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.
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
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.
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.