K 427a

Zasilacz stabilizowany z regulacją

elektroniczną

Nowy Elektronik 427-K

Urządzenie jest źródłem prądu stałego, stabilizowanego. Dostarcza napięcia o wartości regulowanej 0..24V i wartości prądu do 1,5A. Posiada ogranicznik prądowy z regulowanym czasem opóźnienia zadziałania. Wartość napięcia regulowana jest ze skokiem co ok. 0,1 V, ograniczenia prądu co ok. 0,01 A, a wartość opóźnienia zadziałania 10ms..990ms ze

skokiem co ok. 10ms.

Każdy układ elektroniczny wymaga zasilania energią elektryczną. Elementy półprzewodnikowe takie jak diody, tranzystory czy układy scalone wymagają do pracy prądu stałego.

Konstruując układy elektroniczne potrzebny jest więc zasilacz takiego prądu.

Zasilacz powinien posiadać możliwość ustawiania wartości napięcia oraz ograniczenia wartości prądu. Na jego pokładzie powinny znaleźć się mierniki prądu i napięcia ze wskaźnikami tak, aby na bieżąco informowały o wartościach parametrów zasiiania.

Zazwyczaj elementami regulacyjnymi są potencjometry, którymi mechanicznie zmieniamy wartość rezystancji, co wiąże się ze zmianą wartości elektrycznej. My postanowiliśmy zmienić nieco rodzaj regulacji i zastosować regulację elektroniczną.

Budowa i działanie

Konstrukcja zasilacza wykonana jest na dwóch płytkach. Jedna to zespół pomiarowo-regulacyjny i właściwy stabilizator, a druga to moduł wskaźników i przełączników, czyli sygnalizacji. Zasilacz możemy podzielić na trzy błoki:

-    stabilizatora,

-    kontroli napięcia.

-    kontroli prądu.

Po kolei opiszemy funkcjonowanie tych bloków.

STABILIZATOR

Podstawowym elementem stabilizacyjnym jest układ scalony LM317(U4). W katalogu producenta można znaleźć dokładny opis parametrów i warunków pracy, a oto najistotniejsze z nich: napięcie wyjściowe 1.2 do 37V, napięcie saturacji nie mniejsze niż 5V, pobór prądu 1,5A,liniowość regulacji 0.1%. Wartości maksymalne to: moc strat 20W, napięcie zasilania 42V. prąd 2.2A (nie przekraczając moc strat). Stabilizator jest rozwinięciem podstawowej aplikacji. LM317 posiada wewnętrzne źródło napięcia odniesienia, co nie pozwala na uzyskanie napięcia wyjściowego mniejszego niż 1,2V. Aby pokonać tą przeszkodę należy obniżyć tą wartość. Dokonujemy tego podając napięcie ujemne przez tranzystor T1. Poprzez ten sam tranzystor dokonujemy także regulacji napięcia wyjściowego w zakresie 0..24V. Wynika to z pracy przetwornika D/A następnego bloku. Tranzystor sterowany jest ze wzmacniacza operacyjnego TL072(U3). Na wejście nieodwracające podawane jest napięcie z lokalnego źródła napięcia odniesienia (ok. 2V), zrealizowanego na elementach D1, C19. R15, R16. R18 i PR1. którym regulujemy jego wartość (ok.1.73V), aby uzyskać 0V na wyjściu stabilizatora. Na wejście odwracające poprzez rezystory R2 i R3 podawane jest napięcie z przetwornika D/A, którym regulujemy wartość napięcia na wyjściu. Różnica tych sygnałów wzmacniana jest ok. 5x w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego. Diody D3 i D4 zabezpieczają przed pojawieniem się napięcia sterującego mniejszego niż 1,4V, co w konsekwencji mogłoby spowodować pojawienie się napięcia ujemnego płynącego przez tranzystor T1, R36 i R37. Rezystor R35 linearyzuje pracę tranzystora T1. C18 jest nieodzowny, bez niego stabilizator nie pracuje poprawnie. Dioda D2 zabezpiecza U4 przed napięciem wyższym niż napięcie wejściowe. Blok posiada zasilanie symetryczne + 12V i -12V zrealizowane na stabilizatorach U2 i U1. Stabilizatory zasilane są napięciami stałymi ok. + t8V i -18V. Powiązania napięć sygnałowych z blokiem kontroli napięcia to 'masa" (GND), napięcie sterujące z przetwornika D/A i napięcie wyjściowe.

BLOK KONTROLI NAPADA

W tyrn bloku główną rolę odgrywa procesor ATmega8 (U7). Taktowany jest częstotliwością rezonatora kwarcowego 12MHz. Z napięcia wyjściowego stabilizatora przez dzielnik rezystorowo-potencjometryczny. składający się z elementów R38. R39 i PR2 do wejścia przetwornika A/D procesora U7 (pin 25 - ADC2) doprowadzane jest napięcie pomiarowe.

Wartość wewnętrznego źródła napięcia odniesienia wynosi 2.56V. Jest ono stabilniejsze niż napięcie zasilania (5V). Dzielnik jest tak dobrany, aby można było ustawić wartość przeniesienia zakresu napięcia wyjściowego do wartości napięcia referencyjnego.

W ten sposób możemy mierzyć napięcie ze skokiem co tOOmV i to w zupełności wystarcza.

Zmierzona wartość napięcia zamieniana jest na kod BCD i wysyłana do dekodera (BCD/7SEG) 74LS47(U8),który przez rezystory steruje katodami segmentów wyświetlaczy. Z procesora sterowane są także drivery anod poszczególnych wyświetlaczy. Każdy driver to nic innego jak zestaw tranzystora i rezystora. Zastosowano tu polaryzację PNR Łatwiej jest w tym przypadku sterować stanem niskim. Wyświetlacze są kolejno omiatane w cyklu programowym, a pomiędzy wyświetlaniem każdej cyfry dokonywane są Obliczenia, przetwarzania i kontrola wartości napięć i sygnałów sterujących. Do wejścia przetwornika A/D procesora U7 (pin 28 - ADC5) doprowadzane jest napięcie z dzielnika rezystorowego składającego się z rezystorów R6 i kolejno R51, R52, R53. R54. Rezystory te zasilane są z napięcia 5V. Dzielniki zamykane są odpowiednimi przełącznikami kolejno S1 ..$4. Progi napięć utworzone przez te dzielniki odpowiadają tym przełącznikom. W ten sposób skonstruowana jest klawiatura sterująca. Procesor odczytując wartości z przetwornika zamienia je na kod przycisku. Założenia są takie: napięcie referencyjne 2.56V, skok co 0.0025V, tolerancja rezystorów 20%, stopi eh podziału napięcia co 0.64V,

•    R6 = 30k;

R51 = 20k Umin = 1.60V, ADCmin = 640. Umax = 2.40V, ADCmax = 960 (S1);

-    R52 = 7,5k Umin = 0.80V, ADCmin = 320, Umax = 1.20V, ADCmax -480 ($2);

-    R53 - 3,3k Umin ~ 0.40V, ADCmin = 159, Umax = 0.59V, ADCmax = 238 (S3):

■    R54 = 1.2k Umin = 0.15V. ADCmin = 62. Umax = 0.23V. ADCmax = 92 (S4).

Znaczenie przełączników START NORMALNY

S1 -zmienia stan zasilacza, włączony / wyłączony

52- zwiększa wartość napięcia

53- zmniej$za wartość napięcia

54- Z3pi$ bieżącego sianu do pamięci START Z USTAWIENIEM CZASU OPÓŹNIENIA

S1 -wciśnięty przed włączeniem zasilania aktywuje menu opóźnienia

52- zwiększa wartość opóźnienia

53- zmniejsza wartość opóźnienia

54- zapis wartości opóźnienia do pamięci i przejście do pracy normalnej Taką metodę zastosowano z powodu braku portów i aby zmniejszyć rozmiary płytek.

Sygnał sterujący napięciem wyjściowym wytwarzany jest z napięcia zasiia-

Parametry układu:

•    wartość wskazań napięcia wyjściowego 0V..24,9V

-    wartość ustawień napięcia wyjściowego 0V..24V

•    skok ustawień napięcia co ok. 0,1V

-    wartość wskazań prądu wyjściowego 0A..2,5A

■    wartość ustawień ograniczenia prądu wyjściowego 0A..2A

-    prąd pracy 1,5A max.

-    skok ustawień ograniczenia prądu co ok. 0,01 A

-    moc strat 20Vi max.

■    czas opóźnienia 10ms..990ms

-    skok regulacji opóźnienia co ok. 10ms.

-    napięcie zakłóceń przy prądzie 1,5A ok. 20mV