|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Reguladores de potencia en el microcontrolador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor El artículo describe dos controladores de potencia de tiristores para carga inercial. El uso de microcontroladores permite utilizar un algoritmo especial para distribuir uniformemente los pulsos de corriente en la carga y obtener una alta frecuencia de conmutación incluso con un paso de control de potencia del 1%. El primer dispositivo está diseñado para controlar la potencia en la carga, diseñado para tensión de red. El segundo funciona con una carga de bajo voltaje, que no está conectada galvánicamente a la red. Además, este regulador proporciona estabilización de potencia en la carga durante las fluctuaciones en el voltaje de la red. Para controlar la carga de inercia, se utilizan controladores de potencia de tiristores, que funcionan según el principio de suministrar varios semiciclos de tensión de red a la carga, seguidos de una pausa. La ventaja de tales dispositivos es que los tiempos de conmutación de los tiristores coinciden con los momentos en que el voltaje de la red pasa por cero, por lo que el nivel de interferencia de radio se reduce considerablemente. Además, dicho dispositivo, a diferencia de un regulador controlado por fase, no contiene elementos de umbral analógicos, lo que aumenta la estabilidad de la operación y simplifica el ajuste. Dado que la conmutación ocurre solo durante la transición del voltaje de la red a través de cero, la porción mínima de energía suministrada a la carga es igual a la energía consumida por la carga en medio ciclo. Por lo tanto, para reducir el paso de control de potencia, es necesario alargar la secuencia repetitiva de semiciclos. Por ejemplo, para obtener un paso del 10%, se necesita una secuencia de diez medios ciclos. En la fig. 1a muestra la secuencia de pulsos en el electrodo de control del tiristor para una carga de potencia del 30%.
Como puede ver, el tiristor está abierto durante los primeros tres medios ciclos y cerrado en los siguientes siete. Luego se repite esta secuencia. La frecuencia de conmutación de dicho regulador para cualquier potencia inferior al 100% es igual a 1/10 de la tasa de repetición de medio ciclo. Sería mucho más lógico distribuir los semiciclos durante los cuales el tiristor está abierto, si es posible, uniformemente en toda la secuencia [1]. En el caso general, el problema de la distribución uniforme de cualquier número de pulsos N en una secuencia de longitud M (cuando N es menor o igual que M) se resuelve mediante el algoritmo de Bresenham. que generalmente se usa en gráficos de trama para trazar segmentos oblicuos. Este algoritmo se implementa mediante aritmética de enteros, lo que simplifica enormemente su programación. En la fig. 1,6 muestra la secuencia para la misma potencia del 30%. pero usando el algoritmo de Bresenham. En este último caso, la frecuencia de conmutación es tres veces mayor. Cabe señalar que la ganancia es más notable con un pequeño paso de control de potencia. La base del regulador de potencia (Fig. 2) es el microcontrolador DD1 АТ89С2051 de ATMEL [2]. Para el suministro de energía se utilizó un transformador TT de baja potencia. que, junto con el uso de optotiristores, proporciona aislamiento galvánico de la red. Esto hace que el dispositivo sea más seguro eléctricamente. Otra propiedad útil del regulador es que puede usarse con cargas diseñadas para diferentes voltajes de operación. Para hacer esto, basta con aplicar el voltaje requerido a los tiristores desde un transformador adicional. Puede, por ejemplo, alimentar un soldador de bajo voltaje. Solo es necesario que el voltaje y la corriente no excedan los valores máximos permitidos para los tiristores aplicados.
Regular la potencia en la carga con los botones SB1 y SB2. Una pulsación corta en uno de los botones aumentará o disminuirá en un paso, mientras que mantener presionado el botón provoca un cambio monótono en la potencia. La presión simultánea de dos botones conduce al apagado de la carga si se encendió antes o enciende la potencia máxima si la carga se apagó. El valor de la potencia en la carga se muestra en los indicadores LED de siete elementos HG1-HG3. Para reducir el número de elementos se utiliza una indicación dinámica implementada en software. Los cátodos indicadores están conectados a los puertos del microcontrolador, los ánodos incluyen los transistores VT3 y VT4. controlado por señales de exploración del indicador. En el dígito más alto, solo se puede indicar uno, por lo que los elementos B y C se conectan al mismo puerto a través de resistencias y los ánodos de los indicadores HG1 y HG2 se combinan. La corriente de impulso de los elementos está limitada por las resistencias R10-R18 a un nivel de aproximadamente 15 mA, que es inferior a la corriente máxima permitida para los puertos (20 mA). pero suficiente para obtener el brillo requerido. El comparador analógico integrado en el microcontrolador se une a los momentos en que la tensión de red pasa por cero. El voltaje de CA se suministra a sus entradas a través de los limitadores VD5R2 y VD6R3 desde el devanado secundario del transformador de potencia. El papel del limitador para el semiciclo negativo de la tensión de red lo realizan los diodos del puente rectificador. La conmutación del comparador se produce en los momentos en que la tensión de red pasa por cero. La salida del comparador es interrogada por software, y tan pronto como se detecta un cambio en su estado, aparece una señal de control en la salida de control de tiristores (puerto P3.2 del microcontrolador) para encenderlos. En el caso de que se deba omitir el medio ciclo actual, esta señal no lo será. Luego, el indicador HG4 se enciende durante 3 ms. En este momento, se comprueba el estado cerrado de los botones y . si es necesario, se cambia el valor de la potencia actual. Después de eso, el voltaje de control se elimina de los tiristores y los indicadores HG4 y HG1 se encienden durante 2 ms. Además, dentro de 4 ms, se espera un nuevo cambio en el estado del comparador. La señal del puerto P3.2 va a un interruptor hecho en los transistores VT1 y VT2, que se usa para controlar los diodos emisores de optotiristores. Para conmutar la carga se utilizan dos optotiristores conectados en antiparalelo. Sus diodos emisores están conectados en serie. Los diodos emisores de corriente, aproximadamente 100 mA, establecen la resistencia R1. El regulador puede operar en dos modos con diferentes pasos de control de potencia. El modo de funcionamiento se selecciona mediante el puente soldable S1. Su posición es consultada por el microcontrolador inmediatamente después del reinicio. En la posición 1, que se muestra en el diagrama, el paso de ajuste de potencia es del 1%. En este caso, el indicador muestra números del 0 (0%) al 100 (100%). En la posición 2, el paso es del 10%. El indicador muestra números del 0 (0%) al 10 (100%). La elección de diez gradaciones en el modo 2 se debe al hecho. que en algunos casos (por ejemplo, control de una estufa eléctrica), no se necesita un pequeño paso de ajuste de potencia. Si se supone que el regulador se debe usar solo en este modo, se pueden omitir el indicador HG1 y las resistencias R17, R18. En términos generales, el dispositivo le permite establecer arbitrariamente la cantidad de niveles de potencia para cada modo. Solo es necesario ingresar el valor de gradación deseado para el modo 0005 en el código de programa en la dirección 1 N, y para el modo 000 en la dirección 2 N. Solo debe recordar que el número máximo de gradaciones en el modo 1 no debe ser más de 127, y en el modo 2 - no más de 99 porque la visualización de las centenas no es posible en este modo. Si la corriente de carga no supera los 2 A, los optotiristores se pueden utilizar sin disipadores de calor. A una corriente más alta, se instalan en disipadores de calor con un área de 50 ... 80 cm '. Cuando la carga se alimenta con un voltaje inferior a 50 V, los optotiristores pueden ser de cualquier clase (en términos de voltaje). Cuando se trabaja con voltaje de red, la clase de optotiristores debe ser de al menos 6. Transformador de potencia: cualquiera de baja potencia con un voltaje en el devanado secundario de 8 ... 10 V y una corriente permitida de al menos 200 mA. Los diodos FR157 (VD1-VD4) son intercambiables con el puente rectificador KD208 KD209 o KTs405 con cualquier índice de letras. El chip estabilizador DA1 7805 (análogo doméstico KR142EN5A, KR1180EN5) no requiere disipador de calor adicional. Transistores VT2-VT4: cualquier estructura pn-p de baja potencia. En lugar de VT1, se aplican los transistores KT815, KT817 con cualquier índice de letras. Sin embargo, es necesario seleccionar la resistencia R5. Diodos VD5. VD6: cualquier silicio de baja potencia, por ejemplo, KD521, KD522. Botones SB1 y SB2: cualquier pequeño sin fijar, por ejemplo, PKN-159. Indicadores HG1 - HG3: cualquier elemento de siete con un ánodo común, el brillo requerido del brillo. Condensadores C1. C3, C6 - cualquier óxido, el resto - cerámica. Resistencia R1 - MLT-0,5, el resto - MLT-0.125. Es aún más conveniente usar resistencias de montaje en superficie, por ejemplo. PH1-12. El regulador no necesita ajuste si se ensambla a partir de piezas buenas conocidas y el microcontrolador se programa sin errores. Todavía es recomendable verificar la corrección de la vinculación a la frecuencia de la tensión de red. Para hacer esto, sincronice el osciloscopio con el voltaje de la red y asegúrese de que los pulsos de escaneo de la pantalla (señales RXD y THO del microcontrolador) estén sincronizados con la red y tengan el doble de la frecuencia de la red. Sucede que cuando se conecta una carga por interferencia, se rompe el sincronismo. En este caso, es necesario conectar un condensador con una capacidad de 12-13 pF entre las entradas del comparador (pines 1000, 4700 del microcontrolador). Los códigos de programa del microcontrolador se dan en la Tabla. una.
Con un paso de control del 1%, la inestabilidad de la tensión de red es la principal fuente de error de ajuste de potencia. Si la carga no está conectada galvánicamente a la red, es fácil medir el valor promedio del voltaje aplicado a la carga y mantenerlo constante utilizando el circuito de retroalimentación. Este principio se implementa en el segundo regulador. El diagrama funcional del dispositivo se muestra en la fig. 3.
Para operar en el modo de control automático, se utilizan dos moduladores Bresenham (Mod. 1 y Mod. 2), que se implementan en el software. La entrada del primero recibe el código de la potencia requerida, que se establece mediante los botones de control. A su salida se forma una secuencia de pulsos, que se alimenta a través de un filtro de paso bajo (Z1) a la entrada inversora del comparador. Su entrada no inversora después de que el filtro de paso bajo (Z2) recibe el voltaje extraído de la carga. Desde la salida del comparador, una señal de error de un bit se alimenta a la entrada del microcontrolador, donde se somete a filtrado digital. Dado que el filtro digital (DF) funciona de forma síncrona con los moduladores, se garantiza una supresión eficaz de las ondas en la frecuencia de repetición de las secuencias de pulsos de salida y sus armónicos. Desde la salida del filtro digital, se envía una señal de error de ocho bits al controlador integrador (IR). Para mejorar la precisión, el controlador integrador opera en una cuadrícula de dieciséis bits. Los ocho bits inferiores del código de salida del controlador se alimentan a la entrada del modulador Mod. 2, en cuya salida se forma una secuencia de pulsos, alimentada al control de tiristores. Dicho controlador es muy similar en circuitos al descrito anteriormente, por lo que tiene sentido detenerse solo en sus diferencias. En la fig. 4 muestra una parte diferente del circuito. Los pines restantes del microcontrolador DD1 no se muestran en el diagrama. Están conectados de la misma manera. como en la fig. 2.
Dado que los puertos de E/S disponibles del microcontrolador no eran suficientes, tuvimos que abandonar el uso del comparador incorporado. En su lugar, el regulador utiliza un comparador dual DA2. En uno (DA2.1) se ensambla una unidad de unión a los momentos de transición por cero de la tensión de red. Debido a las peculiaridades del microcircuito LM393, se tuvo que agregar una resistencia R19 a este nodo que, con las resistencias R2 y R3 (ver Fig. 2), forma un divisor de voltaje que reduce el voltaje de polaridad negativa en las entradas del comparador. La señal (meandro de la frecuencia de la red) de la salida del comparador se alimenta a la entrada del microcontrolador P3.2. El segundo comparador (DA2.2) se utiliza en el circuito de realimentación. Se envía una señal de error de un bit al microcontrolador P3.5. Las entradas del comparador están equipadas con un filtro de paso bajo. formado por los elementos R23, C7 y R24, C8. La señal de la salida del modulador (salida del puerto P3.4 del microcontrolador) se alimenta a la entrada del filtro de paso bajo a través del divisor R22R26. lo cual es necesario porque el comparador no puede operar con un voltaje de entrada cercano al voltaje de suministro. La amplitud de los pulsos después del divisor es de aproximadamente 3,5 V. La estabilidad de la amplitud está determinada por la estabilidad de la tensión de alimentación de +5 V, que se utiliza como ejemplo. El voltaje extraído de la carga se alimenta a la entrada de otro filtro de paso bajo también a través del divisor R20R21. Así es como es elegido. de modo que a la tensión nominal de la red y la potencia en la carga del 100%, la tensión en la salida del filtro de paso bajo es de 3,5 V. La señal de salida del microcontrolador RZ.Z se alimenta al transistor interruptor que controla los optotiristores. El transformador de red dispone de un devanado adicional (111), al que se conecta un rectificador controlado, formado por optotiristores VS1. VS2 y conjunto de diodos VD7. de donde alimentan la carga. Los botones de control para guardar los puertos del microcontrolador están conectados de manera diferente que en el dispositivo anterior. Hay una brecha en el ciclo del regulador cuando los indicadores están apagados. En ese momento, era posible escanear los botones a lo largo de las líneas de control del indicador. Por lo tanto, los tres botones usan solo una línea adicional: esta es la línea de retorno conectada al pin del puerto P3.7. El tercer botón era necesario para el modo "Automático". Inmediatamente después del encendido, el dispositivo está en modo de control manual, es decir, es funcionalmente equivalente al controlador descrito anteriormente. Para habilitar el control automático, presione simultáneamente los botones "Automático" y "+". En este caso, se enciende el LED HL1 "Automático". En este modo, el controlador mantiene automáticamente la potencia establecida. Si ahora presiona y mantiene presionado el botón "Automático", puede ver el estado actual del regulador en los indicadores. Cuando el voltaje de la red ha disminuido tanto que no es posible mantener la energía, el LED "Automático" comienza a parpadear. Puede desactivar el modo de control automático presionando simultáneamente los botones "Automático" y "-". Los códigos para el firmware del programa del microcontrolador de este regulador se dan en la Tabla. 2.
Cuando la corriente de carga es superior a 2 A, los optotiristores deben instalarse en el disipador de calor. La placa del disipador de calor de la carcasa del optotiristor está conectada al ánodo, por lo que los dispositivos se pueden montar en un disipador de calor en el dispositivo. En lugar de VD7, es deseable usar un conjunto de diodos Schottky (o dos diodos Schottky separados, por ejemplo, KD2998A). En casos extremos, puede usar diodos convencionales, diseñados para la corriente de carga requerida. Se pueden obtener buenos resultados con diodos de la serie KD2997. KD2999. KD213. El comparador LM393 es producido por el software Integral bajo la designación IL393. También puede usar dos comparadores separados, por ejemplo, LM311. En lugar del transistor KP505A, se permite usar un transistor bipolar de la serie KT815, KT817 al incluir una resistencia de 2 kΩ en el circuito colector del transistor VT1. El resto de requisitos son los mismos. como para el controlador descrito anteriormente. Al ajustar el regulador, se le conecta una carga y se suministra la tensión de red nominal (por ejemplo, utilizando LATR). Luego, configurando la potencia máxima (100%). La resistencia de corte R21 asegura que la diferencia de voltaje en las entradas del comparador 0A2.2 sea cercana a cero. Después de eso, reduzca la potencia al 90% y active el modo "Automático". Al ajustar la resistencia R21, se logra la coincidencia (con una precisión de ± 1) de la potencia instalada y las lecturas de los indicadores en el modo de control del estado del regulador (cuando se presiona el botón "Automático"). Literatura
Autor: L. Ridiko, Minsk, Bielorrusia
Cuero artificial para emulación táctil.
15.04.2024 Arena para gatos Petgugu Global
15.04.2024 El atractivo de los hombres cariñosos.
14.04.2024
▪ El teléfono inteligente más rápido de Huawei ▪ Enrutador ASUS RT-AC3200 3200 Mbps ▪ Tren de pasajeros de hidrógeno
▪ sección del sitio Medicina. Selección de artículos ▪ artículo La cinta Scotch no se enrollará. Consejos para el maestro de casa ▪ artículo ¿Por qué no todas las nubes son lluvia? Respuesta detallada ▪ artículo Estragón. Leyendas, cultivo, métodos de aplicación.
Hogar | Biblioteca | Artículos | Mapa del sitio | Revisiones del sitio
www.diagrama.com.ua |
Ver otros artículos sección 
Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica:
Todos los idiomas de esta página