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無線電子工学および電気工学の百科事典 保護機能付きの調整可能な電源、220 / 1,2 ～ 24 ボルト 2 アンペア。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
提案された実験室用電源は、出力電圧と電流のしきい値をソフトウェアで設定できますが、これを超えることは、ユニットの最も可能性の高い誤動作の結果としてだけでなく、その動作制御要素への不注意な影響によっても不可能です。 これにより、ユニットから電力を供給される機器が効果的に保護されます。 実験用電源を使用していたとき、誤って電圧レギュレータを間違ったレベルに切り替えてしまいました。 その結果、高価な受電装置の許容電圧を超えて故障してしまいました。 その後、負荷を過電圧から保護する機能を備えた可変電源を作ろうと考え、その結果、記事に記載されている装置を開発、組み立てました。 ブロックの出力電圧は 1,2 ～ 24 V で、0,1 つの可変抵抗器 (大まかに 1 つと正確に 1 つ) で設定されます。 デバイスインジケーターは、電圧の電流値を1 Vの分解能で、負荷電流は2 mAの分解能で最大10 A、2 mAの分解能でXNUMX～XNUMX Aを表示します。 ユニットは、ユーザー定義の最大電圧および電流値を超えたり、出力短絡から保護されています。 調整可能な電圧安定器のヒートシンクの温度は継続的に測定され、許容値を XNUMX °C 超えると、ファンが自動的にオンになります。 このデバイスは 50 つの主要な機能ユニットで構成されています。ネットワーク スイッチング電源 RS 24-1 [26]、出力 DC 電圧 2,2 V に設定され、最大 1 A の電流を供給可能、調整可能な出力電圧安定化装置 (図の図) .12)、ブロックのユニット (図 5) および制御および表示モジュール (図 2) に電力を供給するためのスタビライザー電圧 +3 V および +XNUMX V。
センサーから制御パラメータを読み取り、動作モードを設定し、インジケーター HG1 ～ HG3 に情報を出力するすべての操作は、DD4 PIC16F1827-I/SO マイクロコントローラーによって実行されます。そのクロック周波数は、内蔵の RC ジェネレーターによって設定された 4 MHz です。 コネクタ XP1 は、マイクロコントローラのプログラミングに使用されます。 RS-220-50 (U24) 電源を 1 V ネットワークに接続すると、その電圧が DA1 LM2576T-ADJ チップ上の調整可能なスイッチング電圧スタビライザと、無調整スタビライザ DA4 KR142EN8B に供給されます。 後者を使用すると、リレー巻線 K12 とファン M1 に電力を供給するために 1 V の電圧が得られます。 次に、統合スタビライザ DA5 KR142EN5A は、ユニットの残りのコンポーネントに電力を供給するために必要な +12 V の電圧を +5 V に下げます。 パルス安定化装置には、ショットキー ダイオード VD3、ストレージ チョーク L1、およびコンデンサ C7 ～ C11 も含まれています。 その出力電圧は可変抵抗器 R7 ～ R10 によって調整されます。 必要なスムーズな調整を実現するために、その数が増加しました。 安定した電圧がリレー K1.1 の接点を介してユニットの負荷に供給されます。 これは、保護が作動したときに負荷をオフにしたり、必要に応じてユニットから電源線を外さずに負荷をオフにしたりできるようにするために行われます。 接点 K1.1 の状態に関係なく、調整可能なスタビライザーの出力からの電圧の一部は、抵抗器 R12 および R13 の分圧器を介して ADC マイクロコントローラー DD4 の入力に供給され、それによって測定され、その電圧値は ADC マイクロコントローラー DD3 に供給されます。スタビライザーの出力はHG3インジケーターに表示されます。 これにより、出力がオフになったときにのみ希望の電圧を設定し、SB1.1 ボタンを押して接点 K3 を閉じるコマンドを与えることができます。 閉じているときは、同じボタンを押すと開きます。 ユニットをネットワークに接続した後、SBXNUMX ボタンを押す前は、接点が開いています。 負荷電流センサーは、その負のワイヤに接続されたシャントです。 並列接続された抵抗 R14 と R15 で構成されます。 シャント抵抗 - 0,05 オーム。 負荷電流が 2 A の場合、両端の電圧は 0,1 V に低下します。これでは電流を正確に測定するには不十分であるため、センサーからの電圧は DA2 AD623ARZ 計装アンプ [2] によって増幅されます。そのゲインは抵抗R11によって6に設定されます。 このアンプの出力から、負荷電流に比例した電圧が、14 つのアンプを内蔵した 3 ビット ADC DA1100 ADS0A3IDBVT [2] の入力に供給されます。コンバータは XNUMX 秒ごとに変換を実行し、その結果、そのうち XNUMX 個はインターフェイス I を介してマイクロコントローラーによって読み取られます。2C. 外部 ADC を使用する理由は、マイクロコントローラーの内蔵 2 ビット ADC では必要な精度で最大 XNUMX A の電流測定ができないためです。 DA1 スタビライザーのヒートシンクの温度は、それに取り付けられた BK1 DS18B20 または DS18S20 センサーによって測定されます。 マイクロコントローラー プログラムはセンサーの種類を自動的に決定します。 測定温度が指定値を 2 °C 以上超えると、マイクロコントローラーの命令により、トランジスタ VT1 と VT2 を使用してファン M1 がオンになり、ヒートシンクが吹き飛ばされます。 ファンの動作は、HG2 インジケータの最下位桁の後に小数点を含めることによって示されます。 温度が設定温度より 2 °C 下がると、ファンとインジケーターのカンマがオフになります。 温度センサーが欠落しているか故障している場合、ファンは継続的に動作し、HG2 インジケーターにはマイナス記号が XNUMX つ点灯します。 ユニットの出力電圧の測定値は、最下位桁 (3 分の 1 ボルト) の前に小数点が付いたボルト単位で 1 桁の HG1 インジケータに表示されます。 負荷電流の測定値は0,01桁表示器HGXNUMXに表示されます。 XNUMX A 未満の場合は、すべての桁で小数点が省略されていることからわかるように、ミリアンペアで表示されます。 XNUMXA以上の電流値はXNUMXAの分解能で最上位桁の後に小数点を付けたアンペア単位で表示されます（アンペア単位）。 マイクロコントローラーは、シリアル/パラレル コード コンバーター DD1 ～ DD3、DD5 ～ DD9 を通じてすべてのインジケーターを静的に制御します。 これにより、温度センサー BK1 および ADC DA3 からの情報の読み取りが困難になるマイコン プログラム内の割り込みを使用しないことが可能になります。 すべてのインジケーターの陽極は一緒に接続されています。 電圧は、トランジスタ VT5 のスイッチを介してこれらに供給されます。トランジスタ VTXNUMX は、マイクロコントローラによって生成される可変デューティ サイクルのパルスによって開かれます。 これにより、インジケーターの明るさを調整することができます。 保護が作動すると、リレー K1.1 の接点が開き、トランジスタ VT1 のキーによって制御されるダイナミック ヘッド BA6 が、周波数 1000 Hz、持続時間 0,5 秒の音声信号を発します。 電源 U1 と統合スタビライザー DA1、DA4、DA5 には、出力短絡に対する独自の保護機能が組み込まれています。 調整可能な電圧安定器は、図に示すプリント基板上に組み立てられます。 4. これには、図の図に示されているすべての要素が含まれています。 1 (電源 U1 とスイッチ SA1 を除く)。 表面実装用のジャンパ サイズ 1206 が 1 つあります。 DAXNUMX チップにはヒートシンクが装備されています。
統合スタビライザー DA4 および DA5 は、図に従って製造された基板上に配置されています。 5. それらは同じヒートシンクの異なる側に固定されています。
制御および表示ボードのプリント回路導体の図を図に示します。 その上の要素の配置は図6です。 7. このボードには、上記と同様の 9 つのジャンパを取り付ける必要があります。 HG26 インジケータのピン 1 と 14、および HG26 インジケータのピン 3 と 1 は、ボードに取り付ける前に削除されます。 ダイナミック ヘッド BA16 と抵抗 RXNUMX がボードから削除されます。 この抵抗を選択することにより、音声信号の希望の音量が設定されます。
ボードの外側には可変抵抗器 R7 ～ R10 もあります。 可能な限り大きな値を選択することをお勧めします。これにより、電圧調整の望ましい滑らかさが保証されます。 可変抵抗モーターとその抵抗層の間の接触の信頼性に特に注意を払う必要があります。 この接点に違反すると、ユニットの出力電圧のサージが発生し、保護が作動する可能性がありますが、それでも受電装置にとっては危険です。 抵抗器 R1 ～ R4、R11、R19、R20 は表面実装用の標準サイズ 1206 で、残りは標準サイズ 0805 です。R7 ～ R10 は必要なサイズで選択されますが、定格は図に示されています。 抵抗 R14 および R15 - KNP-500-5W-0R1-FP 酸化物コンデンサ C1、C11 - 一方向リード付きアルミニウム、C19、C22 - タンタル サイズ CTSMD-A。 残りのコンデンサは表面実装用のセラミック サイズ 0805 です。 ADS1100 シリーズのマイクロ回路は、I バス上のスレーブ アドレスが異なるいくつかのバージョンで製造されています。2C、これを通じてマイクロコントローラーと情報が交換されます。 アドレスはチップ名本体の後の 0 文字で示され、変更できません。 アドレス A1100 (ADS0AXNUMX) を持つマイクロ回路のみが、検討中のブロックでの使用に適しています。 他のアドレスのマイクロ回路を使用するには、マイクロコントローラー プログラムの変更が必要です。 この設計では、OJ-SS-112LM12 リレー [4] を使用します。 12 V の巻線と、3 V の定電圧で最大 30 A の電流をスイッチングできる接点を備えた別の製品と交換できます。 電源のフロントパネルの外観を図に示します。 8. ここには、インジケータ HG1 (負荷電流)、HG2 (ヒートシンク温度)、HG3 (出力電圧)、出力がオンになっていることを知らせる LED HL2、ボタン SB1 (パラメータを上げる)、SB2 (パラメータを下げる)、および 3 つの複製があります。ボタン SBXNUMX (出力のオンとオフを切り替えます)。
電圧、電流、温度を表示するメインモードから電圧上昇しきい値の設定に移行するには、SB1 ボタンを押すと、HG1 および HG2 インジケータが消灯し、HG3 インジケータにしきい値が表示されます。 SB1 ボタンを押すたびに電圧が増加し、SB2 ボタンを押すと 0,5 V ずつ減少します。しきい値は 2 から 25,5 V まで変更できます。SB1 ボタンを押さないと、このモードと後続のモードから抜けてメイン モードに自動的に戻ります。 SB2を10秒間押します。 メインモードから負荷電流増加の閾値設定に切り替えるには、SB2 ボタンを短く押します。 しきい値が表示される HG1 を除いてインジケーターが消灯します。 SB1、SB2ボタンを押すと0,05～2Aまで0,05Aステップで変化します。 メインモードで SB2 ボタンを押し続けると、現在のしきい値設定モードをオンにしてから 1,5 秒後に、他の 1 つのパラメータを変更するためのモードの循環選択が同じ期間で始まります。 SBXNUMX ボタンを長押ししても同様に行えますが、この場合、最初に電圧しきい値設定モードがオンになり、次に電流しきい値、その他のパラメータの選択が始まります。 インジケーターが目的のパラメーターに対応する形式になったら、押し続けたボタンを放す必要があります。 ヒートシンクの許容温度を設定するモードでは、この値を表示する HG2 を除くすべてのインジケーターが消灯します。 ボタンSB1とSB2を押すと、30℃から70℃まで1℃刻みで変更できます。 ブロック電圧計校正モードでは、HG1 インジケータが消灯し、HG2 インジケータが校正定数を表示し、HG3 インジケータがブロックで測定した出力電圧値を表示します。 このモードでは、基準電圧計をブロックの出力に接続し、出力電圧を最大近くに設定し、SB1 および SB2 ボタンを押して校正定数を選択して、HG3 インジケータの読み取り値と基準電圧計の一致。 計装アンプ DA3 のゼロオフセット補償モードでは、HG3 インジケータが消灯し、リレーが K1 に接点します。 1 では負荷がユニットから切り離されており、HG1 インジケータは補正値の値を表示し、HG2 インジケータは補正中の値を表示します。 SB1 および SB2 ボタンを押すと、HG1 および HG2 インジケータの読み取り値が等しくなる必要があります。 負荷電流計校正モードでも HG3 インジケータはオフになりますが、このモードがオンになった瞬間、HG1 インジケータはゼロ値を表示します。これは、前のモードでは負荷がリレー K1.1 の接点によってオフになっていたためです。 。 負荷は標準の電流計を介してブロックの出力に接続され、SB3 ボタンを押すと負荷電流が最大値に近づくように設定された電圧が印加されます。 SB1 ボタンと SB2 ボタンを押すと、HG2 指示計に表示される校正定数が変更され、HG1 指示計と基準電流計の指示値が一致します。 サイクルの最後は、インジケーターの明るさを設定するモードです。 このモードでは、それらはすべて有効になります。 この場合の SB1 および SB2 ボタンの動作は他のモードとは逆になります。 SB1ボタンを押すと明るさが下がり、SB2ボタンを押すと明るさが上がります。 設定したすべてのパラメータ値はマイコンの不揮発性メモリに自動的に保存されるため、次回ユニットの電源を入れるときに再入力する必要はありません。 Sprint Layout 5.0 形式のプリント基板のファイルとマイクロコントローラー プログラムは、ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/10/blok.zip からダウンロードできます。 文学
著者: P.コズヒン
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