|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di potenza di fase a 12 canali. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori L'articolo descrive un controller di fase multicanale basato su microcontrollori AT89C4051-24PU a otto bit. Il dispositivo comprende un'unità di commutazione e sei regolatori di fase, ciascuno dei quali è in grado di controllare due carichi con una potenza di 1,15 kW (limitata dalle capacità dei filtri di rete applicati). Inoltre, ciascuno dei doppi regolatori è dotato di un orologio in tempo reale. L'apparecchio è realizzato su base di elementi accessibili e può essere replicato da radioamatori mediamente qualificati. Lo schema a blocchi di un regolatore di fase a 12 canali è mostrato in Fig. 1. Qui A1-A6 sono regolatori di potenza di fase a due canali identici nel circuito, nella progettazione e nell'algoritmo operativo; S1 è un'unità di commutazione utilizzata per regolare la potenza, impostare l'ora corrente e il tempo di risposta di due allarmi. Un diagramma schematico di un regolatore di potenza a due canali è mostrato in Fig. 2, e il blocco di commutazione - in Fig. 3.
Le prese XS1-1 - XS1-6 dell'unità di commutazione sono progettate per collegare le spine XP4 dei regolatori 1-6. Ogni regolatore ha due regolatori di fase indipendenti e, inoltre, implementa le funzioni di un orologio elettronico. Il regolatore e le sue funzioni verranno descritte in dettaglio di seguito. L'interruttore SA1 dell'unità di commutazione ha sei posizioni. Se è impostato sulla posizione "1", i pulsanti SB1-SB4 sono collegati al controller 1 ed è possibile impostare i parametri per questo controller. Di conseguenza, se è impostato sulla posizione "2", è possibile impostare i parametri per il controller 2, ecc. Consideriamo in dettaglio il funzionamento del regolatore 1 (SA1 - in posizione "1"). Il dispositivo ha le seguenti funzioni: - due canali indipendenti di regolazione dell'impulso di fase; - indicazione dell'ora corrente nel formato 24 ore su display a quattro cifre in modalità ore-minuti (modalità “Clock 2”); - impostazione dell'ora corrente e sua regolazione; - lavorare in modalità minuto-secondo (modalità "Clock 1"); - due sveglie, al loro intervento vengono accesi i carichi collegati rispettivamente ai connettori XP5 e XP6 (TV, radio, riscaldatore elettrico, ecc.) e per 10 secondi viene emesso un allarme luminoso e sonoro intermittente con frequenza di ripetizione 1 Hz; - emettere un breve segnale acustico (durata 1 s) all'inizio di ogni ora e forzare lo spegnimento dell'allarme luminoso e sonoro tramite il pulsante nel momento in cui scatta l'allarme. Di conseguenza, sono previste sei modalità operative: “Clock 1”, “Clock 2”, “Knob 1”, “Knob 2”, “Alarm 1” e “Alarm 2”. Due controllori di potenza indipendenti sono montati rispettivamente sui simulatori VS1 e VS2. La regolazione della potenza viene effettuata mediante controllo a impulsi di fase dei triac. L'intervallo di controllo della potenza di uscita di ciascun canale è impostato in unità relative da 0 a 99. Naturalmente, i regolatori controllati a impulsi di fase creano rumore, ma sono facili da implementare e consentono di regolare la potenza di carichi come lampade a incandescenza, riscaldatori , motori a induzione CA, ecc. ecc. L'interfaccia del controller comprende i pulsanti SB1-SB4 (Fig. 3), strisce LED HL1, HL2 e un display di sei indicatori digitali a sette elementi HG1-HG6 (vedi Fig. 2). Lo scopo dei pulsanti è il seguente:
In qualsiasi modalità operativa del dispositivo, ciascun pulsante esegue una sola funzione (ad eccezione della disattivazione dei segnali acustici e luminosi quando gli allarmi sono attivati). I bit di indicazione dell'interfaccia hanno i seguenti scopi (da destra a sinistra in Fig. 2):
Dopo l'accensione, il dispositivo entra in modalità Orologio 1. Per impostare l'ora corrente, è necessario premere il pulsante SB1 per accedere alla modalità "Orologio 2" (il numero 1 dovrebbe apparire sull'indicatore HG1), quindi premere una volta il pulsante SB4. In questo caso, verrà selezionata la cifra dell'unità dei minuti (il punto h dell'indicatore HG6 inizierà ad illuminarsi). Il valore di scarica richiesto viene impostato tramite i pulsanti SB2 e SB3. La prossima volta che si preme SB4, verrà selezionata la cifra delle decine di minuti (il punto h viene attivato sull'indicatore HG5), ecc. Dopo aver impostato il valore nella cifra delle decine di ore (indicatore HG2), premere nuovamente il pulsante SB4, in modo da consentendo il conteggio del tempo. Per impostare il valore di potenza nel canale 1, utilizzare il pulsante SB1 per selezionare la modalità operativa “Regolatore 1” (il numero 1 dovrebbe accendersi sull'indicatore HG2). Successivamente utilizzare il pulsante SB4 per selezionare una scarica e utilizzare i pulsanti SB2 (“Più”) e SB3 (“Meno”) per impostare il valore di potenza richiesto. Quando si imposta l'ora nella modalità "Orologio 2", il conteggio dell'ora corrente è vietato; in tutte le altre modalità è abilitato. Dopo aver impostato l'ora degli allarmi 1 e 2 (la selezione delle cifre si completa con il pulsante SB4), si accendono rispettivamente le strisce luminose HL1 e HL2. La striscia luminosa indica che l’orario di sveglia impostato è stato registrato nella memoria del microcontrollore (può essere riprogrammato se necessario). Se l'ora corrente coincide con l'ora impostata nelle modalità “Allarme 1” e “Allarme 2”, viene attivato un allarme sonoro (HA10) e luminoso (HL1) intermittente per 1 s con intervalli di accensione e spegnimento di 0,5 s. Trascorso questo tempo la striscia luminosa HL1 accesa si spegne. Consideriamo le principali unità funzionali del regolatore 1 (vedi Fig. 2). La sua base è il microcontrollore DD1, la cui frequenza operativa è impostata da un generatore con un risonatore al quarzo esterno ZQ1 a 10 MHz. Sugli optoaccoppiatori a transistor del gruppo U1 è montato un sensore della tensione di rete. Monitora i momenti in cui la tensione di rete passa per lo zero. La tensione di uscita del sensore dal resistore R8 viene fornita al pin 7 del microcontrollore. Il canale di controllo della potenza 1 è assemblato sul triac VS1 e sul fotoaccoppiatore U2 ed è controllato da un segnale proveniente dal pin 8 di DD1. Il carico è collegato al connettore XP2. Il secondo canale è assemblato su triac VS2 e fotoaccoppiatore U3 ed è controllato da un segnale proveniente dal pin 9 del microcontrollore. Il carico è collegato al connettore XP3. Per ridurre il livello di interferenza creata dai regolatori, questi vengono inclusi nella rete attraverso i filtri di rete Z1 e Z2. L'indicazione dinamica viene effettuata sui microcircuiti DD2, DD3, transistor VT1 -VT5 e indicatori digitali a sette elementi HG1-HG6. Il registro DD2 serve ad aumentare il numero di linee di porta del microcontrollore e controlla gli attuatori interni: allarmi acustici e luminosi (rispettivamente, emettitore piezoelettrico HA1 e strisce luminose HL1 e HL2), accoppiatori ottici triac U4, U5, nonché una scarica sull'indicatore HG1. I resistori R9-R15 limitano la corrente attraverso gli elementi indicatori digitali. Il segnale dall'uscita 3 (pin 6) del registro DD2 attraverso il resistore R26 periodicamente (con un periodo di 1 s) accende e spegne l'elemento g dell'indicatore HG4 nelle modalità “Clock 1” e “Clock 2”. Il segnale dall'uscita 4 (pin 9) del registro DD2 attraverso il resistore R27 attiva il punto h in uno degli indicatori selezionati HG2, HG3, HG5, HG6. La parte digitale del dispositivo è isolata galvanicamente dalla rete. Il programma del microcontrollore controlla il funzionamento dell'orologio elettronico e garantisce l'implementazione del controllo a impulsi di fase dei regolatori di potenza triac. Il compito principale della parte "orologio" del programma - la formazione di intervalli di tempo precisi della durata di 1 secondo - viene risolto utilizzando gli interrupt del timer TF0. Nel ciclo della routine di elaborazione degli interrupt del timer TF0, ogni 80 μs il microcontrollore interroga lo stato del pin 7. I contatori sui registri R4, R6 contano il numero di interrupt e quando diventa uguale a un certo valore, il tempo corrente aumenta di un secondo. L'ora corrente viene modificata ogni ora. In questo dispositivo l'orologio è in ritardo di circa 6 secondi al giorno, nella vita di tutti i giorni questo è abbastanza accettabile. Anche gli interrupt del timer TF0 forniscono indicazioni dinamiche. Chiameremo byte di indicazione e di stato i byte che il microcontrollore scrive periodicamente (con un periodo di 3 ms) sulla sua porta P1 e sul registro sincrono DD2. La tetrade bassa del byte di indicazione viene fornita all'ingresso del decodificatore DD3 e determina il valore della cifra, e le cifre della tetrade alta attraverso i transistor VT2-VT5 controllano gli indicatori HG2, HG3, HG5, HG6 nel display dinamico . Il transistor VT1 e, di conseguenza, l'indicatore HG1 sono controllati da un segnale dal pin 12 del registro DD2. Nelle modalità "Controller 1" e "Controller 2", gli indicatori HG2 e HG3 sono spenti. Per spegnere l'indicatore è necessario che sia presente il codice F nell'ordine basso del byte di segnalazione. Registro dei livelli. 0 sul pin 16 del microcontrollore apre il transistor VT2 e accende l'indicatore HG2, un segnale dello stesso livello sul pin 17 apre il transistor VT3 e accende l'indicatore HG3, ecc. La tetrade bassa è un numero decimale in codice binario e, attraverso il decoder DD3, controlla gli elementi di tutti gli indicatori, tranne HG4. Quando gli indicatori HG2, HG3, HG5, HG6 si accendono, il microcontrollore interroga lo stato del suo ingresso INTO (P3.2; pin 6 di DD1). Ogni volta che si preme il pulsante SB1-SB4, su questo ingresso è presente un livello basso con gli indicatori indicati accesi. Pertanto, ciascun pulsante dell'unità di commutazione è “legato” alla propria “propria” cifra nell'ordine più alto del byte di indicazione. Consideriamo l'algoritmo operativo del programma del regolatore a impulsi di fase utilizzando l'esempio del canale 1. Gli oscillogrammi che spiegano il funzionamento del regolatore sono mostrati in Fig. 4. In ogni semiciclo della tensione di rete (Fig. 4, a), il microcontrollore accende il triac VS8 attraverso il fotoaccoppiatore U80 con un impulso di trigger dal pin 4 con una durata di 1 μs (Fig. 2, c) . Il valore di potenza nel carico collegato al connettore XP2 dipende da quanto tempo il triac rimane acceso durante ogni semiciclo della tensione di rete. Affinché il valore di potenza nel carico aumenti all'aumentare del valore della potenza impostata sull'indicatore del dispositivo, nonché per ottenere una discrezione di controllo pari all'1%, è necessario che l'impulso di accensione del triac sia spostato (da da destra a sinistra in Fig. 4,b) con un passo di 100 μs dal momento in cui la tensione di rete passa per lo zero quando il valore della potenza impostata sull'indicatore del dispositivo aumenta di uno.
L'impulso di attivazione viene fornito con un certo ritardo rispetto al momento in cui la tensione di rete passa attraverso lo "zero". Il momento della transizione corrisponde al log. 0 al pin 7 del microcontrollore (Fig. 4b). Il tempo di ritardo è determinato dal numero sull'indicatore del dispositivo nella modalità "Regolatore 1", che può assumere un valore da 0 a 99. La subroutine converte questo numero decimale binario a due cifre in un numero binario a byte singolo. Questo numero viene caricato in un contatore (registro R7), che implementa il ritardo. Come già accennato, il microcontrollore interroga l'uscita del sensore di rete ogni 80 µs. Quando la tensione di rete passa per lo zero, il contatore si avvia. Quando il pulsante cambia il numero visualizzato sull'indicatore nella modalità “Regolatore 1”, cambia il tempo di ritardo per l'accensione dell'impulso di controllo per l'accensione del triac VS1. Cioè nel momento in cui il triac viene acceso in ogni semiciclo della tensione di rete e cambia la tensione effettiva al carico collegato al connettore XP2. Il secondo canale del dispositivo funziona in modo simile, regolando la potenza nel carico collegato al connettore XP3. L'angolo di regolazione del triac in funzione del deflusso del carico non è lo stesso. In realtà, nel dispositivo, l'intervallo di controllo della potenza di una lampada a incandescenza da 100 watt secondo l'indicatore va da 18 a 97. In altre parole, è possibile impostare 79 livelli di luminosità. Ciò è necessario nei casi in cui la lampada viene utilizzata come elemento riscaldante. Per modificare la luminosità più rapidamente (per l'illuminazione, come dimostra la pratica, non è necessario un numero così elevato di livelli), è possibile modificare solo la cifra più significativa del relativo intervallo di controllo della potenza impostata. Brevemente sul programma. Nella memoria dati del microcontrollore è organizzato un buffer di visualizzazione per la visualizzazione dinamica dagli indirizzi da 2BN a 48H. La tetrade meno significativa di ciascun byte nel buffer di visualizzazione è un numero decimale in codice binario che determina il valore della cifra, mentre la tetrade più significativa determina il numero della cifra nella visualizzazione dinamica. Pertanto, in ciascun byte del buffer vengono determinati il valore del numero e la sua posizione quando viene visualizzato. Secondo il suo scopo funzionale, a seconda della modalità operativa del dispositivo, lo spazio degli indirizzi del buffer è diviso in sei gruppi funzionali:
Ogni byte del gruppo di funzioni loop nella routine di interruzione del timer TF0 viene inviato alla porta P1 del microcontrollore DD1. La tetrade più significativa del byte di indicazione è un codice zero progressivo. Pertanto, scrivendo byte dal gruppo funzionale buffer in un ciclo uno per uno sulla porta P1, otteniamo una modalità di indicazione dinamica. Dopo aver scritto il byte di indicazione sulla porta P1 inizia l'interrogazione dei pulsanti. Premendo il pulsante SB1, l'unità nel registro R2 viene spostata a sinistra e quindi imposta una delle cinque modalità operative sopra indicate. Il primo indirizzo dei gruppi funzionali viene scritto nel registro R0. Ogni 3 ms nella subroutine di gestione degli interrupt, il registro R0 viene incrementato. Nel programma principale viene conteggiata e corretta l'ora attuale, impostata la sveglia, confrontata l'ora attuale con l'ora della sveglia, vengono attivati i segnali luminosi e sonori, viene tradotto un numero binario-decimale a due cifre (l'ora valore del livello di potenza impostato sull'indicatore del dispositivo) nel "Regolatore 1" e "Regolatore 2" in binario a un byte per implementare l'algoritmo di controllo dell'impulso di fase. Il programma assembler sviluppato occupa circa 3,7 kByte di memoria di programma del microcontrollore. Ciascuno dei regolatori e l'unità di commutazione sono montati su breadboard separate di 120x80 mm. Quando si installano i regolatori è consigliabile separare la parte digitale del dispositivo da quella di rete. Tutti i resistori sono C2-33N con una potenza di dissipazione di 0,125 W, ma sono adatti anche altri con la stessa potenza di dissipazione e una deviazione di resistenza consentita dal valore nominale di ±5%. I condensatori C1, C4 sono ossido importato, C2, C3 sono ceramici K10-17. È utile installare condensatori di blocco K5-1 con una capacità di 2 μF tra i terminali di alimentazione (+10 V e il filo comune) del microcontrollore DD17 e il registro DD0,1. Sul display si consiglia di evidenziare sullo sfondo delle altre cifre la cifra che indica la modalità operativa attuale del dispositivo (indicatore HG1). Pertanto, per questa categoria è stato selezionato l'indicatore rosso a sette elementi HDSP-F001 (è adatto HDSP-F151); indicatori HG2-HG6 - verde HDSP-F501 (andranno bene tutti gli altri con un anodo comune e una luminosità accettabile). Nell'indicatore HG4, solo il segmento g viene utilizzato per formare il segno "-". La corrente attraverso gli elementi indicatori è determinata dalla capacità di carico del decoder DD3. Per KR514ID2, la corrente massima consentita di ciascuna uscita è 22 mA. Strisce luminose HL1, HL2 - No.-2300EW rosse. La corrente attraverso ciascun canale di controllo dell'alimentazione è limitata a una corrente massima consentita di 5 A attraverso il filtro di rete FS-220 (Z1, Z2). Per carichi leggeri, ed anche se i requisiti di rumorosità non sono molto elevati, si possono omettere i filtri di linea. I carichi sono collegati al dispositivo tramite spine MPW-2 (la controparte sono le prese MHU-2). È invece possibile utilizzare le morsettiere TV-10-2. Se la potenza di carico nominale nel canale di controllo supera i 100 W, il triac deve essere installato sul dissipatore di calore appropriato. Il triac TIC236M, la cui corrente consentita è di 12 A, consente di controllare un carico fino a 1,5 kW. Un possibile sostituto è il triac domestico KU208G, ma ha una sensibilità significativamente peggiore: per un funzionamento affidabile, attraverso l'elettrodo di controllo di questo triac deve fluire una corrente di almeno 250 mA, quindi la resistenza dei resistori R1 e R3 deve essere ridotta a 100 Ohm. Per carichi con una potenza fino a 2 kW è possibile utilizzare triac con una corrente consentita fino a 16 A, ad esempio ^C246N. Si consiglia di misurare i valori effettivi della corrente di controllo e mantenimento dei triac utilizzati per valutare l'idoneità del triac a funzionare con un carico specifico, soprattutto a bassa potenza. I fotoaccoppiatori triac S202SE2 della SHARP (U4, U5) utilizzati nel dispositivo possono commutare corrente fino a 8 A. Si attivano vicino al passaggio per lo zero della tensione di rete. È possibile utilizzare optoaccoppiatori S202S02 e se la corrente commutata nel carico non supera 2 A, quindi S202TO1. Il consumo di corrente da un alimentatore da 5 V nei regolatori di potenza non supera 80 mA. Il condensatore C1 dell'unità di commutazione è ossido importato. Interruttore Galet SA1 - PG2-12-6P8N (sei posizioni e otto direzioni). Interruttori a pulsante SB1-SB4 - PKN125 o simili. Il dispositivo non fornisce alcuna impostazione o regolazione e, se l'installazione viene eseguita correttamente e tutte le parti sono funzionanti, inizia a funzionare immediatamente dopo l'accensione della tensione di alimentazione. Quando si controllano i canali di controllo della potenza, è meglio effettuare la prima accensione con un carico leggero, ad esempio con una lampada ad incandescenza con una potenza di 20...30 W. Si consiglia di controllare prima il canale di controllo della potenza 1, quindi 2. Per fare ciò, è necessario accedere alla modalità "Regolatore 1" e, modificando il livello di potenza utilizzando la tastiera utilizzando l'indicatore, monitorare la variazione della luminosità di la lampada. Se la lampada non si accende affatto, è necessario controllare il segnale dal sensore di rete (pin 7 del microcontrollore DD1) - la presenza di impulsi con un livello di registro. 0 con una durata di 1...1,2 ms e un periodo di 10 ms (Fig. 4,b). Autore: S. Shishkin
Macchina per diradare i fiori nei giardini
02.05.2024 Microscopio infrarosso avanzato
02.05.2024 Trappola d'aria per insetti
01.05.2024
▪ Router ad alta velocità Asus RT-AC3200 ▪ Il cacao migliora l'acuità visiva ▪ Nuova serie di condensatori al tantalio a umido con capacità massima ▪ Chip Samsung Secure Element per la sicurezza hardware e software dei dispositivi IoT ▪ Il sonno protegge dal raffreddore
▪ sezione del sito Protezione contro i fulmini. Selezione dell'articolo ▪ articolo Incidenti in metropolitana. Nozioni di base della vita sicura ▪ articolo Chi ha inventato la scopa? Risposta dettagliata ▪ articolo termista. Descrizione del lavoro
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina