Kostenlose technische Bibliothek ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Einstellbares Netzteil mit Schutz, 220 / 1,2-24 Volt 2 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Das vorgeschlagene Labornetzteil ermöglicht die Software-Einstellung von Schwellenwerten für Ausgangsspannung und -strom, deren Überschreitung nicht nur aufgrund höchstwahrscheinlicher Fehlfunktionen des Geräts, sondern auch aufgrund unvorsichtiger Beeinflussung seiner Bedienelemente unmöglich ist. Dadurch werden die vom Gerät mit Strom versorgten Geräte wirksam geschützt. Bei der Verwendung eines Labornetzteils habe ich versehentlich den Spannungsregler auf den falschen Wert gestellt. Dadurch wurde die zulässige Spannung für das teure Stromgerät überschritten und es fiel aus. Danach habe ich darüber nachgedacht, ein einstellbares Netzteil mit der Funktion zu entwickeln, die Last vor Überspannung zu schützen, und habe daraufhin das im Artikel beschriebene Gerät entwickelt und zusammengebaut. Die Ausgangsspannung des Blocks von 1,2 bis 24 V wird mit vier variablen Widerständen (zwei – grob und zwei – genau) eingestellt. Die Geräteanzeigen zeigen die aktuellen Werte der Spannung mit einer Auflösung von 0,1 V und des Laststroms bis 1 A mit einer Auflösung von 1 mA und von 1 bis 2 A mit einer Auflösung von 10 mA an. Das Gerät ist vor der Überschreitung benutzerdefinierter maximaler Spannungs- und Stromwerte sowie vor Ausgangskurzschlüssen geschützt. Die Temperatur des Kühlkörpers des einstellbaren Spannungsstabilisators wird kontinuierlich gemessen; wenn sie den zulässigen Wert um 2 °C überschreitet, schaltet sich der Lüfter automatisch ein. Das Gerät besteht aus vier Hauptfunktionseinheiten: einem Netzwerk-Schaltnetzteil RS 50-24 [1], das für eine Ausgangsgleichspannung von 26 V ausgelegt ist und einen Strom von bis zu 2,2 A liefern kann, einem einstellbaren Ausgangsspannungsstabilisator (Diagramm in Abb . 1), Stabilisatoren Spannungen +12 V und +5 V zur Versorgung der Einheiten des Blocks (Abb. 2) und des Steuer- und Anzeigemoduls (Abb. 3).
Alle Vorgänge zum Lesen gesteuerter Parameter von ihren Sensoren, zum Einstellen von Betriebsmodi und zum Ausgeben von Informationen an die Indikatoren HG1-HG3 werden vom Mikrocontroller DD4 PIC16F1827-I/SO ausgeführt, dessen Taktfrequenz 4 MHz beträgt und durch den darin eingebauten RC-Generator eingestellt wird. Der Connector XP1 dient zur Programmierung des Mikrocontrollers. Nach dem Anschluss des RS-220-50 (U24)-Netzteils an ein 1-V-Netz wird seine Spannung dem einstellbaren Schaltspannungsstabilisator auf dem DA1 LM2576T-ADJ-Chip und dem ungeregelten Stabilisator DA4 KR142EN8B zugeführt. Mit letzterem wird eine Spannung von 12 V zur Versorgung der Relaiswicklung K1 und des Lüfters M1 gewonnen. Anschließend reduziert der integrierte Stabilisator DA5 KR142EN5A die Spannung von +12 V auf +5 V, die zur Stromversorgung der übrigen Komponenten des Blocks erforderlich ist. Der Impulsstabilisator umfasst außerdem eine Schottky-Diode VD3, eine Speicherdrossel L1 und Kondensatoren C7-C11. Seine Ausgangsspannung wird durch variable Widerstände R7-R10 geregelt. Ihre Anzahl wurde erhöht, um die gewünschte Leichtgängigkeit der Verstellung zu erreichen. Über die Kontakte des Relais K1.1 wird der Last des Geräts eine stabilisierte Spannung zugeführt. Dies geschieht, damit Sie die Last bei Auslösung des Schutzes ausschalten oder bei Bedarf ausschalten können, ohne die Stromkabel vom Gerät zu trennen. Unabhängig vom Zustand der Kontakte K1.1 wird ein Teil der Spannung vom Ausgang des einstellbaren Stabilisators über einen Spannungsteiler an den Widerständen R12 und R13 dem Eingang des ADC-Mikrocontrollers DD4 zugeführt, von diesem gemessen und der Spannungswert an Die Leistung des Stabilisators wird auf der HG3-Anzeige angezeigt. Dadurch können Sie bei ausgeschaltetem Ausgang die gewünschte Spannung einstellen und erst dann durch Drücken der Taste SB3 den Befehl zum Schließen der Kontakte K1.1 erteilen. Wenn sie geschlossen sind, werden sie durch Drücken derselben Taste geöffnet. Nach dem Anschließen des Geräts an das Netzwerk und vor dem Drücken der SB3-Taste sind die Kontakte geöffnet. Der Laststromsensor ist ein Shunt, der mit seinem Minuskabel verbunden ist. Es besteht aus parallel geschalteten Widerständen R14 und R15. Shunt-Widerstand - 0,05 Ohm. Bei einem Laststrom von 2 A sinkt die Spannung an ihm auf 0,1 V. Dies reicht nicht aus, um den Strom genau zu messen, daher wird die Spannung vom Sensor durch den Instrumentenverstärker DA2 AD623ARZ [2] verstärkt, dessen Verstärkung beträgt durch Widerstand R11 auf 6 gesetzt. Vom Ausgang dieses Verstärkers wird eine zum Laststrom proportionale Spannung an den Eingang des 14-Bit-ADC DA3 ADS1100A0IDBVT [3] geliefert, der über einen internen Verstärker von 2 verfügt. Jede Sekunde führt der Wandler Konvertierungen durch, die Ergebnisse von zehn davon werden vom Mikrocontroller über die Schnittstelle I gelesen2C. Die Verwendung eines externen ADC ist darauf zurückzuführen, dass der eingebaute Zehn-Bit-ADC des Mikrocontrollers keine Strommessung bis 2 A mit der erforderlichen Genauigkeit ermöglicht. Die Temperatur des Kühlkörpers des DA1-Stabilisators wird durch den darauf montierten BK1 DS18B20- oder DS18S20-Sensor gemessen. Das Mikrocontroller-Programm bestimmt automatisch den Sensortyp. Wenn die gemessene Temperatur den angegebenen Wert um 2 °C oder mehr überschreitet, wird auf Befehl des Mikrocontrollers der Lüfter M1 über die Transistoren VT2 und VT1 eingeschaltet und bläst den Kühlkörper durch. Der Betrieb des Lüfters wird durch die Einfügung eines Dezimalpunkts nach der niedrigstwertigen Ziffer der HG2-Anzeige angezeigt. Wenn die Temperatur 2 °C unter die eingestellte Temperatur fällt, schalten sich der Lüfter und das Komma auf der Anzeige aus. Wenn der Temperatursensor fehlt oder defekt ist, läuft der Lüfter kontinuierlich und die HG2-Anzeige weist zwei Minuszeichen auf. Der gemessene Wert der Ausgangsspannung des Geräts wird auf der dreistelligen HG3-Anzeige in Volt mit einem Dezimalpunkt vor der niedrigstwertigen Ziffer (Zehntel Volt) angezeigt. Der gemessene Wert des Laststroms wird auf der dreistelligen Anzeige HG1 angezeigt. Wenn es weniger als 1 A beträgt, wird es in Milliampere angezeigt, was durch die unterdrückten Dezimalpunkte in allen Ziffern erkennbar ist. Stromwerte gleich oder größer als 1 A werden in Ampere mit einer Auflösung von 0,01 A und einem Dezimalpunkt nach der höchstwertigen Ziffer (Einheit Ampere) angezeigt. Der Mikrocontroller steuert alle Anzeigen statisch über Seriell-Parallel-Codekonverter DD1-DD3, DD5-DD9. Dadurch ist es möglich, im Mikrocontroller-Programm keine Interrupts zu verwenden, die das Auslesen von Informationen vom Temperatursensor BK1 und ADC DA3 erschweren. Die Anoden aller Indikatoren sind miteinander verbunden. Die Spannungsversorgung erfolgt über einen Schalter am Transistor VT5, der durch vom Mikrocontroller erzeugte Impulse mit variablem Tastverhältnis geöffnet wird. Dadurch ist es möglich, die Helligkeit der Anzeigen anzupassen. Beim Auslösen des Schutzes öffnen sich die Kontakte des Relais K1.1 und der dynamische Kopf BA1, der über eine Taste am Transistor VT6 gesteuert wird, gibt Tonsignale mit einer Frequenz von 1000 Hz und einer Dauer von 0,5 s ab. Das Netzteil U1 und die integrierten Stabilisatoren DA1, DA4, DA5 verfügen über einen eigenen eingebauten Schutz gegen Ausgangskurzschluss. Der einstellbare Spannungsstabilisator ist auf einer Leiterplatte montiert, die in Abb. dargestellt ist. 4. Es enthält alle im Diagramm in Abb. gezeigten Elemente. 1, ohne Netzteil U1 und Schalter SA1. Für die Aufputzmontage gibt es einen Jumper der Größe 1206. Der DA1-Chip ist mit einem Kühlkörper ausgestattet.
Die integrierten Stabilisatoren DA4 und DA5 befinden sich auf einer nach Abb. gefertigten Platine. 5. Sie werden auf verschiedenen Seiten am gleichen Kühlkörper befestigt.
Eine Zeichnung der Leiterbahnen der Steuer- und Anzeigeplatine ist in Abb. dargestellt. 6, und die Anordnung der Elemente darauf ist in Abb. 7. Auf dieser Platine müssen Sie sieben Jumper installieren, ähnlich dem oben genannten. Vor der Installation auf der Platine werden die Pins 9 und 26 des HG1-Indikators und die Pins 14 und 26 des HG3-Indikators entfernt. Der dynamische Kopf BA1 wird zusammen mit dem Widerstand R16 von der Platine entfernt. Durch Auswahl dieses Widerstands wird die gewünschte Lautstärke der Tonsignale eingestellt.
Außerhalb der Platine befinden sich außerdem variable Widerstände R7-R10. Es empfiehlt sich, diese möglichst groß zu wählen, um die gewünschte Gleichmäßigkeit der Spannungsregelung zu gewährleisten. Besonderes Augenmerk sollte auf die Zuverlässigkeit des Kontakts zwischen den Motoren mit variablem Widerstand und ihren Widerstandsschichten gelegt werden. Verletzungen dieses Kontakts führen zu Überspannungen in der Ausgangsspannung des Gerätes, die den Schutz auslösen können, aber dennoch gefährlich für das betriebene Gerät sind. Die Widerstände R1-R4, R11, R19, R20 haben die Standardgröße 1206 für die Oberflächenmontage, der Rest hat die Standardgröße 0805. R7-R10 werden in den erforderlichen Größen ausgewählt, jedoch mit den im Diagramm angegebenen Nennwerten. Widerstände R14 und R15 – KNP-500-5W-0R1-FP Oxidkondensatoren C1, C11 – Aluminium mit Anschlüssen in eine Richtung, C19, C22 – Tantal der Größe CTSMD-A. Die übrigen Kondensatoren bestehen aus Keramik der Größe 0805 für die Oberflächenmontage. Die Mikroschaltungen der ADS1100-Serie werden in mehreren Versionen hergestellt, die sich in der Slave-Adresse am I-Bus unterscheiden2C, über den Informationen mit dem Mikrocontroller ausgetauscht werden. Die Adresse wird durch zwei Zeichen hinter dem Hauptteil des Chipnamens angegeben und kann nicht geändert werden. Für den Einsatz im betrachteten Block sind nur Mikroschaltungen mit der Adresse A0 (ADS1100A0) geeignet. Um Mikroschaltungen mit anderen Adressen zu verwenden, ist eine Änderung im Mikrocontroller-Programm erforderlich. Das Design verwendet das OJ-SS-112LM12-Relais [4]. Es kann durch ein anderes mit einer 12-V-Wicklung und Kontakten ersetzt werden, die einen Strom von bis zu 3 A bei einer konstanten Spannung von 30 V schalten können. Das Aussehen der Frontplatte des Netzteils ist in Abb. dargestellt. 8. Hier sind die Anzeigen HG1 (Laststrom), HG2 (Kühlkörpertemperatur), HG3 (Ausgangsspannung), LED HL2, die signalisieren, dass der Ausgang eingeschaltet ist, Tasten SB1 (Parameter erhöhen), SB2 (Parameter verringern) und zwei Duplikate Tasten SB3 (Ein- und Ausschalten des Ausgangs).
Um vom Hauptmodus der Anzeige von Spannung, Strom und Temperatur zur Einstellung des Spannungsanstiegsschwellenwerts zu gelangen, drücken Sie die Taste SB1. Die Anzeigen HG1 und HG2 erlöschen und die Anzeige HG3 zeigt den Schwellenwert an. Bei jedem Drücken der Taste SB1 wird die Spannung um 2 V erhöht und mit der Taste SB0,5 verringert. Der Schwellenwert kann von 2 auf 25,5 V geändert werden. Das Verlassen dieses und nachfolgender Modi in den Hauptmodus erfolgt automatisch, wenn Sie die Taste SB1 nicht drücken und SB2 für 10 s. Um vom Hauptmodus zur Einstellung der Schwelle für die Erhöhung des Laststroms zu wechseln, drücken Sie kurz die Taste SB2. Die Anzeigen erlöschen, mit Ausnahme von HG1, wo der Schwellenwert angezeigt wird. Durch Drücken der Tasten SB1 und SB2 wird der Wert in 0,05-A-Schritten von 2 auf 0,05 A verändert. Wenn Sie im Hauptmodus die SB2-Taste gedrückt halten, beginnt 1,5 s nach dem Einschalten des aktuellen Schwellenwert-Einstellmodus eine zyklische Auswahl von Modi zum Ändern von fünf anderen Parametern im gleichen Zeitraum. Sie können das Gleiche tun, indem Sie die Taste SB1 gedrückt halten. In diesem Fall wird jedoch zuerst der Spannungsschwellenwert-Einstellmodus aktiviert, dann der Stromschwellenwert und dann beginnt die Auswahl anderer Parameter. Wenn die Anzeigen die dem gewünschten Parameter entsprechende Form annehmen, sollte die gedrückte Taste losgelassen werden. Im Modus zum Einstellen der zulässigen Kühlkörpertemperatur erlöschen alle Anzeigen außer HG2, das diesen Wert anzeigt. Durch Drücken der Tasten SB1 und SB2 kann die Temperatur in 30 °C-Schritten von 70 auf 1 °C verändert werden. Im Blockvoltmeter-Kalibrierungsmodus erlischt die HG1-Anzeige, die HG2-Anzeige zeigt die Kalibrierungskonstante an und die HG3-Anzeige zeigt den vom Block gemessenen Ausgangsspannungswert an. In diesem Modus sollten Sie ein Referenzvoltmeter an den Ausgang des Blocks anschließen, die Ausgangsspannung nahe am Maximum einstellen und durch Drücken der Tasten SB1 und SB2 die Kalibrierungskonstante auswählen, um sicherzustellen, dass die Messwerte des HG3-Indikators und des Referenz-Voltmeter-Übereinstimmung. Im Nullpunktkompensationsmodus des Instrumentenverstärkers DA3 erlischt die HG3-Anzeige, Relaiskontakte K1. In 1 ist die Last vom Gerät getrennt, der HG1-Indikator zeigt den Wert des kompensierten Werts an und der HG2-Indikator zeigt die durchgeführte Korrektur an. Durch Drücken der Tasten SB1 und SB2 müssen die Messwerte der Anzeigen HG1 und HG2 angeglichen werden. Die HG3-Anzeige ist auch im Laststrommesser-Kalibrierungsmodus ausgeschaltet, aber zum Zeitpunkt des Einschaltens dieses Modus zeigt die HG1-Anzeige einen Nullwert an, da im vorherigen Modus die Last durch die Kontakte des Relais K1.1 ausgeschaltet wurde . An den Ausgang des Blocks wird über ein handelsübliches Amperemeter eine Last angeschlossen und durch Drücken der SB3-Taste eine Spannung angelegt, die so eingestellt wird, dass der Laststrom nahe am Maximum liegt. Durch Drücken der Tasten SB1 und SB2 ändern sie die auf dem HG2-Indikator angezeigte Kalibrierungskonstante und stellen so sicher, dass die Messwerte des HG1-Indikators und des Referenzamperemeters übereinstimmen. Der letzte Schritt im Zyklus ist der Modus zum Einstellen der Helligkeit der Anzeigen. In diesem Modus sind sie alle aktiviert. Die Wirkung der Tasten SB1 und SB2 ist in diesem Fall das Gegenteil von anderen Modi. Durch Drücken der Taste SB1 wird die Helligkeit verringert, durch Drücken der Taste SB2 wird die Helligkeit erhöht. Alle eingestellten Parameterwerte werden automatisch im nichtflüchtigen Speicher des Mikrocontrollers gespeichert und müssen beim nächsten Einschalten des Geräts nicht erneut eingegeben werden. Dateien von Leiterplatten im Sprint Layout 5.0-Format und das Mikrocontroller-Programm können von ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/10/blok.zip heruntergeladen werden. Literatur
Autor: P. Kozhukhin Siehe andere Artikel Abschnitt Netzteile. Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel. Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik: Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
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