מודול למדידה והגנה על ספק הכוח. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מודול למדידה והגנה על ספק הכוח. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / ספקי כוח

ניתן להשתמש במודול המוצע בשילוב עם ספקי כוח מעבדתיים כדי להגן על העומס שלהם מפני מתח וזרם החורגים מהמגבלות שנקבעו.

תיאורים של מכשירים כאלה פורסמו שוב ושוב, דוגמה לכך היא המאמר "התקן הגנה דיגיטלי מתקדם עם פונקציית מדידה" ("רדיו", 2007, מס' 7, עמ' 26-28, מחבר N. Zaets), המתאר א. התקן למטרה זו על מיקרו-בקר PIC16F873 עם מחוון LED בן שבע ספרות דו ספרתי. לעומת זאת, המודול המוצע מבוסס על מיקרו-בקר ATmega8535L-8PU ו-LCD המכיל ארבע שורות של 16 תווים כל אחת.

בתחילה, התכוונתי להשתמש בקלט הדיפרנציאלי של ה-ADC של המיקרו-בקר עם קדם-מגבר מובנה כדי למדוד את הזרם. עם זאת, הבדיקה גילתה את חוסר היציבות של מדידה כזו. גם השימוש ב-Op-amp ביחידת המדידה הנוכחית נמצא כלא הולם מאותה סיבה. נבחרה אפשרות פשרה למדידת הזרם עם שני ערוצי ADC עם התנגדות גבוהה יחסית של נגדי חיישני הזרם.

הערוץ הראשון, באמצעות חיישן זרם עם התנגדות של 0,5 אוהם, מודד זרם של עד 1 A ברזולוציה של 10 mA. הערוץ השני מסוגל למדוד זרם עד 5A ברזולוציה של 0,1A באמצעות חיישן זרם עם התנגדות של 0,05 אוהם. המכשיר מודד מתח ברזולוציה של 0,1V.

זמן התגובה להגנה תלוי בעיקר בתדר השעון של ה-ADC (125 קילו-הרץ). מחושב ואושר בעזרת אוסילוסקופ, משך ההמרה האנלוגית לדיגיטלית הוא 110 µs. המיקרו-בקר מבלה 220 מיקרון פלוס משך הזמן הכולל של ביצוע פקודות מיתוג למדידת מתח וזרם כאחד. עם תדר שעון של מיקרו-בקר של 8 מגה-הרץ, הם מסתיימים ב-3,7 מיקרו-שניות.

הנהלים להצגת מידע על המחוון יכולים לתרום להגדלת זמן התגובה להגנה. התוכנית ניגשת אליו כל 0,28 שניות (מצוין על ידי קבוע TimeDisp). זה לוקח 4 ms כדי להוציא מידע (נמדד על ידי אוסילוסקופ). הזמן נספר על ידי שני מונים, הראשון שבהם מוגדל על ידי התוכנית בכל מחזור מדידה, והשני סופר הצפות של הראשון. כאשר התוכן של המונה השני מגיע לערך של הקבוע לעיל, מידע מוצג על המחוון.

ההסתברות שאירוע חירום יתרחש במהלך זמן השירות של המחוון יורדת עם עלייה בתקופת השיחות למחוון. אם נדרש עיכוב מינימלי בתגובה, יש לאסור על התוכנית לגשת למחוון. מצב כזה מסופק.

השליטה במכשיר מתבצעת באמצעות שבעה כפתורים, מתג ומקודד עם כפתור. השימוש במקודד מפשט את כניסת המידע למיקרו-בקר. המחוון להיכרות 64 מגדיל משמעותית את האפשרות ליידע את המשתמש על מצב המכשיר.

הנפח הגדול יחסית של התוכנית נובע מהנוכחות בה של טקסטים רבים של הודעות המוצגים על המחוון. בנוסף להצגת מידע חזותי, יש גם איתות קולי של פעולת ההגנה.

שתי גרסאות של התוכנית מצורפות למאמר. הראשון (טקסט מקור Modul-P&M4.asm, קובץ האתחול Modul-P&M4.hex) אינו מספק שמירת הערכים המוגדרים של ספי פעולת ההגנה בזיכרון הלא נדיף של המיקרו-בקר. לאחר הפעלת הכוח או שהמיקרו-בקר נאלץ להתאפס, תוכנית זו תכתוב את הערכים המרביים המותרים לאגרי ההשוואה.

בגרסה השנייה של התוכנית (קוד מקור Modul-P&M-EP.asm, קובץ האתחול Modul-P&M-EP.hex), ערכי הסף שנקבעו מאוחסנים ב-EEPROM כאשר המתח כבוי. בפעם הבאה שתפעיל אותו, התוכנית משחזרת אותם.

דיאגרמת המודול מוצגת באיור. 1. ערוץ מדידת הזרם הראשון נוצר על ידי נגדי חיישן זרם R12, R14, כניסת גוזם R16 ו-ADC1 לא מאוזנת, ערוץ מדידת הזרם השני הוא נגדי R11, R13, גוזם R15 וכניסת ADC לא מאוזנת ADC3. העומס של הערוץ הראשון מחובר בין המסוף החיובי של המקור המוגן למסוף "-out", והעומס של הערוץ השני מחובר בין אותו מסוף מקור למסוף "-out.2". חלק ממתח המקור ממסוף "+U" דרך מחלק מתח הנוצר על ידי נגד קבוע R18 ומנגד גוזם R17 מוזן למדידה לכניסה הלא מאוזנת של ADC4 ADC.

אורז. 1. דיאגרמת מודול (לחץ להגדלה)

נגדי גוזם R15-R17 משמשים בעת הגדרה לקביעת קריאות המתח והזרם על מחוון HG1 באמצעות מכשירים סטנדרטיים. כל אחד ממתגי הטרנזיסטור, שבמידת הצורך מנתקים את העומס ואת המקור הנשלט, מורכב מטרנזיסטור בעל אפקט שדה חזק וטרנזיסטור דו קוטבי השולט בו. ניתן להשתמש כאן בטרנזיסטורי אפקט שדה עם מתח סף של 2 ... 5 V.

ההבזק לטווח קצר של נורית ה-HL1 כאשר הכוח מופעל (הגדרה למצב ההתחלתי) נגרם על ידי העובדה שאחרי זה יציאות המיקרו-בקר נמצאים במצב עכבה גבוהה למשך זמן מה. כתוצאה מכך, דופק זרם זורם דרך מעגל הכוח הפלוס - HL1 LED - נגדים R2, R7 - צומת פולט VT4 - דיודה VD3 - חוט משותף (עבור ערוץ 1). מסיבה דומה, גם נורית ה-HL2 מהבהבת.

כאשר המודול פועל, הנורית המתאימה נדלקת בו-זמנית עם הפעלת הערוץ: ערוץ 1 - HL1, ערוץ 2 - HL2.

מקודד S1 משמש להגדרת הספים להגנת זרם ומתח. מסופק איתות קול של פעולת הגנה על ידי מתח או זרם. לשם כך, משרת צומת ממגבר המבוסס על טרנזיסטור VT5 ופולט קול אלקטרומגנטי HA1.

LCD HG1 עובד עם אפיק נתונים של שמונה סיביות שנוצר על ידי הקווים של יציאה B של המיקרו-בקר. על המסך שלה, התוכנית מציגה מידע על הערכים הנמדדים של מתח וזרם, מצבי הפעולה של המכשיר.

לאחר הפעלת המתח או איפוס המיקרו-בקר, המודול עובר למצב המתנה. שני הערוצים סגורים, מתח וזרם אינם נמדדים. חבר את מקור המתח המוסדר למסופים "+U" ו- "-izh", ואת העומס - למסופים "+U" ו- "-out1". לאחר בחירת הערוץ הראשון על ידי לחיצה על כפתור SB3, השתמש בנגדי גוזם R16 ו-R17 כדי להתאים את הקריאות של המודול ומד הזרם הייחוס ומד המתח. על ידי לחיצה על לחצן SB2, חזור למצב המתנה.

לאחר מכן חבר את העומס לערוץ 2 (מסופים "+U" ו-"-out.2"), בחר את הערוץ השני על ידי לחיצה על כפתור SB4 והתאם את הנגד R15 לגזם כך שיתאים לקריאות ה-LCD ומד הזרם הייחוס.

על ידי לחיצה על לחצן המקודד, בחר בו כדי להגדיר את ספי ההגנה על המתח והזרם. הגדר את הסף הנוכחי הרצוי באחד מהערוצים על ידי סיבוב המקודד ולחיצה על כפתור SB6 (ערוץ 1) או SB7 (ערוץ 2), כתוב ערך זה לתוך אוגר ההשוואה של המיקרו-בקר. התוכנית אוסרת להגדיר את סף ההגנה מעל 1A בערוץ 1, וכאשר אתה מנסה לעשות זאת, היא מציגה אזהרה מתאימה על ה-LCD. לחיצה על כפתור SB5 כותבת את סף הגנת מתח יתר לפנקס ההשוואה.

לאחר הקלטת כל הספים, על ידי לחיצה על כפתור SB2, החזר את המודול למצב המתנה. בדוק את פעולת ההגנה על ידי חריגה מהסף שנקבע עבור מתח וזרם. כאשר הוא מופעל, יינתן אות קול, ומידע על האירוע יוצג על ה-LCD. במקביל, נורית ה-LED של הערוץ בו התרחש ההפעלה תכבה.

לאחר הפעלת ההגנה, שתי אפשרויות לפעולות נוספות אפשריות: על ידי לחיצה על כפתור SB2, חזרה למצב המתנה או על ידי לחיצה על כפתור המקודד, היכנסו למצב הגדרת הסף. במקרה השני, הערכים הנוכחיים מאוגרי ההשוואה יועתקו לרגיסטרים המשמשים בשגרת שירות המקודדים, מה שיאיץ את התקנת הערכים החדשים.

במצב ההפעלה של המודול, על ידי לחיצה על הכפתורים SB5-SB7, אתה יכול לכתוב לפנקסי ההשוואה את ערכי הזרם של המתח או הזרם של הערוץ המופעל, מוגדל בשתי יחידות של הספרה הפחות משמעותית.

אפשר את מתג ההגנה במהירות גבוהה SA1, הגדר מראש את הערכים הנדרשים של מתח, זרם וספים. המידע הרלוונטי מוצג על ה-LCD.

המעגל המודפס של המודול מוצג באיור. 2, סידור האלמנטים עליו - באיור. 3. כל הרפידות לחיבור לחצנים, מקודד, נוריות, LCD וספק כוח ממוקמים בפסילה של 2,54 מ"מ בקצוות הלוח. אם תרצה, אתה יכול לחבר רכיבים חיצוניים ומתח דרך המחברים מרובי פינים זכרים. בשל צריכת הזרם הגדולה (עד 220 mA), תאורת החיווי האחורית מופעלת ישירות מאספקת החשמל דרך מתג SA2. עדיף למקם את הנגד לכוונון הניגודיות R20 על אחד מקירות המארז. יש לחזק את חלקי המוליכים המודפסים, שדרכם זורם זרם העומס של הערוץ השני, על ידי הלחמת חוטי קוטר של 1 מ"מ מעליהם.

מודול מדידת ספק כוח והגנה
אורז. 2. לוח מעגלים מודול

מודול מדידת ספק כוח והגנה
אורז. 3. מיקום האלמנטים על הלוח

יש מספיק מקום על הלוח כדי להתקין, במידת הצורך, גופי קירור עבור טרנזיסטורים VT1 ו-VT2. ניתן להחליף את המיקרו-בקר ATmega8535L-8PU ב-ATmega8535-16PU או אחד מאותה משפחה עם מדדי PI, וניתן להחליף את ה-DV-16400S1F-BLY-H/R LCD ב-WH-1604A-YGH-CT או ב-Rusified אחר. ארבע שורות עם בקר תואם KS0066U. במקום פולט הקול האלקטרומגנטי HC0905F, ה-HCM1212A יתאים. דיודות GS1A (VD2 ו-VD3) המצוינות בתרשים הן אנלוגיות של דיודות 1N4001 בגרסת הרכבה על פני השטח.

נגדי גוזם R15-R17 - רב-סיבובים מיובאים 3266W עם התנגדות של 100 עד 500 אוהם (R15, R16) ולפחות 500 אוהם (R17). ניתן להחליף נגדי כוונון במחלקים משני נגדים קבועים, שנבחרו במהלך ההפעלה.

נגדים R12, R14 - MOH-0,5, הניתנים להחלפה ב-CF-50 או CF-100 מיובאים. נגדים R11, R13 - SQP בהספק של 3 וואט. המגבלה של 5 A של הזרם הנמדד נגרמת על ידי נגדים אלו מתחממים יותר מדי בזרם גבוה יותר. על ידי החלפתם בחזקים יותר, כגון KNP-500 או KNP-600, ניתן למדוד זרמים עד 9,9 A מבלי לשנות את התוכנית.

כדי להפעיל את המודול, המחבר השתמש באספקת חשמל שנאי מנגן הווידאו. מתח + 12 וולט מוסר מהכניסה של וסת המתח האינטגרלי +5 וולט.

המודול מורכב במארז מיחידת חשמל של מחשב 300 W. כל התכולה הישנה של המארז הוסרה, הקיר האחורי נחתך. השרידים שלו מהווים מסגרת שאליה מחובר פאנל פלסטיק חדש של המודול עם ברגים M3. המבט שלו מלוח זה מוצג באיור. 4.

מודול מדידת ספק כוח והגנה
אורז. 4. הופעת המודול

תוכנית המיקרו-בקר נוצרה בסביבת הפיתוח AVR Studio 4. התצורה של המיקרו-בקר ATmega8535L לעבוד עם מחולל RC פנימי בתדר של 8 מגה-הרץ חייבת להתאים לטבלה.

שולחן

פריקה	Comp.	פריקה	Comp.
S8535C	1	BODLEVEL	1
וודטון	1	בודן	1
SPIEN	0	SUT1	1
SKOPT	1	SUT0	0
תשמור	1	CKSEL3	0
BOOTSZ1	0	CKSEL2	1
BOOTSZQ	0	CKSEL1	0
BOOTRST	1	CKSEL0	0

אני משתמש בספק כוח מתכוונן שנעשה בשנות ה-80 בעבודה שלי, ויש מקרים של התחממות יתר של טרנזיסטור הוויסות P210, ואחריו עלייה במתח המוצא. זה קרה גם בעת עבודה משותפת עם מודול ההגנה המתואר. המודול עבד כצפוי, כיבה את המתח, נתן אותות קול ואור, הציג את המידע הרלוונטי על ה-LCD.

ניתן להוריד את תוכניות המיקרו-בקר מ-ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/10/modul.zip.

מחבר: N. Salimov

ראה מאמרים אחרים סעיף ספקי כוח.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חומר דו מימדי בעובי אטום אחד 16.05.2020

מדענים מאוניברסיטת אלטו בפינלנד הצליחו לראשונה ליצור ולעצב מה שנקרא חומר דו-ממדי בעובי אטום אחד בלבד.

חומרים כאלה אינם מתרחשים בטבע, והמפורסם מבין החומרים הדו-ממדיים המלאכותיים הוא הגרפן, המורכב מאטומי פחמן. מדענים פינים עבדו עם מוליבדן גופרתי, ממנו הצליחו ליצור חומר בשטח של סנטימטר רבוע אחד.

חומרים דו מימדיים בגודל זה כבר יכולים לשמש בייצור. לדוגמה, במעגלים מיקרו, הם ישפרו מאוד את הביצועים בגלל מוליכות גבוהה במיוחד. מיקרו-מעגלים כאלה יכולים להפוך לבסיס של מחשבי-על קוונטיים. ובסיבים, חומרים דו-ממדיים יכולים להגביר מאוד את קצבי העברת הנתונים.

תכונות חריגות של חומרים דו-ממדיים - כגון מוליכות-על ומוליכות אופטית - מופיעות כאשר שכבה אחת של חומר מונחת על גבי זווית מסוימת. זה מה שחוקרים מאוניברסיטת אלטו הצליחו לעשות. בעבר, מדענים הצליחו ליצור חומרים כאלה רק על שטח קטן מאוד - הרבה פחות מעובי שערה אנושית.

החוקרים מאמינים שלמרות שהחומר עדיין צריך לעבור בדיקות רבות לפני יישום תעשייתי, לגילוי שלהם יש כל סיכוי לשנות את האלקטרוניקה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מושבים לנהיגה עצמית מבית ניסאן

▪ סנכרון שעון קרניים קוסמיות

▪ ספקי כוח Antec במחירים נוחים עם הסמכה של 80 פלוס פלטינום

▪ ציפורים עם מוח גדול מתאקלם ביתר קלות

▪ כוכב בעל מבנה שדה מגנטי ייחודי

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ניסויים בכימיה. בחירת מאמרים

▪ מאמר הידרוטורבינה. היסטוריה של המצאות וייצור

▪ מאמר כמה ירחים יש לצדק? תשובה מפורטת

▪ מאמר רופא להיגיינה כללית. תיאור משרה