No Image

Регулятор мощности на atmega8

45 просмотров
21 января 2020

Таймер-регулятор мощности в нагрузке (Timer Power Control).

Автор: Andrew Doynikov aka dt_andrew
Опубликовано 01.01.1970

Поздравляю Уважаемого Кота с днем рождения! Желаю всяческих благ и успехов.
И небольшой подарок в виде данной конструкции.

Устройство может выполнять функции таймера по управлению нагрузкой , а также функцию регулировки мощности в нагрузке и комбинация этих двух режимов, то есть регулировка мощности в заданный интервал времени.
Регулировка мощности происходит не совсем обычным способом, но об этом чуть ниже
Рассмотрим схему:

Устройство собрано на микроконтроллере IC1 (ATMEGA8). Резисторы и блокировочные конденсаторы SMD (0805), кроме C8, R17-R20. Имеет трехразрядный светодиодный индикатор с общим анодом. Для управления служат кнопки S1, S2, S3
Светодиоды HL2, HL3, HL4 служат для индикации режимов работы. Нагрузка подключается через электронный ключ на микросхеме IC2 (MOC3063) и силового тиристора T1. Блок питания особенностей не имеет и построен по классической схеме на стабилизаторе D1 (7805). Транзисторные ключи Q1-Q3 снижают нагрузку на порты микроконтроллера и служат также для переключения индикаторов при динамической индикации. Микроконтроллер также отслеживает наличие напряжения – линия POWER CONTROL (хотя и косвенно, но можно определить наличие сети). Трансформатор типовой из серии ТП.
Устройство собрано на 2 небольших печатных платах. Я специально не стал делать на одной, так как если потребуется модернизация силового блока или блока контроллера и индикации, нужно будет переделать только один из них.
Собранные платы блока микроконтроллера

Фотографии силового блока (монтаж со стороны деталей виден на последующих фотографиях)

Как я писал ранее, устройство может работать в трех режимах

РЕЖИМ 1 – ТАЙМЕР (включается по умолчанию – горит светодиод HL3 TMR)
Диапазон таймера от 1 сек до 999 мин. Кнопками S2 (MINUS) , S3 (PLUS) устанавливаем необходимый интервал таймера. Для ускорения установки микроконтроллер отслеживает длительность нажатия на эти кнопки. Сначала параметр устанавливается в диапазоне от 1 сек. до 59 сек. Если удерживать клавиши в течении 20-30 сек, то сразу переходим на диапазон от 1 мин. До 99 мин. Далее аналогично можно быстро перейти на диапазон от 100 мин до 999 мин.

РЕЖИМ 2 – РЕГУЛЯТОР (горит светодиод HL2 PWR)
Наверно самый интересный режим. Регулировка происходит не совсем обычным способом. Не используется ШИМ , и не фазовый метод регулирования. Попытаюсь объяснить. Для примера примем 1000 периодов сети за 100%. Если нагрузка включена все 1000 периодов, то это 100% мощности, а если определенное количество периодов (например 250) ключ будет закрыт в нагрузке будет мощность пропорционально меньше, в нашем случае 75%. Микроконтроллер рассчитывает и равномерно распределяет периоды сети, когда ключ по управлению нагрузкой открыт, когда закрыт. На индикаторе отображается мощность в нагрузке в процентах (от 0 до 100%).
Для осветительных приборов это конечно неприемлемо, так как заметно моргание, а вот для нагревательных (паяльник, нагреватель и т.п.) это работает замечательно (мне очень понравилось) и ни каких помех.

Читайте также:  Пылесос борк не включается

РЕЖИМ 3 – РЕГУЛЯТОР-ТАЙМЕР (горит светодиод HL2 PWR и HL3 TMR)
Это комбинация 2 предыдущих режимов – то есть регулировка мощности за заданный интервал времени.
Кнопка S1 (ON/OFF) во всех режимах служит для запуска/остановки таймера и включения /выключения нагрузки, соответственно горит или не горит светодиод HL4 (ON/OFF)
Переключение между режимами осуществляется одновременным нажатием двух клавиш S2 (MINUS) и S3 (PLUS).
МК работает от встроенного генератора на частоте 1 МГц
Установка FUSE для микроконтроллера ATMEGA8

Микроконтроллер запоминает при выключении, установленные значения таймера и значение мощности в энергонезависимой памяти.
Я не стал делать другие виды таймеров, так как после этой конструкции мне сразу захотелось сделать многоканальный. В следующей версии мы и дополним другими видами таймеров
Исходные тексты прошивки будут выложены после окончания конкурса, а может к тому времени уже и появиться следующая версия устройства.
Если мощность в нагрузке лежит в пределах до 200 Вт то радиатор на тиристор может быть не большим, при большей нагрузке площадь радиатора следует увеличить.

Несколько фотографий устройства в работе и в разных режимах

Таймер-регулятор мощности в нагрузке (Timer Power Control).

Автор: Andrew Doynikov aka dt_andrew
Опубликовано 01.01.1970

Поздравляю Уважаемого Кота с днем рождения! Желаю всяческих благ и успехов.
И небольшой подарок в виде данной конструкции.

Устройство может выполнять функции таймера по управлению нагрузкой , а также функцию регулировки мощности в нагрузке и комбинация этих двух режимов, то есть регулировка мощности в заданный интервал времени.
Регулировка мощности происходит не совсем обычным способом, но об этом чуть ниже
Рассмотрим схему:

Устройство собрано на микроконтроллере IC1 (ATMEGA8). Резисторы и блокировочные конденсаторы SMD (0805), кроме C8, R17-R20. Имеет трехразрядный светодиодный индикатор с общим анодом. Для управления служат кнопки S1, S2, S3
Светодиоды HL2, HL3, HL4 служат для индикации режимов работы. Нагрузка подключается через электронный ключ на микросхеме IC2 (MOC3063) и силового тиристора T1. Блок питания особенностей не имеет и построен по классической схеме на стабилизаторе D1 (7805). Транзисторные ключи Q1-Q3 снижают нагрузку на порты микроконтроллера и служат также для переключения индикаторов при динамической индикации. Микроконтроллер также отслеживает наличие напряжения – линия POWER CONTROL (хотя и косвенно, но можно определить наличие сети). Трансформатор типовой из серии ТП.
Устройство собрано на 2 небольших печатных платах. Я специально не стал делать на одной, так как если потребуется модернизация силового блока или блока контроллера и индикации, нужно будет переделать только один из них.
Собранные платы блока микроконтроллера

Читайте также:  Развивающий бортик в кроватку

Фотографии силового блока (монтаж со стороны деталей виден на последующих фотографиях)

Как я писал ранее, устройство может работать в трех режимах

РЕЖИМ 1 – ТАЙМЕР (включается по умолчанию – горит светодиод HL3 TMR)
Диапазон таймера от 1 сек до 999 мин. Кнопками S2 (MINUS) , S3 (PLUS) устанавливаем необходимый интервал таймера. Для ускорения установки микроконтроллер отслеживает длительность нажатия на эти кнопки. Сначала параметр устанавливается в диапазоне от 1 сек. до 59 сек. Если удерживать клавиши в течении 20-30 сек, то сразу переходим на диапазон от 1 мин. До 99 мин. Далее аналогично можно быстро перейти на диапазон от 100 мин до 999 мин.

РЕЖИМ 2 – РЕГУЛЯТОР (горит светодиод HL2 PWR)
Наверно самый интересный режим. Регулировка происходит не совсем обычным способом. Не используется ШИМ , и не фазовый метод регулирования. Попытаюсь объяснить. Для примера примем 1000 периодов сети за 100%. Если нагрузка включена все 1000 периодов, то это 100% мощности, а если определенное количество периодов (например 250) ключ будет закрыт в нагрузке будет мощность пропорционально меньше, в нашем случае 75%. Микроконтроллер рассчитывает и равномерно распределяет периоды сети, когда ключ по управлению нагрузкой открыт, когда закрыт. На индикаторе отображается мощность в нагрузке в процентах (от 0 до 100%).
Для осветительных приборов это конечно неприемлемо, так как заметно моргание, а вот для нагревательных (паяльник, нагреватель и т.п.) это работает замечательно (мне очень понравилось) и ни каких помех.

РЕЖИМ 3 – РЕГУЛЯТОР-ТАЙМЕР (горит светодиод HL2 PWR и HL3 TMR)
Это комбинация 2 предыдущих режимов – то есть регулировка мощности за заданный интервал времени.
Кнопка S1 (ON/OFF) во всех режимах служит для запуска/остановки таймера и включения /выключения нагрузки, соответственно горит или не горит светодиод HL4 (ON/OFF)
Переключение между режимами осуществляется одновременным нажатием двух клавиш S2 (MINUS) и S3 (PLUS).
МК работает от встроенного генератора на частоте 1 МГц
Установка FUSE для микроконтроллера ATMEGA8

Микроконтроллер запоминает при выключении, установленные значения таймера и значение мощности в энергонезависимой памяти.
Я не стал делать другие виды таймеров, так как после этой конструкции мне сразу захотелось сделать многоканальный. В следующей версии мы и дополним другими видами таймеров
Исходные тексты прошивки будут выложены после окончания конкурса, а может к тому времени уже и появиться следующая версия устройства.
Если мощность в нагрузке лежит в пределах до 200 Вт то радиатор на тиристор может быть не большим, при большей нагрузке площадь радиатора следует увеличить.

Несколько фотографий устройства в работе и в разных режимах


Рис.1 Принципиальная схема регулятора мощности

На рис.1 приведена схема простого регулятора мощности на микроконтроллере ATtiny2313(V). Регулятор предназначен для работы с активной нагрузкой, подключаемой к сети напряжением 220 В. Напряжение подается на вход X1, нагрузка подсоединяется к выходу X3. Источником тактовой частоты DD1 выбран внутренний генератор сторожевого таймера, работающий на частоте ≈128 кГц. Благодаря этому энергопотребление устройства очень мало. Общий ток не превышает 15 мА, что легко позволяет реализовать также бестрансформаторное питание.

Читайте также:  Ремонт стиральных машин вертикальной загрузки своими руками

Регулирование мощности нагрузки производится изменением коэффициента заполнения импульсов на ШИМ-выводе OC0B DD1. Импульсы поступают на сток транзистор VT1. Он включен в диагональ моста VD5…VD8 и может работать без радиатора с токоприемниками до 400 Вт. Из-за слишком высокого уровня помех генерируемых в сеть, ШИМ-модуляция не является самым лучшим способ управления потребителями большей мощности.

Для формирования ШИМ-импульсов на выводе OC0B таймер-счетчик 0 функционирует в режиме Fast PWM (быстрый ШИМ). Частота импульсов FOC0B выбрана постоянной. Она зависит от модуля счета, определяемого содержимым регистра OCR0A:
FOC0B = Fclk/(OCR0A*N),
где Fclk – частота тактового генератора, N-коэффициент деления предделителя частоты таймера-счетчика 2.

Коэффициент заполнения импульсов αOC0B, а значит и мощность, отдаваемая в нагрузку, будет пропорционален содержимому регистра совпадения OCR0B:
αOC0B = OCR0B/OCR0A.

В данном примере в настройках микроконтроллера выбраны N=1 (предделитель отключен), OCR0A=100, т.е. FOC0B = 1280 Гц и αOC0B = OCR0B/100. Изменяя программно значения OCR0B от 0 до 100, получим диапазон регулировки мощности 0…100%.

Значение мощности нагрузки постоянно отображается 3-разрядном индикаторе с общим анодом HG1. Циклическая смена символов, а также опрос кнопок SB1…SB3, происходят во время прерывания по совпадению регистра OCR1AH:OCR1AL и счетного регистра таймера-счетчика 1. Таймер-счетчик 1 при этом работает в режиме CTC (сброс при совпадении). Частота FOCR1A с которой происходят прерывания:
FOCR1A = Fclk/((OCR1AH:OCR1AL+1)*N),
где N-коэффициент деления предделителя частоты таймера-счетчика 1.

В программе FOCR1A = 200 Гц (N=1, OCR1AH:OCR1AL=639). Таким образом, смена каждого из трех символов и опрос кнопок происходят каждые 20 мс (т.е. с частотой 200/4=50 Гц).


Рис.2 Алгоритм работы регулятора мощности

Алгоритм работы регулятора мощности приведен на рис.2. В основном цикле программа реагирует на нажатие кнопок и производит двоично-десятичное преобразование величины мощности нагрузки в 3-разрядное число (0…100) для вывода на индикатор.

Каждое нажатие SB1 заставляет изменить состояние выхода на противоположное: нагрузка подключается с указанной мощностью, либо обесточивается. Признаком активизированного выхода является светящаяся десятичная точка в младшем разряде индикатора. Кнопки SB2 и SB3, соответственно, уменьшают и увеличивают мощность в нагрузке. При длительном нажатии модификация параметра происходят быстрее (≈10% в секунду). Если ни одна кнопка не нажата, то через 5 с после последнего изменения, значение мощности и состояния выхода (вкл./выкл.) сохраняются в EEPROM-памяти. Для защиты от зависания включен сторожевой таймер с периодом сброса 125 мс.

Комментировать
45 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector