Регульований блок живлення із захистом, 220/1,2-24 вольта 2 ампери. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

У пропонованому лабораторному блоці живлення передбачена програмна установка порогів вихідної напруги та струму, перевищення яких неможливе не тільки в результаті найімовірніших несправностей блоку, але і при необережному впливі на його оперативні органи регулювання. Це ефективно захищає апаратуру, що живиться від блоку.

Використовуючи якось лабораторний блок живлення, я випадково переключив регулятор напруги не на той щабель, що був потрібний. Внаслідок цього було перевищено допустиму для дорогого приладу напруга, і він вийшов з ладу. Після цього я задумався над створенням регульованого блоку живлення з функцією захисту навантаження від підвищеної напруги і в результаті розробив та зібрав пристрій, описаний у статті.

Вихідну напругу блоку від 1,2 до 24 В встановлюють чотирма змінними резисторами (двома - грубо і двома - точно). Індикатори приладу показують поточні значення напруги з дискретністю 0,1 і струму навантаження до 1 А з дискретністю 1 мА і від 1 до 2 А - з дискретністю 10 мА. Блок захищений від перевищення максимальних значень напруги і струму, що задаються користувачем, а також від замикання виходу. Безперервно вимірюється температура тепловідведення регульованого стабілізатора напруги, якщо вона перевищить допустиму на 2 °C, автоматично включиться вентилятор.

Прилад складається з чотирьох основних функціональних вузлів: мережевого імпульсного джерела живлення RS 50-24 [1], налаштованого на вихідну постійну напругу 26 В і здатного віддавати струм до 2,2 А, стабілізатора стабілізованого вихідної напруги (схема на рис. 1), стабілізаторів напруги +12 і +5 для живлення вузлів блоку (рис. 2) і модуля управління та індикації (рис. 3).

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Рис. 2

Рис. 3 (натисніть , щоб збільшити)

Всі операції з зчитування контрольованих параметрів з їх датчиків, завдання режимів роботи та виведення інформації на індикатори HG1-HG3 виконує мікроконтролер DD4 PIC16F1827-I/SO, тактова частота якого 4 МГц задана вбудованим у нього RC-генератором. Для програмування мікроконтролера призначений роз'єм XP1.

Після підключення до мережі 220 джерела живлення RS-50-24 (U1) його напруга надходить на регульований імпульсний стабілізатор напруги на мікросхемі DA1 LM2576T-ADJ і на нерегульований стабілізатор DA4 КР142ЕН8Б. За допомогою останнього отримують напругу 12 для живлення обмотки реле K1 і вентилятора M1. Далі інтегральний стабілізатор DA5 КР142ЕН5А знижує напругу +12 до +5 В, необхідних для живлення інших вузлів блоку.

До складу імпульсного стабілізатора входять також діод Шоттки VD3, накопичувальний дросель L1 та конденсатори C7-C11. Його вихідну напругу регулюють змінними резисторами R7-R10. Їхнє число збільшено для досягнення бажаної плавності регулювання.

На навантаження блоку стабілізована напруга надходить через контакти реле K1.1. Це зроблено, щоб можна було відключити навантаження під час спрацьовування захисту або при необхідності вимкнути його, не від'єднуючи дроти живлення від блоку. Незалежно від стану контактів K1.1 частина напруги з виходу регульованого стабілізатора через дільник напруги на резисторах R12 і R13 надходить на вхід АЦП мікроконтролера DD4, вимірюється ним, значення напруги на виході стабілізатора виводиться на індикатор HG3. Це дозволяє встановити потрібну напругу при вимкненому виході і потім натисканням на кнопку SB3 подати команду замкнути контакти K1.1. Коли вони замкнуті, натискання на цю кнопку їх розмикає. Після підключення блоку до мережі та до натискання на кнопку SB3 контакти розімкнені.

Датчиком струму навантаження служить шунт, включений у її мінусовий провід. Він складений з резисторів R14 та R15, з'єднаних паралельно. Опір шунту – 0,05 Ом. При струмі навантаження 2 А на ньому падає напруга до 0,1 В. Цього недостатньо для точного вимірювання струму, тому напруга датчика посилює інструментальний підсилювач DA2 AD623ARZ [2], коефіцієнт посилення якого 11 встановлений резистором R6.

З виходу цього підсилювача пропорційне струму навантаження напруга надходить на вхід 14-розрядного АЦП DA3 ADS1100A0IDBVT [3], в якому є внутрішній підсилювач на 2. Кожну секунду перетворювач виконує перетворення, результати десяти з яких мікроконтролер зчитує за інтерфейсом I²C. Застосування зовнішнього АЦП пов'язане з тим, що вбудований АЦП десятирозрядний мікроконтролера не забезпечує вимірювання струму до 2 А з потрібною точністю.

Температуру тепловідведення стабілізатора DA1 вимірює укріплений датчик BK1 DS18B20 або DS18S20. Тип датчика програма мікроконтролера визначає автоматично. Якщо виміряна температура перевищує 2 °C і більше задане значення, то по команді мікроконтролера включається за допомогою транзисторів VT1 і VT2 вентилятор M1, що обдує тепловідведення. Про роботу вентилятора сигналізує включена десяткова кома після молодшого розряду індикатора HG2. Коли температура стане на 2 °C нижче заданої, вентилятор та кома на індикаторі будуть вимкнені. Коли датчик температури відсутній або несправний, вентилятор працює безперервно, а на індикаторі HG2 включено два мінуси.

Виміряне значення вихідної напруги блоку відображається на трирозрядному індикаторі HG3 у вольтах із десятковою комою перед молодшою ​​цифрою (десяті частки вольта). Виміряне значення струму навантаження відображається на трирозрядному індикаторі HG1. Якщо воно менше 1 А, то виводиться в міліамперах, про що свідчать погашені коми у всіх розрядах. Значення струму, рівні або великі 1 А, виводяться в амперах з дискретністю 0,01 А та десятковою комою після старшого розряду (одиниці ампер).

Всіми індикаторами мікроконтролер управляє статично через перетворювачі послідовного коду паралельний DD1-DD3, DD5-DD9. Це дозволяє не застосовувати у програмі мікроконтролера переривання, що ускладнюють зчитування інформації з датчика температури BK1 та АЦП DA3. Аноди всіх індикаторів з'єднані разом. Напруга на них надходить через ключ на транзисторі VT5, що відкривається імпульсами змінної шпаруватості, що генеруються мікроконтролером. Це дає можливість регулювати яскравість індикаторів.

При спрацьовуванні захисту розмикаються контакти реле K1.1, а динамічна головка BA1, якою управляє ключ транзисторі VT6, подає звукові сигнали частотою 1000 Гц і тривалістю 0,5 з. Власний вбудований захист від замикання виходу мають джерело живлення U1 та інтегральні стабілізатори DA1, DA4, DA5.

Регульований стабілізатор напруги зібраний на друкованій платі, зображену на рис. 4. На ній є всі елементи, зображені на схемі рис. 1, за винятком джерела живлення U1 та вимикача SA1. Є одна перемичка типорозміру 1206 поверхневого монтажу. Мікросхема DA1 забезпечена тепловідведенням.

Рис. 4

Інтегральні стабілізатори DA4 та DA5 знаходяться на платі, виготовленій відповідно до рис. 5. Вони закріплені з різних боків однією теплоотводе.

Рис. 5

Креслення друкованих провідників плати управління та індикації наведено на рис. 6, а розташування елементів у ньому - на рис. 7. На цій платі необхідно встановити сім перемичок, аналогічних вищезазначеній. Висновки 9 і 26 індикатора HG1 та висновки 14 і 26 індикатора HG3 перед встановленням на плату видаляють. Динамічна головка BA1 разом із резистором R16 винесена з плати. Добіркою цього резистора встановлюють бажану гучність звукових сигналів.

Рис. 6

Рис. 7

Поза платою перебувають і змінні резистори R7-R10. Їх бажано вибирати максимальних розмірів, це дозволить забезпечити необхідну плавність регулювання напруги. Особливу увагу слід звернути на надійність контакту між двигунами змінних резисторів та їх резистивними шарами. Порушення цього контакту призводять до викидів вихідної напруги блоку, які можуть викликати спрацьовування захисту, проте небезпечні для приладу, що живиться.

Резистори R1-R4, R11, R19, R20 - типорозміру 1206 для поверхневого монтажу, інші - типорозміру 0805. R7-R10 вибирають необхідних розмірів, але вказаних на схемі номіналів. Резистори R14 і R15 - KNP-500-5W-0R1-FP Оксидні конденсатори C1, C11 - алюмінієві з виводами в один бік, C19, C22 - танталові типорозміри CTSMD-A. Інші конденсатори - керамічні типорозміри 0805 для поверхневого монтажу.

Мікросхеми серії ADS1100 випускають у кількох варіантах, що відрізняються адресою веденого на шині I²C, за якою відбувається обмін інформацією з мікроконтролером. Адреса позначається двома символами після основної частини назви мікросхеми, її зміна не передбачена. До використання в блоці придатні лише мікросхеми з адресою A0 (ADS1100A0). Для застосування мікросхем з іншими адресами потрібна зміна програми мікроконтролера.

У конструкції використано реле OJ-SS-112LM12 [4]. Його можна замінити іншим з обмоткою на 12 В та контактами, здатними комутувати струм до 3 A при постійній напрузі 30 В.

Зовнішній вигляд передньої панелі блока живлення показано на рис. 8. Тут розташовані індикатори HG1 (струм навантаження), HG2 (температура тепловідведення), HG3 (вихідна напруга), світлодіод HL2, що сигналізує про включення виходу, кнопки SB1 (збільшення параметра), SB2 (зменшення параметра) та дві дублюючі одна одну кнопки (Включення та вимикання виходу).

Рис. 8

Щоб з основного режиму відображення напруги, струму та температури перейти до встановлення порога підвищення напруги, натискають на кнопку SB1, індикатори HG1 та HG2 згаснуть, а на індикатор HG3 буде виведено значення порога. Кожне натискання на кнопку SB1 збільшить, а на кнопку SB2 зменшить його на 0,5 В. Поріг можна змінювати в межах від 2 до 25,5 В. Вихід із цього та наступних режимів в основний відбувається автоматично, якщо не натискати на кнопки SB1 та SB2 протягом 10 с.

Щоб з основного режиму перейти до встановлення порога підвищення струму навантаження, швидко натискають на кнопку SB2. Погаснуть індикатори, крім HG1, який буде виведено значення порога. Натисканнями на кнопки SB1 і SB2 змінюють його від 0,05 до 2 А ступенями по 0,05 А.

Якщо, перебуваючи в основному режимі, натиснути і утримувати кнопку SB2, то через 1,5 секунди після ввімкнення режиму встановлення порога струму почнеться циклічний з таким же періодом перебір режимів зміни п'яти інших параметрів. Можна зробити те ж саме натисканням та утриманням кнопки SB1, але в цьому випадку першим увімкнеться режим встановлення порога за напругою, потім струмом і далі почнеться перебір інших параметрів. Коли індикатори набудуть вигляду, що відповідає потрібному параметру, кнопку, що утримується, слід відпустити.

У режимі встановлення допустимої температури тепловідведення гаснуть усі індикатори, крім HG2, на якому буде відображено це значення. Натисканнями на кнопки SB1 і SB2 можна змінювати в межах від 30 до 70 °C кроками по 1 °C.

У режимі калібрування вольтметра блоку гасне індикатор HG1, індикатор HG2 відображає калібрувальну константу, а індикатор HG3 - значення вихідної напруги, виміряне блоком. У цьому режимі до виходу блоку слід підключити зразковий вольтметр, встановити вихідну напругу близькою до максимальної і, підбираючи натисканнями на кнопки SB1 і SB2 калібрувальну константу, домогтися збігу показань індикатора HG3 і зразкового вольтметра.

У режимі компенсації усунення нуля інструментального підсилювача DA3 індикатор HG3 гасне, контакти реле K1. 1 відключають від блоку навантаження, індикатор HG1 відображає значення компенсованої величини, а індикатор HG2 - поправку, що вноситься. Натисканнями на кнопки SB1 та SB2 показання індикаторів HG1 та HG2 необхідно зрівняти.

Індикатор HG3 погашений і в режимі калібрування вимірювача струму навантаження, але в момент увімкнення цього режиму на індикатор HG1 виводиться нульове значення, оскільки ще в попередньому режимі навантаження контактами реле K1.1 було вимкнено. До виходу блоку через зразковий амперметр приєднують навантаження і натисканням на кнопку SB3 подають на неї напругу, яку встановлюють таким, щоб струм навантаження був близький до максимального. Натисканнями на кнопки SB1 і SB2 змінюють виведену на індикатор HG2 калібрувальну константу, домагаючись збігу показань індикатора HG1 і зразкового амперметра.

Останнім у циклі вмикається режим встановлення яскравості індикаторів. У цьому режимі всі вони увімкнені. Дія кнопок SB1 і SB2 у цьому випадку протилежна іншим режимам. Натисканнями на кнопку SB1 яскравість зменшують, а на SB2 – збільшують.

Усі встановлені параметри автоматично зберігаються в енергонезалежній пам'яті мікроконтролера, вводити їх заново при наступних включеннях блоку немає необхідності.

Файли друкованих плат у форматі Sprint Layout 5.0 та програму мікроконтролера можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/10/blok.zip.

література

1. 50W single output switching power supply RS-50 series. - URL: insat. ru/products/meanwell/rs-50_spec. PDF.
2. Single-supply, rail-to-rail, low cost instrumentation amplifier AD623. - URL: analog.com/static/imported-files/Data_Sheets/ AD623.pdf
3. aDs1100 self-calibrating, 16-bitanalog-to-digital converter. – URL: ti. com /lit/ds/ symlink/adsl 100.pdf.
4. Miniature PCB relayOJ/OJE - URL: te.com/commerce/DocumentDelivery/DDEController?Action=showdoc&DocId=Data+Sheet%7FOJ_OJ E_series_relay_data_shEnglish%7FENG _DS_OJ_OJE_series_relay_data_sheet_E_02 14_OJ.pdf%7F2-1419129-1.

Автор: П. Кожухін

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

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 Мозок головніший за м'язи 29.10.2017 Левову частку енергії, яку тварини отримують з їжі, забирає мозок - у більшості хребетних на нього йде від 2% до 8% загальної енергії, що виробляється в обміні речовин, і це дуже багато. У приматів шматок енергетичного пирога, призначеного для мозку, і того більше: наприклад, у людини метаболічні витрати на мозок становлять 20-25%. І мало того, що мозок з'їдає багато енергії, він, якщо говорити адміністративною мовою, також має виняткове право доступу до енергетичних ресурсів. Це означає, що у скрутній ситуації, коли потрібно одночасно швидко думати і щось робити, енергетичний потік у першу чергу піде в мозок, а вже потім у м'язи. Дослідники з Кембриджського університету поставили експеримент зі студентами, які займаються веслуванням: вони мали виконати вправу на згадку, коли потрібно було за три хвилини згадати якнайбільше з 75 слів, які давали прочитати перед цим, і трихвилинну силову вправу на спеціальному тренажері. Спочатку обидві вправи виконували окремо, потім - відразу обидві. Як і очікувалося, коли людина одночасно займалася на тренажері і намагалася напружити розум, і те, й інше у нього виходило гірше, ніж колись та інше він робив окремо. Однак, якщо результати з когнітивного завдання були гіршими на 9,7%, то результати силових вправ - на 12,6%. Іншими словами, при одночасному навантаженні на мозок і м'язи мозок працював краще за м'язи. Звідси автори роботи роблять висновок, що навіть у таких складних ситуаціях, коли людині потрібно в буквальному сенсі напружити різні свої здібності, мозок отримує більше енергії.

Інші цікаві новини:

▪ Комп'ютер читає емоції

▪ Мозок хлопчиків та дівчаток по-різному реагує на стрес

▪ Дріжджі можуть фільтрувати свинець

▪ Залишки планктону розкажуть про давній клімат

▪ Нове застосування водневого двигуна

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Мобільний зв'язок. Добірка статей

▪ стаття Людина в соціумі. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Яка неточність перекладу викликала появу теорії про високорозвинену цивілізацію на Марсі? Детальна відповідь

▪ стаття Машиніст трактора (тракторист) Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Ультралінійний підсилювач на лампах 6Н2П, 6П14П 12 ват. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Мініатюрний блок живлення, 2-5/3,3-5 вольт 100-200 ампер. 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