P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze
odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż
sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,
że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację
w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie
prawo do dokonywania skrótów.
Zasilacz sterowany cyfrowo
Obecnie mikrokontrolery
są stosowane coraz
Projekt
powszechniej:
w przemyśle, medycynie,
motoryzacji itp.
058
Stosunkowo łatwe jest
wykorzystanie tych
element�w do sterowania
układami dwustanowymi.
Kiedy trzeba coś załączyĘ
lub wyłączyĘ, odmierzyĘ
czas, zmierzyĘ
cz�stotliwośĘ, to kałdy
mikrokontroler zrobi to bez
trudu. Jednak otaczający
nas świat nie jest
dwustanowy. Wiele
wielkości fizycznych, kt�re
chciałoby si� mierzyĘ lub
Przedsta- zystancji
regulowaĘ, ma charakter
wiony tutaj w dzielniku
ciągły, czyli bezpośrednio
projekt zasila- podającym napi�-
"niezrozumiały" dla
cza sterowanego cie wyjściowe na układ
urządze� cyfrowych.
cyfrowo jest pr�bą por�wnania z napi�ciem
wykorzystania mikro- odniesienia.
kontrolera do regulacji W układzie L200 regula-
wielkości analogowej jaką cja napi�cia wyjściowego od-
jest niewątpliwie napi�cie. nak regu- bywa si� poprzez zmian� re-
Zazwyczaj mikrokontro- lacja napi�cia zystancji Rg (rys. 1) według
lery do "zrozumienia" (czyli w takich układach zalełności Uwy=2,77(1+Rg/
przetworzenia na sw�j "j�- odbywa si� najcz�ściej na Rd). Producent układu zale-
zyk") wielkości analogo- innej zasadzie. Stałe napi�- ca, aby wartośĘ Rd zawierała
wych wykorzystują prze- cie odniesienia jest por�w- si� w granicach od 0,5k&! do
tworniki A/C (analogowo- nywane z napi�ciem wyj- 1,5k&!. Wartości ogranicza-
cyfrowe). Jełeli natomiast ściowym. Napi�cie wyjścio- nego prądu określa zaleł-
"odpowiadają" analogowo, we jest podawane na układ nośĘ Iogr=0,45/Rogr. Maksy-
to wykorzystują przetworni- por�wnujący nie bezpośred- malny prąd wyjściowy bez
ki C/A (cyfrowo-analogowe). nio, lecz za pomocą dzielni- zewn�trznego tranzystora
W opisywanym zasilaczu, ka rezystancyjnego. Zmiana wynosi 2A.
jako regulowane �r�dło na- wartości tego dzielnika po- Stosunkowo łatwo jest
pi�cia odniesienia mołna woduje zmian� (regulacj�) zrealizowaĘ cyfrowe stero-
było wykorzystaĘ właśnie napi�cia wyjściowego. Wi- wanie przełączaniem ogra-
przetwornik C/A. W takim daĘ wi�c, łe aby regulowaĘ niczenia prądowego. Wy-
przypadku trzeba zaprojek- cyfrowo napi�cie, naleły starczy za pomocą styk�w
towaĘ i zbudowaĘ całą zbudowaĘ coś w rodzaju przeka�nika dołączaĘ r�łne
cz�śĘ analogową zasilacza, przetwornika cyfra/rezystan- wartości rezystancji Rogr.
kt�ra zapewniałaby odpo- cja. Poniewał zazwyczaj
wiednie parametry (zakres Biorąc pod uwag� powy- w praktyce wystarczają dwa
regulacji, ograniczenie prą- łsze rozwałania, przyj�to lub trzy zakresy ogranicze-
dowe, poziom t�tnie�, od- nast�pujące załołenia pro- nia, to mołna wykorzystaĘ
powiednią rezystancj� wyj- jektowe: do ich przełączania linie
ściową itp.). Nie jest to za- - Zastosowanie scalonego portu mikrokontrolera.
danie proste, a wi�c o wie- stabilizatora L200, kt�ry Oczywiście, w ten sam spo-
le łatwiej jest wykorzystaĘ umołliwia regulacj� napi�- s�b mołna takłe regulowaĘ
gotowy scalony stabilizator cia wyjściowego w dośĘ napi�cie wyjściowe dołącza-
napi�cia. szerokich granicach oraz jąc r�łne wartości Rg. Jed-
Obecnie na rynku jest prostą realizacj� ograni- nak taki układ byłby bardzo
wiele takich stabilizator�w, czenia prądowego. drogi i skomplikowany.
kt�re umołliwiają budow� - Regulacja napi�cia ma byĘ W naszym rozwiązaniu
regulowanego zasilacza realizowana poprzez cyf- dołączanie r�łnych wartoś-
o dobrych parametrach. Jed- rowo sterowaną zmian� re- ci Rg odbywa si� za pomocą
Elektronika Praktyczna 3/99
93
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
segmentowego. Rezystory formatora powinno mieĘ
R34-R40 ograniczają prąd wartośĘ ok. 20V.
segment�w. Program sterujący pracą
Jak wspomniano wyłej, mikrokontrolera (kody �r�d-
do regulacji napi�cia jest łowe są dost�pne w Interne-
wykorzystany analogowy cie, pod adresem www.ep.-
multiplekser 4067. com.pl/ftp), po jego restar-
Poniewał jest zasilany cie, wykonuje procedur�
napi�ciem +16V, a sterowa- _INIC, w kt�rej ustawiany
ny poziomami TTL, to po- jest licznik T0, programowa-
trzebny jest odpowiedni ne są porty PA i PB, odblo-
Rys. 1.
konwerter poziom�w logicz- kowywany jest system prze-
scalonego, analogowego mul- si� podobnie jak zwykły ana- nych. Taką rol� spełniają rwa� i przerwanie od T0 oraz
tipleksera/demultipleksera logowy, w kt�rym napi�cie elementy R1 do R8 i T1 do inicjowane są wartości po-
CMOS 4067. Umołliwia onza jest ustawiane potencjomet- T4. Jak wiadomo, układ klu- czątkowe niekt�rych zmien-
pomocą czterech linii adreso- rem, a ograniczenie przełącz- cza tranzystorowego WE od- nych. W tej procedurze jest
wych załączenie lub wyłącze- nikiem. wraca faz� napi�cia. Pro- wywoływana procedura
nie jednego z szesnastu klu- Schemat zasilacza gram sterujący wystawia INIC_NAP, w kt�rej z pami�-
czy analogowych CMOS. Je- przedstawiono na rys. 2. wi�c zanegowany "numer" ci ułytkownika EEPROM jest
den taki układ pozwala na Sterowanie napi�ciem napi�cia na wyjście Q0-Q3 pobierany numer napi�cia
uzyskanie szesnastu r�łnych i ograniczeniem prądowym, układu U2. Po podaniu na (adres 00h) i numer zabez-
napi�Ę wyjściowych. W prak- obsługa wyświetlacza i kla- wejścia A0-A3 układu U5 pieczenia prądowego (adres
tyce taka liczba jest zupełnie wiatury zrealizowana jest odpowiedniej kombinacji 01h). Procedura _STNOG
wystarczająca, ale oczywiście na mikrokontrolerze adresowej zamyka si� jeden wpisuje te nastawy do bufo-
mołna dołączyĘ drugi taki PIC16C84 firmy Microchip. z analogowych kluczy i łą- ra U2. W ten spos�b, po re-
układ i otrzymaĘ nast�pnych Element ten posiada pa- czy wybraną rezystancj� starcie mikrokontrolera na-
16 wartości napi�cia. Mimo mi�Ę ułytkownika typu z n�łką Z. W ten spos�b pi�cie wyjściowe i ograni-
wielu niewątpliwych zalet, EEPROM, w kt�rej mołna tworzy si� dzielnik rezys- czenie prądowe mają taką
układ 4067 ma teł dwa is- zapisywaĘ nastawy zasila- tancyjny ustalający napi�cie samą wartośĘ jak przed wy-
totne ograniczenia. Rezys- cza. Do obsługi wyświetla- wyjściowe. Rezystor R35 to łączeniem zasilacza.
tancja klucza analogowego cza potrzeba 7 linii wyjścio- odpowiednik Rd z rys. 1, Procedura obsługi prze-
w stanie załączenia ma war- wych, sterowanie napi�- a włączona rezystancja plus rwania od licznika T0 reali-
tośĘ kilkuset om�w. Z zaleł- ciem wyjściowym i ograni- rezystancja klucza to odpo- zuje funkcj� dynamicznego
ności na napi�cie wyjścio- czeniem prądu wymaga na- wiednik Rg z rys. 1. wyświetlania napi�cia
we wynika, łe nie da si� st�pnych 7 linii wyjścio- Potencjometry montało- (_WYSWIETLACZ) i obsłu-
uzyskaĘ minimalnego napi�- wych, a 2 klawisze to jesz- we pozwalają na dośĘ do- guje klawiatur� (_OKL). Licz-
cia wyjściowego (ok. 2,77V cze 2 linie. PIC16C84 posia- kładne ustawienie napi�cia. nik T0 generuje przerwania
dla Rg=0). W naszym ukła- da 13 linii we/wy. Jak wi- Lepszym, ale bardziej kło- z cz�stotliwością zapewnia-
dzie mołna uzyskaĘ ok. daĘ jest to za mało, wobec potliwym rozwiązaniem by- jącą brak migotania cyfr.
3,4V. potrzebnych szesnastu. łoby dokładne dobranie od- Po inicjalizacji program
Drugim ograniczeniem Problem ten został rozwią- powiednich rezystor�w sta- czeka na wciśni�cie klawi-
jest maksymalne napi�cie zany w nast�pujący spos�b: łych. N�łka Z U5 połączona sza. Zastosowano tutaj dwa
przyłołone do ko�c�wki port B spełnia rol� magist- jest z n�łką 4 (Uref) stabi- klawisze: �g�ra� i �d�ł�.
układu. Nie mołe byĘ ono rali danych. Linie RA2 lizatora L200. Przyciśni�cie klawisza �g�-
wi�ksze nił napi�cie zasi- i RA3 są liniami adresowy- Podanie stanu wysokie- ra� powoduje ustawienie
lania. Typowo dla tego ukła- mi. Dane przeznaczone dla go na jedno z wyjśĘ Q4-Q6 nast�pnego, wyłszego na-
du przyjmuje si� g�rną wyświetlacza pojawiają si� układu U2 powoduje wyste- pi�cia, ał do wartości mak-
wartośĘ napi�cie pracy ok. na porcie B. W tym momen- rowanie odpowiedniego klu- symalnej. Dalsze przyciska-
16V (maksymalne katalogo- cie na RA3 pojawia si� stan cza tranzystorowego i za- nie tego klawisza nie powo-
we 18V). Poniewał napi�cie wysoki i nast�puje wpis do działanie przeka�nika. Sty- duje ładnego działania ste-
wyjściowe zasilacza jest do- bufora U3 74LS373. Nast�p- ki przeka�nika zamykają ob- rownika. Przyciśni�cie kla-
łączone takłe do n�łek nie na RA3 pojawia si� stan w�d: n�łka 5 L200, rezystor wisza �d�ł� powoduje usta-
4067, to nie mołe byĘ ono niski. Dane na wyjściu U3 ograniczenia, wyjście zasi- wienie poprzedniego, nił-
wi�ksze nił 16V. nie zmieniają si� do czasu lacza. Druga para styk�w szego napi�cia, ał do war-
Opr�cz regulacji napi�- pojawienia si� kolejnego przeka�nika podaje napi�- tości minimalnej. I tutaj po-
cia i zakres�w ograniczenia stanu wysokiego na RA3. cie przez rezystor ogranicza- dobnie, dalsza pr�ba
prądowego przyj�to, łe zasi- Analogicznie wygląda wpis jący na diod� sygnalizacyj- zmniejszania napi�cia nie
lacz ma pami�taĘ po włą- danych do bufora U2. Pro- ną włączonego zakresu prą- daje ładnego skutku. Przy-
czeniu ostatnio ustawione gram sterujący pilnuje, by dowego. ciśni�cie obydwu klawiszy
napi�cie i ograniczenie. dane na porcie B trafiły do Stabilizator U7 i dioda jednocześnie powoduje
PrzypuśĘmy, łe ekspery- odpowiedniego bufora. Je- D4 dostarczają napi�cia zwi�kszenie zakresu ograni-
mentujemy z jakimś ukła- łeli nie ma wpisu do ład- +16V do zasilania multi- czenia prądowego. Po osiąg-
dem. Cz�sto trzeba coś nego z bufor�w, to na RA2 pleksera analogowego. Sta- ni�ciu maksymalnego prądu
w nim zmieniĘ, wylutowaĘ, i RA3 jest stan niski. bilizator U8 zasila układy nast�pne przyciśni�cie obu
sprawdziĘ itp. Wyłącza si� Ustawiane napi�cie wyj- mikrokontrolera, bufor�w klawiszy powoduje ustawie-
wtedy zasilanie, by je za ściowe jest wyświetlane na i wyświetlacza. nie najniłszego zakresu.
chwil� ponownie włączyĘ. 3-cyfrowym wyświetlaczu Napi�cie do zasilania W ten spos�b, za pomocą
Jełeli mikrokontroler steru- LED (wsp�lna anoda). Tran- cewek przeka�nik�w brane dwu klawiszy, mołna dowol-
jący po restarcie ustawiałby zystory T8-T10 zapewniają jest z kondensatora C1 i po- nie zmieniaĘ ustawienia za-
ciągle to samo napi�cie, np. odpowiednią wartośĘ prądu winno mieĘ wartośĘ co naj- silacza.
najniłsze mołliwe, to było- anodowego wyświetlaczy mniej 20V (katalogowe mi- Po kałdym przyciśni�-
by to bardzo uciąłliwe. Za- (cyfr). Układ U4 4543 jest nimalne dla przeka�nika ciu klawisza i zmianie na-
pami�tywanie nastaw powo- scalonym dekoderem kodu M4-24H wynosi ok. 17V). pi�cia jest wywoływana
duje, łe zasilacz zachowuje BCD na kod wyświetlacza 7- Napi�cie wyjściowe trans- procedura _WRNNAP. Za-
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 3/99
94
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
p��niejszego zaprogramowa-
nia mikrokontrolera. Jełeli
uływany jest mpasmwin.exe
to naleły ustawiĘ w asemb-
lerze typ procesora i ze zbio-
ru �r�dłowego usunąĘ lini�
�processor 16c84�. Po bez-
bł�dnym skompilowaniu
otrzymamy zbi�r z rozsze-
rzeniem HEX. PIC16C84 moł-
na zaprogramowaĘ za pomo-
cą prostego programatora
opisanego w polskiej wersji
Elektora nr 7/97. Programator
ten wsp�łpracuje z progra-
mem PIP02 dost�pnym w In-
ternecie (www.sistudio.com).
Zasilacz został zmonto-
wany na czterech płytkach
drukowanych i umieszczony
w plastykowej obudowie.
Na rys. 3 pokazane są
połączenia mi�dzy płytka-
mi drukowanymi i stabiliza-
torem L200. Wszystkie płyt-
ki są jednostronne i z tego
powodu mają sporo zw�r.
Od wlutowania tych zw�r
naleły rozpocząĘ montał.
Wyświetlacze są włoło-
ne w podstawk�, a cała
płytka wyświetlacza jest
przykr�cona czterema wkr�-
tami M2,5 do płytki czoło-
wej urządzenia. W płytce
czołowej jest w odpowied-
nim miejscu wyci�ty prosto-
kątny otw�r na wyświetlacz.
Na płytce ZAS_STER są
umieszczone: mikrokontro-
ler, bufor U2 sterowania na-
stawami zasilacza, multi-
plekser analogowy i układy
przełączania ograniczenia
prądowego. Potencjometry
słułące do dokładnego usta-
wiania napi�cia są monto-
wane na osobnej płytce
ZAS_POT i połączone z płyt-
ką ZAS_STER przewodami.
Na płytce ZAS_ZAS są
umieszczone: mostek pros-
towniczy i stabilizatory +16V
i +5V. Za pomocą przewo-
d�w jest dołączony do tej
płytki stabilizator L200. Ra-
diator, do kt�rego przykr�co-
ny jest stabilizator, jest przy-
mocowany na zewnątrz obu-
dowy do jej tylnej ścianki.
Przewody łączące L200
z płytką ZAS_ZAS przecho-
dzą przez szczelin� wyci�tą
w tylnej ściance obudowy.
Uruchomienie zasilacza
rozpoczynamy od sprawdze-
Rys. 2.
nia napi�Ę +16V i +5V. Je-
pisuje ona pod adres 00h Program po przepisaniu a i mpasmwin.exe, wersja łeli są prawidłowe, to moł-
pami�ci EEPROM zmienio- naleły skompilowaĘ za po- dla WINDOWS lub w Inter- na zasiliĘ płytk� ZAS_STER
ny numer napi�cia. Zmiana mocą asemblera MPASM fir- necie na stronach firmy Mic- połączoną przewodami
ograniczenia prądu jest za- my MICROCHIP. Asembler rochip. Przed asemblacją na- z płytką ZAS_WYS. Jełeli
pisywana pod adresem 01h ten mołna znale�Ę na płycie leły ustawiĘ format zbioru obie płytki są prawidłowo
tej pami�ci za pomocą pro- CD-EP1 w katalogu PIC- wyjściowego na INHX8M. zmontowane, wszystkie ele-
cedury _WRNOGR. mpasm.exe, wersja dla DOS- Taki format potrzebny jest do menty są sprawne i mikro-
Elektronika Praktyczna 3/99
95
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
kontroler jest prawidłowo napi�ciem mierzonym na mołe spełniaĘ rol� zabezpie-
WYKAZ ELEMENTÓW
zaprogramowany, to na wy- wyjściu. Przy uruchamianiu czenia przed zniszczeniem.
świetlaczu powinno si� wy- zasilacza naleły dokładnie W takim przypadku naleły
Rezystory
świetliĘ 3,3, a ograniczenie sprawdziĘ zgodnośĘ wy- dołączyĘ zasilanie układu do
R1..R4, R20: 4,7k&!
powinno si� ustawiĘ na war- świetlanych wartości zacisk�w zasilacza dopiero
R5..R8, R17, R25..R27,
tośĘ środkową. Teraz trzeba z rzeczywistym napi�ciem po jego włączeniu.
R41..R43, R44, R45: 3,3k&!
podłączyĘ klawisze. Przez wyjściowym. W modelo- Tomasz Jabłoński
R9: 220&!
naciskanie klawiszy �g�ra�, wym zasilaczu ustawione
R10: 470&!
�d�ł� i obu jednocześnie, napi�cia w dośĘ długim Kod �r�dłowy programu
sprawdzamy poprawnośĘ czasie praktycznie si� nie sterującego oraz wzory pły- R11: 820&!
zmiany ustawie� zasilacza. zmieniały, wi�c nie ma po- tek drukowanych zasilacza
R12: 1,2k&!
Zmianie wyświetlanych trzeby cz�stego sprawdza- są dost�pne na naszej stro-
R13: 1,8k&!
wartości napi�cia i ograni- nia ich poprawności. nie w Internecie: www.ep.-
R14: 2k&!
czenia prądowego powinna W trakcie włączania zasi- com.pl/ftp.
R15, R28..30: 2,2k&!
towarzyszyĘ odpowiednia lacza napi�cie wyjściowe roś-
zmiana stan�w logicznych nie od zera do wartości ok. Literatura R16: 2,7k&!
na wyjściu bufora U2 3,3V. Taka wartośĘ utrzymuje 1. SGS-Thomson �A
R19: 3,9k&!
(sprawdziĘ sondą TTL). Na- si� przez ok.33 ms(czas okreś- designer's guide to the
R21: 5,1k&!
leły przy tym pami�taĘ, łe lonyelementami R46i C9)i na- L200 voltage regulator"
R22, 25: 5,6k&!
numer napi�cia jest zanego- st�pnie osiąga ustawioną war- nota aplikacyjna AN255/
R34..R40, R47: 330&!
wany. Po tym sprawdzeniu tośĘ. Po wyłączeniu nie naleły 1288
R35: 1,5k&!
mołna dołączyĘ stabilizator ponownie włączaĘzasilacza po 2. SGS-Thomson�L200
L200 do płytki ZAS_ZAS i t� czasie kr�tszym nił 10s.Jełeli adjustable voltage and
R46: 33k&!
płytk� do płytki ZAS_STER. tak b�dzie, to w momencie currentregulator�
R31: 4,5&!
Teraz mołna ustawiĘ do- zmiany napi�cia z 3,3V do na- 3. Motorola Semiconductor
R32: 0,9&!
kładnie napi�cia wyjściowe stawionej wartości pojawia si� Technical Data MC14067
R33: 0,45&!
i sprawdziĘ ograniczenia impuls napi�cia o wartości ok. 4. Katalog USKA Układy
PR1..PR3: 220&!
prądowe. 15Vi szerokościok.0,4ms. Od- Cyfrowe 4/95 �HEF4067B
Przedstawiony tutaj za- czekanie 10 sekund zapewnia, 16-kanałowy analogowy PR4..PR7: 470&!
silacz nie odbiega paramet- łetakasytuacjasi� nie zdarzy. multiplekser/
PR8..PR11: 1k&!
rami od zasilacza ze stabi- Po włączeniuzasilacza dopiero demultiplekser�.
PR12..PR15: 1,5k&!
lizatorem L200 w konwen- po czasie ok. 0,5 s �łapią� 5. Microchip PIC16C84 �8bit
Kondensatory
cjonalnym układzie. wszystkie przeka�niki ograni- cmos eeprom
C1: 4700�F/35V
W trakcie eksploatacji na- czenia prądowego. Naleły microcontroller� DS30445C
C2: 220nF
leły pami�taĘ o tym, łe wy- o tym pami�taĘ w układach, 6. Microchip�MPASM user
świetlane napi�cie nie jest w kt�rych ograniczenie prądu guide� DS33014F
C3, C5, C6: 100nF blok.
C4: 1000�F/50V
C7, C8, C9: 1�F/35V
tantalowe
C10, C11: 33pF
Półprzewodniki
T1..T7: BC237
T8..T10: BC307
D1..D3: BAV21
D4: C11
LED1..LED3: czerwone diody
LED Ć3mm
U1: PIC16C84/04P -
zaprogramowany
U2, U3: 74LS373
U4: 4543
U5: 4067
U6: L200
U7, U8: 7805
W1..W3: wyświetlacze 13
mm, ze wspólną anodą
M1: KBPC8005
Różne
Q1: 2MHz
Tr: TS 40/53
PRZ1..PRZ3: MEISEI M4-24H
Wyłącznik sieciowy, gniazdo
bezpiecznikowe, 2 zaciski
laboratoryjne, płytki
drukowane (opis w tekście),
sznur sieciowy, obudowa
plastykowa, podstawki
18 pin, 24 pin, 40 pin
(wyświetlacz)
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 3/99
96