ციფრული კონტროლირებადი ხაზოვანი კვების წყარო: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

თინეიჯერობის წლებში, დაახლოებით 40 წლის წინ, მე შევქმენი ორმაგი ხაზოვანი კვების წყარო. მე მივიღე სქემატური დიაგრამა ჟურნალიდან "Elektuur", დღესდღეობით ჰოლანდიაში "Elektor". ამ კვების ბლოკმა გამოიყენა ერთი პოტენომეტრი, ძაბვის რეგულირებისთვის და ერთი მიმდინარე კორექტირებისთვის. მრავალი წლის შემდეგ ეს პოტენომეტრები აღარ ფუნქციონირებდა სწორად, რაც ართულებდა სტაბილური გამომავალი ძაბვის მიღებას. ეს კვების ბლოკი ნაჩვენებია სურათზე.

იმავდროულად, მე ჩავრთე ჩაშენებული პროგრამული უზრუნველყოფა, როგორც ჩემი ჰობის ნაწილი, PIC მიკროკონტროლერის და JAL პროგრამირების ენის გამოყენებით. ვინაიდან მე მაინც მინდა გამოვიყენო ჩემი კვების წყარო - დიახ, შეგიძლიათ შეიძინოთ უფრო იაფი გადართვის რეჟიმის ვარიანტები დღეს - მე მივიღე იდეა ძველი პოტენომეტრების ციფრული ვერსიით შეცვლისა და ასე შეიქმნა ახალი PIC პროექტი.

კვების ბლოკის ძაბვის შესაცვლელად მე ვიყენებ PIC 16F1823 მიკროკონტროლერს, რომელიც იყენებს 6 ღილაკს შემდეგნაირად:

• ერთი ღილაკი გამომავალი ძაბვის ჩართვის ან გამორთვისთვის, კვების ბლოკის მთლიანად ჩართვის ან გამორთვის საჭიროების გარეშე
• ერთი ღილაკი გამომავალი ძაბვის გასაზრდელად და მეორე ღილაკი გამომავალი ძაბვის შესამცირებლად
• სამი ღილაკი, რომლებიც გამოიყენება წინასწარ. გარკვეული გამომავალი ძაბვის დაყენების შემდეგ, ზუსტი ძაბვის შენახვა და მიღება შესაძლებელია ამ წინასწარ დაყენებული ღილაკების გამოყენებით

ელექტრომომარაგებას შეუძლია გამოუშვას ძაბვა 2.4 ვოლტიდან 18 ვოლტამდე, მაქსიმალური დენით 2 ამპერი.

ნაბიჯი 1: საწყისი დიზაინი (გადახედვა 0)

მე შევიტანე გარკვეული ცვლილებები თავდაპირველ სქემატურ დიაგრამაში, რათა ის შესაფერისი გამხდარიყო ციფრული პოტენომეტრით კონტროლისთვის. ვინაიდან მე არასოდეს გამომიყენებია ორიგინალური პოტენომეტრი, მიმდინარე კორექტირებისთვის წარსულში, მე ამოვიღე იგი და შევცვალე ფიქსირებული რეზისტორით, რაც მაქსიმალურ დენს ზღუდავს 2 ამპერამდე.

სქემატური დიაგრამა გვიჩვენებს ელექტრომომარაგებას, რომელიც აგებულია ძველი, მაგრამ საიმედო LM723 ძაბვის რეგულატორის გარშემო. მე ასევე შევქმენი ბეჭდური მიკროსქემის დაფა მისთვის. LM723– ს აქვს ტემპერატურის კომპენსირებული საცნობარო ძაბვა მიმდინარე შეზღუდვის მახასიათებლით და ძაბვის ფართო დიაპაზონით. LM723- ის საცნობარო ძაბვა მიდის ციფრულ პოტენომეტრზე, რომლის გამწმენდი უკავშირდება LM723- ის არაინვერტირებულ შეყვანას. ციფრული პოტენომეტრის ღირებულებაა 10 kOhm და მისი შეცვლა შესაძლებელია 0 Ohm– დან 10 kOhm– მდე 100 საფეხურით 3 მავთულის სერიული ინტერფეისის გამოყენებით.

ამ ელექტრომომარაგებას აქვს ციფრული ვოლტ და ამპერ მეტრი, რომელიც იღებს ენერგიას 15 ვოლტის ძაბვის რეგულატორისგან (IC1). ეს 15 ვოლტი ასევე გამოიყენება როგორც შეყვანის 5 ვოლტიანი ძაბვის მარეგულირებელი (IC5), რომელიც აკონტროლებს PIC- ს და ციფრულ პოტენომეტრს.

ტრანზისტორი T1 გამოიყენება LM723– ის დახურვის მიზნით, რაც გამომავალი ძაბვას 0 ვოლტამდე მიიყვანს. დენის რეზისტორი R9 გამოიყენება დენის გასაზომად, რაც იწვევს ძაბვის ვარდნას რეზისტორზე, როდესაც მასში დენი გადის. ამ ძაბვის ვარდნას LM723 იყენებს, რათა შეზღუდოს მაქსიმალური გამომავალი დენი 2 ამპერამდე.

ამ თავდაპირველ დიზაინში ელექტროლიტური კონდენსატორი და დენის ტრანზისტორი (ტიპი 2N3055) არ არის დაფაზე. ჩემი ორიგინალური დიზაინის მრავალი წლის წინანდელი ელექტროლიტური კონდენსატორი იყო ცალკე დაფაზე, ასე რომ მე შევინარჩუნე ეს. დენის ტრანზისტორი დამონტაჟებულია კაბინეტის გარეთ გამაგრილებელ ფირფიტაზე უკეთესი გაგრილებისთვის.

ღილაკები არის კაბინეტის წინა პანელზე. თითოეული ღილაკი მაღლაა გადმოწეული 4k7 რეზისტორებით დაფაზე. ღილაკები დაკავშირებულია მიწასთან, რაც მათ დაბალ დონეზე აქცევს.

თქვენ გჭირდებათ შემდეგი ელექტრონული კომპონენტები ამ პროექტისათვის (ასევე გადასინჯვა 2):

• 1 PIC მიკროკონტროლერი 16F1823
• 1 ციფრული პოტენომეტრი 10k, ტიპი X9C103
• ძაბვის რეგულატორები: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• ხიდის გასწორება: B80C3300/5000
• ტრანზისტორები: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• დიოდები: 2 * 1N4004
• ელექტროლიტური კონდენსატორები: 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4.7 uF/16V
• კერამიკული კონდენსატორები: 1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• რეზისტორები: 1 * 100 Ohm, 1 * 820 Ohm, 1 * 1k, 2 * 2k2, 8 * 4k7
• სიმძლავრის რეზისტორი: 0.33 Ohm / 5 Watt

მე ასევე შევქმენი დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა, რომელიც ნაჩვენებია თანდართულ ეკრანის სურათსა და სურათზე.

ნაბიჯი 2: შესწორებული დიზაინი (გადასინჯვა 2)

დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფების შეკვეთის შემდეგ მე მომივიდა იდეა, რომ დავამატო ფუნქცია, რომელსაც მე ვეძახი "ძაბვის დაცვას". ვინაიდან PIC– ში ჯერ კიდევ ბევრი პროგრამული მეხსიერება მქონდა, გადავწყვიტე გამოვიყენო PIC– ის ჩაშენებული ანალოგურ ციფრულ გადამყვანად (ADC) გამომავალი ძაბვის გასაზომად. იმ შემთხვევაში, თუ გამომავალი ძაბვა - რაიმე მიზეზის გამო - მაღლა ან ქვევით იწევს, ელექტროენერგიის მიწოდება გამორთულია. ეს დაიცავს დაკავშირებულ წრეს ძაბვის გადაჭარბებისგან ან შეწყვეტს ნებისმიერ მოკლე ჩართვას. ეს იყო გადასინჯვა 1, რომელიც არის გაგრძელება 0 გადასინჯვისთვის, თავდაპირველი დიზაინი.

მიუხედავად იმისა, რომ მე შევამოწმე დიზაინი პურის დაფის გამოყენებით (იხ. სურათი), მე მაინც არ ვიყავი კმაყოფილი. ზოგჯერ ჩანდა, რომ ციფრული პოტენომეტრი ყოველთვის არ იყო ზუსტად ერთსა და იმავე პოზიციაზე, მაგ. წინასწარ განსაზღვრული მნიშვნელობის აღდგენისას. განსხვავება მცირე იყო, მაგრამ შემაშფოთებელი. შეუძლებელია პოტენომეტრის მნიშვნელობის წაკითხვა. გარკვეული აზრის შემდეგ შევქმენი გადასინჯვა 2, რომელიც არის გადახედვის მცირე დიზაინი. ამ დიზაინში იხილეთ სქემატური დიაგრამის გადახედვა 2, მე არ გამოვიყენე ციფრული პოტენომეტრი, მაგრამ გამოვიყენე ციფრული ანალოგური კონვერტორი (DAC) PIC აკონტროლებს გამომავალ ძაბვას LM723- ის საშუალებით. ერთადერთი პრობლემა ის იყო, რომ PIC16F1823– ს აქვს მხოლოდ 5 – ბიტიანი DAC, რომელიც არ იყო საკმარისი, რადგან ზემოთ და ქვემოთ საფეხურები ძალიან დიდი იქნებოდა. ამის გამო გადავედი PIC16F1765– ზე, რომელსაც აქვს 10 – ბიტიანი DAC ბორტზე. DAC– ის ეს ვერსია საიმედო იყო. მე მაინც შემიძლია გამოვიყენო პირველადი დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა, რადგან მე მჭირდება მხოლოდ ზოგიერთი კომპონენტის ამოღება, 1 კონდენსატორის შეცვლა და 2 მავთულის დამატება (1 მავთული უკვე საჭირო იყო გადასინჯვის 1 ძაბვის გამოვლენის მახასიათებლის დასამატებლად). მე ასევე შევცვალე 15 ვოლტიანი რეგულატორი 18 ვოლტის ვერსიაზე, რათა შეზღუდულიყო ენერგიის გაფრქვევა. იხილეთ გადახედვის 2 სქემატური დიაგრამა.

ასე რომ, თუ გსურთ ამ დიზაინზე წასვლა, თქვენ უნდა გააკეთოთ შემდეგი 0 გადასინჯვასთან შედარებით:

• შეცვალეთ PIC16F1823 PIC16F1765- ით
• სურვილისამებრ: შეცვალეთ 78L15 78L18– ით
• ამოიღეთ ციფრული პოტენომეტრის ტიპი X9C103
• ამოიღეთ რეზისტორები R1 და R15
• შეცვალეთ ელექტროლიტური კონდენსატორი C5 კერამიკული კონდენსატორით 100 nF
• დაამყარეთ კავშირი IC4 პინ 13 -ს (PIC) IC2 პინ 5 -თან (LM723)
• დაამყარეთ კავშირი IC4 პინ 3 (PIC) - ს IC2 პინ 4 (LM723) შორის

მე ასევე განვაახლე ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფა, მაგრამ არ შეუკვეთა ეს ვერსია, იხილეთ სკრინშოტი.

ნაბიჯი 3: (დის) შეკრება

სურათზე ხედავთ კვების ბლოკს განახლებამდე და მის შემდეგ. პოტენომეტრების მიერ გაკეთებული ხვრელების დასაფარად დავამატე წინა პანელი კაბინეტის წინა პანელის თავზე. როგორც ხედავთ, მე გავაკეთე ორმაგი კვების წყარო, სადაც ორივე კვების წყარო ერთმანეთისგან სრულიად დამოუკიდებელია. ეს შესაძლებელს ხდის მათ სერიულად დაყენებას იმ შემთხვევაში, თუ მე მჭირდება უფრო მაღალი გამომავალი ძაბვა, ვიდრე 18 ვოლტი.

ბეჭდური მიკროსქემის გამო ადვილი იყო ელექტრონიკის აწყობა. გახსოვდეთ, რომ დიდი ელექტროლიტური კონდენსატორი და დენის ტრანზისტორი არ არის დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფაზე. ფოტო გვიჩვენებს, რომ 2 გადასინჯვისთვის ზოგიერთი კომპონენტი აღარ არის საჭირო და 2 მავთული იყო ერთი ძაბვის გამოვლენის ფუნქციის დასამატებლად, მეორე კი ციფრული პოტენომეტრის ციფრული ანალოგური კონვერტორით PIC მიკროკონტროლის შეცვლის გამო.

რა თქმა უნდა, თქვენ გჭირდებათ ტრანსფორმატორი, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს 18 ვოლტი AC, 2 ამპერი. ჩემს თავდაპირველ დიზაინში მე გამოვიყენე რგოლისებრი ტრანსფორმატორი, რადგან ისინი უფრო ეფექტურია (მაგრამ ასევე უფრო ძვირი).

ნაბიჯი 4: გადახედვის პროგრამული უზრუნველყოფა 0

პროგრამული უზრუნველყოფა ასრულებს შემდეგ ძირითად ამოცანებს:

• ელექტროენერგიის მიწოდების ძაბვის კონტროლი ციფრული პოტენომეტრის საშუალებით

• გაუმკლავდეთ ღილაკების ფუნქციებს, რომლებიც არის:

  • ჩართვა/გამორთვა. ეს არის გადართვის ფუნქცია, რომელიც ადგენს გამომავალ ძაბვას 0 ვოლტზე ან ბოლო არჩეულ ძაბვაზე
  • ძაბვა მაღლა/ძაბვა ქვევით. ღილაკზე თითოეული დაჭერით ძაბვა ოდნავ მაღლა ან ოდნავ ქვევით იწევს. როდესაც ეს ღილაკები რჩება დაჭერილი, განმეორებითი ფუნქცია გააქტიურებულია
  • წინასწარი მაღაზია/წინასწარ მიღება. ნებისმიერი ძაბვის პარამეტრის შენახვა შესაძლებელია PIC– ის EEPROM– ში, წინასწარ დაჭერილი ღილაკის დაჭერით მინიმუმ 2 წამის განმავლობაში. უფრო მოკლედ დაჭერით გამოიღებს EEPROM მნიშვნელობას ამ წინასწარ განსაზღვრულისთვის და შესაბამისად დაყენდება გამომავალი ძაბვა

ჩართვისას, PIC– ის ყველა ქინძისთავები მითითებულია შეყვანის სახით. იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული დაუდგენელი ძაბვა ელექტროენერგიის მიწოდებაზე, გამომავალი რჩება 0 ვოლტამდე, სანამ PIC არ ამოქმედდება და ციფრული პოტენომეტრი არ დაიწყება. ამ სიმძლავრის დაქვეითება მიიღწევა გამწევი რეზისტორით R14, რაც დარწმუნებულია, რომ ტრანზისტორი T1 გამორთავს LM723- ს მანამ, სანამ ის PIC არ გამოუშვებს.

დანარჩენი პროგრამული უზრუნველყოფა წინ არის წინ. ღილაკების სკანირება ხდება და თუ რამე უნდა შეიცვალოს, ციფრული პოტენომეტრის მნიშვნელობა იცვლება სამი მავთულის სერიული ინტერფეისის გამოყენებით. გაითვალისწინეთ, რომ ციფრულ პოტენომეტრს ასევე აქვს პარამეტრის შენახვის შესაძლებლობა, მაგრამ ის არ გამოიყენება, ვინაიდან ყველა პარამეტრი ინახება PIC– ის EEPROM– ში. პოტენომეტრთან ინტერფეისი არ გვთავაზობს ფუნქციას, რომ წავიკითხოთ გამწმენდის მნიშვნელობა უკან. ასე რომ, როდესაც გამწმენდი უნდა იყოს წინასწარ განსაზღვრული მნიშვნელობით, პირველი რაც კეთდება არის გამწმენდის ნულოვან პოზიციაში დაბრუნება და ამ მომენტიდან გაგზავნეთ ნაბიჯების რაოდენობა, რომ მტვერსასრუტი სწორ მდგომარეობაში დააყენოთ.

თავიდან აცილების მიზნით, რომ EEPROM იწერება ღილაკის ყოველი დაწკაპუნებით და ამით მცირდება EEPROM- ის სიცოცხლის ხანგრძლივობა, EEPROM შინაარსი იწერება 2 წამის შემდეგ, რაც ღილაკები აღარ იქნება გააქტიურებული. ეს ნიშნავს, რომ ღილაკების ბოლო შეცვლის შემდეგ, დარწმუნდით, რომ დაელოდებით მინიმუმ 2 წამს დენის გადართვამდე, რათა დარწმუნდეთ, რომ ბოლო პარამეტრი ინახება. როდესაც ჩართულია, ელექტროენერგიის მიწოდება ყოველთვის დაიწყება EEPROM– ში შენახული ბოლო არჩეული ძაბვით.

JAL წყაროს ფაილი და Intel Hex ფაილი PIC პროგრამირებისთვის 0 გადასინჯვისთვის დართულია.

ნაბიჯი 5: გადახედვის პროგრამული უზრუნველყოფა 2

გადახედვისათვის 2 ძირითადი ცვლილებები პროგრამულ უზრუნველყოფაში არის შემდეგი:

• ძაბვის გამოვლენის ფუნქცია დაემატა დენის წყაროს ძაბვის გაზომვით მისი დაყენების შემდეგ. ამისათვის გამოიყენება PIC– ის ADC გადამყვანი. ADC– ის გამოყენებით, პროგრამული უზრუნველყოფა იღებს გამომავალი ძაბვის ნიმუშებს და თუ რამდენიმე ნიმუშის შემდეგ გამომავალი ძაბვა არის დაახლოებით 0.2 ვოლტი უფრო მაღალი ან დაბალი ვიდრე მითითებული ძაბვა, ელექტროენერგიის მიწოდება გამორთულია.
• PIC– ის DAC– ის გამოყენება ელექტროენერგიის მიწოდების ძაბვის გასაკონტროლებლად ციფრული პოტენომეტრის გამოყენების ნაცვლად. ამ ცვლილებამ პროგრამული უზრუნველყოფა გაამარტივა, ვინაიდან არ იყო საჭირო ციფრული პოტენომეტრის 3-მავთულიანი ინტერფეისის შექმნა.
• შეცვალეთ EEPROM- ის საცავი შენახვით მაღალი გამძლეობის Flash- ში. PIC16F1765– ს არ აქვს EEPROM ბორტზე, მაგრამ იყენებს პროგრამის Flash ნაწილს არასტაბილური ინფორმაციის შესანახად.

გაითვალისწინეთ, რომ ძაბვის გამოვლენა თავდაპირველად არ არის გააქტიურებული. გააქტიურებისთანავე შემოწმებულია შემდეგი ღილაკების დაჭერა:

• ჩართვის/გამორთვის ღილაკს. დაჭერის შემთხვევაში ძაბვის გამოვლენის ორივე ფუნქცია გამორთულია.
• ქვემოთ დაჭერით ღილაკი. თუ დაჭერით დაბალი ძაბვის გამოვლენა გააქტიურებულია.
• მაღლა დაჭერით ღილაკი. დაჭერის შემთხვევაში მაღალი ძაბვის გამოვლენა გააქტიურებულია.

ძაბვის გამოვლენის ეს პარამეტრები ინახება მაღალი გამძლეობის Flash- ში და იხსენიება, როდესაც კვების ბლოკი ისევ ჩართულია.

JAL წყარო ფაილი და Intel Hex ფაილი პროგრამირების PIC გადასინჯვის 2 ასევე ერთვის.

ნაბიჯი 6: საბოლოო შედეგი

ვიდეოში ხედავთ კვების ბლოკის გადახედვას 2 მოქმედებაში, ის აჩვენებს ენერგიის ჩართვის/გამორთვის ფუნქციას, ძაბვის გაზრდას/ძაბვის შემცირებას და წინასწარი პარამეტრების გამოყენებას. ამ დემოზე მე ასევე დავუკავშირე რეზისტორი დენის წყაროს, რათა მეჩვენებინა, რომ რეალური დენი გადის მასში და რომ მაქსიმალური დენი შემოიფარგლება 2 ამპერით.

თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ PIC მიკროკონტროლის გამოყენებით JAL - პასკალის მსგავსი პროგრამირების ენა - ეწვიეთ JAL ვებსაიტს.

გაერთეთ ამ ინსტრუქციურობით და ველით თქვენ რეაქციებს და შედეგებს.