndürmə. Bu, çıxış gərginliyini 0 Volt və ya son seçilmiş gərginliyə təyin edən keçid funksiyasıdır
  • Gərginlik yuxarı/aşağı geriləmə. Düyməni hər dəfə basdıqda gərginlik bir qədər yuxarı və ya bir qədər aşağı düşür. Bu düymələr basıldıqda təkrarlama funksiyası işə düşür
  • Əvvəlcədən qurulmuş mağaza/Əvvəlcədən alın. İstənilən gərginlik ayarı əvvəlcədən təyin edilmiş düyməni ən azı 2 saniyə basıb PIC -in EEPROM -da saxlanıla bilər. Daha qısa müddətə basmaq, bu əvvəlcədən təyin edilmiş EEPROM dəyərini alacaq və buna görə çıxış gərginliyini təyin edəcək

Güc açıldıqda, PIC -in bütün pinləri giriş olaraq təyin olunur. Enerji təchizatı çıxışında müəyyən edilməmiş bir gərginliyin olmasını qarşısını almaq üçün PIC işə düşənə və rəqəmsal potansiyometr işə salınana qədər çıxış 0 Volt olaraq qalır. Bu gücün azalması, tranzistor T1-in PIC tərəfindən buraxılana qədər LM723-ü bağladığından əmin olan R14 çəkmə müqaviməti ilə əldə edilir.

Proqramın qalan hissəsi çox irəlidədir. Düymələr taranır və bir şeyin dəyişdirilməsi lazımdırsa, rəqəmsal potensiometrin dəyəri üç telli ardıcıl interfeys istifadə edərək dəyişdirilir. Diqqət yetirin ki, rəqəmsal potensiometrdə də ayarı saxlamaq imkanı var, lakin bütün parametrlər PIC -in EEPROM -da saxlanıldığı üçün bu istifadə edilmir. Potensiometr ilə olan interfeys, silecek dəyərini geri oxumaq üçün bir xüsusiyyət təqdim etmir. Beləliklə, silicinin müəyyən bir dəyərə əvvəlcədən təyin edilməsi lazım olduqda, ediləcək ilk şey silecek sıfır vəziyyətinə qaytarılmasıdır və o andan etibarən silicini düzgün yerə qoymaq üçün addımların sayını göndərməkdir.

EEPROM -un hər düyməyə basılaraq yazılmasının və EEPROM -un ömrünün azaldılmasının qarşısını almaq üçün, EEPROM məzmunu düymələr artıq aktiv olmadıqdan 2 saniyə sonra yazılır. Bu o deməkdir ki, düymələr sonuncu dəfə dəyişdirildikdən sonra, gücün dəyişdirilməzdən əvvəl ən son 2 saniyə gözlədiyinizə əmin olun ki, son parametr saxlanılsın. Açıldıqda, enerji təchizatı həmişə EEPROM -da saxlanılan son seçilmiş gərginliklə başlayacaq.

JAL mənbə faylı və PIC -in düzəliş 0 üçün proqramlaşdırılması üçün Intel Hex faylı əlavə edilmişdir.

Addım 5: Revision 2 üçün proqram

2 -ci versiya üçün proqram təminatında əsas dəyişikliklər aşağıdakılardır:

• Gərginlik Algılama xüsusiyyəti, enerji təchizatı qurulduqdan sonra çıxış gərginliyinin ölçülməsi ilə əlavə edildi. Bunun üçün PIC -in ADC çeviricisi istifadə olunur. ADC istifadə edərək, proqram çıxış gərginliyinin nümunələrini götürür və bir neçə nümunədən sonra çıxış gərginliyi təyin olunan gərginlikdən təxminən 0,2 Volt yüksək və ya aşağı olarsa, enerji təchizatı söndürülür.
• Rəqəmsal bir potansiyometr istifadə etmək əvəzinə enerji təchizatının çıxış gərginliyini idarə etmək üçün PIC -in DAC -dan istifadə. Rəqəmsal potansiyometr üçün 3 telli interfeys yaratmağa ehtiyac olmadığı üçün bu dəyişiklik proqramı daha da asanlaşdırdı.
• EEPROM -dakı yaddaşı Yüksək Dözümlülük Flaşında saxlama ilə əvəz edin. PIC16F1765-in göyərtəsində EEPROM yoxdur, lakin uçucu olmayan məlumatların saxlanması üçün Flash proqramının bir hissəsini istifadə edir.

Qeyd edək ki, Gərginlik Algılama əvvəlcə aktivləşdirilməyib. Güc açıldıqda, aşağıdakı düymələrin basıldığı yoxlanılır:

• Güc açma/söndürmə düyməsi. Basıldıqda hər iki gərginlik aşkarlama funksiyası söndürülür.
• Aşağı basma düyməsi. Basıldıqda aşağı gərginlik algılama aktivləşir.
• Yuxarı basma düyməsi. Basıldığı təqdirdə yüksək gərginlik algılama aktivləşir.

Bu gərginlik aşkarlama parametrləri Yüksək Dözümlülük Flaşında saxlanılır və enerji təchizatı yenidən açıldıqda geri çağırılır.

JAL mənbə faylı və PIC -in reviziya 2 üçün proqramlaşdırılması üçün Intel Hex faylı da əlavə edilmişdir.

Addım 6: Son nəticə

Videoda, enerji təchizatı revizyonu 2 -nin hərəkətdə olduğunu görürsünüz, gücün açılması/söndürülməsi xüsusiyyətini, gərginliyin yuxarı/aşağı düşməsini və əvvəlcədən təyin edilmiş cihazların istifadəsini göstərir. Bu demo üçün mən də real cərəyanın içindən axdığını və maksimum cərəyanın 2 Amper ilə məhdudlaşdığını göstərmək üçün güc mənbəyinə bir rezistor bağladım.

PAL mikrokontrolörünü JAL ilə - Paskal kimi proqramlaşdırma dili ilə istifadə etmək istəyirsinizsə, JAL veb saytına daxil olun.

Bunu Təlimatlandırmaqla əylənin və reaksiyalarınızı və nəticələrinizi gözləyirik.