Ugavi wa Nguvu ya Umeme Iliyodhibitiwa Dijitali: Hatua 6 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Katika miaka ya ujana, karibu miaka 40 iliyopita, niliunda usambazaji wa umeme wa laini mbili. Nilipata mchoro wa skimu kutoka kwa jarida liitwalo 'Elektuur', siku hizi linaitwa 'Elektor' huko Uholanzi. Usambazaji huu wa umeme ulitumia potentiometer moja kwa marekebisho ya voltage na moja kwa marekebisho ya sasa. Baada ya miaka mingi hizi potentiometers hazikufanya kazi kwa usahihi tena ambayo ilifanya iwe ngumu kupata voltage thabiti ya pato. Ugavi huu wa umeme unaonyeshwa kwenye picha.

Kwa wakati huo huo nilichukua maendeleo ya programu iliyoingizwa kama sehemu ya burudani yangu, nikitumia mdhibiti mdogo wa PIC na lugha ya programu ya JAL. Kwa kuwa bado ninataka kutumia usambazaji wangu wa umeme - ndio unaweza kununua anuwai za bei rahisi siku hizi - nilipata wazo la kuchukua nafasi ya nguvu za zamani na toleo la dijiti na kwa hivyo mradi mpya wa PIC ulizaliwa.

Kwa kurekebisha voltage ya usambazaji wa umeme ninatumia microcontroller ya PIC 16F1823 inayotumia vifungo 6 vya kushinikiza kama ifuatavyo:

• Kitufe kimoja cha kushinikiza kwa kuwasha au kuzima voltage ya pato bila hitaji la kuwasha au kuzima kabisa umeme
• Kitufe cha kushinikiza kuongeza voltage ya pato na kifungo kingine cha kushinikiza ili kupunguza voltage ya pato
• Vifungo vitatu vya kushinikiza vitumike kama kuweka mapema. Baada ya kuweka voltage fulani ya pato, voltage hiyo halisi inaweza kuhifadhiwa na kupatikana kwa kutumia vifungo hivi vya kushinikiza vilivyowekwa

Ugavi wa umeme una uwezo wa kutoa voltage kati ya 2.4 Volt na 18 Volt na kiwango cha juu cha 2 Ampere.

Hatua ya 1: Ubunifu wa Awali (marekebisho 0)

Nilifanya marekebisho kadhaa kwenye mchoro wa asili wa skimu ili kuifanya iweze kuidhibiti na potentiometer ya dijiti. Kwa kuwa sikuwahi kutumia potentiometer ya asili kwa marekebisho ya sasa hapo zamani, niliiondoa na kuibadilisha na kipinga cha kudumu, nikipunguza kiwango cha juu cha sasa hadi 2 Ampere.

Mchoro wa skimu unaonyesha usambazaji wa umeme, uliojengwa karibu na mdhibiti wa zamani wa LM723 wa voltage. Niliunda pia bodi ya mzunguko iliyochapishwa kwa hiyo. LM723 ina joto la rejeleo linalolipwa kwa joto na kipengee cha sasa cha upeo na anuwai ya voltage. Voltage ya kumbukumbu ya LM723 huenda kwa potentiometer ya dijiti ambayo wiper imeunganishwa na pembejeo isiyo ya kubadilisha ya LM723. Potentiometer ya dijiti ina thamani ya 10 kOhm na inaweza kubadilishwa kutoka 0 Ohm hadi 10 kOhm katika hatua 100 ukitumia kiwambo cha serial cha waya 3.

Ugavi huu wa umeme una volt ya dijiti na mita ya ampere ambayo hupokea nguvu zake kutoka kwa mdhibiti wa voltage ya Volt 15 (IC1). Volt hii 15 pia hutumiwa kama pembejeo kwa mdhibiti wa voltage ya 5 Volt (IC5) inayowezesha PIC na potentiometer ya dijiti.

Transistor T1 hutumiwa kuzima LM723 ambayo huleta voltage ya pato kwa 0 Volt. Kuzuia nguvu R9 hutumiwa kupima sasa, na kusababisha kushuka kwa voltage juu ya kontena wakati wa sasa unapita. Kushuka kwa voltage hii kunatumiwa na LM723 kupunguza kiwango cha juu cha pato kwa 2 Ampere.

Katika muundo huu wa awali, Electrolytic Capacitor na Power Transistor (aina 2N3055) hawako kwenye bodi. Katika muundo wangu wa asili kutoka miaka mingi iliyopita Electrolytic Capacitor alikuwa kwenye bodi tofauti kwa hivyo niliiweka hiyo. Transistor ya umeme imewekwa kwenye bamba la kupoza nje ya baraza la mawaziri kwa baridi bora.

Vifungo vya kushinikiza viko kwenye jopo la mbele la baraza la mawaziri. Kila kitufe cha kushinikiza kimevutwa juu na vizuia 4k7 kwenye ubao. Vifungo vya kushinikiza vimeunganishwa na ardhi ambayo huwafanya kuwa chini.

Unahitaji vifaa vifuatavyo vya elektroniki kwa mradi huu (alsosee marekebisho 2):

• 1 PIC microcontroller 16F1823
• 1 potentiometer ya dijiti ya 10k, aina X9C103
• Wasimamizi wa Voltage: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Marekebisho ya daraja: B80C3300 / 5000
• Transistors: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Diode: 2 * 1N4004
• Capacitors ya Electrolytic: 1 * 4700 uF / 40V, 1 * 4.7 uF / 16V
• Capacitors kauri: 1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• Resistors: 1 * 100 Ohm, 1 * 820 Ohm, 1 * 1k, 2 * 2k2, 8 * 4k7
• Kuzuia nguvu: 0.33 Ohm / 5 Watt

Niliunda pia bodi ya mzunguko iliyochapishwa ambayo imeonyeshwa kwenye skrini iliyoambatanishwa na picha.

Hatua ya 2: Ubuni uliorekebishwa (marekebisho 2)

Baada ya kuamuru bodi za mzunguko zilizochapishwa nilipata wazo la kuongeza kipengee ambacho ninaita "ulinzi wa voltage". Kwa kuwa nilikuwa bado na kumbukumbu nyingi za programu zilizopatikana katika PIC niliamua kutumia Analog iliyojengwa ndani ya Analog to Digital Converter (ADC) kupima voltage ya pato. Ikiwa voltage hii ya pato - kwa sababu yoyote - huenda juu au chini, usambazaji wa umeme umezimwa. Hii italinda mzunguko uliounganishwa dhidi ya zaidi ya voltage au itasimamisha mzunguko wowote mfupi. Hii ilikuwa marekebisho 1 ambayo ni ugani wa kurekebisha 0, muundo wa awali.

Ingawa nilijaribu muundo huo kwa kutumia ubao wa mkate (angalia picha), bado sikufurahi nayo. Wakati mwingine ilionekana kuwa potentiometer ya dijiti sio kila wakati ilikuwa sawa sawa, k.v. wakati wa kupata thamani iliyowekwa tayari. Tofauti ilikuwa ndogo lakini ilisumbua. Haiwezekani kusoma thamani ya potentiometer. Baada ya mawazo kadhaa niliunda marekebisho 2 ambayo ni urekebishaji mdogo wa marekebisho 1. Katika muundo huu, angalia marekebisho ya mchoro 2, sikutumia potentiometer ya dijiti lakini nilitumia Dijitali iliyojengwa kwa Analog Converter (DAC) ya PIC kudhibiti voltage ya pato kupitia LM723. Shida tu ilikuwa kwamba PIC16F1823 tu ina 5-bit DAC ambayo haikutosha kwa sababu hatua za juu na chini zingekuwa kubwa sana. Kwa sababu hiyo nilibadilisha PIC16F1765 ambayo ina 10-bit DAC kwenye bodi. Toleo hili na DAC lilikuwa la kuaminika. Bado ningeweza kutumia bodi ya mzunguko iliyochapishwa ya kwanza kwani ninahitaji tu kuondoa vifaa kadhaa, kuchukua nafasi ya capacitor 1 na kuongeza waya 2 (waya 1 tayari ilikuwa inahitajika kwa kuongeza huduma ya kugundua voltage ya marekebisho 1). Nilibadilisha pia mdhibiti wa 15 Volt kuwa toleo la 18 Volt ili kupunguza utaftaji wa nguvu. Tazama mchoro wa skimu ya marekebisho 2.

Kwa hivyo ikiwa unataka kwenda kwa muundo huu unahitaji kufanya yafuatayo ikilinganishwa na marekebisho 0:

• Badilisha PIC16F1823 na PIC16F1765
• Hiari: Badilisha 78L15 kwa 78L18
• Ondoa aina ya potentiometer ya dijiti X9C103
• Ondoa resistors R1 na R15
• Badilisha nafasi ya electrolytic capacitor C5 na kauri capacitor ya 100 nF
• Fanya unganisho kati ya pini ya IC4 13 (PIC) hadi IC2 pin 5 (LM723)
• Fanya unganisho kati ya pini ya IC4 3 (PIC) na pini ya IC2 4 (LM723)

Pia nilisasisha bodi ya mzunguko iliyochapishwa lakini sikuamuru toleo hili, angalia skrini.

Hatua ya 3: (Dis) Mkutano

Katika picha unaona usambazaji wa umeme kabla na baada ya kuboreshwa. Ili kufunika mashimo ambayo yalifanywa na potentiometers niliongeza jopo la mbele juu ya jopo la mbele la baraza la mawaziri. Kama unavyoona nilikuwa nimetengeneza nguvu mbili ambapo vifaa vyote vya umeme hujitegemea kabisa. Hii inafanya uwezekano wa kuziweka katika safu endapo nitahitaji voltage ya pato kubwa kuliko 18 Volt.

Kwa sababu ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa ilikuwa rahisi kukusanya umeme. Kumbuka kwamba capacitor kubwa ya elektroni na transistor ya nguvu haziko kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa. Picha inaonyesha kuwa kwa marekebisho 2 vifaa vingine hazihitajiki tena na waya 2 zilihitajika moja kuongeza huduma ya kugundua voltage na nyingine kwa sababu ya uingizwaji wa potentiometer ya dijiti na Digital to Analog Converter ya PIC microcontroller.

Kwa kweli unahitaji transformer ambayo ina uwezo wa kusambaza 18 Volt AC, 2 Ampere. Katika muundo wangu wa asili nilitumia kibadilishaji cha msingi cha pete kwa sababu ni bora zaidi (lakini pia ni ghali zaidi).

Hatua ya 4: Programu ya Marekebisho 0

Programu hufanya kazi kuu zifuatazo:

• Kudhibiti voltage ya pato la usambazaji wa umeme kupitia potentiometer ya dijiti

• Shughulikia sifa za vifungo vya kushinikiza, ambazo ni:

  • Washa / Zima. Hii ni kazi ya kugeuza ambayo huweka voltage ya pato kwa 0 Volt au kwa voltage ya mwisho iliyochaguliwa
  • Voltage juu / Voltage chini. Kwa kila kushinikiza kwenye kitufe voltage huenda juu kidogo au chini kidogo. Wakati vifungo hivi vya kushinikiza vinakaa kubanwa kazi ya kurudia imeamilishwa
  • Duka lililowekwa mapema / Rudisha mapema. Mpangilio wowote wa voltage unaweza kuhifadhiwa kwenye EEPROM ya PIC kwa kubonyeza kitufe cha kushinikiza kilichowekwa tayari kwa sekunde 2. Ukibonyeza fupi utapata dhamana ya EEPROM kwa seti hiyo iliyowekwa na kuweka voltage ya pato ipasavyo

Kwa nguvu, pini zote za PIC zimewekwa kama pembejeo. Ili kuzuia kwamba voltage isiyojulikana iko kwenye pato la usambazaji wa umeme pato hukaa kwa Volt 0 hadi PIC itakapokuwa inafanya kazi na potentiometer ya dijiti imeanzishwa. Nguvu hii ya chini inapatikana kwa kontena la kuvuta-R14 ambalo linahakikisha kuwa transistor T1 inazima LM723 hadi itolewe na PIC.

Programu zingine ni mbele. Vifungo vya kushinikiza vinachunguzwa na ikiwa kuna kitu kinahitaji kubadilika, thamani ya potentiometer ya dijiti inabadilishwa kwa kutumia kiunganishi cha waya tatu. Kumbuka kuwa potentiometer ya dijiti pia ina chaguo la kuweka mipangilio lakini hii haitumiki kwani mipangilio yote imehifadhiwa kwenye EEPROM ya PIC. Muunganisho na potentiometer haitoi huduma kusoma thamani ya wiper nyuma. Kwa hivyo kila wakati wiper inapohitaji kupangiliwa upya kwa thamani fulani, jambo la kwanza linalofanyika ni kurudisha wiper kwenye nafasi ya sifuri na kutoka hapo tuma idadi ya hatua za kuweka wiper katika nafasi sahihi.

Ili kuzuia kwamba EEPROM imeandikwa kwa kila kitufe cha kitufe, na hivyo kupunguza muda wa kuishi wa EEPROM, yaliyomo ya EEPROM imeandikwa sekunde 2 baada ya vifungo vya kushinikiza kuamilishwa tena. Hii inamaanisha kuwa baada ya mabadiliko ya mwisho ya vifungo vya kushinikiza, hakikisha kusubiri angalau sekunde 2 kabla ya kubadili nguvu ili kuhakikisha kuwa mpangilio wa mwisho umehifadhiwa. Unapowashwa, usambazaji wa umeme utaanza kila wakati na voltage ya mwisho iliyochaguliwa iliyohifadhiwa katika EEPROM.

Faili ya chanzo ya JAL na faili ya Intel Hex ya kupanga programu ya PIC kwa marekebisho 0 imeambatishwa.

Hatua ya 5: Programu ya Marekebisho 2

Kwa marekebisho 2 mabadiliko kuu katika programu ni yafuatayo:

• Kipengele cha Kugundua Voltage kiliongezwa kwa kupima voltage ya pato la usambazaji wa umeme baada ya kuweka. Kwa hili kibadilishaji cha ADC cha PIC kinatumika. Kutumia ADC, programu huchukua sampuli za voltage ya pato na ikiwa baada ya sampuli chache voltage ya pato ni karibu 0.2 Volt juu au chini kuliko Voltage iliyowekwa, usambazaji wa umeme umezimwa.
• Kutumia DAC ya PIC kudhibiti voltage ya pato la umeme badala ya kutumia potentiometer ya dijiti. Mabadiliko haya yalifanya programu iwe rahisi kwani hakukuwa na haja ya kuunda kiolesura cha waya-3 kwa potentiometer ya dijiti.
• Badilisha nafasi katika EEPROM kwa kuhifadhi kwenye Flash Endurance. PIC16F1765 haina EEPROM kwenye bodi lakini hutumia sehemu ya programu ya Flash kuhifadhi habari isiyo na tete.

Kumbuka kuwa Utambuzi wa Voltage haujaamilishwa mwanzoni. Kwa nguvu vifungo vifuatavyo vinachunguzwa kwa kusukuma:

• Bonyeza kifungo cha kuzima / kuzima. Ikiwa imesisitizwa vipengee vyote vya kugundua voltage vimezimwa.
• Kitufe cha kushinikiza chini. Ukigundua utaftaji wa voltage ya chini umeamilishwa.
• Kitufe cha kushinikiza juu. Ukigundua utaftaji wa voltage ya juu umeamilishwa.

Mipangilio hii ya kugundua voltage imehifadhiwa kwenye Kiwango cha Uvumilivu wa Juu na inakumbukwa wakati usambazaji wa umeme umewashwa tena.

Faili ya chanzo ya JAL na faili ya Intel Hex ya kupanga programu ya PIC ya marekebisho 2 pia imeambatanishwa.

Hatua ya 6: Matokeo ya Mwisho

Kwenye video unaona marekebisho ya usambazaji wa umeme 2 yakifanya kazi, inaonyesha huduma ya kuzima / kuzima nguvu, voltage juu / voltage chini na utumiaji wa mipangilio ya awali. Kwa onyesho hili pia niliunganisha kontena kwa usambazaji wa umeme ili kuonyesha kuwa mkondo halisi unapita ndani yake na kwamba kiwango cha juu cha sasa ni mdogo kwa 2 Ampere.

Ikiwa una nia ya kutumia mdhibiti mdogo wa PIC na JAL - Pascal kama lugha ya programu - tembelea wavuti ya JAL.

Furahiya kuifanya hii iwe yenye Agizo na inakutazamia athari na matokeo.