Блок питания с индикацией на PIC-микроконтроллере
Программа в микроконтроллере создана для измерения напряжения от 00,00 до 40,92 В и тока от 0,000 до 4,092 А. Можно изготовить блок цифровой индикации и встроить в уже имеющийся блок питания, либо применить другой силовой трансформатор и другой регулятор напряжения (в указанных пределах). У меня регулятор напряжения собран на специальной микросхеме почти по стандартной схеме из «даташита». Микросхема работает в импульсном режиме на частоте 52 кГц, имеет высокий КПД.
Регулятор собран на отдельной плате, микросхема крепится через теплопроводную пасту на пластинчатый радиатор. Для регулировки лучше применять многооборотный потенциометр.
Вольтметр и амперметр собраны на отдельной плате и питаются от отдельного трансформатора 9-15 В и стабилизированного источника питания напряжением 5,12 вольт. Настройку этого напряжения нужно сделать до установки микроконтроллера подстроечным резистором R2. Так же тщательно нужно подобрать резистор R5. Его сопротивление должно быть в 7 раз больше R6. Если R6 = 5,11 К, то R5 = 5,11 х 7 = 35,77 К. После установки запрограммированного микроконтроллера и устранения выявленных механических ошибок проверить (отрегулировать) напряжение на первой ноге 5,12В. От этого зависит точность показаний вольтметра.
«Токовый» резистор R1 взят от негодного мультиметра М-830. Амперметр не обладает такой же линейностью, как вольтметр. Это связано с применением ОУ.
Подбором резистора R8 регулируется коэффициент усиления ОУ. Калибровку провести с помощью наиболее точного амперметра.
Резисторы R9 – R16 от 270 до 330 Ом.
На видео: регулировка напряжения без нагрузки, а потом с нагрузкой – автомобильной лампой 24v 21w.
Скачать прошивку, печатные платы в формате LAY вы можете ниже.
Обновление 16.04.2014: Новая прошивка (AVmetr_2.rar). Улучшена разрешающая способность.
Радиолюбительский блок питания
Рано или поздно перед радиолюбителем возникает проблема изготовления универсального блока питания (БП), который пригодился бы на «все случаи жизни». То есть имел достаточную мощность, надёжность и регулируемое в широких пределах выходное напряжение, к тому же защищал нагрузку от «чрезмерного потребления» тока при испытаниях и не боялся коротких замыканий.
Наладка блока питания проводится по известной методике и особенностей не имеет. Правильно собранный БП начинает работать сразу. При работе с БП вначале переключателем SA2 выбирают необходимый диапазон выходного напряжения, резисторами «ГРУБО» и «ТОЧНО» выставляют требуемое выходное напряжение, ориентируясь по показаниям встроенного вольтметра. Переключателем SA3 выбирают предел ограничения тока и подключают нагрузку. Следует отметить, что при всей простоте схемы данный блок питания совмещает два устройства: стабилизатор напряжения плюс стабилизатор тока. БП не боится коротких замыканий и даже может защитить элементы подключаемого к нему электронного устройства, что очень важно при проведении различных испытаний в радиолюбительской практике.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нефёдов А.В., Аксёнов А.И., Элементы схем бытовой радиоаппаратуры, микросхемы: Справоч-ник.-М: Радиосвязь, 1993.
2. Акимов Н.Н., Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник.-Минск.: Беларусь, 1994.
3. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя/Р.М.Терещук, К.М.Терещук.-Киев: Наукова думка, 1988.
Блок питания 0…30В/5А с цифровой индикацией напряжения и тока
Описываемый блок питания предназначен для использования в радиолюбительской лаборатории. Несмотря на то, что в радиолюбительской литературе печаталось множество схем подобных устройств, данный блок питания не требователен к специализированным микросхемам и импортным элементам. В настоящее время вопрос приобретения микросхем по-прежнему актуален и в некоторых регионах, доставать их проблематично. Данный блок питания является модернизацией блока питания, описанным в ( II ). Блок питания собран только из доступных деталей.
Характеристики блока питания:
Выходное напряжение регулируется от 0 до 30 В.
Выходной ток 5 А.
Падение напряжения при токе от 1 А до 6 А ничтожно мало и на выходных показателях не отражается.
Схема блока питания показана на рис.1 ниже
Рис. 1
Данный блок питания содержит три основных узла: внутренний сетевой узел питания VD 1- VD 4, C 1- C 7, DA 1, DA 2, узел защиты от перегрузки и КЗ VS 1, R 1- R 4, VD 3 и основной узел – регулируемый стабилизатор напряжения VT 2- VT 7, VD 4- VD 5, R 4- R 14, C 8.
А так же к блоку питания добавляется цифровая панель, т.е. блок индикации, который показан на рис.5.
Внутренний сетевой узел питания построен по традиционной схеме с сетевым трансформатором Т1.
Узел защиты особенностей не имеет. Датчик тока рассчитывался на ток 3А, но можно его рассчитать и на 5А. Длительное время блок питания эксплуатировался с током 5А. Никаких сбоев в его работе не наблюдалось. Диод HL 1 индицирует перегрузку по току или КЗ в нагрузке.
Рис. 2
Транзистор КТ825А – составной. Его можно заменить парой транзисторов, как показано на рисунке 2.
Печатная плата блока питания показана на рис.3 и рис.4.
Рис. 3
Рис. 4
Налаживание. Так как конструкция расположена на двух печатных платах, сначала настраивают блок питания, затем блок цифровой индикации.
Для индикации использовались импортные светодиодные семисегментные индикаторы KINGBRIGT DA 56 – 11 SRWA с общим анодом. Конденсаторы С2 – С4 желательно применять пленочные типа К73-17. Вместо импортных семисегментных светодиодов можно применить отечественные с общим анодом типа АЛС324Б.
Рис. 5
Цифровая панель индикации напряжения и тока. После включения питания и безошибочном монтаже, при исправных деталях должны засветиться сегменты индикации HG 1- HG 3. По вольтметру резистором R 2 на ножке 36 микросхемы КР572ПВ2 выставляется напряжение 1 вольт. К ножкам (а) и ( b ) подключают блок питания. На выходе блока питания устанавливают напряжение 5 … 15 вольт и подбирают резистор R 10 (грубо), заменив его, на время, переменным. С помощью резистора R8 устанавливают более точное показание напряжения. После чего, к выходу блока питания подсоединяют переменный резистор мощностью 10 … 30 ватт, по амперметру выставляют ток равным 1А и резистором R 6 выставляют значение на индикаторе. Показание должно быть 1,00. При токе 500 мА – 0,50, при токе 50мА – 0,05. Таким образом, индикатор может индицировать ток от 10мА, т.е. 0,01. Максимальное значение индикации тока 9,99А.
Рис. 6
Рис. 7
Литература:
Простой импульсный блок питания на 15 Вт
Данный источник может применяться для питания любой нагрузки мощностью до 15. 20 Вт и имеет меньшие габариты, чем аналогичный, но с понижающим трансформатором, работающим на частоте 50 Гц.
Источник питания выполняется по схеме однотактного импульсного высокочастотного преобразователя, рис. 1. На транзисторе собран автогенератор, работающий на частоте 20. 40 кГц (зависит от настройки). Частота настраивается емкостью С5. Элементы VD5, VD6 и С6 образуют цепь запуска автогенератора.
Во вторичной цепи после мостового выпрямителя стоит обычный линейный стабилизатор на микросхеме, что позволяет иметь на выходе фиксированное напряжение, независимо от изменения на входе сетевого (187. 242 В).
В схеме применены конденсаторы: С1, С2 типа К73-16 на 630 В; СЗ — К50-29 на 440 В; С4 — К73-17В на 400 В; С5 — К10-17; С6 — К53-4А на 16 В; С7 и С8 типа К53-18 на 20 В. Резисторы могут быть любыми. Стабилитрон VD6 можно заменить на КС147А.
Импульсный трансформатор Т1 выполняется на ферритовом сердечнике М2500НМС-2 или М2000НМ9 типоразмера Ш5х5 (сечение магнитопровода в месте расположения катушки 5х5 мм с зазором в центре). Намотка сделана проводом марки ПЭЛ-2. Обмотка 1-2 содержит 600 витков провода диаметром 0,1 мм; 3-4 — 44 витка диаметром 0,25 мм; 5-6 — 10 витков тем же проводом, что и первичная обмотка.
Рис. 1. Электрическая схема импульсного блока питания на 15 Вт
В случае необходимости вторичных обмоток может быть несколько (на схеме показана только одна), а для работы автогенератора необходимо соблюдать полярность подключения фазы обмотки 5-6 в соответствии со схемой.
Настройка преобразователя заключается в получении устойчивого возбуждения автогенератора при изменении входного напряжения от 187 до 242 В. Элементы, требующие подбора, отмечены звездочкой «*». Резистор R2 может иметь номинал 150. 300 кОм, а конденсатор С5 — 6800. 15000 пФ. Для уменьшения габаритов преобразователя в случае меньшей снимаемой во вторичной цепи мощности номиналы электролитических фильтрующих конденсаторов (СЗ, С7 и С8) можно уменьшить. Их величина связана с мощностью нагрузки соотношением:
Р — мощность в цепи нагрузки, Вт;
Um — амплитудное значение выпрямленного напряжения (для действующего на входе сетевого напряжения 242 В амплитуда составляет 342 В);
Fc — частота сети, для расчета СЗ она берется 50 Гц;
U — максимальный размах пульсации выпрямленного напряжения, допустимый для применяемого типа конденсатора (берется из справочника: так для К50-29 он составляет 10. 14%, [Л16], т. е. 34 В).
Конструкция корпуса устройства должна предусматривать установку транзистора и стабилизатора D1 на радиаторы, а также экранирование всей схемы для снижения уровня излучаемых помех.
Блок питания 0-18В, 0-300мА
Технические характеристики блока питания:
— два регулятора напряжения. Грубо от 0 до 18 вольт и точно, в пределах двух вольт
— защита от короткого замыкания, она же выполняет функцию источника тока. Ток плавно регулируется от 0 до 300 мА
— защита от перегрева регулирующего транзистора
— светодиодная индикация режимов работы: стабилизация напряжения, стабилизация тока, перегрев регулирующего транзистора
— малое падение напряжения на токоизмерительном сопротивлении.
На транзисторах Т1 и Т2 собран генератор тока для питания схемы. Напряжение стабилизируется стабилитроном D1.
На транзисторах Т3, Т4 и Т5 собрана схема измерения и ограничения тока потребляемого нагрузкой. R3 одновременно используется как шунт для прибора и как токоизмерительное сопротивление для ограничения тока. Резистором R4 устанавливают максимальный ток ограничения в верхнем положении движка P1. Резистором Р1 устанавливается ток ограничения Светодиод VD1 сигнализирует о переходе блока питания в режим стабилизации тока при перегрузке, коротком замыкании или зарядке аккумулятора.
На транзисторах Т6 и Т7 собрана защита от перегрева регулирующего транзистора Т12. Т6 используется как датчик температуры и устанавливается на радиатор как можно ближе к Т12.
Светодиод VD2 сигнализирует о перегреве Т12.
Для настройки защиты от перегрева, надо заменить R7 переменным сопротивлением 2-3 мОма поставив его на максимальное сопротивление, последовательно ему поставить постоянное токоограничительное сопротивление на 50-100 кОм. После этого нагреть Т12 и Т6 с радиатором до температуры при которой хотите, чтобы сработала защита и уменьшая сопротивление переменного резистора, установленного вместо R7, добиваются уменьшения тока на выходе блока до нуля. Отпаяв временное, переменное сопротивление с токоограничительным резистором, измеряют получившееся значение и подбирают близкий по номиналу R7.
При уменьшении значения R7, температура срабатывания уменьшается. Нагреть Т12 можно в режиме ограничения тока замкнув выход блока питания, предварительно убедившись в работе ограничения тока.
Т8, D3 и R6 это генератор тока задающий максимальный ток базы Т12, ток подбирают резистором R6.
Работа защиты схемы.
В режиме потребления тока от блока питания меньше установленного, Т3, Т4 открыты, Т5 закрыт и схема работает в режиме стабилизации напряжения.
При увеличении тока, напряжение база-эмиттер Т4 уменьшается и уменьшается ток его коллектора, а ток коллектора Т5 увеличивается.
Увеличение тока через Т5 вызывает уменьшение тока на выходе генератора тока на Т8 и тока базы Т12. Напряжение и ток на выходе уменьшаются.
Загорается светодиод VD1, а VD3 перестает светиться. Блок питания плавно переходит в режим стабилизации тока. При этом падение напряжения на R3 меньше 0,1 В.
При увеличении температуры Т12 начинает увеличиваться ток коллектора Т6 и ток эмиттера Т7. Загорается VD2 и дальше происходит аналогично ограничению тока.
Транзисторы Т3 и Т4 надо подобрать по прямому напряжению база-эмиттер. Подбирают по одинаковым показаниям мультиметра в режиме прозвонки диодов. Руками при этом транзисторы не трогать, значение зависит от температуры. Температура транзисторов должна быть одинакова. Потом подобранные транзисторы склеивают для улучшения теплового контакта.
Плату размечают так, чтобы можно было их впаять склеенными. Лучше применить транзисторную сборку, два подобранных по параметрам транзистора.
Ток блока питания можно увеличить применив более мощный транзистор Т12, например КТ827 и уменьшив сопротивление шунта R3 до необходимого максимального тока.