Блок питания на atmega8. Создание лабораторного источника питания на микроконтроллере ATmega8: подробное руководство

Как спроектировать и собрать надежный лабораторный блок питания на базе ATmega8. Какие преимущества дает использование микроконтроллера в источнике питания. Какие основные компоненты необходимы для создания регулируемого источника питания с защитой от перегрузки. Как реализовать цифровое управление и измерение параметров в блоке питания на ATmega8.

Преимущества использования микроконтроллера в лабораторном блоке питания

Применение микроконтроллера ATmega8 позволяет создать многофункциональный лабораторный источник питания, обладающий рядом важных преимуществ:

• Точное цифровое управление выходным напряжением и током
• Измерение и отображение фактических значений напряжения и тока
• Программируемая защита от перегрузки и короткого замыкания
• Возможность сохранения предустановленных режимов работы
• Удобный пользовательский интерфейс с ЖК-дисплеем
• Возможность управления с компьютера через интерфейс RS-232

Использование микроконтроллера позволяет реализовать все эти функции программным способом, существенно упростив аппаратную часть устройства. Это делает конструкцию более надежной и доступной для самостоятельной сборки.

Основные компоненты лабораторного блока питания на ATmega8

Для создания регулируемого источника питания на базе микроконтроллера ATmega8 потребуются следующие основные компоненты:

• Микроконтроллер ATmega8
• Силовой транзистор (например, BD245)
• Операционные усилители для цепей обратной связи
• ЖК-дисплей для отображения параметров
• Трансформатор и выпрямитель для получения нестабилизированного напряжения
• Кнопки или энкодеры для ввода значений
• Резисторы и конденсаторы для обвязки

Ключевым элементом схемы является микроконтроллер ATmega8, который обеспечивает управление всеми узлами и реализует основные функции источника питания.

Реализация цифро-аналогового преобразователя для управления напряжением

Одной из важных задач при создании цифрового источника питания является реализация ЦАП для управления выходным напряжением. В данной схеме используется комбинированный подход на основе R-2R матрицы и ШИМ-сигнала:

• 7-битная R-2R матрица обеспечивает грубую настройку напряжения
• 5-битный ШИМ-сигнал позволяет осуществлять точную подстройку
• Общее разрешение ЦАП составляет 12 бит

Такой подход позволяет получить высокое разрешение при регулировке напряжения, сохраняя при этом высокое быстродействие, необходимое для защиты от короткого замыкания.

Схема усилителя для управления силовым транзистором

Для управления силовым транзистором используется специальная схема усилителя, обладающая следующими особенностями:

• Работа с большими сигналами во всем диапазоне напряжений
• Отсутствие необходимости в двуполярном питании
• Стабильная работа при нулевом выходном напряжении
• Отсутствие колебаний при включении питания

Усилитель выполнен на комплементарной паре транзисторов и обеспечивает усиление сигнала ЦАП для управления силовым транзистором BD245 по схеме Дарлингтона.

Программная реализация основных функций источника питания

Основные функции лабораторного блока питания реализованы программно в микроконтроллере ATmega8:

• Измерение выходного напряжения и тока с помощью АЦП
• Формирование управляющего сигнала ЦАП
• Реализация защиты от перегрузки и короткого замыкания
• Отображение информации на ЖК-дисплее
• Обработка команд пользователя с кнопок и энкодеров

Программа работает в режиме двух бесконечных циклов — основного цикла программы и цикла прерываний АЦП, что обеспечивает быструю реакцию на изменение нагрузки.

Настройка и тестирование собранного устройства

После сборки устройства необходимо выполнить его настройку и тестирование:

1. Проверить напряжение питания микроконтроллера (5В)
2. Убедиться в отсутствии напряжения на выходе при выключенном устройстве
3. Загрузить тестовую прошивку и проверить работу ЖК-дисплея
4. Загрузить основную прошивку и проверить все режимы работы
5. Протестировать защиту от перегрузки на безопасной нагрузке

Особое внимание следует уделить проверке работы защиты от короткого замыкания, используя для этого безопасную нагрузку в виде автомобильной лампы.

Возможности модификации устройства

Разработанная схема лабораторного источника питания на ATmega8 допускает различные модификации:

• Изменение диапазона выходного напряжения и тока
• Добавление новых функций и режимов работы
• Изменение пользовательского интерфейса
• Добавление новых интерфейсов управления

Для внесения изменений достаточно отредактировать исходный код программы и перекомпилировать его с новыми параметрами. При этом следует соблюдать осторожность, чтобы не нарушить работу критически важных функций, таких как защита от короткого замыкания.

Блок управления лабораторным источником питания или зарядным устройством на Atmega8. — Блоки питания — Источники питания

Блок управления лабораторным источником питания или зарядным устройством на Atmega8.

Дмитрий Никифоров

Аннотация:
Блок управления лабораторным источником питания или зарядным устройством в моём случае применяется для управления компьютерным БП 250 Вт. В данном примере позволяет регулировать напряжение блока АТХ от 0В до 15В и ток от 0А до 10А, пределы регулировки можно перестроить под свои нужды.
Пульсации выходного напряжения в этом диапазоне не превышают 1%. Запоминает 5 вариантов настройки выходного напряжения и тока. Имеет защиту от перегрузки.
Строилось это устройство для моего друга, который использует его и как зарядник автомобильных аккумуляторов, и как лабораторный источник питания.

Данная схема позволяет управлять как импульсным источником питания, так и “теплым”, аналоговым потому как принципы одни и те же.
В моём случае она служит для управления компьютерным источником питания АТХ, на основе которого и выполнен этот лабораторный источник питания.

Способов переделки компьютерных источников питания в регулируемые (лабораторные), а так же зарядные устройства в интернете довольно много.
По моему мнению, эта статья https://www.drive2.ru/l/491252450515222847/, является лучшей и наиболее подробной. Её я и взял за основу.
Отличие от приведенной там схемы состоит лишь в том, что я решил использовать цифровое управление, так как на улице 2022 год. Да и по моему мнению оно будет поудобней из за различных фишек типа сохранения настроек и визуализации заранее установленных напряжения и тока.

Всё было встроено в корпус от какого – то прибора, который валялся у меня без дела несколько лет.

Схему приведённую на сайте https://www.drive2.ru/l/491252450515222847/ я изменил, как показано на рисунке.
 

 

1) Добавил в нее блок управления и индикации.

2) Узел защиты (свой), но вполне можно использовать и узел приведённый на схеме автора.

3) Узел управления вентилятором можно переделать как у меня, а можно оставить и старый, тут на своё усмотрение.

Теперь обо всём по порядку.

В схеме автора всё питается от стандартного дежурного источника встроенного в компьютерный блок питания. Можно поступить и так. Но я использовал отдельный дежурный источник питания (более мощный), у меня он просто был.
Для питания блока управления нужны 3 напряжения (+15В, +3,3В и +5В.).

Формируются они из 15В при помощи DC/DC преобразователя и линейного стабилизатора.

Сигналы напряжения и тока усиливаются и масштабируются так же, как на схеме автора.
В моём устройстве плата управления и индикации и плата усилителей выполнены отдельно.
Особенности корпуса от какого-то прибора, под который я их и разводил

В схему по выходу добавлен предохранитель и диод на случай переполюсовки.
Логика в том что при подаче напряжения обратной полярности – например при зарядке аккумулятора (неправильного подключения), диод откроется и сгорит предохранитель.
Диод в цепь плюс решил не ставить, так как это потери, нагрев и необходимость в радиаторе. Ну тут на любителя.

Блок управления и индикации выполнен на микроконтроллере Atmega8A.
Сигналы усиленные и масштабированные до 5В мах (при мах сигнале) подаются на АЦП “Меги”, где обрабатываются и выводятся на индикатор, а так же подаются как сигналы обратной связи по напряжению и току на ШИМ контроллер компьютерного блока питания..

В качестве устройства отображения используется LCD Nokia 5510. В своё время были приобретены по дешёвке на Али экспресс. Да и наглядней он чем 2х строчный.
Особенность этого индикатора в том, что питается он от 3.3В, но так как Мега в схеме питается от 5ти В, (причины на то были такие — опорное ШИМ в схеме 5В, хотелось растянуть шкалу АЦП, и без лишних проблем всё считать и выводить), логические уровни контроллера пришлось приводить к допустимым уровням индикатора.
На схеме это выполнено при помощи диодов и резисторов.
Подключение энкодеров стандартное. Емкости предназначены для защиты от дребезга.
В качестве ЦАП для получения опорных напряжений (заменяют переменные резисторы в схеме из статьи https://www.drive2.ru/l/491252450515222847/), были применены MCP4725 (куплены на Али экспресс).

Схема платы управления.

На индикаторе отображается измеренные ток и напряжение, установленные ток и напряжения, состояние выхода ON/OFF, выбранная на данный момент ячейка памяти с настройками выходных параметров и в случае аварии – аварийное сообщение.

Сохраняются выставленные параметры тока и напряжения при длинном нажатии энкодера регулировки тока, что подтверждается выводом соответствующего сообщения.

Короткое нажатие энкодера регулировки тока переключает ячейки сохранённых значений напряжения и тока.
Всего 5 ячеек (тут на усмотрение). Короткое нажатие энкодера напряжения сбрасывает возникшую ошибку. Нажатия сопровождаются звуковыми сигналами разной длительности.

Работа блока питания на нагрузку и отображение на индикаторе выставленных и реальных значений тока и напряжения.

Работа блока питания в режиме ограничения тока. На индикаторе отображается выставленные и реальные значения тока и напряжения.

Платы я заказывал у наших китайских друзей на JLCPCB. Они не особо жадные. За 5 шт каждых отдал 1800р.
Получилось довольно симпатично.

Платы блока защиты и управления вентилятором пока не разводил. Они в моём устройстве пока выполнены на макетках.
Схема защиты от превышения мощности и превышения напряжения особо не отличаются от стандартной. Схема платы защиты изображена выше (смотри четвёртый рисунок сверху).

Компаратор сравнивает опорное напряжение с проинтегрированным RC цепочкой и в случае превышения переключается и подаёт положительное напряжение на 4й пин ШИМ контроллера TL494. Как только напряжение на 4й ноге превысит 3.3В ШИМ отключится. Так же в схеме присутствует плавный пуск на емкости С2 и резисторе R16. от их номиналов зависит время старта ШИМ (скорость нарастания выходного напряжения и тока, это важно например при работе на емкостную нагрузку).
Включение и отключение блока производится всё по той же 4й ноге ШИМ при длинном нажатии кнопки энкодера регулировки напряжения. Микроконтроллер выдаёт низкий уровень на базу Q2 (ON) и высокий в случае (OFF).
В зависимости от этого меняется индикация состояния выхода на экране.

Вообще из дальнейших наблюдений сделаны выводы, что усилители нужно располагать ближе к ШИМ контроллеру, так же рядом с ШИМ контроллером нужно располагать ЦАПЫ и связывать их с блоком управления по шине I2C. Что бы не было длинных проводников обратной связи. У меня сделано не так, но это как говориться прототип.
Да и не очень удобно сделать это применительно к компьютерному блоку питания.
В идеале надо и его развести заново. Однако, и так получилось довольно удачно.

В схеме работы вентилятора присутствует переменный резистор, с помощь него устанавливается напряжение на вентиляторе при “холодном” терморезисторе.
У меня при ”холодном” терморезисторе вентилятор вращается на напряжении 6В, а при прогреве выходит на 12В.
Терморезистор стандартный (из компьютерного блока) с отрицательным ТКС и номиналом 10К.

Прошивку Atmega8A и исходники прилагаю. Все с комментариями.
Проект в DipTrace.
Каждый может переделать под себя.
Вместе с файлами проекта прикладываю таблицу EXEL для ускорения пересчёта резисторов в усилителях, для перестройки пределов измерений.

При написании программы для микроконтроллера использовались интернет ресурсы:
https://www.youtube.com/playlist?list=PL-bJ-cyZJjjDetZrdA7uiYrVvdJSIBZVR
https://narodstream.ru/programmirovanie-mk-avr/
https://www.drive2.ru/l/491252450515222847/
https://robotchip.ru/i2c-skaner-na-arduino/

Скачать файлы проекта.
 

 

 

Всего комментариев: 0

Источник питания на ATmega8 — Микроконтроллеры и Технологии

Хороший, надежный и простой в использовании блок питания является наиболее важным и часто используемым устройством в каждой радиолюбительской лаборатории.

Промышленный стабилизированный блок питания является достаточно дорогим устройством. Используя микроконтроллер при конструировании источника питания  можно построить устройство, которое имеет много дополнительных функций, легко в изготовлении  и очень доступно.

Этот цифровой источник питания постоянного тока был очень успешным продуктом, и  сейчас доступна его третья версия. Он по-прежнему основан на той же идее, что и первый вариант, но поставляется с рядом хороших улучшений.

Введение

Этот блок питания является наименее сложным в изготовлении, чем большинство других схем, но имеет намного больше функций:

— На дисплее отображаются текущие измеренные значения напряжения и тока.
— На дисплее отображается предварительно заданные пределы напряжения и тока.
— Используются только стандартные компоненты(без специальных чипов).
— Требуется напряжения питания одной полярности(нет отдельного отрицательного напряжение питания для операционных усилителей или управляющей логики)
— Вы можете управлять блоком питания с компьютера.   Вы можете считать ток и напряжение, и Вы можете установить их простыми командами.  Это очень полезно для автоматизированного тестирования.
— Небольшая клавиатура  для непосредственного ввода желаемого напряжения и максимального  тока.
— Это действительно небольшой, но мощный источник питания.

Возможно удалить некоторые компоненты или добавить дополнительные функции?  Хитрость заключается в том, чтобы переместить функциональность аналоговых компонентов, таких как операционные усилители в микроконтроллер.  Иными словами, повышается сложность программного обеспечения, алгоритмов и уменьшается аппаратная сложность.  Это уменьшает общую сложность для вас, так как программное обеспечение может быть просто загружено.

Основные электрические идеи проекта

Давайте начнем с простейшего стабилизированного блока питания.  Он состоит из 2-х основных частей: транзистора и стабилитрона, который создает опорное напряжение.

Выходное напряжение этой схемы будет составлять Uref минус 0,7 Вольт, которые падают между В и Е на транзисторе.   Стабилитрон и резистор создают опорное напряжение, которое является стабильным, даже если на входе есть скачки напряжения.  Транзистор необходим для коммутации больших токов, которые стабилитрон и резистор не могут обеспечить.  В такой роли транзистор только усиливает ток.  Чтобы расчитать ток на резисторе и стабилитроне нужно выходной ток  поделить на HFE транзистора (HFE число, которое можно найти в таблице с характеристиками транзистора).

Какие проблемы в этой схеме?

— Транзистор сгорит, когда будет короткое замыкание на выходе.
— Она обеспечивает только фиксированное выходное напряжение.

Это довольно жесткие ограничения, которые делают эту схему непригодной для нашего проекта, но она является основой для конструирования блок питания с электронным управлением.

Для преодоления этих проблем необходимо использовать «интеллект», который будет регулировать ток на выходе и менять опорное напряжения.  Вот и все (… и это делает схему намного сложнее).

В последние несколько десятилетий люди используют операционные усилители, чтобы обеспечить этот алгоритм.  Операционные усилители в принципе могут быть использованы как аналоговые вычислители для сложения, вычитания, умножения или для осуществления операции логического «или» напряжений и токов.

В настоящее время все эти операции можно быстро выполнить с помощью микроконтроллера.  Вся прелесть в том, что вы получите в качестве бесплатного дополнения вольтметр и амперметр. Во всяком случае микроконтроллер должен знать  выходные параметры тока и напряжения.  Вам просто нужно отобразить их. Что нам нужно от микроконтроллера:

— АЦП(аналого-цифровой преобразователь) для измерения напряжения и тока.
— ЦАП(цифро-аналоговый преобразователь) для управления транзистором (регулировка опорного напряжения).

Проблема в том, ЦАП должен быть очень быстрым.  Если будет обнаружено короткое замыкание на выходе, то мы должны немедленно уменьшить напряжение на базе транзистора в противном случае он сгорит.   Быстрота реакции должна быть в пределах  миллисекунд (так быстро, как операционный усилитель).

ATmega8 имеет АЦП, который является достаточно быстрым, и на первый взгляд он не имеет ЦАП.  Можно использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) и аналоговый фильтр нижних частот, чтобы получить ЦАП, но ШИМ сам по себе слишком медленный в программном отношении для реализации защиты от короткого замыкания.  Как построить быстрый ЦАП?

R-2R матрица

Есть много способов для создания цифро-аналоговых преобразователей, но он должен быть быстрым и простым, который будет легко взаимодействовать с нашим микроконтроллером. Существует схемы преобразователя, известного как «R-2R матрица».  Он состоит только из резисторов и переключателей. Используются два типа номинала резисторов. Один со значением R и один с удвоенным значением R.

Выше показана схема 3 битного R2R — ЦАП. С помощью логического управления происходит переключение между GND и Vcc.   Логическая единица соединяет переключатель с Vcc, а логический ноль с GND.  Что делает эта схема? Она регулирует напряжение с шагом Vcc / 8. Общее выходное напряжение равно:

Uout = Z * (Vcc / (Zmax +1), где Z разрадность ЦАП (0-7), в данном случае 3-битный.

Внутреннее сопротивление цепи, как видно, будет равно R.

Вместо использования отдельного переключателя можно подключить R-2R матрицу к линиям порта микроконтроллера.

Создание сигнала постоянного тока разного уровня с помощью ШИМ(широтно-импульсная модуляция)

Широтно-импульсная модуляция является методом, когда генерируют импульсы и пропускают их через фильтр нижних частот с частотой среза значительно ниже, чем частота импульсов.  В результате сигнал постоянного тока и напряжения зависит от ширины этих импульсов.

В Atmega8 присутствует аппаратный 16-битных ШИМ. То есть теоретически можно иметь 16-битный ЦАП с помощью небольшого количества компонентов. Чтобы получить реальный сигнал постоянного тока из ШИМ-сигнала надо его отфильтровать, это может быть проблемой при высоких разрешениях. Чем больше надо точности, тем ниже должна быть частота ШИМ-сигнала. Это означает, что нужны конденсаторы большой емкости, а время отклика получается очень медленным. Первая и вторая версии цифрового источника питания постоянного тока были построены на 10 битной R2R матрице. То есть максимальное выходное напряжение может быть установлено за 1024 шага. Если использовать ATmega8 с тактовым генератором частотой 8 МГц и 10 битный ШИМ, то импульсы ШИМ сигнала будут иметь частоту 8MHz/1024 = 7.8KHz. Чтобы получить наиболее хороший сигнал постоянного тока нужно отфильтровать его фильтром второго порядка от 700 Гц или меньше.

Можно представить, что произойдет, если использовать 16-битный ШИМ.  8MHz/65536 = 122Hz.  Ниже 12Hz, то что нужно.

Объединение R2R-матрицы и ШИМ

Можно совместно использовать ШИМ и R2R-матрицу.   В этом проекте мы будем использовать 7-битную R2R-матрицу в сочетании с 5-битным ШИМ-сигналом.  С тактовой частотой контроллера 8 МГц  и 5-битным разрешением мы получим сигнал 250 кГц.  Частота 250 кГц может быть преобразована в сигнал постоянного тока с помощью небольшого числа конденсаторов.

В оригинальной версии цифрового источника питания постоянного тока был использован 10-битный ЦАП на основе R2R-матрице.  В новом дизайне мы используем R2R-матрицу и ШИМ с общим разрешением 12 бит.

Передискретизация

За счет некоторого времени обработки можно увеличить разрешение аналого-цифровой преобразователь (АЦП).  Это называется передискретизацией.  Четверная передискретизация дает результат в двойном разрешении.  То есть: 4 последовательных образцов могут быть использованы для получения в два раза больше шагов на АЦП.  Теория, лежащая передискретизации объясняется в PDF документ, который вы можете найти в конце этой статьи.  Мы используем передискретизации для напряжения контура управления.   На текущий контур управления мы используем исходное разрешение АЦП как быстрое время отклика здесь более важным, чем разрешение.

Подробное описание проекта

Несколько технических деталей, по-прежнему отсутствуют:

— ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) не может управлять силовым транзистором
— Микроконтроллер работает от 5V, это означает что максимальный выход ЦАП равен 5V, а максимальное выходное напряжение на силовом транзисторе будет 5 — 0.7 = 4.3V.

Чтобы исправить это, мы должны добавить усилители тока и напряжения.

Добавление усилительного каскада на ЦАП

При добавлении усилителя мы должны иметь в виду, что он должен работать с большими сигналами.  Большинство конструкций усилителей (например, для аудио) делается в предположении, что сигналы будут малы по сравнению с напряжением питания.  Так что забудьте все классические книги о расчете усилителя для силового транзистора.

Мы могли бы использовать операционные усилители, но те потребуют дополнительного положительного и отрицательного напряжения питания, которые мы хотим избежать.

Существует также дополнительное требование, что усилитель должен усиливать напряжение от нуля в стабильном состоянии без колебаний.  Проще говоря не должно быть никаких колебаний напряжения при включении питания.

Ниже показана схема усилительного каскада, который подходит для этой цели.

Начнем с силового транзистора. Мы используем BD245 (Q1). В соответствии с характеристиками транзистор имеет HFE = 20 на 3А.  Поэтому он будет потреблять около 150 мА на базе.  Чтобы усилить управляющий ток мы используем связку известную как «Дарлингтон-транзистор».  Для этого используем транзистор средней мощности. Как правило, значение HFE должно быть 50-100.  Это позволит уменьшить  необходимый ток до 3 мА (150 мА / 50). Ток 3mA является сигналом поступающим с маломощных транзисторов, таких как BC547/BC557. Транзисторы с таким выходным током очень хорошо подходят для построения усилителя напряжения.

Чтобы получить на выходе 30В мы должны усиливать 5В идущие с ЦАП с коэффициентом 6.  Для этого мы объединяем PNP и NPN транзисторы, как показано выше.  Напряжение коэффициента усиления этой схемы вычисляется:

Vampl = (R6 + R7) / R7

Блок питания может быть доступен в 2-х версиях: с максимальным выходым напряжением 30 и 22В. Сочетание 1K и 6.8K дает коэффициент 7,8, который хорош для версии 30В, но возможно будут некоторые потери на более высоких токах (наша формула является линейной, но в реальности нет).  Для 22В версии мы используем 1K и 4.7K.

Внутреннее сопротивление цепи, как показано на базе BC547 будет:

Rin = hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1К * 47K = 235 МОм

— HFE примерно от 100 до 200 для BC547 транзистор
— S является наклон кривой усиления транзистора и около 50 [единица = 1/Ohm]

Это более чем достаточно высокой для подключения к нашему ЦАП, который имеет внутреннее сопротивление 5кОм.

Внутреннее эквивалентное сопротивление выхода:

Rout = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = около 2Ом

Достаточно низкое, чтобы использовать транзистор Q2.

R5 связывает базу BC557 с эмиттером, что означает «выключено» для транзистора до ЦАП и BC547 придумать.  R7 и R6 связать основе Q2 сначала к земле, которая отключает выходной каскад Дарлингтона вниз.

Другими словами, каждый компонент в этом усилительном каскаде изначально выключен. Это означает, что мы не получим от транзисторов никаких входных и выходных колебаний при включении или выключении питания. Это очень важный момент. Я видел дорогие промышленные источники питания в которых бывают скачки напряжения при выключении. Такие источники, безусловно, следует избегать, поскольку они могут легко убить чувствительные устройства.

Пределы

Из предыдущего опыта я знаю, что некоторые радиолюбители хотели бы «настроить» устройство под себя. 2 * 0,75 <= 6Вт).  Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Источники питания

Вы можете использовать трансформатор, выпрямитель и конденсаторы большой емкости или можете использовать адаптер для ноутбука  32/24В.  Я пошел по второму варианту, т.к. адаптеры иногда продаются очень дешево (по акции), а некоторые из них обеспечивают 70Вт при 24В или даже 32В постоянного напряжения.

Большинство радиолюбителей, вероятно, будут использовать обычные трансформаторы, потому что их легко достать.

Для версии 22В 2.5A нужно: 3A 18В трансформатор, выпрямитель и 2200мкФ или 3300мкФ конденсатор.  (18 * 1,4 = 25В)
Для версии 30В 2A нужно: 2.5A 24В трансформатор, выпрямитель и 2200мкФ или 3300мкФ конденсатор.  (24 * 1,4 = 33.6В)

Не повредит если использовать более мощный по току трансформатор. Выпрямительный мост из 4 диодов с низким падением напряжения (например, BYV29-500) дает намного лучшие характеристики.

Проверьте ваше устройство на случай плохой изоляции. Убедитесь, что будет не возможно прикоснуться к любой части устройства, где может быть напряжение 110/230 В. Соединить все металлические части корпуса на землю (не GND схемы).

Трансформаторы и адаптеры питания для ноутбуков

Если вы хотите использовать два или более источника питания в своем устройстве, чтобы получить положительное и отрицательное напряжение, тогда важно, чтобы трансформаторы были изолированы.  Будьте осторожны с  адаптерами питания для ноутбуков. Маломощные адаптеры еще могут подойти, но в некоторых из них может быть подключен минусовой контакт на выходе с контактом земли на входе. Это возможно вызовет короткое замыкание через заземляющий провод при использовании двух источников питания в блоке.

Другие напряжение и ток

Есть два варианта 22В 2.5A и 30В 2A.  Если вы хотите изменить пределы выходного напряжения или тока(только уменьшить) , то просто измените файл hardware_settings. h.

Пример: Чтобы построить 18В 2.5A версию вы просто меняете  в файле hardware_settings.h максимальное выходное напряжение 18В. Вы можете использовать 20В 2.5A источник питания.

Пример: Чтобы построить 18В 1.5A версию вы просто меняете в файле hardware_settings.h максимальное выходное напряжение до 18В и макс.  ток 1.5A. Вы можете использовать 20В 1.5A источник питания.

Тестирование

Последний элемент установленный на плату должен быть микроконтроллер. Перед тем, как установить его я рекомендовал бы сделать некоторые основные тесты оборудования:

Test1: Подключить небольшое напряжение (достаточно 10В) к входным клеммам платы и убедитесь, что регулятор напряжения выдает ровно 5В постоянного напряжения.

Test2: Измерьте выходное напряжение. Оно должно быть 0В (или близкое к нулю, например, 0,15, и оно будет стремиться к нулю, если вы подключите вместо нагрузки резисторы на 2кОм или 5кОм.)

Test3: Установить микроконтроллер на плату и загрузить программное обеспечение LCD-тест, выполнив команды в директории распакованного пакета tar. gz digitaldcpower.

сделать test_lcd.hex
сделать load_test_lcd

Вы должны увидеть на дисплее надпись: «LCD works».

Теперь вы можете загрузить рабочее программное обеспечение.

Некоторые слова предупреждения для дальнейшего тестирования с рабочим программным обеспечением: Будьте осторожны с короткими замыканиями, пока вы не испытали функцию ограничения. Безопасным способом проверить ограничение тока является использование резисторов с малым сопротивлением(единицы Ом), например, автомобильные лампочки.

Установите низкое ограничение тока, например, 30мА при 10В.  Вы должны увидеть что напряжение уменьшится сразу почти до нуля, как только вы подключите лампочку на выходе. Существует неисправность в цепи, если напряжение не понижается.  С помощью автомобильной лампы можно защитить цепь питания, даже если есть неисправность, поскольку она не делает короткого замыкания.

Программное обеспечение

Этот раздел даст вам понимание того, как работает программа, и как вы можете использовать знания, чтобы сделать некоторые изменения в ней.   Однако следует помнить, что защита от короткого замыкания сделана программным способом. Если вы сделали где-то ошибку, то защита может не сработать. Если у вас произойдет короткое замыкание на выходе, то ваше устройство окажется в облаке дыма.  Чтобы избежать этого, вы должны использовать 12В автомобильную лампу (см. выше) для проверки защиты от короткого замыкания.

Теперь немного о структуре программы. При первом взгляде на основную программу (файл main.c, скачать в конце этой статьи), вы увидите, что есть только несколько строк кода инициализации, которые выполняются при включении питания, а затем программа входит в бесконечный цикл.

Действительно, в этой программе есть два бесконечных цикла. Одним из них является основной цикл («while(1){ …}» в файле main.c), а другой представляет собой периодическое прерывание от аналогового цифрового преобразователя (функция «ISR(ADC_vect){…}» в файле analog.c).  После инициализации прерывание выполняется каждые 104мкс.   Все остальные функции и код выполняются в контексте одного из этих циклов.

Прерывание может остановить выполнение задачи основного цикла в любое время.  Затем оно будет обрабатываться, не отвлекаясь на другие задачи, а дальше выполнение задачи снова продолжится в главном цикле на месте, где она была прервана. Из этого следует два вывода:

1. Код прерывания не должен быть слишком длинным, так как он должен завершиться до следующего прерывания. Потому что здесь важно количество инструкций в машинный коде.  Математическая формула, которая может быть записана в виде одной строки CИ-кода может использовать до сотни строк машинного кода.

2. Переменные, которые используются в функции прерывания и в коде главного цикла могут внезапно измениться в середине исполнения.

Все это означает, что такие сложные вещи, как обновление дисплея, проверка кнопок, преобразование тока и напряжения  должны быть сделано в теле главного цикла. В прерываниях мы выполняем задачи критические по времени: измерение тока и напряжения, защита от перегрузки и настройка ЦАП. Чтобы избежать сложных математических расчетов в прерываниях они выполняются в единицах ЦАП. То есть в тех же единицах что и АЦП(целые значения от 0 … 1023 для тока и 0 .. 2047 для напряжения).

Это основная идея программы.  Я также коротко объясню про файлы которые вы найдете в архиве(при условии, что вы знакомы с CИ).

main.c — этот файл содержит основную программу.  Все инициализации производятся здесь.  Основной цикл также реализуется здесь.
analog.c — аналого-цифровой преобразователь, все что работает в контексте прерывания задачи может быть найдено здесь.
dac.c — цифро-аналоговый преобразователь.  Инициализируется из ddcp.c, но использованы только с analog.c
kbd.c — программа обработки данных с клавиатуры
lcd.c — драйвер ЖК-дисплея.  Это специальная версия, в которой не понадобится RW контакт дисплея.

Загрузка и использование программного обеспечения

Для загрузки программного обеспечения в микроконтроллер вам нужен программатор, такой как avrusb500.   Вы можете скачать zip архивы программного обеспечения в конце статьи.

Отредактируйте файл hardware_settings.h и настройте его в соответствии с вашим оборудованием.  Здесь вы также можете сделать калибровку вольтметра и амперметра.  Файл хорошо прокомментирован.

Подключите кабель к программатору и к вашему устройству. Затем установите биты конфигурации на работу микроконтроллера от внутреннего генератора частотой 8МГц. Программа предназначена для этой частоты.

Кнопки

Блок питания имеет 4 кнопки для местного управления напряжением и макс.  током, 5-я кнопка служит для сохранения настроек в памяти EEPROM, чтобы в следующий раз при включении блока были эти же настройки напряжения и тока.

U+ увеличивает напряжение и U — уменьшает. Когда вы держите кнопку, то через некоторое время  показания будут «бежать» быстрее, чтобы легко изменить напряжение в больших пределах. Кнопки I + и I — работают так же.

Дисплей

Индикация дисплея выглядит следующим образом:

Стрелка справа указывает на то, что в настоящее время работает ограничение по напряжению. Если есть короткое замыкание на выходе или подключенное устройство потребляет больше установленного тока, то стрелка будет высвечиваться в нижней строке дисплея, что означает включение ограничения по току.

Некоторые фотографии устройства

Вот некоторые фотографии источника питания который я собирал.

Он очень маленький, но с более широкими возможностями и более мощными, чем многие другие источники питания:

Старые алюминиевые радиаторы от процессоров Pentium хорошо подойдут для охлаждения силовых элементов:

Размещение платы и адаптера внутри корпуса:

Внешний вид устройства:

Вариант двухканального блока питания. Прислал Boogyman:

Источник: tuxgraphics

Обсуждение статьи на форуме.

Скачать архив(Разные версии прошивок, схемы, описание)

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Блок питания 3-20В, 0.

1-10А

Без чего не может обойтись не один радиолюбитель? Правильно — без ХОРОШЕГО блока питания, а ещё лучше ХОРОШЕГО ДВУХКАНАЛЬНОГО блока питания. В этой статье я опишу, как можно сделать неплохой, на мой взгляд, блок питания из обычного компьютерного (AT или ATX). Идея хороша тем, что не нужно покупать дорогие трансформаторы, транзисторы, мотать импульсные трансформаторы и катушки… У нас в городе на радио рынке средний БП ATX 300W стоит 45-50 грн (~10$). Естественно это за б/у. Сразу стоит оговориться, что чем качественней БП из которого Вы будете переделывать, то лучшие характеристики вы сможете получить от готового БП. Это связано с тем, что в «китайских» БП могут отсутствовать абсолютно все фильтры на входе, и почти все фильтры на выходе! Поэтому рекомендуется приглядеться к «жертве». Себе я сделал БП из старого CODEGEN 300W. Хоть не идеал конечно, но жить можно. На заказ изготавливал из CHIEFTEC 350W. Вот это уже почти идеал — фильтры на входе, фильтры (да ещё какие!!!) на выходе, ну и т. д.
Характеристики:

• Напряжение — 3 — 20,5 Вольт.
• Ток — 0,1 — 10А.
• Пульсации — зависит от модели «исходника»

В изготовлении такого БП есть одно «НО»: если Вы ниразу не ремонтировали или хотя бы не разбирали компьютерный БП, то изготовить лабораторный будет проблематично. Это связано с тем, что схематических решений компьютерных БП очень много и описать все необходимые переделки я не смогу. По секрету скажу что сжёг 2 БП прежде чем получил то что хотел. В данной статье я опишу как изготовить плату для контроля за напряжением и током, куда её подключить, и что переделать в самом БП, но точной схемы переделки я Вам не дам.

Ещё одно «но»: схема рассчитана на использование в БП на основе довольно распространенной микросхемы ШИМ — TL494 (аналоги КА7500, МВ3759, mPC494C, IR3M02, М1114ЕУ). Может быть и можно прикрутить и к другим, но этого я не пробовал.

Идея была взята из журнала «Радио 2004/10» стр. 33-34. Но там измерительная схема была реализована на КР572ПВ2А и светодиодных индикаторах, отображалась одна измеряемая величина (ток или напряжение). Почитать статью стоит — там много интересного по переделке БП описано, но повторять схему я не стал. Взял контроллер с АЦП и понеслась….

Схема.

Немного пояснений по схеме. В пунктир обведена часть схемы, которая находится на плате БП. Там указаны элементы, которые нужно поставить вместо того, что там стоит. остальную обвязку TL494 не трогать.

В качестве источника напряжения используем канал 12 Вольт, который немного переделаем. Переделка состоит в замене ВСЕХ конденсаторов в цепи 12 Вольт на конденсаторы такой же (или больше) ёмкости, но большего напряжения 25-35 Вольт. Канал 5 Вольт я вообще выкинул — выпаял диодную сборку и все элементы, кроме общего дросселя. Канал -12В также нужно переделать на большее напряжение — мы его тоже будем использовать. Канал 3,3 Вольта тоже нужно убрать, чтобы он нам не мешал.

Вообщем в идеале нужно оставить только диодную сборку канала 12 Вольт и конденсаторы/дроссели фильтра этого канала. Так же нужно убрать цепи обратной связи по напряжению и току. Если цепь ОС по напряжению найти не трудно — обычно на 1 вывод TL494, то по току (защита от КЗ) обычно приходится искать довольно долго, особенно если нету схемы. Иногда это ОС на 15-16 вывод той же ШИМ, а иногда хитрая связь со средней точки управляющего трансформатора. Но эти цепи необходимо убрать и убедиться, что ничего не блокирует работу нашего БП. Иначе лабораторный не получится. Например — в CODEGEN е я забыл убрать ОС по току… И не мог поднять напряжение выше 14 Вольт — срабатывала защита по ТОКУ и вырубала БП полностью. Ещё одно важное замечание:
Необходимо изолировать корпус БП от всех внутренних цепей. Это связано с тем, что на корпусе БП — общий провод. Если, совершенно случайно, коснуться выходом «+» на корпус, то получается неплохой фейерверк. Т.к. теперь нет защиты от КЗ, а есть только ограничение по току, но оно реализовано по отрицательному выводу. Именно так я сжёг первую модель своего БП.

Для измерения тока взят шунт от китайского тестера. «Константанового провода», как в «Радио» я не нашёл, ибо не знаю что это такое. А в китайском тестере как раз нужной толщины, и длины! В качестве регуляторов применены многооборотные резисторы BOURNS 3590s. Хотя можно поставить и обычные, но точность установки напряжения и тока меня не порадовала. В качестве подстроечных резисторов были применены многооборотные подстроечники той же фирмы: BOURNS 3266 или BOURNS 3296.

Печатная плата.

Односторонняя печатная плата размером 145*75 мм. Крепится с помощью болтов прямо на стенку БП. В левой части ПП перемычками указано место установки шунта.

Внимание! на плате есть две хитрые перемычки — под предохранителем 2 SMD перемычки — нужно запаивать ТОЛЬКО ОДНУ — лучше всего правую.

Вот как это выглядит в собранном виде:

Правый переменным резистором устанавливаем необходимое напряжение, левым — ток. Обратите внимание, что установленный ток тоже отображается на индикаторе (Set I = 00.86A).

Немного о настройке измерительной части.

После сборки рекомендуется включить БП через лампу накаливания 60W. Это позволит избежать фейерверка.

Если всё заработало и не взорвалось, то можно перейти к настройке (предварительно включив БП без лампы), которая сводится к регулировке подстроечных резисторов в цепи измерения тока и напряжения. Так напряжению на выходе БП = 20 Вольтам должно соответствовать напряжение 2,5 Вольта на среднем выводе резистора «Измерение «U»» — 23-й вывод контроллера. Так же с током. 10А соответствует напряжению 2,5 В на среднем выводе резистора «Усиление «I»» — 24-й вывод контроллера. Можно просто на выход БП подключить заведомо точные приборы и, измерив напряжение, подрегулировать по необходимости «Измерение «U»». Так же и ток можно отрегулировать с помощью эталонного амперметра.

С помощью этого БП очень удобно заряжать любые аккумуляторы. Например, для зарядки свинцового 12В / 7А/ч АКБ устанавливаем напряжение = 14,2В, ток = 0,7 — 1,5А (по инструкции к АКБ). Подключаем АКБ к блоку питания, и, если ток заряда будет больше установленного, то он будет ограничиваться (при этом упадёт напряжение). На индикаторе в это время будет отображаться символ «$» (пример Set I = 00.86A $) и гореть красный светодиод. Когда ток упадёт до установленного значения или ниже, то будет ограничиваться напряжение. (При этом светодиод и символ «$» погаснут). Таким образом заряд АКБ осуществляется вначале стабильным током, а в конце заряда — стабильным напряжением.

От этого БП я заряжал литиевые аккумуляторы от мобильных телефонов (иногда зарядку дома забываю, и не только я), фотоаппарата. На фото как раз я закончил заряжать аккумулятор от телефона. Свинцовые АКБ от UPSов (в другом применении) 6В и 12В. Даже пришлось один раз заряжать АКБ в своей машине. Поставил 14,4 Вольта, 10А и за ночь аккумулятор был заряжен, а мой БП испытан.

Так же БП использовался для питания 18-ти вольтового шуруповёрта. Ток на старте ограничивался 8 амперами (специально), но сверлить и закручивать шурупы (4,5 * 85 мм) это не мешало — просто получался более плавный старт. В общем применений такому БП много.

В начале статьи я упомянул о ДВУХКАНАЛЬНОМ блоке питания. Так вот — никто не запрещает собрать два таких блока питания и поставить их радом. При этом можно их включать последовательно и получать до 40 Вольт!!! Параллельное включение я не рекомендую.

Ну и в конце добавлю ложку дёгтя. В ATMega8 не очень качественный АЦП (всего 10 бит), поэтому показания на индикаторе всё время немного скачут (последний разряд), но я сомневаюсь, что можно добиться лучшего без применения внешнего АЦП или разбиения диапазона измерения на несколько поддиапазонов. Но это уже сложнее… Также хочу добавить что печатную плату не мешает переделать — разделить аналоговое и цифровое питание, по уму развести землю, ну и так далее.

Отдельно биты конфигурации (FUSES), которые соответствуют работе от внутреннего генератора 4MHz:

Скачать исходный код на C (CodeVisionAVR) (31 Кб). Загрузок: 906
Скачать прошивку HEX (2 Кб). Загрузок: 776
Скачать разводку печатной платы (Sprint-Layout) (37 Кб). Загрузок: 1054

Автор статьи: Юрий E-mail: hardlock (пёсик) bk

Просмотров: 25242

Печать

Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2

Я думаю что некоторые читатели еще помнят мой обзор конструктора для сборки линейного лабораторного блока питания. Плата, несмотря на свои некоторые недоработки, получилась довольно интересной.
Когда мне товарищ дал ссылку обозреваемый конструктор, то первая мысль была — да это та же плата, но в реальности все оказалось немного по другому.
В общем кому интересна подобная тема и кто хочет узнать как собрать небольшой лабораторный блок питания, прошу под кат.

С обзорами различной бытовой электроники я как то отошел от свой привычной темы блоков питания. Я делал уже много обзоров как на регулируемый, так и на обычные блоки питания.
Но пройти мимо этого конструктора я не смог, думаю вы меня поймете.
В обзоре будет не только плата для сборки блока питания, а и некоторые дополнительные товары, которые я также осмотрю, покажу и выскажу свое мнение. Часть мне дали в магазине Банггуд для этого обзора, часть куплена у нас в оффлайне.

Так как многие конструкторы уже раньше были в виде разработок энтузиастов, а потом были скопированы китайскими производителями, то я провел небольшое расследование, чтобы узнать «откуда ноги растут» у данного конструктора и кое что нарыл 🙂

Но давайте будем последовательны, зачем нарушать привычный ход обзора.

Как всегда сначала пару слов об упаковке.
Так как товары шли с разных складов, то прислали несколько посылок, лишь только в одной было два товара сразу.
Возможно мне показалось, но вроде магазин стал более тщательно упаковывать товары.

Немного распаковки

Если вытрусить все из белой упаковки, то получим некоторое количество пакетиков.
Я не стал скромничать и заказал разные товары, но преследующие общую цель, собрать небольшой блок питания.

Для начала конечно плата блока питания. Плата упакована в индивидуальную картонную коробочку, внутри антистатический пакет.

Внутри пакета все просто лежит само по себе и если высыпать на стол содержимое, то будет вот такая кучка.

Вспомнив известную картинку с игрушками в песочнице, привел все в порядок, разложив более аккуратно 🙂
Вот на этой фотографии и становятся заметны первые отличия от предыдущего варианта блока питания. Здесь цифровое управление и соответственно присутствует ЖК дисплей.
Кроме того производитель разбил конструкцию на две платы. Одна плата силовая, вторая — управления.

Рассмотрим платы немного внимательнее.
Качество изготовления обеих плат отличное, присутствует маска и шелкография с обозначением номиналов установленных элементов, потому схема даже и не нужна, впрочем ее и не дают в комплекте. Материал платы — текстолит, а не дешевый гетинакс, что тоже является большим плюсом хоть для новичка, хоть для опытного радиолюбителя.

Силовая плата.
Размеры 84х67мм.
Эта плата изначально мне очень напомнила плату из предыдущего обзора. Сначала я даже подумал, что это она и есть, только к ней прикрутили цифровое управление, но на самом деле блоки питания кардинально разные.

Плата управления.
Размеры платы немного меньше, 80х56мм.
На плате сразу видны места под два энкодера, а также большое количество резисторов.

Так как схемы в комплекте не было, то я начертил свою. Возможно где то мог допустить ошибку, но старался быть максимально точным. Если заметили ошибку, пишите, исправлю.

Изначально планировал разбить схему на составные узлы, но сначала приведу полный вариант.
Что удивило:
Выходной конденсатор имеет емкость всего 100нФ.
Кроме входного, на плате отсутствуют электролитические конденсаторы.
Экономные китайские инженеры поставили параллельно контактам термореле конденсатор.

Как я писал в самом начале, схема не является чем то новым, потому был найден и оригинал.
Схема обозреваемой платы несколько доработана и изменена, но все равно можно увидеть что принципиально они почти одинаковые.
Схема была найдена здесь и здесь, причем даже с исходниками. Кроме того в оригинале устройство даже поддерживает работу с компьютером, но эта функция не проверялась.

Схемное решение устройства очень простое. «Сердцем» является микроконтроллер, к которому подключен ЦАП (цифро аналоговый преобразователь) в виде R2R матрицы.
Меняя код на выходе микроконтроллера мы можем получать изменяемое постоянное напряжение на выходе. Такие ЦАПы просты, но требуют большого количества выходов микроконтроллера, так как каждый разряд требует отдельного выхода, а чем больше разрядов, тем больше точность установки выходного напряжения.
В данном устройстве реализован 10 бит ЦАП, т.е. можно получить 1024 уровня напряжения.
Применительно к данному БП можно получить дискретность установки напряжения 0,027 Вольта и тока 0,002 Ампера.
На самом деле регулировка позволяет выставлять напряжение с дискретностью 0.1 Вольта, а ток 0.01 Ампера. В большинстве ситуаций этого хватает.

А вот ключевое отличие содержится не в том, как формируется напряжение для регулировки, а как происходит обратная связь.
Дело в том, что чаще всего микроконтроллер выдает опорное напряжение, которое потом сравнивается с реальным при помощи операционного усилителя и в итоге мы получаем стабилизированное напряжение или ток.
Опорное напряжение при этом формируется чаще всего при помощи ШИМ с интегрированием (усреднением) на конденсаторе.
Но в таком варианте надо 2 ЦАП, один для тока, второй для напряжения. А так как разработчик решил применить другой принцип формирования, то два ЦАП с R2R матрицей просто не вышло бы. Собственно потому сравнением также занимается микроконтроллер.

Такой способ регулирования обычно медленнее, чем более привычный с применением операционного усилителя. Но разработчик применил свое программное решение, где есть два цикла работы, быстрый и медленный.
Как я понимаю, быстрый цикл работает работает более грубо, чтобы обеспечить скорость, а медленный потом устанавливает напряжение более точно.
Так как я не программист, то пишу как понял. возможно знающие люди смогут понять больше из приведенной программы и описания — ссылка.

Напряжение после ЦАПа, поступает на силовой узел.
В реальности силовой узел обозреваемой платы решен чуть по другому, в усилителе тока применили силовой транзистор другой проводимости и немного изменили схему, но принцип действия остался абсолютно тем же.
Выходное напряжение с ЦАПа поступает на усилитель напряжения, нам ведь мало диапазона 0-2.5 Вольта, потому сначала оно усиливается до уровня около 0-30 Вольт (левая часть схемы).
Но так как усилитель напряжения не может обеспечить требуемый ток, то дальше стоит усилитель тока, он почти не меняет напряжение и потому на выходе обеспечивает заданные 0-28 Вольт, но уже с током нагрузки до 2 Ампер.
В описании схемы на страничке разработчика приведено два варианта решения, 22 Вольт 2. 5 Ампера и 28 Вольт 2 Ампера.
2 Ампера ток не очень большой для лабораторного БП, но думаю что при желании можно доработать прошивку и получить больший ток.

При всей своей кажущейся громоздкости схема устройства предельно проста.
Для примера я разбил схему на составные узлы:
Красный цвет — усилитель тока
Синий цвет — ЦАП и усилитель напряжения
Зеленый цвет — обратная связь по напряжению
Розовый цвет — обратная связь по току.

С теорией вроде немного разобрались, хотя и будем возвращаться к ней эпизодически, но пора приступать к сборке.
Первым делом находим все резисторы, которые идут в комплекте, заодно я попробую показать, как можно собрать такую плату не прибегая к тестеру для измерения сопротивлений «полосатых» резисторов.
Все компоненты, до определенного этапа, я только вставляю в плату (набиваю) и только потом запаиваю. Я знаю что некоторые делают иначе, но я так привык, ничего не могу поделать 🙂

Эту часть процесса я спрячу под спойлер, так как фотографий много.

Монтаж печатной платы

Для начала находим ленты с самым большим количеством компонентов, это позволит сразу забить большее количество компонентов и следующие будет легче находить.
В данном случае это два номинала, 10 и 20 кОм, каждого по 11 штук, но разобраться где какой очень просто, у номинала 20 кОм первая (или последняя, смотря как взять в руки) полоска красная.

Выводы можно формовать при помощи небольшой оправки, это одно из полезных приспособлений, которое я распечатал на 3D принтере. В принципе ее можно изготовить из листа металла, согнув его в виде буквы V и сделав надфилем прорези в необходимых местах.
Такое приспособление очень облегчает и улучшает вид готового изделия.

Следующими идут резисторы номиналом 470 Ом, 4.7 кОм и 47 кОм.
Здесь также все просто, первые две полоски имеют общий для всех этих резисторов цвет, это видно на фото, но количество резисторов разное, потому определить где какой предельно просто, для этого надо просто посчитать сколько каких надо по маркировке на плате 🙂

Ну и пара последних номиналов, здесь также как и в прошлый раз, два одного номинала и один другого, перепутать тяжело (если производитель не «поможет»).

Конденсаторы, 2шт 22нФ и 6шт 100нФ, маркировка на плате присутствует.

Два диода 4007, стабилитрон и три транзистора. Стабилитрон помечен на плате как 5V1, не перепутайте полярность, катод помечен на плате и компоненте жирной полоской.

Транзисторов три, у большего на плате жирной полосой отмечена сторона, где находится металлическая пластина.

Пара подстроечных резисторов и панелька.
Один подстроечный резистор неправильно вставить не получится, а второй не имеет значения как ставить.
Панелька имеет ключ на одной из коротких сторон. Конечно панелька не сгорит, если ее неправильно установить, но так как микроконтроллер потом в нее устанавливается также согласно вырезу, то лучше ставить правильно 🙂

На этом набивку «мелочи» можно считать законченной, так платы выглядят перед пайкой.

Как я писал выше, качество плат великолепное. Платы паялись без флюса, использовался только припой с флюсом внутри, паяется все отлично.

Переходим к разъемам. Здесь надо быть внимательными, так как некоторые разъемы имеют ключ, обозначенный на плате. Если установить неправильно, то в худшем случае плата управления выйдет из строя.

При припаивании разъема к дисплею я всегда советую сначала «прихватить» два крайних вывода, выровнять ровно разъем, а потом запаять все остальные выводы.
Я припаял к дисплею гнездовую часть разъема, хотя на самом деле непринципиально, можно и штыревую, тогда гнездовая будет на основной плате.

Так выглядит комплект после первоначальной сборки.
Плата управления лежит так неспроста, один из разъемов припаян не сверху платы, а снизу.

Интуитивно, при сборке скорее всего захочется припаять разъем сверху, это вполне логично, но так вы столкнетесь с двумя проблемами, вы не сможете к нему ничего подключить, дисплей будет мешать. А если все таки сможете подключить шлейф, то выводить спереди его крайне неудобно, так как плата обычно крепится к передней панели.
На фото показано как ставить разъем при условии, что на силовой плате разъем установлен согласно ключу.

Пара энкодеров.
Довольно важное отличие от предыдущего БП. В тот раз для плавной регулировки я применял многооборотные резисторы, они также стоят дополнительных денег, здесь это не нужно.
Кроме того разработчик применил алгоритм регулировки, когда быстрое вращение регулирует единицы вольт, а медленное — десятые доли. Правда чувствительность перехода довольно большая, потому если вращать чуть быстрее, программа переключается на «вторую» скорость.

Вставить их неправильно тяжело, но не очень понравилось то, что крепежные «ушки» ставятся совсем плотно, такое чувство, что расстояние между отверстиями сделали чуть меньше необходимого. Впрочем немного подгибаем, вставляем и запаиваем.

Окончательный этап сборки платы управления.
Берем саму плату, дисплей, микроконтроллер, пару стоек, четыре винта и пару гаек для энкодеров. Последняя позиция нужна скорее для того, чтобы не потерять, мне гайки не понадобились.

Не забываем о правильной установке микроконтроллера, так как родной прошивки в открытом доступе нет и цена неправильной установки равна цене нового набора.

Все, узел управления готов.

Теперь заканчиваем сборку силовой платы.
Выводы мощных диодов и резистора я формую так, чтобы компонент был приподнят над платой.
По большому счету в данном конструкторе это необязательно, так как мощность, выделяемая на компонентах, заметно ниже чем у предыдущего варианта.
Например в предыдущем БП на шунте выделялось около 4.5 Ватта, а здесь всего 2 Ватта.
На диодах разница меньше, всего в 1.5 раза, но все равно существенно.
Кроме того здесь можно оставить родные диоды, так как они применены с запасом, а если и менять, то на Шоттки, тогда будет немного больше запас по входному напряжению. В общем замена на свое усмотрение.

На плате размещаются два стабилизатора напряжения:
7824 — 24 Вольт для питания вентилятора и понижения напряжения для 5 Вольт стабилизатора.
Так как в изначальном варианте схемы вентилятор отсутствует, то там просто поставили супрессор последовательно со входом, чтобы немного уменьшить рассеиваемую на стабилизаторе мощность и не превысить его входное напряжение. Дело в том, что стабилизатор 7824 выдерживает до 40 Вольт входного напряжения, а остальные только до 35, потому в нашем варианте можно подавать на вход до 40 Вольт (постоянного).
7805 — 5 Вольт для питания платы управления.

Кстати, в обозреваемом БП можно вполне спокойно применить не 50Гц трансформатор, а любой блок питания с напряжением более 30 Вольт. В прошлый раз необходимо было переменное напряжение на входе для формирования отрицательного 5 Вольт для питания операционных усилителей.

Стабилизаторы устанавливаются на небольшие радиаторы. Здесь все просто, намазали, привинтили, но крепежный винт просто «наживляем», затягивать не надо.
Вставляем радиаторы с установленными стабилизаторами на плату, запаиваем, затягиваем крепежные винты. Родных радиаторов достаточно, греются, но в пределах допустимого.

Входной конденсатор имеет емкость 3300мкФ, реальная немного меньше, но не думаю что это критично.

Устанавливаем конденсатор на место, не забываем, длинный вывод — плюс, короткий — минус. Кстати, у отечественных конденсаторов на корпусе отмечался плюс, а длинным был минусовой, возможно пригодится.
На плате плюсовой контакт отметили аж двумя значками, да еще и минусовой раскрасили штриховкой. Все правильно, если конденсатор впаять неправильно, то его внутренности почти равномерно распределятся по всей комнате.

Основная часть сборки плат окончена, в конце этого этапа у нас должно остаться три вещи, мощный транзистор, термовыключатель и шлейф.
Если у вас осталось что то еще, то два варианта, либо положили лишнее, либо где то забыли впаять, первый вариант предпочтительнее 🙂

Вообще сначала надо было собрать все, установить транзистор на радиатор и только потом пробовать. Но я не удержался и попробовал сразу после сборки, просто вставил мощный транзистор в отверстия. Но лучше так не делать 🙂
Справедливости ради стоит сказать, что при первом включении я получил просто равномерно подсвеченный дисплей. Если все собрано правильно, то просто надо отрегулировать контрастность при помощи подстроечного резистора на плате управления до получения нормальной видимости.

Устройство работает, ну по крайней мере пока старательно делает вид, что работает, а я перейду к описанию того, что заказал еще.

Различные дополнительные мелкие опции, заказанные для этого обзора

Для начала конденсатор.
Я решил что емкости на входе много не бывает, потому параллельно установленному 3300мкФ будет еще одни, с заявленной емкостью аж 22000мкФ.
Название со страницы магазина — 63V 22000UF Electrolytic Capacitor 35X50MM, цена $ 3.33, ссылка на товар.

Как и все товары, конденсатор идет в индивидуальной упаковке, в лоте одна штука.
Маркировка от Nippon Chemi-con.

Размеры конденсатора примерно 47х35мм.

Найдя в интернете даташит на эту серию конденсаторов я убедился, что у производителя нет конденсатора с такими параметрами и размерами.
Конечно же проверил емкость, и тут меня ждал сюрприз. Вообще изначально проверял емкость при помощи C-ESR метра, я его показывал в своих обзорах. При подключении конденсатора к щупам прибора получил неслабый такой разряд, конденсатор был заряжен О_О.
Не, с другой стороны это хорошо, так как говорит о очень низком саморазряде, но то что я чуть не остался без прибора, никак не радует, будьте аккуратны.
C-ESR метр показал емкость немного больше чем 15000, мультиметр — 14450мкФ, что подтверждает мою догадку, конденсатор перемаркированный, может внутри и оригинал, но не той емкости однозначно.
Плохо, хотя для моей задачи пойдет.

Дальше идет пара радиаторов. Пару заказал на всякий случай, есть лоты где 1 штука и 5 штук.
Оригинальное название лота — 2Pcs 150x60x25mm Aluminum Heat Sink Heatsink Cooling, цена $ 8.63 (за пару), ссылка на товар.

Здесь все нормально, габариты соответствуют заявленным (150х60х25мм), материал — алюминий.

Ребра рассчитаны скорее на пассивное охлаждение, так как расположены довольно далеко друг от друга. Тело радиатора тонкое, таким радиатором будет не очень эффективно охлаждать один мощный компонент, он лучше подойдет для нескольких, равномерно распределенных по площади.
Также присутствуют отверстия для фиксации радиатора в корпусе/на плате. В отверстиях отлично нарезается резьба М3.

Поверхность в принципе нормальная, особых замечаний у меня не возникло.

Даже можно сложить пару радиаторов вместе, тогда получится система больше подходящая для активного охлаждения, но вентиляторы размером 25мм это уже экстрим 🙂

Клеммы. Ну куда же без них.
У магазина явно очень хорошие маркетологи, распределить разъемы по двум лотам, где в одном только красные, а во втором только черные, могли только они, обычный человек сделал бы один лот, но например 5 черных + 5 красных.
Оригинальное название — Wendao JS-910A AC/DC 4mm Wiring Terminal Block Wire Adapter Connectors 10pcs, цена $ 2.90 за лот из 10шт, ссылка на товар.

С клеммами я немного оплошал, ну кто же знал что они заметно меньше чем те, что я привык применять.
Вообще клеммы неплохие, яркий цвет, резьба неплохо сделана, изолятор, но размер скорее для вспомогательных применений.

Но самое неудобное то, что у них с торца нет отверстия, провод подключить можно только «под винт».
Длина 33мм, диаметр винта — 4мм.

Корпус. То, без чего действительно тяжело собрать аккуратное устройство.
До этого я всегда пользовался корпусами, купленными в оффлайне (обычно польского или отечественного производства), это первый мой корпус из Китая.
Оригинальное название — Electronic Plastic Shell Cartridge Handle Project Case Desk Instrument 200x175x70mm, цена $ 7.99, ссылка на товар.

Сам корпус дополнительно упакован в полиэтиленовый пакет.

Приятно порадовало то, что внутри корпуса много установочных стоек, правда шурупов почему то дали всего четыре, очень неудобно.

Заявленные размеры 200х175х70 вполне соответствуют реальным, внутреннее расстояние между передними панелями при этом 150мм.

Корпус имеет стандартный дизайн, панели вставляются в пазы.

Ручка имеет четыре положения. Для того чтобы перевести ручку из одного положения в другое, надо руками немного развести ручку в стороны, чтобы фиксаторы вышли из корпуса, повернуть и отпустить.
Кстати на этом фото видно, что около передней панели есть еще паз, для установки еще одной, монтажной, панели, тогда передняя получается как фальшпанель.

А вот то, что корпус собирается при помощи винтов, а не саморезов, непривычно. Действительно неплохое решение.

Ручка корпуса имеет три основных положения, например как подставка.

В таком варианте корпус опирается на свои ножки.
Еще есть третье положение, где ручка располагается как небольшой «козырек» над передней панелью, но вряд ли кому то это необходимо.

Также мне пришлось зайти на рынок и купить еще некоторые вещи для этого блока питания.
На самом деле так получилось, что на фото есть то, что я не применял, и нет некоторых компонентов, которые применил. Не всегда получается заранее на 100% продумать что понадобится в процессе сборки.
Но в любом случае я постараюсь все рассказать и показать.
Из того что было куплено пригодилось:
1. Трансформатор
2. Вентилятор с сеточкой.
3. Пара ручек
4. Выключатель питания
5. Разъем.

Трансформатор я решил покупать в оффлайне по нескольким причинам.
1. У нас они дешевле
2. Качество наших трансформаторов куда выше, чем у ширпотреба из Китая.

Я выбрал трансформатор с напряжением 24 Вольта и током чуть больше 4 Ампер (100 Ватт).
Ссылка на трансформатор, цена около 13 долларов. Вообще выбор в магазине был довольно большой, но полностью подошел мне только этот.

Изначально хотел применить лежавший у меня трансформатор 12 Вольт 60 Ватт, но для БП надо было трансформатор минимум 65-70 Ватт, а ведь хотелось еще и доработок, которым тоже необходимо чем то питаться…

Вес 60 Ватт трансформатора в сравнении со 100 Ватт. Если вычесть из веса 60 Ватт трансформатора домотанную проволоку и разъем, то получим разницу примерно в 1.5 раза.

При сборке как всегда были муки выбора, например как лучше расположить «начинку» внутри корпуса.
Сначала было четыре вполне рабочих варианта, все они имели свои плюсы и минусы, но но все время было чувство, что получается ерунда.

В итоге я пришел к такому расположению радиатора, трансформатора и плат, мне это показалось оптимальным.

Меня часто спрашивали, что делать если есть неизвестный трансформатор и подойдет ли он. В качестве помощи снял отдельное видео.

Вообще изначально разработчик предполагал питание от импульсного БП, даже рекомендовал точку установки помехоподавляющего конденсатора.
Но на мой взгляд, зачем портить линейный БП питанием от импульсного источника, если делать, так серьезно 🙂

Кстати, выше заметно что радиатор совсем маленький, явно не на эту мощность.
Дело в том, что в режиме КЗ и максимальном токе, на радиаторе рассеивается около 60 Ватт, а на фото радиатор максимум на 10.
В описаловке от магазина радиатор с вентилятором, но все равно смешной, да еще и внутри корпуса.
Вот что понравилось, так это выходные клеммы, надо себе таких купить где нибудь.
Кстати на фото корпус такой же как в обзоре, для сравнения 🙂

Дальше меня подстерегала еще одна проблема. Радиаторы то с вертикальными ребрами, а в мою концепцию они ну никак не вписывались, пришлось резать. Вот на этом этапе я сказал спасибо тому, что тело радиатора тонкое. Как говорится — не было счастья, так несчастье помогло.
Кстати, почему то радиатора с ребрами вдоль длинной стороны попадаются куда реже чем те, что в обзоре.

Затем я взял небольшую шпильку М3, которая по сути является обкушенным винтом.

В крайних отверстиях радиатора нарезал соответствующую резьбу на длину чуть больше половины шпильки, чтобы даже в худшем варианте не вкрутить ее полностью в одну половинку.

После этого вкрутил шпильку на половину длины в один радиатор. Чтобы не сорвать резьбу можно накрутить две гайки и затянуть их друг к другу около края шпильки, а затем крутить за крайнюю гайку.

Скручиваем все вместе. В самом конце радиаторы уже уперлись друг в друга, а нужное положение не было достигнуто, пришлось применить силу, резьба была на пределе чтобы не сорваться, но в нашем случае это непринципиально.
Шпилька была нужна затем, чтобы держать радиаторы в одной плоскости и добавить жесткость конструкции.

В конце я взял кусочек алюминиевой пластинки, которая изначально выполняла функцию радиатора, просверлил четыре отверстия и намазал термопастой.
Изначально был выбор, пластинка толще, но более жесткая или тонкая, но более мягкая. Я предпочел второй вариант, так как жесткость я увеличил шпилькой, а лишняя толщина мне ни к чему.

Примеряем то, что получилось, идея думаю уже понятна.

Переходим к изготовлению задней панели.
Расчерчиваем все необходимые отверстия, отверстие для вентилятора усечено сверху и снизу, чтобы не ослаблять конструкцию задней панели.

Немного отвлекусь.
Меня иногда спрашивают про то, какие вентиляторы лучше.
Я применяю вентиляторы фирмы Sunon, так как считаю их лучшими на нашем рынке. Для обзора я купил 12 Вольт вентилятор размером 50мм.
На всякий случай ссылка на него и на решетку. Вентилятор примерно 3.5 бакса, решетка около 0.4.
Решетки бывают 50 и 52мм, я покупал 50мм.

Изначально хотел применить вентилятор 60мм, но он был совсем впритирку, не хотел рисковать.

Вентилятор изготовлен по технологии maglev, что уменьшает шум и увеличивает срок службы.
С одним я прогадал, хотел получить большой поток воздуха, а в итоге перестарался, на максимальной мощности шум от вентилятора очень большой, надо было выбрать другую модель.

Как я писал выше, вентилятор на 12 Вольт, мне это добавило своих проблем, так как плата рассчитана на 24 Вольта. Соответственно надо было понижать напряжение и лучше для этого знать ток, так как от него зависит рассеиваемая на стабилизаторе мощность.
Удивило то, что стартует вентилятор при напряжении 2.7 Вольта и при этом уже обеспечивает неплохой поток воздуха, при 12-15 его уже сдувает, пришлось упереть в провод.
В общем если выбирать вентилятор, то мне кажется что лучше у нас не найти, правда цена на них выше чем на компьютерный ширпотреб, но они того стоят.

Устанавливаем транзистор на радиатор. Транзистор изолирован от радиатора при помощи тонкой слюды, так как винты будут торчать наружу корпуса и мне не хотелось бы потом что то случайно закоротить.
В данном БП применен транзистор противоположной проводимости (pnp), чем был в предыдущем БП (npn).
Причем интересно то, что в оригинале схемы применен npn транзистор.
Транзистор имеет максимальный длительный ток коллектора до 10 Ампер, напряжение до 140 Вольт, а рассеиваемую мощность до 100 Ватт, что с большим запасом для данного БП.

Для сборки мне понадобились винты М4х50мм, а также М3х10 с потайной шляпкой.
Изначально думал поставить более короткие М3 черного цвета (они на фото), но к сожалению не хватило 1мм длины, с ними было бы аккуратнее.

В итоге получилась такая вот конструкция, винты М4х50 собирают всю конструкцию в «бутерброд».
Вентилятор пришлось установить так, что он выдувает воздух из корпуса. Конечно это далеко не лучшее решение в плане эффективности, но я не смог придумать как можно все собрать так, чтобы вентилятор дул на радиатор.

К сожалению магазин не предлагает оправок для крепления трансформатора (было бы куда удобнее), потому пришлось поступить по своему. Сделал шесть отверстий и приклеил полоски толстого двухстороннего скотча.

Затем стянул все широкими стяжками. Стяжки прижимают трансформатор, а скотч не дает ему сдвигаться. Под стяжки надо проложить изоленту или тонкую резину, вспомнил когда одну стяжку затянул, а так как стяжек оставалось четыре, и одна в итоге лопнула, то пришлось пока оставить так как есть.
Синий провод от трансформатора идет не просто так, позже расскажу про него.

Передняя панель.
Для разметки отверстий я использую черновик шаблона передней панели, фото не сохранилось, но идея думаю понятна.

Описание изготовления передней панели

Передняя панель делается в программе FrontDesigner.

Вырезаем ножом отверстия.

Примеряем, что у нас получилось.

Затем берем скотч и острый нож.
Хотя не так, здесь я допустил ошибку, сначала надо было взять скотч и нож, а лишь потом вырезать все отверстия, а так пришлось резать два раза.

Наклеиваю скотч (в идеале применить ламинатор), потом вырезаю окошки и оставляю запас скотча по бокам. Так как я еще планирую переделывать панель, то двухсторонний скотч проклеиваю только около дисплея, обычно его надо больше, он не дает «топорщиться» бумаге.

Переходим к окончательной сборке и тестам.
Полусобранный вид, плата нашла свое место 🙂 В корпусе совпало два установочных отверстия с отверстиями для радиатора на плате.

Первое включение в корпусе.
Для подстройки блока питания на силовой плате есть подстроечный резистор.
Выставляем при помощи энкодера какое нибудь фиксированное напряжение, например 5-10-15 Вольт и подключив мультиметр к выходу, при помощи резистора добиваемся чтобы мультиметр отображал то, что установлено, все.

Тестировать я буду при помощи электронной нагрузки, но уже видно что блок питания вполне держит заявленную мощность.

Тесты.

Тестирование точности удержания напряжения и тока, а также качества трансформатора

Я последовательно выставлял напряжения 5-12-20-28 Вольт и смотрел что происходит реально на выходе.
Без нагрузки.

Нагрузка 1 Ампер

Нагрузка 2 Ампера

При токе 2 Ампера и максимальном выходном напряжении я получил на выходе больше чем надо, но стоило снизить выходное до 27.8 и все приходит в норму, почему, не знаю.
В остальных режимах БП держит напряжение отлично.

Стабилизация тока работает не хуже, на фото выставлено 0.5-1-1.5-2 Ампера

Так как у прибора нет меню и прочих «плюшек», то описание управления будет предельно простое.
При выходном токе равном (или немного меньше) установленному, высвечивается восклицательный знак и буквы OL означающие перегрузку.
Если вывести ток или напряжение в ноль, то высвечивается обозначение OFF, выход отключен.
Если нажать на энкодер напряжения или тока, то установленное значение будет записано в память и при включении его выставит на выходе.
Функция отключения нагрузки отсутствует, придется дорабатывать 🙂

Ну и «чтобы два раза не бегать» решил проверить какой трансформатор мне попался.
На фото постоянное и переменное напряжение при токе нагрузки 2 Ампера и при полной мощности. Выпрямитель нагружал напрямую при помощи электронной нагрузки.
В сети было 230 Вольт. Трансформатор работает нормально, а вот запас для регулировки получился небольшой, все таки придется допаять фильтрующий конденсатор и возможно домотать несколько витков.

Нагрев трансформатора даже при полной мощности в 100 Ватт остается в норме, максимум я получил 52-55 градусов. И то, нагрев больше со стороны диодного моста, где температура куда выше.

«Приколхозил» дополнительный конденсатор (я о нем писал выше), с ним при полной нагрузке напряжение будет чуть выше, да и просто он уже был 🙂

Все, вот что вышло в итоге.
На фото в районе разъема вентилятора видно пару резисторов. Данные резисторы включены параллельно термовыключателю.
Совсем забыл. В комплекте к плате идет термовыключатель на 50 градусов, для включения вентилятора. Я закрепил термовыключатель около мощного транзистора, прижал его скобкой к радиатору. Термовыключатель был в силиконовой трубке, ее надо оставить, так как один из выводов имеет контакт с корпусом. прижимная скоба должна быть такой, чтобы не прорезала изоляцию.
Резисторы параллельно стоят для того, чтобы вентилятор работал постоянно на малых оборотах, так он реже будет включаться на полную мощность.

Не забываем изолировать оголенные контакты, особенно соединенные с сетью.
На предохранитель входной провод лучше заводить на крайний контакт, так безопаснее.

Наверняка внимательные читатели заметили на предыдущих фото реле.
Дело в том, что линейный БП всю «лишнюю» энергию рассеивает в виде тепла и чтобы этого тепла было меньше, я сделал небольшую доработку.
От трансформатора сделал отвод с напряжением около 16 Вольт (при общем напряжении 27 на холостом ходу), а реле переключает обмотки в зависимости от выходного напряжения. Для поиска необходимого места для отвода я использовал острую иглу и мультиметр. Один щуп мультиметра соединяем с любым выводом вторичной обмотки, а вторым щупом с иглой ищем подходящее напряжение протыкая лак на проводе. Стоит учесть, что искать надо разницу, так проще. Для пример трансформатор дает 27 Вольт, надо 17, ищем 17 или 10, во втором варианте будет тоже 17, но относительно другого вывода вторичной обмотки.
Протыкать лак иглой надо очень аккуратно, так как лак прочный и игла может соскользнуть и проткнуть первичную обмотку.

Изначально думал поставить компаратор, даже купил его и возможно поставлю, но решил упростить.
Чтобы реле не клацало постоянно туда-сюда, применяют гистерезис, включаем при одном напряжении, а выключаем при другом. Но электромагнитное реле само по себе имеет гистерезис.
Например я применил реле Finder на 24 Вольта, включается оно при 13 Вольт, а выключается при 6 Вольт. Пороги конечно не очень удобные, куда лучше было бы сделать 12-15, но что есть, компаратор сделаю потом, там можно задать как удобно. Но даже так рассеиваемая мощность при низком выходном получается ниже, что уже хорошо.
Реле подключено к плюсу выхода и минусу диодного моста, чтобы его ток потребления не отражался на индикации.

Кроме того я подключил кнопку включения нагрузки, но решил не подключать ее в разрыв силового провода, а сделать красивее.
С платы управления выходит напряжение регулирования, если его замкнуть на землю, то на выходе будет ноль.
В таком варианте можно спокойно выставить необходимые параметры на выходе, а потом просто щелкнуть выключателем и получить установленное.

И что получилось в итоге.
Для энкодеров я использовал такие ручки, но их пришлось немного укоротить, так как энкодеры утоплены очень глубоко и ручки плохо держались, в остальном проблем не было.

Изменений в схеме было не очень много, тем более что добавление стабилизатора 12 Вольт вообще обусловлено примененным вентилятором, но на всякий случай внес их в принципиальную схему.
Все добавления и изменения обозначены красным цветом.

Как-то обзор получился совсем большим, все время ждал уведомления о превышении лимита количества знаков. Но для тех кто не любит длинные обзоры, сделал мини версию в четырех фотографиях :)))

Немного о будущих доработках. Хочу сделать нормальное переключение обмоток, а также добавить пару выходов с фиксированным напряжением и индикатор тока нагрузки этих выходов. Собственно для этого оставлено свободное место на передней панели. Но выходы делать придется отключаемыми, так как понижать придется скорее всего при помощи ШИМ преобразователя и возможны помехи.
Возможно добавлю регулятор оборотов вентилятора, но пока и так устраивает.
В качестве дополнительных материалов предлагаю все что я собрал по этому БП, а также несколько даташитов, мой вариант схемы и передней панели — ссылка.

Ну а теперь можно попробовать подвести итоги этого длинного обзора. Не буду расписывать плюсы и минусы дополнительных товаров, их я показал в самом обзоре, выскажусь только по плате блока питания.
Плюсы
Очень хорошее качество изготовления печатных плат
Неплохое качество комплектующих
При правильной сборке нормально работает
Настройка минимальна и предельно проста
Возможность установки тока без подключения нагрузки
Точная регулировка выходного напряжения и тока
Нет необходимости покупать вольтметр и амперметр
Термореле для автоматического включения вентилятора

Минусы
Выходной ток всего 2 Ампера
Чувствительный переход между точной и грубой настройкой выходного напряжения и тока
Отсутствие схемы в комплекте, инструкция по сборке есть в электронном виде.

Мое мнение. Конструктор однозначно интересный. По сути здесь есть все, что необходимо для сборки блока питания, дополнительно надо только трансформатор, радиатор и корпус. В прошлый раз часто спрашивали как применить вместо трансформатора импульсный БП, здесь такой проблемы нет, БП может быть любым. Также были вопросы по добавлению индикации тока и напряжения, здесь уже «все включено», ну и приятный бонус в виде энкодеров, не нужны многооборотные резисторы. Для меня большим плюсом является то, что можно сначала выставить необходимый ток, а только потом подключить нагрузку, в прошлом БП это было невозможно, особенно при наличии многооборотных резисторов.
Ну и как не отметить то, что к этому конструктору есть исходный вариант программы (правда без энкодеров), который можно при желании доработать под себя. В теории, после доработки, можно подключить и к компьютеру, но мне кажется что в данном случае это уже лишнее.
Из минусов пожалуй отмечу только то, что цифровая обратная связь все таки медленнее аналоговой, здесь никуда не деться, по крайней мере дешевыми способами.

Конечно будут комментарии вида — да за хх баксов можно купить готовый БП. Конечно, так и есть, спорить не буду, можно купить, но ведь не все покупается за деньги. А как же удовольствие от процесса сборки, от полученного результата, да и просто от приятно проведенного времени, сколько это стоит?

На кого ориентирован данный конструктор. Мне кажется что в первую очередь на начинающих радиолюбителей. Как вариант, можно подарить подростку, интересующемуся радиоэлектроникой, стыдно за такой подарок точно не будет. Также такой конструктор может подойти и более опытным, просто в качестве полезной вещи и приятно проведенного времени.

На этом наверное все, жду как всегда комментариев и вопросов, надеюсь что обзор был полезен и интересен.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

РадиоКот Лабороторный блок питания на atmega8 – Artofit

ArduinoNintendo ConsolesPower SupplyGameboyGaming ProductsAmplifierActiveDesigner FontsTecnologia

• Advertisement

• Build this power supply circuit to produce a constant current, no matter the load.

• Advertisement

• Very nice design motherboard cpu cooler to cool the MOSFETs used in the most excellent single source of supply + 40 volts is not symmetric Class A Amplifier cir

• All details can be adjusted with a microcontroller controlled digital power supply project volts and amps values ​​can be read on the LCD pcb box design 3-dimen

• I have always believed that one of the best things about being a maker, is the. ..

• DIY Lab Bench Power Supply [Build + Tests]: In this instructable / video I will show you how you can make your own variable lab bench power supply which can deliver 30V 6A 180W (10A MAX under the power limit). Minimal current limit 250-300mA.Also you will see accuracy, load, protection and ot…

• Advertisement
• Advertisement
• Advertisement

• DIY Adjustable Constant Load (Current & Power): In this project I will show you how I combined an Arduino Nano, a current sensor, an LCD, a rotary encoder and a couple of other complementary components in order to create an adjustable constant load. It features a constant current and power mode a…

Блог / Публикации GhostPVV / Сообщество EasyElectronics.ru

Блог им. GhostPVV

Для удобства питания электронных поделок, «разгона» и подзарядки в ручном режиме разных аккумуляторов, а также для мелкого ремонта разной домашней электроники хотел купить красивый китайский «лабораторный» блок питания, но почитав обзоры и пролистав цены решил, что качество этих поделок не соответствует цене. Кроме того, хотелось иметь на выходе напряжение до 21-25В, а это уже следующая ценовая категория китайских лабораторных блоков.

В общем, изучив что имелось в закромах, докупил недостающие элементы паззла, и собрал простой бюджетный блок питания, дальше перечень деталей с текущими ценами:

Читать дальше

• Блок питания регулировка тока напряжения XL4015

Блог им. GhostPVV

С текущим курсом валют цены на паяльные станции в заводском исполнении поднялись достаточно высоко, чтобы вынудить меня принять единственно верное решение — собрать паяльную станцию своими руками.

Станцию хотел с паяльным феном, стабилизацией выбранной температуры, цифровой индикацией, максимально доступную по используемым компонентам, желательно достаточно простую в исполнении (односторонние платы под изготовление методом ЛУТ), и обязательно — компактную по части размеров.

Долго изучал варианты, и вначале выбрал схему с сайта радиокотов на одной ATmega8, но немного смутили габариты платы, двухстороннее исполнение, а по отзывам на эту и подобные конструкции — были сомнения на счет корректности разводки в плане возможных сбоев от наводок и помех. Последнее, насколько я понял, общая проблема разводки большинства плат самодельных паяльных станций.

Но в итоге остановил свой выбор на схеме от alexeypa, но в редакции ssh , о чем и хочу рассказать немного подробнее.

Читать дальше

• паяльная станция фен atmega8

Блог им. GhostPVV

Купил данный девайс для гаражного нечастого использования, но на следующий год может быть понадобится варить ворота, забор, в общем, хочу услышать Ваши мнения по схемотехнике данного аппарата, и особенно — идеи для несложного усовершенствования в плане наращивания запаса мощности, и главное — надежности/долговечности, например впаять отсутствующие диодные сборки, или заменить транзисторы на более мощные.

Читать дальше

• Инверторный сварочный аппарат

Блог им. GhostPVV

Данная заметка может быть любопытна разве что владельцам автомобилей отечественного автопрома, и скорее только для расширения кругозора, как один из вариантов замены стандартных ламп подсветки приборной панели.
Прочим представителям профильного форума рекомендую дальше не читать, так как к электронике заметка имеет весьма далёкое отношение.

Читать дальше

• Замена ламп,
• приборная панель,
• ЗАЗ 1102,
• светодиоды

Блог им. GhostPVV

Недавно для обучения работе с Atmel AVR микроконтроллерами был куплен один из самых простых и недорогих программаторов USBASP USBISP AVR Programmer вот такого типа:
USBASP USBISP AVR Programmer

Читать дальше

• Atmel,
• AVR,
• прошивка

AVR

Повторил программатор AVRISP mkII «новый клон» (с сайта радиокотов), схему DoоMmen, немного модифицированную kspiritos. Данный вариант мне показался наиболее удобным для повторения, так как имеет все необходимые файлы, и более чем подробное описание, наилучшим образом подходит под имеющиеся в хозяйстве детали, как мне показалось — имеет наиболее удобные органы управления (к примеру — смена прошивки осуществляется по нажатию двух кнопок).

Читать дальше

• AVR Studio,
• AT90USB162,
• AVRISP mkII,
• программатор

Блог им. GhostPVV

Собрал Atmega fusebit doctor, последней на текущий момент версии V2h (update10) от 20.04.2011г.

Кто не в курсе дела — вот описание устройства, но на фото старая редакция платы:
Atmega fusebit doctor

Читать дальше

• Atmega fusebit doctor,
• Atmega,
• Attiny,
• Fuse,
• фьюзы

Блог им. GhostPVV

Разбирал завалы барахла на предмет чего-нибудь выбросить, и обнаружил что в картриджах старых струйных принтеров epson (680 и C42), которые у меня валялись, а ныне ушли в мусор — есть так называемая плата «чип», а на ней:
— в половине случаев обнаружил бесполезную в народном хозяйстве микросхему «каплю»;
— во второй половине — микросхему контроллера Atmel Tiny12L + пару SMD деталей.

Всё не хватало времени, желания и необходимости изучить принцип работы и область применения микроконтроллеров, да и не представлял с чего начать, так как микроконтроллеров существует достаточно много… Но как понимаю, мне попал в руки один из самых простых вариантов, и теперь есть смысл начать изучение с него.

В общем, перед тем как выбросить картриджи — смотрите что запаяно на плату, может пригодиться.

update:
При помощи Atmega fusebit doctor удачно сбрасываются Fuse и Lock биты к заводским настройкам, и контроллерами можно пользоваться.

• Atmel Tiny12L,
• картриджи

Блог им. GhostPVV

Специально не планировал цикл статей по замене аккумуляторов, но так сложилось, что жена вынудила заменить аккумулятор на одной из 3-х домашних КПК — ASUS MyPal Pocket PC 620BT 🙂

Причиной послужило то, что некогда рекордсмен по времени автономной работы (по разным тестам — чтение книг с низкой яркостью подсветки, или прослушивание музыки, позволяло пользоваться КПК от 11 до 19 часов), сейчас показывал позорные 30-40 минут автономной жизни.

Читать дальше

• КПК,
• ASUS 620BT,
• замена аккумулятора

Автоэлектроника

Купил 7″ б/у GPS навигатор Pioneer Pi-7003BT, у которого аккумулятор держал 1-2 минуты.

Фото и характеристики здесь:
Pioneer Pi-7003BT
Реальный размер экрана 17,6см, разрешение 800×480 пикселей.

Читать дальше

• GPS,
• навигатор,
• Pioneer Pi-7003BT,
• аккумулятор

Блок питания 22В 2,5А Плата управления Atmega8 — Share Project

Хороший, надежный и простой в использовании настольный блок питания, пожалуй, самое важное и наиболее часто используемое устройство в каждой электронной лаборатории.

Надлежащий настольный блок питания с электронной стабилизацией является важным, но и дорогостоящим устройством. Используя конструкцию на основе микроконтроллера, мы можем создать блок питания, который имеет множество дополнительных функций, прост в сборке и очень доступен по цене.

Основная идея проектирования электрооборудования

Распространенное заблуждение о цифровом блоке питания состоит в том, что люди считают все цифровым и не понимают, как это может работать со схемой на основе микроконтроллера. Нам нужно чистое и стабильное аналоговое напряжение на выходе, и для этого мы используем аналоговые компоненты. Только аналоговые компоненты достаточно быстры, чтобы удалить пульсации из-за изменений нагрузки или любого оставшегося шума 50/60 Гц.

Напряжение на эмиттере транзистора связано с напряжением на базе, а не с входным напряжением на коллекторе. Однако основной ток течет от C к E. Эта простая схема создает чистое постоянное напряжение. Он устраняет шум, поступающий через штифт коллектора, и контролирует изменения нагрузки на стороне эмиттера.

Другими словами, наш цифровой блок питания имеет полностью аналоговую систему управления для быстрого реагирования на изменения нагрузки и напряжения, и мы накладываем вторую цифровую систему управления для более необычных функций, которые необходимы настольному блоку питания. Давайте удалим батарею из этой схемы и создадим простейший блок питания с электронной стабилизацией. Он состоит из 2-х основных частей: транзистора и опорного напряжения, генерируемого Z-диодом.

Выходное напряжение этой схемы Uref — 0,7В. 0,7 В — это примерно падение напряжения между B и E на транзисторе. Z-диод и резистор генерируют опорное напряжение, которое является стабильным, даже если входной сигнал колеблется и шумит. Транзистор необходим для работы с более высокими токами, чем могут обеспечить только Z-диод и резистор. В этой конфигурации транзистор просто усиливает ток. Ток, который должны обеспечить резистор и Z-диод, представляет собой выходной ток, деленный на hfe (hef — это число, которое вы можете найти в таблице данных транзистора).

Какие проблемы с этой схемой?

Это довольно серьезные ограничения, которые делают эту схему непригодной для использования, но эта схема по-прежнему является основным строительным блоком всех блоков питания с электронной регулировкой.

Чтобы преодолеть эти проблемы, вам понадобится некий «ум», который будет регулировать ток на выходе и переменное опорное напряжение. Вот и все (. .. и это сильно усложняет схему).

В течение последних нескольких десятилетий люди использовали операционные усилители для обеспечения этого интеллекта. Операционные усилители в основном могут использоваться как аналоговые калькуляторы для сложения, вычитания, умножения или логического «или» напряжений и токов.

Сегодня микроконтроллеры настолько быстры, что все это можно легко сделать программно. Прелесть в том, что в качестве побочного эффекта вы получаете бесплатно вольтметр и амперметр. Контур управления в микроконтроллерах в любом случае должен знать значения напряжения и тока. Вам просто нужно их отобразить. Что нам нужно от микроконтроллера:

Проблема в том, что DA-преобразователь должен быть очень быстрым. Если на выходе обнаружено короткое замыкание, то надо сразу снизить напряжение на базе транзистора, иначе он умрет. Быстро означает в течение миллисекунд (так же быстро, как операционный усилитель).

ATmega8 имеет более чем достаточно быстрый АЦП, но на первый взгляд ЦАП отсутствует. Можно использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) и аналоговый фильтр нижних частот, чтобы получить ЦА-преобразователь, но одна ШИМ слишком медленная, чтобы программно реализовать защиту от короткого замыкания. Как собрать быстрый DA-преобразователь?

Лестница R-2R

Есть много способов построить цифро-аналоговый преобразователь, но нам нужен быстрый и дешевый, который может легко взаимодействовать с нашим микроконтроллером. Существует схема ЦАП, известная как «лесенка Р-2Р». Он состоит только из резисторов и переключателей. Есть два типа резисторов. Один со значением R и один с удвоенным значением R. 

Выше показан 3-битный преобразователь R2R-DA. Логика управления перемещает переключатели между GND и Vcc. Цифровая «единица» соединяет переключатель с Vcc, а цифровой «ноль» — с GND. Что делает эта схема? Он обеспечивает напряжение с шагом Vcc/8. Обычно выходное напряжение равно Z * (Vcc/(Zmax+1), где Z — цифровое число. В случае 3-битного АЦП это: 0–7.  

Внутреннее сопротивление цепи, как видно из выход R. 

Вместо использования отдельных переключателей мы можем подключить многозвенную цепь R-2R к выходным линиям микроконтроллера.  

Генерация переменного сигнала постоянного тока с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции)

Широтно-импульсная модуляция — это метод, при котором вы генерируете импульсы и пропускаете их через фильтр нижних частот с частотой среза, намного меньшей, чем частота импульсов. Это приводит к сигналу постоянного тока, и напряжение зависит от ширины этих импульсов.

 
Использование ШИМ для генерации переменного напряжения постоянного тока.

Atmega8 обеспечивает аппаратную 16-битную ШИМ. То есть: теоретически у вас может быть 16-битный ЦАП с очень небольшим количеством компонентов. Чтобы получить истинный сигнал постоянного тока из сигнала ШИМ, его необходимо усреднить с помощью фильтра, и это может быть проблемой при высоких разрешениях. Чем выше точность, тем ниже частота ШИМ-сигнала. Это снова означает, что вам нужны большие конденсаторы, а время отклика очень медленное. Первое и второе поколение цифровых источников питания постоянного тока имели 10-битный ЦАП с R2R-релейной схемой. То есть: вывод может быть установлен в шаге 1024. Если вы запустите atmega на частоте 8 МГц и используете 10-битный ЦАП с ШИМ, то импульсы сигнала ШИМ будут иметь частоту 8 МГц / 1024 = 7,8 кГц. Чтобы получить из этого несколько хороший сигнал постоянного тока, вам нужно отфильтровать его с помощью фильтра нижних частот второго порядка с частотой 700 Гц или меньше.

Вы можете себе представить, что произойдет, если вы используете 16-битный ШИМ. 8МГц/65536=122Гц. Нужен низкочастотный фильтр 12 Гц.

Комбинация R2R-лестницы и ШИМ

Можно объединить идею ШИМ и R2R-лестницы. В этом проекте мы будем использовать 7-битную R2R-лестницу в сочетании с 5-битным ШИМ-сигналом. С системной частотой 8 МГц и разрешением 5 бит мы получим сигнал 250 кГц. 250 кГц можно даже преобразовать с небольшими конденсаторами в сигнал постоянного тока.

Первоначальная версия цифрового блока питания постоянного тока tuxgraphics имела 10-битный ЦАП на основе релейной схемы R2R. В этом новом дизайне мы используем R2R-лестницу и ШИМ с общим разрешением 12 бит.

Передискретизация

За счет некоторого времени обработки можно увеличить разрешение аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Это называется передискретизацией.
Четырехкратная передискретизация дает двойное разрешение. То есть: 4 последовательных выборки могут быть использованы, чтобы получить вдвое больше шагов на АЦП. Теория передискретизации объясняется в документе PDF, который вы можете найти в конце этой статьи. Мы используем передискретизацию для контура управления напряжением. Для контура управления током мы используем исходное разрешение АЦП, так как быстрое время отклика здесь более важно, чем разрешение.

Более подробная схема

Итак, вот более подробная схема приведенной выше схемы.

Несколько технических деталей все еще отсутствуют:

Чтобы исправить это, мы должны добавить усилители тока и напряжения.

Добавление каскада усилителя к ЦАП

При добавлении усилителей следует помнить, что они должны работать с большими сигналами. В большинстве конструкций усилителей (например, для аудио) предполагается, что сигналы будут малы по сравнению с напряжением питания. Так что забудьте все классические книги о конструкции транзисторных усилителей.

Мы могли бы использовать операционные усилители, но для этого потребуются дополнительные положительные и отрицательные напряжения питания, которых мы хотим избежать.

Дополнительное требование заключается в том, что усилитель должен переходить от нулевого напряжения к стабильному состоянию без колебаний. Другими словами, при включении питания не должно быть коротких колебаний или скачков выходного сигнала.

На приведенной ниже схеме показан усилительный каскад, подходящий для этой цели.

Начнем с силового транзистора. Мы используем BD245 (Q1). Согласно техническому описанию этот транзистор имеет hfe=20 при выходе 3А. Следовательно, он будет потреблять около 150 мА на базе. Для усиления тока мы используем конфигурацию, известную как «транзистор Дарлингтона». Для этого впереди ставим транзистор средней мощности. Обычно они имеют значение hfe 50-100. Это уменьшит необходимый ток до уровня менее 3 мА (150 мА / 50). 3 мА управляются транзисторами с малым сигналом, такими как BC547/BC557. Эти маленькие сигнальные транзисторы очень хороши для создания усилителя напряжения.

Для выхода 30 В мы должны как минимум усилить 5 В от ЦАП в 6 раз. Для этого мы комбинируем PNP и NPN транзистор, как показано выше. Коэффициент усиления напряжения этой схемы:

 Vampl= (R6 + R7)/R7 

Источник питания должен быть доступен в 2 версиях: макс. выход 30 и макс. выход 22 В. Комбинация 1K и 6,8K дает коэффициент 7,8, что хорошо для 30-вольтовой версии и имеет место для возможных потерь из-за более высоких токов (наша формула линейна. Реальность нелинейна). Для версии 22 В мы используем 1K и 4,7K.

Внутреннее сопротивление цепи согласно BC547:

 Rin=hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1K * 47K = 235 МОм

- hfe составляет от 100 до 200 для транзистора BC547
- S – наклон кривой усиления транзистора,
около 50 [единица измерения = 1/Ом] 

Этого более чем достаточно для подключения к нашему ЦАП с внутренним сопротивлением 5 кОм.

Внутреннее эквивалентное выходное сопротивление:

 Rout= (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = около 2 Ом 

Достаточно низкий для управления следующим транзистором Q2.

R5 связывает основу BC557 с эмиттером, что означает «выключено» для транзистора до тех пор, пока не появятся ЦАП и BC547. R7 и R6 первоначально связывают основание Q2 с землей, что отключает выходной каскад Дарлингтона.
Другими словами, все компоненты этого каскада усилителя изначально выключены. Это означает, что мы не получим от этих транзисторов каких-либо колебаний или выходных пиков при включении или выключении питания. Очень важный момент. Я видел дорогие промышленные блоки питания, которые давали скачок напряжения при отключении питания. Такого источника питания определенно следует избегать, так как он может легко вывести из строя чувствительные схемы.

Источники питания

Вы можете либо использовать трансформатор, выпрямитель и большие конденсаторы, либо попытаться получить блок питания для ноутбука 32/24 В. Я выбрал более поздний вариант. Эти блоки питания для ноутбуков иногда продаются очень дешево (с запасом), а некоторые из них обеспечивают мощность 70 Вт при 24 В или даже 32 В постоянного тока.

Большинство людей, вероятно, выберут трансформатор, потому что его очень легко достать.

 Версия 22 В 2,5 А: вам нужен трансформатор 18 В 3 А, выпрямитель
и конденсатор 2200 мкФ или 3300 мкФ. (причина: 18 * 1,4 = 25 В)

Версия 30 В 2 А:    вам нужен трансформатор 24 В 2,5 А, выпрямитель и
конденсатор 2200 мкФ или 3300 мкФ. (причина: 24 * 1,4 = 33,6 В)

Не помешает купить трансформатор, который может обеспечить больший ампер. 

Мост силовых диодов с 4 диодами, которые предназначены для
низкое падение напряжения (например, BYV29-500) дает хороший
выпрямитель. 

Вы также можете использовать «более тяжелый» трансформатор.

Проверьте цепь на предмет надлежащей изоляции. Убедитесь, что , а не , можно прикоснуться к любой части, которая может находиться под напряжением 110/230 В, даже когда корпус открыт. Соедините все металлические части корпуса с землей (не с заземлением цепи).

Трансформаторы и блоки питания ноутбуков

Если вы хотите использовать два или более блоков питания в цепи для получения положительного и отрицательного напряжения для вашей цепи, важно, чтобы трансформатор был действительно изолирован. Будьте осторожны с блоками питания ноутбуков. Они красивые и маленькие, но некоторые из них могут соединять минусовой контакт на выходе с заземляющим контактом на входе. Это вызовет короткое замыкание через заземляющий провод, если вы используете два источника питания в цепи.

Другие ограничения по напряжению и току

Предлагаются две конфигурации: 22 В, 2,5 А и 30 В, 2 А. Если вы хотите собрать версию с другими (более низкими) выходными напряжениями или ограничениями по току, просто отредактируйте файл hardware_settings.h.

Пример: Чтобы собрать версию на 18 В 2,5 А, просто отредактируйте файл hardware_settings.h и измените максимальное выходное напряжение на 18 В.
Затем вы можете использовать источник питания 20 В 2,5 А.

Пример: Чтобы создать версию 18 В 1,5 А, просто отредактируйте файл hardware_settings.h и измените максимальное выходное напряжение на 18 В, а макс. ток до 1,5А.
Затем вы можете использовать источник питания 20 В 1,5 А.

Тестирование

Последним компонентом, который необходимо припаять к плате, должен быть микроконтроллер. Перед тем, как вставить его, я бы порекомендовал выполнить несколько основных аппаратных тестов: 

Тест 1: подключите источник питания (не менее 10 В) к входу питания схемы и убедитесь, что вы получаете 5 В постоянного тока после регулятора напряжения.

Test2: Измерьте выходное напряжение. Оно должно быть равно 0 В (или близко к нулю, например, 0,15 В, и оно упадет до нуля, если вы поместите на выход «нагрузку» от 2 до 5 КОм). 

Test3: Припаяйте микроконтроллер к плате и загрузите программное обеспечение для тестирования ЖК-дисплеев, выполнив команды в каталоге распакованного пакета digitaldcpower tar.gz.

 сделать test_lcd.hex
make load_test_lcd 

На дисплее должно появиться сообщение «ЖК-дисплей работает».

Теперь вы можете загрузить окончательное программное обеспечение.

Предупреждение для дальнейшего тестирования с финальным программным обеспечением: будьте осторожны с короткими замыканиями, пока не протестируете функцию ограничения тока. Безопасный способ проверить ограничение тока — использовать низкоомный резистор, например автомобильную лампочку.

Установите нижний предел тока, например, 30 мА при 10 В. Вы должны увидеть, как напряжение сразу же упадет почти до нуля, как только вы подключите лампочку к выходу. В цепи все еще есть неисправность, если она не выходит из строя. Автомобильная лампа защитит цепь питания даже в случае неисправности, так как это не полное короткое замыкание.

 

Программное обеспечение

В этом разделе вы узнаете, как работает программное обеспечение, и вы сможете использовать эти знания для внесения изменений. Однако имейте в виду, что защита от короткого замыкания также является программной. Если вы где-то ошибетесь, то эта защита может не сработать. Если вы вызовете короткое замыкание на выходе, ваше оборудование может уйти в облако дыма. Чтобы избежать этого, вы должны использовать автомобильную лампочку на 12 В (см. выше) для проверки защиты от короткого замыкания.

Теперь немного о структуре программы. Сначала взгляните на основную программу (файл main.c, загрузите в конце этой статьи), вы увидите, что при включении питания выполняется всего несколько строк кода инициализации, а затем программа входит в бесконечный цикл.
В этой программе действительно 2 бесконечных цикла. Один из них — это основной цикл («пока(1){ …}» в файле main.c), а другой — периодическое прерывание от аналого-цифрового преобразователя (функция «ISR(ADC_vect){…}» в файле аналог.с). Во время инициализации прерывание настроено на выполнение каждые 104 мкс. Все выполняемые функции и код выполняются в контексте одной из этих задач (задача — это имя процесса или потока выполнения в ОС реального времени, поэтому я использую это слово здесь, даже если ОС не существует).

Задача прерывания может остановить выполнение основного цикла в любое время. Затем он будет выполняться без прерывания, а затем выполнение снова продолжится в основном цикле в том месте, где оно было прервано. Это имеет два следствия:

1. Код в прерывании не должен быть слишком длинным, так как он должен завершиться до прихода следующего прерывания. Здесь имеет значение количество инструкций в машинном коде. Математическая формула, которая может быть записана в виде одной строки C-кода, может привести к сотням строк машинного кода.

2. Переменные, общие для кода прерывания и кода в основной задаче, могут внезапно измениться в середине выполнения.

Все это означает, что сложные вещи, такие как обновление дисплея, проверка кнопок, перевод значений ампер и вольт во внутренние единицы и т. д., должны выполняться в основной задаче. В прерывании мы выполняем только то, что критично по времени: контроль тока и напряжения, защита от перегрузок и настройка ЦАП. Чтобы избежать сложной математики, все вычисления в прерывании выполняются в единицах АЦП. Это те же самые единицы измерения, которые производит АЦП (целочисленные значения от 0 до 1023 для тока и от 0 до 2047 для напряжения).

Это основная идея программы. Я также объясню, что вы найдете в каких файлах, и тогда вы сможете понять код (учитывая, что вы знакомы с C).

 

Программное обеспечение: Какой файл содержит что

 main.c -- этот файл содержит основную программу. Вся инициализация
сделано отсюда. здесь. Здесь также реализован основной цикл.

Analog.c — аналого-цифровой преобразователь и все, что
выполнения в контексте задачи прерывания можно найти здесь.

dac.c — цифро-аналоговый преобразователь. Инициализировано из ddcp.c, но
используется только с аналога.c

kbd.c – код клавиатуры

lcd.c — драйвер ЖК-дисплея. Это специальная версия, которая не требует
контакт RW дисплея. Вместо этого используется внутренний таймер
который должен быть достаточно длинным, чтобы дисплей завершил свою задачу. 

 

Загрузка и использование программного обеспечения

Для загрузки программного обеспечения в микроконтроллер вам понадобится программатор, например, avrusb500. Вы можете скачать заархивированные архивы программного обеспечения в конце статьи.

Отредактируйте файл hardware_settings.h и настройте его в соответствии с оборудованием. Здесь же можно сделать калибровку вольтметра и амперметра. Файл хорошо прокомментирован.

 gedit hardware_settings. h 

Подсоедините кабель программатора и включите питание схемы. Затем выполните:

 сделать предохранитель

Это установит тактовую частоту микроконтроллера на 8 МГц.
программное обеспечение разработано для этой частоты.

делать

Это скомпилирует программное обеспечение.

сделай загрузку

Это загрузит программное обеспечение. 

Кнопки

Блок питания имеет 4 кнопки для местного управления напряжением и макс. Текущий. 5-я кнопка предназначена для постоянного сохранения настроек в EEPROM, так что при следующем включении будут отображаться идентичные настройки.

Панель кнопок местного управления.

С помощью U+ вы можете увеличить напряжение, а с помощью U- вы можете его уменьшить. Когда вы удерживаете кнопку, она будет шагать, а через некоторое время «работать» быстрее, чтобы можно было легко изменять напряжение большими шагами. Кнопки I+ и I- работают одинаково.

Дисплей

Так выглядит дисплей:

Поля в области ЖК-дисплея. Реальные измеренные значения и установленные значения всегда отображаются одновременно.

Стрелка справа указывает на то, что в настоящее время сконфигурированное напряжение является ограничивающим фактором. Если на выходе произойдет короткое замыкание или подключенное устройство будет потреблять больше тока, стрелка переместится в нижнюю строку и укажет, что настроенное макс. ток стал ограничивающим фактором.

микроконтроллер — Запустить мой atmega8 на 5,5 В, рискованно?

Спросил 10 лет, 2 месяца назад

Изменено 9лет, 7 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Я только что получил свой первый микроконтроллер Atmega8. Скоро я сделаю схему регулирования напряжения, чтобы она работала на 5 В, но у меня пока нет всех деталей.

Вместо этого у меня есть адаптер 5 В постоянного тока 1000 мА, и я подумал, что нет никаких причин, по которым он не должен работать так же хорошо. Это хорошая/плохая идея?

Кроме того, я проверил, и на самом деле он выдает 5,48 В. Итак, я проверил техническое описание Atmega8, и в нем говорится, что он будет работать в диапазоне 4,5–5,5 В. Я довольно близок к верхнему пределу, так что я рискую с этим?

• микроконтроллер
• блок питания
• авр
• напряжение
• atmega

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Да, вы рискуете. Приходится учитывать погрешность измерения, и тогда 5,48 В вполне могут оказаться 5,58 В, что выходит за рамки рекомендуемых условий эксплуатации. Это может немного упасть под нагрузкой, но для хорошего регулятора это будет всего пара десятков мВ.

Последовательный диод — хорошее решение, а 1N4001 — нет. При 1 А оно может упасть до 1 В, и тогда у вас будет такая же проблема в нижней части рабочего диапазона.

Я бы предложил использовать диод Шоттки , у которого падение меньше, чем у обычного PN-диода. Максимальное падение напряжения на 1N5818 составляет 0,55 В при 1 А, несколько меньше при более низком токе, так что в итоге вы получите около 5,0 В.

Диод также защитит от случайного изменения полярности.

\$\конечная группа\$

15

\$\начало группы\$

Включите стандартный диод 1N4001 последовательно с блоком питания. Вы снизите напряжение до 4,9 В.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Все должно быть в порядке. Адаптер скорее всего снизит напряжение под нагрузкой и в даташите под абсолютными максимальными номиналами, на странице 244 верхний предел напряжения питания 6 В. Ограничение 5,5 В это максимально рекомендуемое напряжение и в производстве напряжения выше чем это не следует использовать.

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

Нет проблем.

Однако в целом запасы КМОП могут улучшиться при более высоком напряжении, и скорость также улучшится, но за счет рассеивания тепла. Люди будут разгонять свои процессоры, повышая напряжение питания на 1% за раз до 5%, чтобы проверить производительность и повышение температуры.

Так что, если это жарко, это означает, что вы, возможно, не сможете работать при максимальной температуре окружающей среды 85’C, но нормально при комнатной температуре. Более важными являются пики шума на источнике питания, поэтому держите его в чистоте и в пределах спецификации. с закрытыми крышками с низким ESR.

Разработчики с низким энергопотреблением предпочитают работать при минимальном напряжении и смотреть, работает ли оно, когда немного медленнее для проп. задержки. При использовании нерегулируемого настенного трансформатора он будет работать на стороне высокого напряжения с небольшой нагрузкой.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Какой ATmega8 вы используете? Атмега8 или Атмега8L? Обычно питание микроконтроллера регулируется, использование адаптера на основе трансформатора рискованно, так как выходное напряжение адаптера полностью зависит от входного напряжения. Если входное напряжение возрастает, то его выходное напряжение также увеличивается и наоборот.

Если у вас есть источник питания напряжением от 9 до 12В, то вы можете использовать регулятор IC 7805 для регулирования сетевого питания микроконтроллера. 7805 даст точно 5В.

\$\конечная группа\$

1

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

авр — ATMega8: зачем нужно связывать VCC и AVCC?

Спросил 8 лет, 11 месяцев назад

Изменено 2 года, 3 месяца назад

Просмотрено 37 тысяч раз

\$\начало группы\$

Я часто читаю, что рекомендуется подключать VCC к AVCC. Даже в даташите ATMega8 написано так:

AVCC — вывод напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя, порт C (3..0), и АЦП (7..6). Он должен быть внешне подключен к VCC, даже если АЦП не используется. Если используется АЦП, его следует подключить к VCC. через фильтр нижних частот. Обратите внимание, что порт C (5..4) использует цифровое питание. напряжение, Вкз.

Но нигде не могу найти объяснение почему они должны быть подключены. Простая схема мигания светодиода работает без подключения VCC и AVCC.

Должен ли я просто принять это или есть веская причина?

• авр
• атмега
• базовый

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

В основном он должен быть подключен, потому что производитель говорит, что это необходимо.

Кроме того, они должны обеспечивать полную работу чипа (все порты/контакты), предотвращать проблемы с плавающими контактами на стороне AVCC, предотвращать шум на цифровой стороне. Существуют проблемы, когда оставление обесточенной стороны AVCC вызывает паразитное энергопотребление и может привести к дестабилизации внутренних часов или может помешать стабильному запуску.

Разработчики Atmel решили, что наличие отдельных аналоговых VCC и заземления — это лучший способ обеспечить относительно бесшумную аналоговую секцию, позволяя пользователям добавлять фильтрацию и разделение цифровых и аналоговых плоскостей даже внутри ATmega. Это не только ATMega8, на самом деле все ATMega и даже некоторые ATTiny имеют этот дизайн.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Молодец, что спросил причину!

AVCC указан как независимый контакт, потому что он соединяется с ключевыми аналоговыми компонентами внутри и поэтому должен иметь отдельные фильтрующие конденсаторы.

Простые проекты «мигалки» не предъявляют требований к шуму и точности.

Теперь, если вы имеете в виду, должны ли они быть подключены к одному и тому же НАПРЯЖЕНИЮ, ответ — да в пределах +/- 0,3 В от VCC

Из полного описания ATMega8:

«АЦП имеет отдельный вывод аналогового напряжения питания, AVCC. AVCC не должен отличаться от VCC более чем на ±0,3 В». и «AVCC — вывод напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя»

Резюме: AVCC и VCC должны иметь одинаковое напряжение (в пределах +/- 0,3 В), и он идентифицируется как отдельный контакт, чтобы позволить разработчику размещать дополнительные фильтры на этом входе, чтобы исключить шум из чувствительного A. /D преобразователь часть микросхемы.

Надеюсь, это поможет!

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Часто на цифровых выводах питания и заземления появляются небольшие помехи. Трудно устранить все эти шумы, когда цифровая схема переключает значительный ток, а шум источника питания 150 мВ или около того вряд ли повлияет на схему, питаемую цифровыми контактами питания. Однако наличие шума 150 мВ на аналоговых выводах питания очень затруднило бы или сделало бы невозможным достижение аналоговой схемой точности в доли процента. Тот факт, что аналоговые контакты разделены, означает, что можно получить точные показания, даже если в цифровом источнике питания есть шум 150 мВ, при условии, что цифровой источник не колеблется более чем на 300 мВ, а аналоговый источник находится где-то. в пределах 300 мВ от обоих крайних значений диапазона цифрового питания. Устранение 99% шума от источника питания, который питает только аналоговый вывод питания, и обеспечение того, чтобы напряжение источника было близко к цифровому напряжению питания, часто намного проще, чем пытаться устранить все шумы от цифрового питания.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Просто чтобы добавить еще одну причину, по которой AVCC следует подключать даже в простых проектах.

При использовании схемы обнаружения пониженного напряжения, основанной на внутреннем опорном напряжении, вы можете столкнуться с неожиданным поведением и ненадежным запуском устройства. Это может проявляться в виде странных порогов напряжения, вызывающих сброс BOD, или даже в том, что устройство иногда не запускается с правильным напряжением.

Я только что столкнулся с этой проблемой в одном из моих «быстрых и грязных» хакерских проектов с использованием ATmega88P.

После подключения AVCC напрямую к VCC проблема с тем, что БПК не сбрасывал сброс, была решена. Так как я не использую никакую другую аналоговую периферию в своем проекте, я не стал заморачиваться с правильной развязкой. Это решение найдено в одной из тем форума avrfreaks после долгих поисков. См.: http://www.avrfreaks.net/comment/349747#comment-349747

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Причина кроется во внутреннем процессе устройства и в том, как оно построено. Поскольку они указывают, что AVCC и VCC должны быть в пределах 0,3 В, это похоже на напряжение защиты внутренних диодов, используемых в микросхемах. Если диоды смещены выше 0,3 В (например, если AVCC не подключен), эти диоды могут проводить ток, вызывая проблемы и, возможно, повреждая устройство.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я считаю, что некоторые контакты, в том числе PORTC:0-3, на самом деле питаются от Avcc, и если вы не подключите Avcc, эти контакты не будут работать.

\$\конечная группа\$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Как настроить микроконтроллер ATmega8 с низким энергопотреблением — Anwar’s Tech.

ATmegas — отличные мелочи. Вы можете приобрести их очень дешево, и они очень универсальны для выполнения простых задач, таких как управление светодиодом, считывание показаний датчика, регистрация данных, управление дисплеем и т. д.

Для этих простых приложений ATmega8 обычно достаточно хорош. Этот чип имеет только 8 КБ флэш-данных. Но для небольших приложений, приведенных выше, этого более чем достаточно. Для программ, требующих больше памяти, вы можете выбрать ATmega с более высоким номером, например ATmega328.

В настоящее время вы можете найти ATmegas (обычно типа 328) на платах Arduino. Для них требуется определенное входное напряжение 5–12 В, и они не обязательно являются энергосберегающими. Требуемое входное напряжение означает, что если вы хотите, чтобы он работал от батарей, вы должны комбинировать его таким образом, чтобы получить хотя бы близкое к 5 В. Это может быть сложно, если вы хотите построить что-то компактное и не обязательно много власти.

Рисунок 1: Типичное использование микроконтроллера ATmega. Датчики измеряют температуру, относительную влажность и давление окружающей среды.

В этом блоге я кратко опишу, как настроить ATmega8 на малое энергопотребление с помощью Arduino IDE. Также я опишу процесс работы ATmega8 всего от 2-х батареек ААА или даже кнопочного элемента. Процесс включает в себя разгон ATmega8 с 16 МГц до 1 МГц с помощью внутреннего генератора. В конечном итоге это значительно снижает энергопотребление и позволяет ATmega8 работать при более низких напряжениях.

Запись загрузчика

Я купил пустые ATmega8 на Ebay. Они должны быть загружены загрузчиком в первую очередь. Для этого я буду использовать Arduino UNO в качестве внутрисхемного последовательного программатора (ISP). Мы предполагаем, что вы уже использовали Arduino UNO на своем компьютере и установили Arduino IDE. Для настройки провайдера нам нужно

• Сначала подключите Atmega8 к Arduino UNO, чтобы запрограммировать устройство следующим образом.
  
  Обратите внимание на ориентацию микрочипа. Полукруглая выемка в данном случае находится слева и определяет ориентацию штифта.
• В Arduino IDE добавьте
  https://raw.githubusercontent.com/carlosefr/atmega/master/package_carlosefr_atmega_index.json
  в «Дополнительные URL-адреса диспетчера плат:» в разделе «Настройки». Это позволит найти пакет, необходимый для микросхемы ATmega8.
• Чтобы установить плату, перейдите в
  «Инструменты» -> «Плата: (..)» -> «Диспетчер плат»,
  затем выполните следующие действия
  «Тип» -> «Участие» -> «Barebones ATmega…» — > Установить
• Далее нам нужно настроить Arduino UNO в качестве интернет-провайдера.
  Выберите плату UNO, соответствующий COM-порт и программатор (в моем случае AVRISP mkII) в меню «Инструменты».
  Это значения по умолчанию для запуска кода с вашего Arduino UNO.
• Выберите скетч «ArduinoISP» в меню «Файл» -> «Пример».
  Это должно быть установлено по умолчанию в Arduino IDE.
  Загрузить это в ООН.
• Для записи загрузчика нам нужно изменить некоторые вещи в разделе «Инструменты»:
  «Программист» -> «Arduino as ISP»
  «Плата» -> «Atmega8»
  «Часы» -> «1 МГц (внутренняя)» ( Вы можете выбрать любой конечно, я выбираю 1 МГц для работы с низким энергопотреблением и низким напряжением)
• Теперь мы можем записать загрузчик в меню «Инструменты» -> «Записать загрузчик». Если это не работает, подключение Arduino UNO к Atmega8 может быть неправильным. Дважды проверьте это. Добавление резистора 10 кОм к контакту 1 и 5 В может помочь.

  Или для ATmega8 по умолчанию требуется генератор с частотой 16 МГц. Это тот случай, если загрузчик уже есть. Так что добавьте его (нужен только в первый раз) и несколько конденсаторов и попробуйте снова записать загрузчик с помощью вышеуказанных опций. После того, как это сработает, вы можете удалить осциллятор.

• Вы ​​можете проверить, все ли работает нормально, добавив светодиод к одному из контактов цифрового выхода и запустив пример «Мигание». Настройки из предыдущих шагов (настройка провайдера) должны остаться прежними.

Если все работает, поздравляю! Теперь вы настроили ATmega8 с минимальным количеством компонентов и низким энергопотреблением для использования в небольших и эффективных проектах! ATmega8 может работать от низкого напряжения, такого как 3 В, требующего только 2 AA/AAA. С дополнительными библиотеками с низким энергопотреблением можно перевести чип в режим ожидания, чтобы он мог работать даже от кнопочного элемента в течение приличного времени! («Приличное количество» можно рассчитать, получив заряд батареи (обычно мАч или Ач) и измерив ток активного ATmega.)

Переход к еще более низкому напряжению

При запуске ATmega8 при низком напряжении вступает в действие обнаружение пониженного напряжения. Отключив это, ATmega8 может работать от напряжения до 1,8 В. Сначала вы должны подумать, подходит ли это для вашего проекта. Напряжение питания означает, что любое устройство (устройства), которые вы подключаете, будет получать только одно и то же максимальное напряжение. Этому значению вместо обычных 5В также будет соответствовать высокий сигнал.

Для того, чтобы удалить обнаружение отключения питания, мы должны изменить «настройки предохранителей» ATmega8:

• Установите WinAVR (если он не установлен).
• В командной строке введите:

   avrdude -c arduino -p m8 -P COM4 -b19200 

  Это может отличаться, если вы используете другой программатор (-c arduino), другую микросхему (-p m8) или другой порт (-P COM4). Это скажет нам, если выбранный программатор и микросхема исправны и работают.

• Тип:

   avrdude -c arduino -p m8 -P COM4 -b 19200 -v 

  , чтобы посмотреть еще кое-что и проверить настройки предохранителей.

  Теперь, если есть проблема с «Подписью устройства». Вы можете «взломать» его, отредактировав «avrdude.conf» (ищите в каталоге вашей программы AVR) для вашей данной подписи микрочипа. Я изменил подпись под ATmega8, чтобы она соответствовала моему конфликту, и прокомментировал исходную строку. Не уверен, почему это отличалось, но это помогло. Хотя может это и не нужно.

• Воспользуйтесь этим замечательным веб-сайтом http://www.engbedded.com/fusecalc , чтобы рассчитать настройки предохранителя для отключенного обнаружения отключения питания. Мои были: 0xE1 и 0xCD. Вы также можете проверить, каким настройкам соответствуют текущие значения предохранителей. Проверка будет состоять в том, чтобы увидеть, действительно ли он установлен на тактовую частоту 1 МГц. Вы можете проверить соответствующее изменение в настройках предохранителя, просто сняв флажок для обнаружения отключения питания.
• Теперь мы пишем эти настройки предохранителей с помощью avrdude в командной строке как:

   avrdude -c arduino -p m8 -P COM4 -b19200 -U lfuse:w:0xe1:m -U hfuse:w:0xcd:m -F 

  -F может не понадобиться.

• Проверьте правильность настройки предохранителей с помощью

   avrdude -c arduino -p m8 -P COM4 -b 19200 -v 

Теперь вы можете проверить, можете ли вы снизить напряжение питания до 2 В. Например, вы можете проверить, используя пример «Мигание», если светодиод все еще мигает, чтобы увидеть, работает ли ATmega8.

Если все заработало: поздравляем! Теперь используйте свой ATmega8 для чего-то эффективного!

Нравится:

Нравится Загрузка…

Схема контактов ATmega8

| Блок-схема и описание ATmega8

— Реклама —

AVR — это семейство микроконтроллеров, разработанных Atmel, начиная с 1996 года. Это модифицированные 8-битные однокристальные микроконтроллеры RISC с гарвардской архитектурой. Ядро Atmel AVR сочетает в себе богатый набор инструкций с 32 рабочими регистрами общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико-логическому устройству (ALU), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам в одной инструкции, выполняемой за один такт. Полученная в результате архитектура более эффективна в коде, обеспечивая при этом пропускную способность в десять раз выше, чем у обычных микроконтроллеров CISC. Здесь мы рассмотрим схему контактов ATmega8, блок-схему, спящий режим и функции. Но прежде чем говорить о схеме выводов ATmega8, давайте сначала рассмотрим блок-схему ATmega8.

Блок-схема ATmega8.

Блок-схема ATmega8. рабочих регистров, три гибких таймера/счетчика с режимами сравнения, внутренними и внешними прерываниями, последовательный программируемый USART, двухпроводной последовательный интерфейс с байтовой ориентацией, 6-канальный АЦП (восемь каналов в корпусах TQFP и QFN/MLF) с 10-битным точность, программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором, последовательный порт SPI и пять программно выбираемых режимов энергосбережения.

Особенности

• Расширенная архитектура RISC
  • 130 мощных инструкций — выполнение цикла за один такт
  • 32 × 8 рабочих регистров общего назначения
  • Полностью статическая операция
  • Пропускная способность до 16MIPS на частоте 16 МГц
  • Встроенный двухтактный умножитель
• Сегменты энергонезависимой памяти высокой надежности
  • 8 Кбайт внутрисистемной самопрограммируемой флэш-памяти программ
  • 512 байт EEPROM
  • 1 Кбайт внутренней SRAM
  • Циклы записи/стирания: 10 000 Flash/100 000 EEPROM
  • Сохранение данных: 20 лет при 85°C/100 лет при 25°C (1)
  • Дополнительная секция загрузочного кода с независимыми битами блокировки
  • Внутрисистемное программирование с помощью встроенной программы загрузки
  • Истинная операция чтения при записи
  • Блокировка программирования для защиты программного обеспечения
• Периферийные элементы
  • Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предделителем, один режим сравнения
  • Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предделителем, режимом сравнения и режимом захвата
  • Счетчик реального времени с отдельным генератором
  • Три канала ШИМ
  • 8-канальный АЦП в корпусах TQFP и QFN/MLF (восемь каналов, точность 10 бит)
  • 6-канальный АЦП в корпусе PDIP (шесть каналов, точность 10 бит)
  • Байт-ориентированный двухпроводной последовательный интерфейс
  • Программируемый последовательный USART
  • Последовательный интерфейс SPI ведущий/ведомый
  • Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором
  • Встроенный аналоговый компаратор
• Специальные функции микроконтроллера
  • Сброс при включении питания и программируемое обнаружение отключения питания
  • RC-генератор с внутренней калибровкой
  • Внешние и внутренние источники прерываний
  • Пять режимов сна: бездействие, шумоподавление АЦП, энергосбережение, отключение питания и режим ожидания

• Ввод/вывод и пакеты
  • 23 программируемых линии ввода-вывода
  • 28-контактный PDIP, 32-контактный TQFP и 32-контактный QFN/MLF
• Рабочее напряжение
  • 2,7–5,5 В (ATmega8L)
  • 4,5–5,5 В (ATmega8)
• Классы скорости
  • 0 – 8 МГц (ATmega8L)
  • 0 – 16 МГц (ATmega8)
• Потребляемая мощность при 4МГц, 3В, 25С
  • Активный: 3,6 мА
  • Режим ожидания: 1,0 мА
  • Режим отключения питания: 0,5 мкА

Рассмотрим подробнее распиновку ATmega8.

ATmega8 Схема контактов и описание

Схема контактов ATmega8

— Реклама —

Подробное описание схемы контактов ATmega8:

VCC : Цифровое напряжение питания.

GND : Земля.

Порт B (PB7 …PB0) XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2

Порт B — это 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода с внутренними подтягивающими резисторами (выбирается для каждого бита). Выходные буферы порта B имеют симметричные характеристики возбуждения с высокой пропускной способностью как приемника, так и истока. В качестве входов выводы порта B, на которые извне подается низкий уровень, будут источником тока, если активированы подтягивающие резисторы. Выводы порта B находятся в тройном состоянии, когда состояние сброса становится активным, даже если часы не работают.

Порт C (PC5…PC0)

Порт C — это 7-битный двунаправленный порт ввода-вывода с внутренними подтягивающими резисторами (выбирается для каждого бита). Выходные буферы порта C имеют симметричные характеристики возбуждения с высокой пропускной способностью как приемника, так и истока. В качестве входов выводы порта C, на которые извне подается низкий уровень, будут источником тока, если активированы подтягивающие резисторы. Выводы порта C находятся в тройном состоянии, когда состояние сброса становится активным, даже если часы не работают.

ПК6/СБРОС

Если запрограммирован предохранитель RSTDISBL, PC6 используется как контакт ввода/вывода. Обратите внимание, что электрические характеристики PC6 отличаются от характеристик других контактов порта C.

Если предохранитель RSTDISBL не запрограммирован, PC6 используется как вход сброса. Низкий уровень на этом контакте дольше, чем минимальная длина импульса, вызовет сброс, даже если часы не работают.

Порт D (PD7…PD0)

Порт D — это 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода с внутренними подтягивающими резисторами (выбирается для каждого бита). Выходные буферы порта D имеют симметричные характеристики возбуждения с высокой пропускной способностью как приемника, так и истока. В качестве входов контакты порта D, на которые извне подается низкий уровень, будут источником тока, если активированы подтягивающие резисторы. Выводы порта D находятся в тройном состоянии, когда состояние сброса становится активным, даже если часы не работают.

СБРОС

Сброс входа. Низкий уровень на этом контакте дольше, чем минимальная длина импульса, приведет к сбросу, даже если часы не работают. Более короткие импульсы не гарантируют сброс.

Vcc

Vcc — вывод напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя, порта C (3…0) и АЦП (7…6). Он должен быть внешне подключен к Vcc, даже если АЦП не используется. Если используется АЦП, его следует подключить к Vcc через фильтр нижних частот. Обратите внимание, что порт C (5…4) использует цифровое напряжение питания, Vcc.

ARef

ARef — аналоговый эталонный контакт для аналого-цифрового преобразователя. ADC7…6 (только для корпусов TQFP и QFN/MLF) В корпусах TQFP и QFN/MLF ADC7…6 служат аналоговыми входами аналого-цифрового преобразователя. Эти выводы питаются от аналогового источника питания и служат 10-битными каналами АЦП.

В режиме ожидания ЦП останавливается, в то время как SRAM, таймер/счетчики, порт SPI и система прерываний продолжают функционировать. В режиме отключения питания содержимое регистра сохраняется, но осциллятор замораживается, отключая все остальные функции микросхемы до следующего прерывания или аппаратного сброса. В режиме энергосбережения асинхронный таймер продолжает работать, позволяя пользователю поддерживать базу таймера, пока остальная часть устройства находится в спящем режиме. Режим шумоподавления АЦП останавливает ЦП и все модули ввода-вывода, кроме асинхронного таймера и АЦП, чтобы свести к минимуму шум переключения во время преобразования АЦП. В режиме ожидания кварцевый/резонаторный генератор работает, в то время как остальная часть устройства находится в спящем режиме. Это обеспечивает быстрый запуск в сочетании с низким энергопотреблением.

Микроконтроллер работает в 5 спящих режимах.

Режим энергосбережения : Используется, когда счетчик/таймер работает асинхронно. В основном этот режим используется для экономии энергопотребления микроконтроллера.

Режим ожидания : Останавливает работу ЦП, но разрешает работу АЦП, TWI, SPI и прерывает систему и сторожевой таймер. Это достигается установкой битов SM0-SM2 флага регистра микроконтроллера в ноль.

Режим отключения питания : Включает внешние прерывания, 2-проводной последовательный интерфейс и сторожевой таймер при отключении внешнего генератора. Он останавливает все сгенерированные часы.

Режим шумоподавления АЦП : Останавливает центральный процессор, но разрешает работу АЦП, таймера/счетчика и внешних прерываний.

Режим ожидания : В этом режиме может работать только генератор, замедляя все остальные операции микроконтроллера.

Подробное техническое описание доступно здесь.

---

Другие базовые статьи доступны в разделе обучения.

Генератор сигналов ATmega8

Генератор сигналов ATmega8 Дорожка: Главная => Обзор AVR => Приложения => Генератор сигналов ( Diese Seite на немецком языке: )
Это приложение демонстрирует генератор цифровых сигналов с ATMEL ATmega8 с следующие свойства:

• Регулируемый диапазон частот: от 0,25 гц до 8 МГц в 1024 шага
• Широкий динамический диапазон частоты без механического переключения
• Возможно перепрограммирование частотных характеристик
• Регулируемая ширина импульса от 0,00 до 100,00 % с шагом 1024
• Независимая регулировка ширины импульса и частоты
• Базовая частота Xtal 16 МГц/с для стабильной частоты
• Обычный и инвертированный выход
• Изменение полярности переключателем (активный низкий уровень, активный высокий уровень)
• Выбираемый дисплей: частота, время, количество выстрелов в минуту и ​​длительность импульса
• Подходит для однострочных и двухстрочных ЖК-дисплеев с 16–40 символами в строке
• Английское или немецкое обозначение по выбору

• 1. Оборудование
  • 1.1 Секция процессора
  • 1.2 ISP-интерфейс
  • 1.3 ЖК-дисплей
  • 1.4 Внешние соединения
  • 1.4.1 Настройка частоты и ширины импульса
  • 1.4.2 Переключатели
  • 1.4.3 Выходные соединения
  • 1,5 Блок питания
  • 1.6 Советы по установке устройства
• 2. Использование
  • 2.1 Переключатели
  • 2.2 Выходные сигналы
• 3. Принцип работы устройства
  • 3.1 Секция процессора
  • 3.2 ЖК-дисплей
  • 3.3 Интерфейс интернет-провайдера
• 4. Программное обеспечение
  • 4.1 Перед сборкой
  • 4.2 Таблица частот
  • 4.3 Переключатели
  • 4.4 Исходный код с комментариями

Аппаратное обеспечение состоит из процессора AVR, разъем для внутрисистемного программирования (ISP), ЖК-дисплей и различные внешние связи.

1.1 Деталь процессора

Процессор подключен к следующим внешним компонентам.
Рабочее напряжение 5 В подается через контакты 7 (+5 В) и 8 (0 В) и заблокирован керамическим конденсатором.
Контакт 1 (= контакт RESET) подключен к положительному рабочему напряжению. На контактах Xtal 9 и 10 (XT1, XT2) Xtal 16 МГц связано. Отключение внутреннего источника тактирования RC и активация Тактовый генератор Xtal осуществляется установкой соответствующих фьюзов. Оба Входы Xtal оснащены керамическими конденсаторами емкостью 22 пФ на улучшить характеристики переключения.
Рабочее напряжение для АЦП подается по LC-сети катушки 22 мкГн и конденсатора 100 нФ на выводе 20 (АВКК). В качестве опорного напряжения AVCC выбирается программно, поэтому конденсатор на землю подключен к AREF (контакт 21).

1.2 Интернет-интерфейс

Интерфейс ISP позволяет программировать AVR в готовой системе. без снятия чипа.
ISP использует биты порта 5 (SCK), 4 (MISO), 3 (MOSI) и RESET на контакт 1. MISO также используется для подачи управляющего сигнала ЖК-дисплея. Разводка 10-контактного разъема ISP совместима с ATMEL-/KANDA- стандарт. Светодиод, подключенный к разъему ISP, сигнализирует программирование в настоящее время активно.

1.3 ЖК-дисплей

В качестве дисплея используется стандартный ЖК-дисплей. Подключается через 14-полюсный параллельный кабель и разъемы, подходящие для 14-полюсного соединения ЖК.
Порт управления ЖК-дисплеем подключен к битам порта PB0 (ЖК-включение) и PB4 (ЖК-вход RS). ЖК-дисплей включен по умолчанию. подключен к земле через резистор 10 кОм, чтобы избежать паразитных сигналов на этой линии во время фаз, где контакт PB0 (пока) не инициализируется (во время запуска и во время программирования ISP).
LCD-R/W подключен к земле, потому что дисплей не читается.
Порт данных ЖК-дисплея подключен к порту D AVR. Для передачи данных на ЖК-дисплей используется 8-битный параллельный интерфейс, без мультиплексирования. происходит.

1.4 Внешние соединения

За исключением ЖК-дисплея и источника рабочего напряжения, которые используют отдельные соединения, все другие внешние компоненты подключаются через одно 14-полюсное соединение. Это имеет преимущество в том, что плату процессора можно легко отсоединить и тестить отдельно. 14-контактный кабель можно разделить на порции, достигающие различных внешних компонентов систематически.

1.4.1 Настройка частоты и ширины импульса

Первые четыре кабеля подключаются к рабочему напряжению и первые два входа канала AD AVR.
Каналы AD ADC0 (подстройка частоты) и ADC1 (длительность импульса) подключаются к середине переменных резисторов. переменные резисторы — 10-витковые, подключены к рабочему напряжению. Их номинальная стоимость и линейность некритичны, так как реальные значения отображаются на ЖК.
Непосредственно на переменных резисторах сигнальные линии к АЦП заблокированы конденсаторами на землю, чтобы избежать помех на входы АЦП.

1.4.2 Переключатели

Следующие пять соединений 14-полюсного кабеля подключаются на входы порта с ПК2 по ПК5. Коммутатор подключен к ПК5 необходимо только в том случае, если используется однострочный ЖК-дисплей. Оставь это линия открыта, если вы используете двухстрочный ЖК-дисплей.
Все переключатели соединяют входы портов с землей, если они замкнуты. Порты имеют программно активируемые подтягивающие резисторы и так держится на рабочем напряжении, если не тянуть на землю.

1.4.3 Выходные соединения

Следующие три линии кабеля подключаются к выходы таймера (обычный и инвертированный). Они должны быть припаяны к выходным разъемам CINCH.
На выходе получаются цифровые сигналы с типичным характеристики выходных драйверов AVR и непосредственно соединены с выходными разъемами. Выходы закорочены защищены, но не защищены от приложенного напряжения внешне.

1,5 Блок питания

Блок питания обеспечивает стабилизированное рабочее напряжение 5 В при токе приблизительно 20 мА. ток питания зависит от переменных резисторов. Процессору и ЖК-дисплею требуется менее 10 мА, поэтому все генератор также может питаться от аккумуляторов.
Чтобы использовать небольшой трансформатор с вторичным напряжением 6 В, выпрямительный мост с диодами Шоттки и низковольтным используется регулятор. С трансформатором 7,5 В вторичное напряжение или более эти компоненты могут быть заменены к стандартным компонентам.
Конденсатор зарядного устройства имеет относительно большую емкость, он можно уменьшить.
Два танталовых конденсатора подавляют нестабильность регулятор.

1.6 Советы по установке устройства

Помещение компоненты вместе на куске экспериментальной платы некритичный. 14-контактное подключение к ЖК-дисплею расположено на слева, 14-полюсное подключение к внешним компонентам (переменные резисторы, переключатели, выходные разъемы) к Правильно. Для удобства монтажа параллельный кабель можно разделить на части в четыре, пять, три и две строки. Пожалуйста, не забудьте про два конденсатора посередине переменной резисторы.
10-контактный интерфейс ISP используется не очень часто, поэтому недоступны снаружи корпуса. Сила питание расположено в верхней левой части пластикового корпуса.
После включения питания на ЖК-дисплее появляется сообщение примерно 2,5 секунды, показывая функцию машины, программное обеспечение версию и авторские права, причем формат зависит от доступное количество символов строки. Машина готов к работе.

2.1 Переключатели

Переключатель Time меняет отображение с частоты (переключатель открыт) на время (переключатель замкнут). Выход частоты находится в Гц (cs/s) с двумя десятичными знаками, вывод времени в микросекунды. Оба значения округлены и отформатированы с помощью разделители тысяч.
Если выбран частотный выход, переключатель Rpm изменяет от частоты до выстрелов в минуту (= 60 * f). Если выбран вывод времени, этот переключатель игнорируется.
Переключатель Inv программно инвертирует выходные сигналы без замены выходного разъема.
Если используется однострочный ЖК-дисплей, переключатель Pulse вызывает дисплей для отображения ширины импульса в % вместо частота/время нормально отображаются. В случае двухстрочного ЖК-дисплее длительность импульса постоянно отображается в строке 2.

2.2 Выходные сигналы

Цифровой выходной сигнал доступен в положительном и перевернутая форма на двух разъемах CINCH. Избегать емкостных эффектов линии должны быть короткими и не экранированный. В этом разделе описывается работа процессора, интерфейса ISP и ЖК-дисплея.

3.1 Процессорная часть

Процессор ATmega8 работает с внешним Xtal и соответствующий внутренний осциллятор. Потому что процессор поставляется с внутренним RC-генератором с частотой 1 МГц/с, соответствующие предохранители должны быть установлены в первую очередь, чтобы использовать Xtal как источник часов. Следующие комбинации предохранителей должны использоваться:

• СКОПТ = 0
• CLKSEL3..CKSEL0 = 1111
• SUT1..SUT0 = 11 или 10

Перепрограммирование этих предохранителей может быть выполнено либо внешне на плате программирования (например, с STK500 и ATMEL Studio) или в готовой системе с интерфейс провайдера (например, с PonyProg2000).

Путем программирования предохранителей с помощью STK500 Xtal должен быть подключен к устройству, в противном случае Mega8 больше не будет реагировать после программирования предохранителей. предохранители правильно запрограммированы выбором одного из двух последние опции устройства.

При использовании PonyProg обратите внимание, что предохранители отображаются перевернутыми. Чтобы иметь ориентацию: по умолчанию CKSEL3..CKSEL0 равны 0001, а SUT1..SUT0 равны 10. Считайте предохранители, сначала нажав кнопку чтения. Конечно, Xtal должен быть установлен на AVR перед программированием предохранители. Предохранители CLKSEL и SUT1 должны быть запрограммированы как отображается здесь, SUT0 можно запрограммировать на 1 или 0. Если вы столкнулись с проблемами во время запуска, затем запрограммируйте это на 1 (SUT1:SUT0 = 11).

Входы разомкнутого переключателя в начале переводятся в высокий уровень программная активация внутренних подтягивающих резисторов. Если выключатели закрыты, входные линии подтянуты к логический ноль. Переключатель Pulse нужен только в том случае, если используется однострочный ЖК-дисплей.

Генерация сигнала осуществляется с помощью внутреннего 16-разрядного таймер/счетчик TC1 в режиме Fast-PWM. График показывает функции TC1 в этом режиме и показывает параметры которые влияют на работу (синий).

Тактовый генератор, управляемый внешним Xtal, деленное прескалером TC1 на 1, 8, 64, 256 или 1024 и управляет счетчиком. Когда счетчик достигает Значение TOP, которое было записано программным обеспечением в двойное регистр ICR1, счетчик сбрасывается со следующим тактовым циклом и сравните выходы OC1A (порт-бит PB1, контакт 15) и OC1B. (Порт-бит PB2, контакт 16) активированы. Частота генератор так определяется ICR1. В зависимости от выбранное значение длительности импульса сигнала, сравнить значения в парах регистров COMPA и COMPB. скорректировано. Если счетчик достигает этих значений сравнения, соответствующий выход сравнения деактивирован и остается таким пока счетчик не достигнет TOP.
Два выхода OC1A и OC1B программно имеют разные полярность. Они производят инвертированные сигналы одинаковой длительности. Переключатель Inv программно инвертирует эту полярность.

Регулировка частоты осуществляется переменным резистором подключен к входу ADC0. Резистор звонит напряжение от 0,000 до 5,000 В на ADC0 (порт PC0, штифт 23). После преобразования значение от 0x00 до 0x1F полученные результаты. Это значение используется для выбора соответствующего значения для TOP в ICR1 из таблицы с 1024 значениями (Lookup-Table, Включите файл rectgen_m8_table.inc). В зависимости от значение, считанное с ADC0, управляющий байт предделителя для TC1 также готовится. Оба значения хранятся в SRAM до тех пор, пока происходит обновление TC1.

Настройка длительности импульса осуществляется второй переменной резистор и напряжение достигает ADC1 (порт PC1, контакт 24), который также преобразуется в значение от 0x00 до 0x1F. Значение TOP умножается на это значение конверсии и затем разделить на 1024, чтобы получить значение сравнения, рядом с быть записаны в COMPA и COMPB.
В этом же цикле считывается переключатель Inv и результирующее контрольное значение для правильной полярности OC1A и определяется OC1B.

С указанными параметрами счетчик TC1 работает бесплатно без дополнительных программных накладных расходов. В целях для обновления этих параметров 8-битный таймер/счетчик TC0 используется. Предделитель TC0 делит системные часы на 1024 и переполняется после 256 импульсов предделителя (@16Mcs/s: каждые 16 384 мс). прерывания TC0 и уменьшает регистр с 30. Если он достигает нуля (после 492 мс), АЦП подключен к канал 0 и начинается первое преобразование.
АЦП работает с тактовой частотой, полученной из системных часов и разделить на 128. После первого АЦП результат завершен, АЦП прерывает ЦП. подпрограмма обслуживания прерывания считывает результат в двойное регистр, устанавливает бит флага, мультиплексирует канал 1 в АЦП и начинает второе преобразование. Если в результате второе преобразование прерывает ЦП, этот результат чтения, АЦП выключается и устанавливается сигнальный флаг.
Преобразование значений АЦП и обновление TC1 выполняется асинхронно в основном цикле программы, после флаг сигнала был установлен службой прерывания рутина. Значения АЦП преобразуются, и TC1 запрограммирован с новыми параметрами. После программирования TC1, ЖК-дисплей обновлен и основной цикл программы заканчивается до тех пор, пока не проснется следующее прерывание переполнения TC0 ЦП.

3.2 ЖК-дисплей

ЖК-дисплей подключен к 8-битному порту данных, а два управляющие линии E (возможность) и R (регистрация) S (выбор). Линия R(ead)/W(rite) постоянно включена, вся управление синхронизацией осуществляется в правильных петлях синхронизации.

После запуска программы и после времени ожидания внутреннего инициализации ЖК-дисплея ЖК-дисплей устанавливается в следующие режимы:

• 8-битный интерфейс
• Работа с одной или двумя линиями (в зависимости от значения в программе)
• нет смещения дисплея
• курсор выключен
• мигает не горит

Затем в течение 2,5 секунд отображается сообщение.

После каждого обновления таймера TC1 также обновляется ЖК-дисплей. Сначала значение CTC в ICR1 умножается на прескалер. значение (1, 8, 64, 256, 1024). I отображение частоты выбрана, тактовая частота, умноженная на 100, равна разделить на это значение, чтобы получить целое число, представляющее частоты с разрешением 0,01 имп/с. Если отображение время выбрано (переключатель Time замкнут), значение CTC в ICR1 умножается на значение прескалера, а затем умножить на коэффициент 25 600 000 000 / часы (@16MHz: 1.600), чтобы получить время в микросекундах (*100). Если используется двухстрочный ЖК-дисплей, значение частоты или времени отображается в строке 1. В случае однострочного отображения это отображается, только если переключатель Pulse разомкнут.

Длительность импульса рассчитывается путем умножения сравнения значение в COMPA или COMPB на 10 000 и деление на CTC значение в ICR1. Полученное целое число является шириной импульса в % с разрешением 0,01%. Это значение записывается в строке 2 (на двухстрочном ЖК-дисплее) или в строке 1 (на однострочный ЖК-дисплей, если переключатель Pulse замкнут).
Дисплей обновляется приблизительно 2 раза в секунду.

На более высоких частотах частота и длительность импульса не могут быть настроены на точные значения из-за ограниченного разрешения 16-битного счетчика. Это признано двумя последними отображаются десятичные дроби. В связи с тем, что отображается числа рассчитываются из реальных значений, используемых в TC1, эти цифры правильные.

3.3 Интерфейс интернет-провайдера

Интерфейс ISP предназначен для обновления программного обеспечения в цепи. Доступ к данным и тактовым сигналам MOSI, MISO и SCK осуществляется на 1-полюсном разъеме. По линии RESET (порт PC6, контакт 1) интерфейс ISP выводит ATmega8 на режим программирования. После отпускания RESET ресивер перезапускается.
Светодиод программирования указывает на активный цикл программирования, активен только в случае программирования. Если не встроить, или если вместо 10-контактного разъема используется 6-контактный стандарт, это не меняет функционирование. Программное обеспечение написано исключительно на языке ассемблера и разделены на три разных пакета. Перед сборкой исходный код ряд параметров должен быть скорректирован для оптимизации оборудования.

4.1 Перед сборкой

4.

1.1 Таблица частот Таблица частот в файле rectgen_m8_table.inc содержит 1024 слова для преобразования выбранного напряжение на значение CTC для ICR1. Значения были рассчитывается с помощью электронной таблицы и экспортируется как файл Include-Text. Если вы вносите изменения в эту таблицу, обратите внимание, что это может иметь последствия для значений предварительного делителя. В в этом случае вам придется перенастроить значения прескалера в подпрограмме Convert в файле rectgen_m8_v1.asm (текущие значения: 392, 225, 60 и 3).

При изменении тактовой частоты генератора Xtal постоянные часы должны быть изменены. В этом случае также 5-байтовые константы cDivFx и cDivUx должны быть соответственно изменилось. Они не могут быть рассчитаны с помощью ассемблер из-за проблем с переполнением. Обратите внимание, что изменения в тактовой частоте автоматически меняют Циклы синхронизации ЖК-дисплея, никаких дополнительных настроек в драйвере рутина необходима.

Константы cLcdLw и cLcdLn определяют подключенный ЖК.