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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación regulable con protección, 220/1,2-24 voltios 2 amperios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación La fuente de alimentación de laboratorio propuesta proporciona la configuración por software de umbrales para el voltaje y la corriente de salida, cuyo superación es imposible no solo como resultado de las fallas más probables de la unidad, sino también debido a la influencia descuidada en sus elementos de control operativo. Esto protege eficazmente el equipo alimentado por la unidad. Una vez que usé una fuente de alimentación de laboratorio, accidentalmente cambié el regulador de voltaje al nivel incorrecto. Como resultado, se excedió el voltaje permitido para el costoso dispositivo alimentado y falló. Después de eso, pensé en crear una fuente de alimentación ajustable con la función de proteger la carga contra sobretensiones y, como resultado, desarrollé y ensamblé el dispositivo descrito en el artículo. El voltaje de salida del bloque de 1,2 a 24 V se ajusta con cuatro resistencias variables (dos, de forma aproximada y dos, de forma precisa). Los indicadores del dispositivo muestran los valores actuales de voltaje con una resolución de 0,1 V y corriente de carga de hasta 1 A con una resolución de 1 mA y de 1 a 2 A con una resolución de 10 mA. La unidad está protegida contra exceder los valores máximos de voltaje y corriente definidos por el usuario, así como contra cortocircuitos de salida. La temperatura del disipador de calor del estabilizador de voltaje ajustable se mide continuamente; si excede el valor permitido en 2 °C, el ventilador se encenderá automáticamente. El dispositivo consta de cuatro unidades funcionales principales: una fuente de alimentación conmutada de red RS 50-24 [1], configurada para un voltaje de salida CC de 26 V y capaz de entregar corriente de hasta 2,2 A, un estabilizador de voltaje de salida ajustable (diagrama en la Fig. . 1), estabilizadores de tensiones +12 V y +5 V para alimentar las unidades del bloque (Fig. 2) y el módulo de control y visualización (Fig. 3).
Todas las operaciones para leer los parámetros controlados de sus sensores, configurar los modos de funcionamiento y enviar información a los indicadores HG1-HG3 se realizan mediante el microcontrolador DD4 PIC16F1827-I/SO, cuya frecuencia de reloj es de 4 MHz establecida por el generador RC incorporado. El conector XP1 se utiliza para programar el microcontrolador. Después de conectar la fuente de alimentación RS-220-50 (U24) a una red de 1 V, su voltaje se suministra al estabilizador de voltaje de conmutación ajustable en el chip DA1 LM2576T-ADJ y al estabilizador no regulado DA4 KR142EN8B. Con este último se obtiene una tensión de 12 V para alimentar el devanado del relé K1 y el ventilador M1. A continuación, el estabilizador integrado DA5 KR142EN5A reduce el voltaje de +12 V a +5 V, necesario para alimentar el resto de componentes del bloque. El estabilizador de pulso también incluye un diodo Schottky VD3, un inductor de almacenamiento L1 y condensadores C7-C11. Su voltaje de salida está regulado por resistencias variables R7-R10. Su número se ha aumentado para lograr la suavidad de ajuste deseada. Se suministra voltaje estabilizado a la carga de la unidad a través de los contactos del relé K1.1. Esto se hace para que pueda apagar la carga cuando se active la protección o, si es necesario, apagarla sin desconectar los cables de alimentación de la unidad. Independientemente del estado de los contactos K1.1, parte del voltaje de la salida del estabilizador ajustable a través de un divisor de voltaje en las resistencias R12 y R13 se suministra a la entrada del microcontrolador ADC DD4, medido por él, y el valor de voltaje en la salida del estabilizador se muestra en el indicador HG3. Esto le permite configurar el voltaje deseado cuando la salida está apagada y solo entonces, presionando el botón SB3, da la orden de cerrar los contactos K1.1. Cuando están cerrados, al pulsar el mismo botón se abren. Después de conectar la unidad a la red y antes de presionar el botón SB3, los contactos están abiertos. El sensor de corriente de carga es una derivación conectada a su cable negativo. Está formado por resistencias R14 y R15 conectadas en paralelo. Resistencia en derivación: 0,05 ohmios. Con una corriente de carga de 2 A, el voltaje a través de él cae a 0,1 V. Esto no es suficiente para medir con precisión la corriente, por lo que el voltaje del sensor es amplificado por el amplificador de instrumentación DA2 AD623ARZ [2], cuya ganancia es fijado a 11 por la resistencia R6. Desde la salida de este amplificador, se suministra un voltaje proporcional a la corriente de carga a la entrada del ADC DA14 ADS3A1100IDBVT [0] de 3 bits, que tiene un amplificador interno de 2. Cada segundo, el convertidor realiza conversiones, los resultados de diez de los cuales son leídos por el microcontrolador a través de la interfaz I2C. El uso de un ADC externo se debe al hecho de que el ADC de diez bits incorporado del microcontrolador no proporciona una medición de corriente de hasta 2 A con la precisión requerida. La temperatura del disipador de calor del estabilizador DA1 se mide mediante el sensor BK1 DS18B20 o DS18S20 montado en él. El programa del microcontrolador determina automáticamente el tipo de sensor. Si la temperatura medida excede el valor especificado en 2 °C o más, entonces, por orden del microcontrolador, el ventilador M1 se enciende usando los transistores VT2 y VT1, soplando el disipador de calor. El funcionamiento del ventilador se indica mediante la inclusión de un punto decimal después del dígito menos significativo del indicador HG2. Cuando la temperatura baje 2 °C por debajo de la temperatura establecida, el ventilador y la coma en el indicador se apagarán. Cuando el sensor de temperatura falta o está defectuoso, el ventilador funciona continuamente y el indicador HG2 tiene dos signos menos encendidos. El valor medido del voltaje de salida de la unidad se muestra en el indicador HG3 de tres dígitos en voltios con un punto decimal antes del dígito menos significativo (décimas de voltio). El valor medido de la corriente de carga se muestra en el indicador de tres dígitos HG1. Si es inferior a 1 A, se muestra en miliamperios, como lo demuestran los puntos decimales suprimidos en todos los dígitos. Los valores de corriente iguales o superiores a 1 A se muestran en amperios con una resolución de 0,01 A y un punto decimal después del dígito más significativo (unidades de amperios). El microcontrolador controla todos los indicadores estáticamente a través de convertidores de código serie a paralelo DD1-DD3, DD5-DD9. Esto permite no utilizar interrupciones en el programa del microcontrolador, que dificultan la lectura de la información del sensor de temperatura BK1 y ADC DA3. Los ánodos de todos los indicadores están conectados entre sí. El voltaje se les suministra a través de un interruptor en el transistor VT5, que se abre mediante pulsos de ciclo de trabajo variable generados por el microcontrolador. Esto permite ajustar el brillo de los indicadores. Cuando se activa la protección, los contactos del relé K1.1 se abren y el cabezal dinámico BA1, que está controlado por una tecla en el transistor VT6, emite señales de sonido con una frecuencia de 1000 Hz y una duración de 0,5 s. La fuente de alimentación U1 y los estabilizadores integrados DA1, DA4, DA5 tienen su propia protección incorporada contra cortocircuitos de salida. El estabilizador de voltaje ajustable está ensamblado en una placa de circuito impreso, que se muestra en la Fig. 4. Contiene todos los elementos que se muestran en el diagrama de la Fig. 1, excluyendo la fuente de alimentación U1 y el interruptor SA1. Hay un tamaño de puente 1206 para montaje en superficie. El chip DA1 está equipado con un disipador de calor.
Los estabilizadores integrados DA4 y DA5 están ubicados en una placa fabricada de acuerdo con la Fig. 5. Se fijan en diferentes lados en un mismo disipador de calor.
En la Fig. 6 se muestra un dibujo de los conductores del circuito impreso del tablero de control e indicación. 7, y la disposición de los elementos en él se muestra en la Fig. 9. En esta placa, necesitas instalar siete puentes similares al mencionado anteriormente. Los pines 26 y 1 del indicador HG14 y los pines 26 y 3 del indicador HG1 se retiran antes de la instalación en la placa. El cabezal dinámico BA16 junto con la resistencia RXNUMX se retira del tablero. Al seleccionar esta resistencia, se establece el volumen deseado de señales de sonido.
Fuera de la placa también hay resistencias variables R7-R10. Es recomendable elegirlos lo más grandes posible, esto asegurará la suavidad deseada en la regulación de voltaje. Se debe prestar especial atención a la confiabilidad del contacto entre los motores de resistencia variable y sus capas resistivas. Las violaciones de este contacto provocan sobretensiones en la tensión de salida de la unidad, que pueden activar la protección, pero que, sin embargo, son peligrosas para el dispositivo alimentado. Las resistencias R1-R4, R11, R19, R20 son de tamaño estándar 1206 para montaje en superficie, el resto son de tamaño estándar 0805. R7-R10 se eligen en los tamaños requeridos, pero con las clasificaciones indicadas en el diagrama. Resistencias R14 y R15 - Condensadores de óxido KNP-500-5W-0R1-FP C1, C11 - aluminio con conductores en una dirección, C19, C22 - tamaño de tantalio CTSMD-A. Los condensadores restantes son cerámicos de tamaño 0805 para montaje en superficie. Los microcircuitos de la serie ADS1100 se fabrican en varias versiones, que se diferencian en la dirección del esclavo en el bus I.2C, a través del cual se intercambia información con el microcontrolador. La dirección se indica con dos caracteres después de la parte principal del nombre del chip y no se puede cambiar. Solo los microcircuitos con dirección A0 (ADS1100A0) son adecuados para su uso en el bloque considerado. Para utilizar microcircuitos con otras direcciones, se requiere un cambio en el programa del microcontrolador. El diseño utiliza el relé OJ-SS-112LM12 [4]. Se puede sustituir por otro con devanado de 12 V y contactos capaces de conmutar corriente hasta 3 A a una tensión constante de 30 V. La apariencia del panel frontal de la fuente de alimentación se muestra en la Fig. 8. Aquí se encuentran los indicadores HG1 (corriente de carga), HG2 (temperatura del disipador de calor), HG3 (voltaje de salida), LED HL2, que indica que la salida está encendida, botones SB1 (aumentar parámetro), SB2 (disminuir parámetro) y dos duplicados Botones SB3 (encendido y apagado de la salida).
Para pasar del modo principal de visualización de voltaje, corriente y temperatura a configurar el umbral de aumento de voltaje, presione el botón SB1. Los indicadores HG1 y HG2 se apagarán y el indicador HG3 mostrará el valor umbral. Cada vez que presione el botón SB1 aumentará y el botón SB2 lo disminuirá en 0,5 V. El umbral se puede cambiar de 2 a 25,5 V. La salida de este modo y de los siguientes al modo principal se produce automáticamente si no presiona el botón SB1. y SB2 durante 10 s. Para cambiar del modo principal a configurar el umbral para aumentar la corriente de carga, presione brevemente el botón SB2. Los indicadores se apagarán, excepto HG1, donde se mostrará el valor umbral. Al presionar los botones SB1 y SB2, se cambia de 0,05 a 2 A en pasos de 0,05 A. Si, mientras está en el modo principal, mantiene presionado el botón SB2, 1,5 s después de activar el modo de configuración de umbral actual, comenzará una selección cíclica de modos para cambiar otros cinco parámetros con el mismo período. Puede hacer lo mismo presionando y manteniendo presionado el botón SB1, pero en este caso se activará primero el modo de configuración del umbral de voltaje, luego el umbral actual y luego comenzará la selección de otros parámetros. Cuando los indicadores toman la forma correspondiente al parámetro deseado, se debe soltar el botón retenido. En el modo para configurar la temperatura permitida del disipador de calor, todos los indicadores se apagan excepto HG2, que mostrará este valor. Pulsando los botones SB1 y SB2 se puede cambiar de 30 a 70 °C en pasos de 1 °C. En el modo de calibración del voltímetro del bloque, el indicador HG1 se apaga, el indicador HG2 muestra la constante de calibración y el indicador HG3 muestra el valor de voltaje de salida medido por el bloque. En este modo, debe conectar un voltímetro de referencia a la salida del bloque, configurar el voltaje de salida cerca del máximo y, presionando los botones SB1 y SB2, seleccionar la constante de calibración para garantizar que las lecturas del indicador HG3 y el Coincidencia del voltímetro de referencia. En el modo de compensación de compensación cero del amplificador de instrumentación DA3, el indicador HG3 se apaga, los contactos del relé K1. 1, la carga se desconecta de la unidad, el indicador HG1 muestra el valor del valor compensado y el indicador HG2 muestra la corrección que se está realizando. Al presionar los botones SB1 y SB2, se deben ecualizar las lecturas de los indicadores HG1 y HG2. El indicador HG3 también está apagado en el modo de calibración del medidor de corriente de carga, pero en el momento de encender este modo, el indicador HG1 muestra un valor cero, ya que en el modo anterior la carga se apagaba mediante los contactos del relé K1.1. . Se conecta una carga a la salida del bloque a través de un amperímetro estándar y, al presionar el botón SB3, se le aplica un voltaje, que se establece de manera que la corriente de carga esté cerca del máximo. Al presionar los botones SB1 y SB2, cambian la constante de calibración que se muestra en el indicador HG2, asegurando que las lecturas del indicador HG1 y el amperímetro de referencia coincidan. Lo último en el ciclo es el modo para configurar el brillo de los indicadores. En este modo están todos habilitados. La acción de los botones SB1 y SB2 en este caso es la opuesta a la de otros modos. Al presionar el botón SB1, se reduce el brillo y al presionar el botón SB2, se aumenta el brillo. Todos los valores de los parámetros establecidos se guardan automáticamente en la memoria no volátil del microcontrolador, no es necesario volver a ingresarlos la próxima vez que se enciende la unidad. Los archivos de placas de circuito impreso en formato Sprint Layout 5.0 y el programa del microcontrolador se pueden descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/10/blok.zip. Literatura
Autor: P. Kozhukhin
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