Перетворювач напруги на мікроконтролер для живлення вимірювального приладу. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори

 Коментарі до статті

Пропонований пристрій являє собою перетворювач постійної напруги 3 В постійне 9 В. Він виконаний в габаритах дев'ятивольтної батареї "Крона" і призначений для її заміни у вимірювальних приладах з автономним живленням. Первинне джерело напруги - два сольові або лужні гальванічні елементи типорозміру AAA. Можливе використання Ni-MH акумуляторів того самого типорозміру. ККД перетворювача - 66...81%.

Схема перетворювача зображено на рис. 1. Його основний компонент - мікроконтролер ATtiny13A-SU (DD1), що тактується від внутрішнього RC-генератора. Підвищуючий перетворювач напруги реалізований на транзисторі VT1, дроселі L1, діоді Шоттки VD1 та конденсаторі C4. Транзистор VT2 відключає навантаження від перетворювача в режимі "сплячого" роботи мікроконтролера. Стабілітрон VD2 та резистор R5 захищають елементи перетворювача при обриві (відключенні) навантаження. У нормальному режимі роботи струм через захисний ланцюг відсутній.

Рис. 1. Схема перетворювача

Перетворювач призначений для роботи на постійне навантаження. Його вихідна напруга не стабілізована і залежить від напруги живлення. Наприклад, воно знижується до 7,6 В при падінні живильного до 2,5 В.

Для повнішого використання енергії первинного джерела живлення та збереження вихідної напруги на заданому рівні мікроконтролер DD1 при запуску перетворювача перевіряє напругу на його виході. Для цього частина вихідної напруги з двигуна підстроювального резистора R4 надходить на вхід PB4 мікроконтролера, що працює в режимі входу вбудованого компаратора напруги.

Всі компоненти перетворювача розміщені на платі розмірами 48x26 мм із фольгованого з двох сторін склотекстоліту товщиною 1 мм. Її креслення та розташування деталей показані на рис. 2. На стороні плати, вільної від деталей, у призначені для них отвори впаяно чотири контакти для підключення елементів живлення. Контакти вирізано з листової латуні товщиною 0,3 мм. Висота контакту - 10 мм, ширина - 5...8 мм, довжина пелюстки для паяння в отвір - 2 мм, ширина - 1,5 мм.

Рис. 2. Плата перетворювача та розміщення елементів на ній

Оксидні конденсатори - TECAP типорозміру D, інші конденсатори та резистори - типорозміру 1206 для поверхневого монтажу. Підстроювальний резистор R4 – СП3-19а-0,5 Вт, дросель L1 – LQH43CN101K. Вибір дроселя помітно впливає на ККД перетворювача. Наприклад, заміна згаданого вище дроселя на RLB0712 дещо більших розмірів збільшує ККД на 3...5 %, але виводить, на жаль, габарити перетворювача за межі габаритів батареї "Крона". Для монтажу цього дроселя на платі передбачені контактні майданчики з отворами, що позначені L1'. Його монтують у "лежачому" положенні. Заміна спочатку застосованого в одному з варіантів перетворювача як VD1 діод BAT41 на MBR0540 дозволила підняти ККД на 2%.

Вигляд зібраний перетворювач з боку деталей показаний на рис. 3, а з боку встановлення елементів живлення – на рис. 4.

Рис. 3. Вид на зібраний перетворювач з боку деталей

Мал. 4. Вид на зібраний перетворювач з боку установки елементів живлення

Програма мікроконтролера використовує його восьмирозрядний таймер, що працює в режимі "швидка ШІМ", та аналоговий компаратор. Частота повторення імпульсів із ШІМ обрана рівною 37500 Гц - максимально можливою при тактовій частоті мікроконтролера 9,6 МГц. До неінвертованого входу AI N0 аналогового компаратора підключено внутрішнє джерело зразкової напруги.

Таблиця

1 - не запрограмовано
0 - запрограмовано

Подана на висновок PB4 мікроконтролера контрольована вихідна напруга надходить на інвертуючий вхід AIN1 компаратора через мультиплексор АЦП. Стан виходу компаратора ACO перевіряє підпрограма обробки переривання переповнення таймера T0. Коли ACO=1, відбувається інкремент значення регістрі порівняння таймера, що збільшує коефіцієнт заповнення імпульсів, керуючих транзистором VT1 перетворювача. При ACO=0 це значення залишається незмінним, оскільки вихідна напруга досягла заданих 9 У.

Таймер відключення перетворювача реалізований програмно і є лічильник, декрементируемый по перериванням від таймера T0. Вихідне значення, що записується в регістри цього лічильника, програма обчислює за формулою N=T_від·37500, де T_від - потрібна тривалість роботи перетворювача до відключення, с; 37500 – частота повторення керуючих імпульсів, Гц. У програмі задано T_від=900 з (15 хв). Після цього мікроконтролер "засинає", переходячи в режим мікроспоживання енергії POWER DOWN.

Передбачена можливість керувати перетворювачем за допомогою додаткової кнопки SB1, підключення якої показано на схемі рис. 1 штриховими лініями. Зовнішній запит переривання, що генерується при натисканні на цю кнопку, повертає мікроконтролер "сплячий" в робочий режим. А якщо натиснути на неї при працюючому перетворювачі, мікроконтролер перейде з робітника в "сплячий" режим, вимкнувши перетворювач. Для обслуговування кнопки у різних режимах програма формує затримки тривалістю 0,5 с. У "сплячому" режимі мікроконтролера перетворювач споживає всього 6...10 мкА, тому за наявності кнопки у вимикачі SA1 немає необхідності і його можна не встановлювати, замінивши перемичкою.

Якщо кнопка SB1 відсутня, повторне після спрацювання таймера відключення включення перетворювача вимикачем SA1 можливе лише через дві хвилини. Протягом цього часу при розімкнутому вимикачі мікроконтролер споживає енергію, запасену в конденсаторі С2, і знаходиться в режимі "сплячого".

Перетворювач розроблений без прив'язки до конкретного типу вимірювального приладу, що потребує напруги живлення 9 В. Доробка такого приладу зводиться до встановлення в ньому вимикача SA1 або SB1. Для зручності можна підключити до перетворювача за допомогою мініатюрних роз'ємів. Зворотна заміна перетворювача на батарею "Крона" складнощів не викликає.

Після монтажу на плату всіх деталей, крім дроселя L1 та перевірки її на обриви та замикання, встановіть двигун резистора R4 у середнє положення та переходьте до програмування мікроконтролера. Коди, що додаються до статті файлу CONVERTER-DC2.hex, повинні бути завантажені в пам'ять програм мікроконтролера. Його конфігурацію слід запрограмувати відповідно до таблиці. Зверніть увагу, що розряд CKDIV8, запрограмований виробником мікроконтролера, потрібно розпрограмувати.

Усі необхідні для з'єднання з програматором контактні майданчики на платі є. Якщо програматор працює лише при напрузі живлення 5 В, подайте цю напругу і в ланцюг живлення мікроконтролера. Напругою 3 В потрібно буде запитати плату після успішного програмування.

Виміряйте струм, який споживається вимірювальним приладом, з яким передбачається використовувати перетворювач, і навантажте перетворення резистором відповідного опору. Встановивши на місце дросель L1, подайте на перетворювач живлення та підстроювальним резистором R4 відрегулюйте вихідну напругу, зробивши її

рівним 9 В. Переміщення двигуна підстроювального резистора до його нижнього за схемою виводу збільшує вихідну напругу, а у зворотний бік - зменшує. Зверніть увагу, що програма змінює вихідну напругу лише при включенні живлення або при виході мікроконтролера з "сплячого" режиму.

Вимкніть перетворювач, підключіть до нього реальне навантаження та знову увімкніть. Якщо напруга відрізняється від необхідної, відкоригуйте її підстроювальним резистором R4. Потім виміряйте струм, що споживається від елементів G1 і G2, і розрахуйте ККД перетворювача. В одного з виготовлених мною зразків він вийшов рівним 74% при напрузі живлення 3 і 64% при 2 В. З перетворювачем, в якому встановлений дросель RLB0712, отримано ККД відповідно 78% і 66%.

Якщо при вхідній напрузі 3 В і струмі навантаження 6 мА вихідну напругу встановити рівним 9,2 В, то при вхідній напрузі 2 В зменшиться до 8,5 В. При подальшій розрядці живильної батареї, коли вихідна напруга знижується до 6,5 В, на індикаторі вимірювального пристрою з'являється символ розрядженості батареї живлення.

Я виготовив два екземпляри перетворювача: один – для живлення мультиметра DT930F+, а другий – для вимірювача ємності та індуктивності MY6243. Ці прилади не мають таймера відключення, тому повна розрядка батарей живлення по забудькуватості була цілком звичайна. Після встановлення в них перетворювачів такі проблеми припинилися.

Програму мікроконтролера можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/conv.zip.

Автор: Н. Салімов

Дивіться інші статті розділу Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Найбільша активно-матрична панель 10.01.2006 Фірма Plastic Logic на міжнародній конференції International Displays Workshop у Такаматсу (Японія) продемонструвала найбільшу у світі (за її твердженням) активноматричну панель на гнучкій пластиковій основі. Представлений 10-дюймовий SVGA-екран має роздільну здатність 110 ppi і відображає кожен піксел у чотирьох градаціях сірого. Товщина панелі не перевищує 0 мм. Технологія виготовлення (електрофоретичне покриття Е Ink Imaging Film, нанесене на основу з низькотемпературного органічного матеріалу PET) забезпечує підвищену міцність у порівнянні з альтернативними рішеннями на скляній основі або фользі. У той самий час екран має достатню гнучкість.

Інші цікаві новини:

▪ Електромобіль як резервне джерело живлення у будинку

▪ Генетика голосу: ключ до спадкового тембру

▪ Повітря стало важче, кілограм полегшало

▪ Портативна камера з підтримкою карт пам'яті SD

▪ Бетон стане міцнішим

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Мобільний зв'язок. Добірка статей

▪ стаття За сімома печатками. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке пиво? Детальна відповідь

▪ стаття Петрушка кучерява. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Моноблочний стереофонічний гучномовець. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Приймач прямого посилення на логічній мікросхемі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024