Розробка джерела високостабільної напруги з мікропроцесорним керуванням

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова робота

на тему:

Розробка джерела високої стабільної напруги з мікропроцесорним керуванням

Зміст

• Вступ
• 1 Аналітичний огляд літератури
• 2 Аналіз вихідних даних та розробка структурної схеми
• 3 Розробка функціональної схеми
• 4 Вибір елементної бази
• 5 Розробка, розрахунок та опис принципової схеми
• 6 Розробка програмного забезпечення
• 7 Розрахунок надійності
• 8 Розрахунок потужності споживання
• Інструкція з експлуатації
• Інструкція з експлуатації
• Висновки
• Література
• Вступ
• Останнім часом на ринку техніки відбувається масовий приплив різноманітної автоматизованої апаратури різного призначення і різної складності від телефонної картки до надскладної серверної системи. Це стало можливим завдяки мікроконтролерам. Мікроконтролери застосовуються в усіх сферах нашого життя і вона розширює і збільшує свої можливості щорічно. Те що здавалося нам п'ять років тому нездійсненним зараз цілком можливо завдяки стрімкому розвитку технології виробництва електронних компонентів. Раніше все було розміщене (мікроконтролери) в декількох корпусах і один блок мікроконтролерів займав багато місця на платі. Тому й комп'ютери п'ять років тому були просто величезні. Ну а що ж тепер а зараз “все в одному корпусі” і комп'ютери зменшились до розмірів маленької записної книжечки. Раніше працівникові всі ці компоненти було важко розмістити на платі так як їх була сила силенна а також і розміри плати а зараз декілька мікросхем і машинна лазерна пайка деталей і крихітний контролер готовий.
• Проблема за проблемою така як якої фірми виробника чипів вибрати продукцію Intel, NVIDIA, Award, Atmel, Microchip…. Кожна з них пропонує нескінченну кількість найменувань а на додачу купу сторінок технічних описів і характеристик і ще англійською мовою, спробуй вибери. Нова елементна база дозволяє створити компактні та економічні прилади, здатні за допомогою персонального комп'ютера записувати в свою пам'ять текст, а потім в автономному режимі зчитувати його.
• На відміну від кількості найменувань мікроконтролерів засоби розробки програмного забезпечення набагато вужче. Найпоширенішим є Assembler, C, Pascal, C++, Delphi, Fortran, Visual Basic… звичайно кожна фірма використовує свою мову програмування чи змішує їх.
• Ці всі зменшення використовуються не лише для потреб людини а й для спрощення виробничого процесу, ремонту, перевірки тих чи інших пристроїв на працеспроможність чи достовірність вихідних даних. Все ж важко уявити теперішнє життя без всієї електроніки.
• У даному проекті мною буде розроблений пристрій на сучасному мікроконтролері, написана програма і розглянуті інструментальні засоби.
• 1. Аналітичний огляд літератури
• Пристрій що буде розроблено, представляє собою джерело високостабільної напруги з мікропроцесорним керуванням на основі мікроконтролера, який дозволяє стабілізувати довготривале відхилення мереженої напруги більш ніж 10% від номінального значення 220В.
• Основою джерела високостабільної напруги з мікропроцесорним керуванням є програмований мікроконтролер.
• Особливості мікроконтролера PIC16F84A:
• PIC16CXX - це 8-розрядні мікроконтролери з RISC архітектурою, що виробляється фірмою Microchip Technology. Це сімейство мікроконтролерів відрізняється низькою ціною, низьким енергоспоживанням і високою швидкістю. Дані мікроконтролери мають ЕПЗП (електропрограмувальний запам'ятовуючий пристрій) програм, ОЗП (оперативний запам'ятовуючий пристрій) даних і випускається в корпусах з 18 і 28 виводами. Даний пристрій - однократно програмується користувачем і призначені для пристроїв, в яких не буде проходити подальше зміна коду, які повністю протестовані і завершені. Ці контролери випускаються в пластикових із заздалегідь заданим типом зовнішнього генератора - кварцовим або RC. А ось для виробів, програма яких може змінюватись або містить які-небудь змінні частини, таблиці, параметри калібрування, ключі тощо. То для таких пристроїв випускається контролер PIC16F84A, що електрично стирається і перепрограмується. Саме такий контролер і використовується для MIDI клавіатури. Одним з плюсів цієї мікросхеми є те що вона містить електрично перепрограмувальний ПЗП (постійний запам'ятовуючий пристрій) коду чи даних.
• Далі я починаю детальний опис мікросхеми PIC16F84A з тих особливостей і переваг, які виділяють даний мікроконтролер серед інших. Для застосувань пов'язаних із захистом інформації, кожний PIC має свій біт секретності, який може бути запрограмований для заборони читання програмного коду і ПЗП даних. При програмуванні спочатку записується програмний код, перевіряється на правильність запису, а потім встановлюється біт секретності. Якщо спробувати прочитати дані з мікросхеми з встановленим бітом секретності, для PIC16F84A - 7 старших розрядів читатимуться як нулі, а 7 молодших розрядів представлятимуть зашифровані 14 розрядів команди. ПЗП даних PIC16F84A що електрично перепрограмується, при встановленому біті захисту не може бути зчитаний.
• Такий контролер в собі має дуже ефективну систему команд, яка складається з 35 інструкцій. Всі інструкції виконуються за один цикл, за винятком умовних переходів і команд що змінюють програмний лічильник, які виконуються за 2 цикли. Таким чином один цикл виконання інструкції складається з 4-х періодів тактової частоти. Отже, при частоті 4 Мгц, час виконання інструкції складає 1 мкс, а команди переходу всього за 2 мкс. Кожна інструкція складається з 14-и біт що діляться на код операції і операнд. Високій швидкодії цей контролер завдячує вдалій організації виконання команд в PIC досягається за рахунок використання двошинної архітектури замість традиційної одно шинної. Двошинна (Гарвардська) архітектура на відміну від одношинної (Фон-Неймановської) ґрунтується на наборі регістрів з розділеними шинами і адресним простором для команд і для даних. Набір регістрів означає, що всі програмні об'єкти, такі як порти введення-виведення, елементи пам'яті і таймер, є фізично реалізованими апаратними регістрами. Звичайно, Гарвардська архітектура і велика розрядність команди дозволяють зробити код для PIC більш компактним, ніж для інших мікроконтролерів й істотно підвищити швидкість виконання програм. Що до набору регістрів PIC-а то я привів його нижче.
• Звичайно всі програмні об'єкти, з якими може працювати PIC, є фізичними регістрами. Тому щоб зрозуміти як працює PIC, потрібно спробувати розібратися з тим, які регістри у нього існують і як з кожним з них працювати. Набір регістрів PIC16F84A складається з:
• - регістра непрямої адресації ( f0 );
• - регістра таймера/лічильника ( f1 );
• - регістра програмного лічильника ( f2 );
• - регістра слова стану ( f3 );
• - регістра вибору ( f4 );
• - регістрів введення-виведення ( f5,f6 );
• - регістрів ЕППЗП EEDATA, EEADR ( f8,f9 );
• - регістри загального призначення, спеціальних регістрів W, INTCON, OPTION.
• Нижче я приведу основні особливості мікроконтролера PIC16F84A:
• - скидання при включенні живлення (POR);
• - скидання по падінню напруги живлення;
• - програмування через послідовний порт (ICSPT) (з використанням 2-х виводів);
• - режим економії електроенергії при простої;
• - можлива зміна режиму роботи тактового генератора;
• - сторожовий таймер (WDT) з власним вбудованим RC-генератором (для підвищення надійності роботи);
• - програмний захист коду;
• - таймер ввімкнення живлення (PWRT) і таймер запуску основного генератора (OST).
• 2 Аналіз вихідних даних та розробка структурної схеми
• Проаналізуємо вихідні дані схеми, які є такими:
• - вихідна частота 50 Гц при вхідній в 50 Гц;
• - діапазон вхідної напруги яка стабілізується 145 - 275 В;
• - час переключення обмоток автотрансформатора - мікропроцесором не більше 40 мс.;
• Перш за все і по черзі і по розробці інших схем (принципової, функціональної, тощо) розробляють - структурну. Структурна схема при синтезі поєднує в собі найбільш важливу інформацію про склад, функції і структуру МПС. На структурній схемі звичайно зображують все в вигляді прямокутників. Вся схема поділена на основні і другорядні складові. Основні структурні вузли МПС показують в вигляді прямокутників і основні взаємозв'язки між ними. Другорядні - функціональні частини на структурних схемах звичайно не показують (наприклад, блок живлення), а якщо потрібно показати то лінії взаємозв'язку з основними функціональними частинами - зображають пунктиром. Якщо нам потрібно вивчити принцип роботи МПС нам необов'язково потрібно аналізувати величезну принципову схему. Ми можемо проаналізувати структурну схему яка значно менше і по ній можна швидко одержати уяву про склад, структуру і виконувані ним функції, не звертаючи уваги на схемну реалізацію його функціональних частин.
• В даному випадку до складу стабілізатора такі основні блоки: автотрансформатор, блок узгодження рівнів напруг, блок індикації, мікропроцесор, генератор, блок гальванічної розв'язки, блок перетворення напруги. Структурна схема джерела високо стабільної напруги з мікропроцесорним керуванням приведена на рисунку № 1
• Рисунок 1 - Структурна схема джерела високостабільної напруги з мікропроцесорним керуванням.
• 3. Розробка функціональної схеми
• Як правило в основі функціональної схеми лежить структурна схема. Слідуючи з вищесказаного функціональна схема являє собою дещо ускладнену схему електричного пристрою.
• Графічне зображення функціональної схеми дає найбільш наглядне уявлення про послідовність взаємодії функціональних частин МПС.
• На даному стабілізаторі мережевої напруги з мікропроцесорним керуванням входять такі основні елементи:
• Вхідний пристрій - призначений для утворення великого вхідного опору для більш надійної роботи пристрою.
• Автотрансформатор - призначений для ступінчастої корекції напруги.
• Мікропроцесор - мікросхема PIC16F84A, яка є головним пристроєм і виконує роль керуючого елементу.
• Стабілізатор частоти - елемент функціональної схеми, в якому основою є кварцовий резонатор і конденсатори. Цей елемент виконує функцію стабілізації зразкової частоти мікропроцесора.
• Блок індикації - містить в собі 8 світло діодів різного кольору, що призначені для відображення результату роботи.
• 4. Вибір елементної бази
• Після розробки функціональної схеми з'являється можливість вибору елементної бази МПС. В першу чергу необхідно вирішити, які функціональні частини можуть бути побудовані на інтегральних мікросхемах (ІМС), а які побудовані на дискретних. Таким чином, для побудови такого електронного пристрою, як випрямляч напруги з мікропроцесорним керуванням, використовуємо наступні елементи:
• - мікроконтролер PIC16F84А:
• В мікроконтролері використовується прогресивна RISC(KMOH) архітектура. В ньому збільшено розмір ядра та кількість внутрішніх та зовнішніх переривань.
• Характеристики високопродуктивного RISC-процесора, що є основою контролера:
• усього 35 простих для вивчення інструкцій;
• всі інструкції виконуються за один такт (200 нс), крім інструкції переходу, які виконуються за два такти (розгалуження);
• швидкість роботи: тактова частота до 20МГц мінімальна тривалість такту 200 нс;
• пам'ять програми: 1024 слова;
• пам'ять ЕСППЗП : 64 байт;
• пам'ять даних ОЗП: 68 байт;
• 8 бітні дані;
• 14 бітні команди;
• - 15 апаратних регістрів спеціального призначення;
• 8-рівневий апаратний стек;
• прямий, непрямий та відносний режими адресації для даних та інструкцій;
• чотири джерела переривання;
• зовнішній вхід RB0/INT;
• переповнення таймера TMR0;
• переривання при зміні сигналів на лінії порту В (PORTB)- по закінченню запису даних в ЕСППЗП (EEPROM);
• 1000 циклів запису/стирання FLASH пам'яті програми;
• 1000000 циклів запису/стирання пам'яті даних ЕСППЗП. Приведемо периферійні характеристики контролера:
• 13 ліній вводу/виводу з індивідуальним контролем напрямку;
• високоточні схеми для безпосереднього керування світлодіодними індикаторами: (25 мА макс. струм витоку, 25 мА макс. струм стоку);
• timer0: 8-розрядний таймер/лічильник з 8-розрядним програмованим попереднім дільником.
• Технологія КМОН контролера:
• економічна, високошвидкісна технологія КМОН ЕППЗП/ЭСППЗП;
• широкий робочий діапазон напруг живлення - від 2,0В до 5,5В;
• низьке споживання енергії:
• < 2мА при 5В, 4МГц;
• 15мкА при 2В, 32кГц;
• < 0,5мкА в режимі STANDBY при 2В.
• Рисунок 4 - УГЗ мікроконтролера РІС 16F84А
• На рисунку 4 в УГЗ мікроконтролера PIC16F84 є такі позначення:
• - RA0 - RA4 - двонаправлений порт А;
• - RB0 - RB7 - двонаправлений порт В;
• - OSC1/CLKIN - вхідна синхронізація;
• - OSC2/CLKOUT - вихідна синхронізація.
• Основні технічні характеристики мікросхеми PIC16F84А приведені в таблиці 1.
• Таблиця 1 - Характеристики мікроконтролера PIC16F84А

Характеристики	Значення
Температура навколишнього середовища, °С	-55...+125
Температура зберігання, °С	-65...+150
Напруга на VDD відносно VSS, В	-0,3... 7,5
Напруга на MCLR відносно VSS, мА	0,6.. 14
Максимальний струм лінії VSS, мА	150
Максимальний струм лінії VDD, мА	100
Потужність споживання, мВт	800

• Перелік параметрів приладів які входять до складу стабілізатора:
• постійні резистори типу МЛТ потужністю 0,125 Вт і опором 160 кОм (R1), 22 кОм (R3), 20 кОм (R5), 300 Ом (R6-R12), 510 Ом (R13-R21);
• підстроечні резистори потужністю 0,5 Вт і опором 15 кОм (R2), 22 кОм (R4);
• конденсатори неполярні керамічні С1 ємністю 2 мкФ і напругою 750 В, С3 ємністю 0,1 мкФ і напругою 16 В, С4,С5 ємністю 20 мкФ;
• конденсатори полярні керамічні С2 ємністю 10000 мкФ і напругою 16В, С6 ємністю 1 мкФ і U - 16 В, С7 ємністю 200 мкФ і напругою 25 В;
• кварцовий резонатор з частотою 4 МГц;
• В даному випрямлячі ми застосовуємо випрямні діоди: VD1 - Д814В U_стаб. - 10 В при I_стаб. 5 мА, R_диф. при 0 ⁰С - 12 Ом, U_{пост.пр.} - 1 В при I_пр. 50 мА, I_{пост.звор.} - 0,1 мкА при U_звор. - 1 В; VD3 - Д815А U_{стаб.номин.} - 56 В при I_{стаб.номин.} 50 мА, R_диф. при 0 ⁰С - 0,6 Ом; VD4-КД243А I_{мах.пр.ср.} - 10 А, U_{звор.мах.}- 300 В, U_{пост.сер.}- 1,2 В, I_{пост..звор.} - 3 мА при U_{звор.мах.} ;VD2, VD5 - VD10 - КЦ407А I_{сер.вип.} 500 мА, I_{сер.вип.імп.} 3 А, U_звор.- 400 В, I_звор.- 5 мкА при U_звор.- 400 В;

HL1-HL8 - світло діоди АЛ307БМ виконують роль блоку індикації Їх основні параметри приведені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Параметри світлодіодів АЛ307БМ

Параметри	Значення
Колір свічення	червоний
Прямий струм, мА	10
Максимальна пряма напруга, В	2 (1,8-2,2)
Максимальна зворотна напруга, В	2
Максимальний прямий струм, мА	22
Максимальний імпульсний прямий струм, мА	100
Тривалість імпульсу, мс	2

сімістори VS1 - VS6 КУ208Г параметри яких - U_{пост.пр.}- 400 В, I_{пост..пр.} - 0,5 А, I_{імп..пр.} - 1 А;

автотрансформатор ТС-180-2 має можливість живити навантаження потужністю до 1 кВт;

оптопари слугують для гальванічної розв'язки різних кіл U1 - U6 АОУ103Б параметри яких - U_{вих.кола} не менше 200 В, U_{звор.вих.}- не менше 200 В, I_вкл.- 10 мкА, U_{вх.кола} не менше 5 В, t_вкл. - 15 мкс, t_викл. - 100 мкс;

- стабілізатор напруги з фіксованою вихідною напругою - це мікросхема (мостова) КР142ЕН5А. Основні її характеристики приведені в таблиці 3.

Таблиця 3 - Характеристики мікросхеми КР142ЕН5А

Характеристики	Значення
Вихідна напруга, В	5
Мінімальна вихідна напруга, В	4,9
Максимальна вихідна напруга, В	5,1
Максимальна нестабільність по напрузі, %/В	0,05
Максимальна нестабільність по струму, %/А	1,33
Максимальний температурний коефіцієнт напруги, %/°С	0,02
Максимальний струм споживання, мА	10
Гранично допустимі режими: - мінімальна вхідна напруга, В - максимальна вихідна напруга, В - максимальна вихідний струм, А.	7,5 15 1,5

5. Розробка, розрахунок та опис принципової схеми

Розробка принципової схеми виконується на етапі проектування і представляє собою вищий рівень розробки електронних пристроїв, ніж рівень розробки структурної і функціональної схем.

Принципова схема синтезується на основі функціональної схеми та аналізу вимог технічного засобу, а також вимог, що висуваються розробником до кожного функціонального елемента.

Принципова схема є основою для розробки інших конструкторських документів, наприклад, схем з'єднань (монтажних) і креслень. Користуються ними звичайно для вивчення принципів роботи МПС, а також при наладці, контролі і ремонті апаратури.

Розробка принципової схеми полягає у виборі однієї з відомих схем, яка найбільш повно відповідає сукупності техніко-економічних вимог при максимальній її простоті і надійності.

Розрахунок елементів принципової схеми ведеться до розрахунку номіналів резисторів, конденсаторів, діодів, оптопар, мікроконтролерів, які входять до складу принципової схеми. В даному випадку номінали резисторів, конденсаторів, діодів, оптопар, мікроконтролерів, величини їх опорів і потужностей споживання та ємностей приведені в розділі „Вибір елементної бази".

В описі принципової схеми описується принцип дії розробленого пристрою за схемою електричною принциповою.

Як видно з функціональної схеми основний елемент стабілізатора напруги - мікроконтролер PIC16F84А, який здійснює вимір мережевої напруги , яка потрапляє на вхід приладу, іде опрацювання отриманих значень і вивід результатів вимірювання на "табло" яке складається з світло діодів. Значення виміряної і випрямленої мережевої напруги виводиться на вісім світло діодів HL1-HL8 при чому на HL1- HL3 виводиться значення "Високої", "Нормальної", "Низької" напруги. Світло діоди HL4- HL8 відіграють роль вказівника рівня відсоткового відхилення напруги від 220 В. При чому, якщо, наприклад напруга в мережі 270В то вона знаходиться в діапазоні від 265 до 275 В який передбачений схемою то горить світло діод HL4 ("-15%") і блимає HL1 ("Високе") попереджаючи що напруга небезпечна для звичайних приладів.

Отже перейдемо до самої роботи приладу і принципу виміру і випрямлення мережевої напруги. Принципова схема приладу показана на рисунку 1 в розділі "Аналітичний огляд літератури". По записаній в пам'ять програмі МК DD1 виконує виміри мережевої напруги в кожному періоді (20мс). З дільника R1R2 від'ємні на півхвилі мережевої напруги, проходячи через стабілітрон VD1, формує на ньому імпульси з амплітудою, визначаємою напругою стабілізації, в даному випадку 10В. З дільника R3R4, зменшуючи амплітуду отриманого сигналу від ТТЛ рівня, ці імпульси приходять на лінію 0 порта А, налаштований на вивід. З допомогою підстроечного резистора R4 нижній рівень сигналу на виході МК встановлений на 0,2…0,3 В нижче рівня логічного нуля.

Як видно з рисунка 5 при зміні мережевої напруги від 145 до 275 В довжина імпульсів, відповідних до логічного нуля, змінюється приблизно від 0,5 до 6 мс. Вимірюючи довжину цих імпульсів, програма МК вираховує рівень мережевої напруги в протікаю чому періоді.

Після ввімкнення стабілізатора мережева напруга контролюється під час 5 с. Якщо вона знаходиться в діапазоні від 145 до 275 В, блимає зелений світло діод HL2 "Нормальное", в інших випадках загоряється світлодіод HL3 "Низька" чи HL1 "Високе" ( в залежності від значення мережевої напруги ). В такому стані стабілізатор знаходиться до тих пір, доки напруга в мережі не ввійде в задані рамки.

Після того як пройшло 5 с і напруга в мережі залишається в допустимих рамках, МК видає команду на відкриття симистора VS1, через який автотрансформатор підключається до мережі. Після того МК ще по проходженні 0,5 с виконує контрольні заміри мережевої напруги, а потім, в залежності від результату виміру відкриває один з семисторів VS2 - VS6, тим самим підключаючи навантаження на один з п'яти виводів автотрансформатора. Гальванічна розв'язка семистора з МК виконується тиристорними оптопарами U1-U6.

При відхиленні мережевої напруги за допустимі рамки автотрансформатор разом з навантаженням відключається симистором VS1. Світлодіоди HL1 - HL8 індикують стан стабілізатора і рівень напруги в мережі.

В залежності від величини мережевої напруги U виводи додаткових обмоток автотрансформатора переключаються в залежності від рівня напруги в мережі. Якщо U<145 В і U>275 В -- то навантаження відключене від мережі, напруга знаходиться в діапазоні від 145 до 275 В то горить відповідний світлодіод при підключеному навантаженні.

Для попередження хаотичного переключення семисторів на випадок, якщо мережева напруга знаходиться на порозі переключення виводів автотрансформатора, в програму введений деякий "гістерезис" в спрацюванні. Наприклад якщо при збільшенні мережевої напруги від 189 до 190 В буде виконано переключення навантаження з виводу "+20%" на "+10%", і зворотно на "+20%" МК переключить навантаження тільки тоді, коли мережева напруга знизиться приблизно до 187 В. Затримка між зміною напруги в мережі і відповідним переключенням виводів автотрансформатора не перевищує 40 мс.

При "провале" мережевої напруги нижче 145 В на час більше 100 мс ("мож-но изменять, см. комментарии в исход-ном тексте программы") МК відключає автотрансформатор з підключеною до нього навантаження від мережі, при цьому гасне зелений світлодіод HL2 "Нормальное" і загоряется червоний світлодіод HL3 "Низкое". В випадку, если напруга в мережі піднялась вище 275 В, контрольоване навантаження буде відключене від мережі через 40 мс и загориться червоний світлодіод HL1 "Високое".

Пося того як напруга в мережі повернеться до норми (145<U<275 В), МК під час 15 с проводить контрольні заміри даного рівня. Цей процес супроводжеється блиманням зеленого світлодіода HL2 "Нормальное". Якщо цей час вийшов і мережева напруга не виходила за вказані рамки , HL2 перестае блимати і горить постійно, Але живлення на навантаження буде поденно лише після натиснення кнопки SB1.

6. Розробка програмного забезпечення

При розробці і налагодженні програми була використана безкоштовна програма Mplab надана фірмою Microchip.

MPLAB - це інтегроване середовище розробки (IDE) для сімейства мікроконтролерів PiCmicro фірми Microchip Technology Incorporated. MPLAB дозволяє писати, налагоджувати й оптимізувати програми для ваших розробок. MPLAB включає текстовий редактор, стимулятор (віртуальний відладник), менеджер проектів і підтримує емулятори (внутрішньосхемні відладники) MPLAB-ICE і PICMASTER, програматори PICSTART Plus і PRO МАТЕ II й інші засоби й інструменти розробок фірми Microchip і Інших фірм.

Інструментальні засоби MPLAB, організовані як спадаючі меню й обумовлені швидкі клавіші, дозволяють: - асемблеру вати, компілювати вихідний текст; - налагоджувати логіку роботи, спостерігаючи за допомогою емулятори чи, у реальному часі, з емулятором MPLAB-ICE ;- переглядати перемінні у вікнах перегляду;- програмувати кристали за допомогою програматорів PICSTART Plus чи PRO MATE II- і багато чого іншого.

MPLAB працює під Microsoft Windows 3.1х, Windows 95, 98, NT, 2000 (починаючи з версії 5.00.00). Правда не все додаткове устаткування, таке як внутрішньосхемні емулятори і програматори буде функціонувати під всіма операційними системами. Для більш докладного опису звертайтеся до спеціалізованої літератури і технічних описів фірми Microchip.

Опис програми можна знайти на Інтернет сайті фірми Microchip

Ще я хотів додати що вихідний текст програми ще можна знайти на ftp-сервері редакції журналу РАДИО в Інтернеті по адресі ftp://ftp.radio.ru/pub/2002/08/stab чи в журналі Радио за 2002/8 Hex версію, але все ж таки прошивати треба оригінальною програмою - MPLAB для більшої впевненості в правильності однократного запису даних на чіп.

Програма для налаштування контролера написана на мові Асемблер.

Программа работы микроконтроллера в стабилизаторе напряжения. Версия 1.0

LIST P=16F84

;Конфігурація приладу

CONSTANT U165=.111; Константи які визначають кордон мережевої напруги

CONSTANT U195=.148; переключення виводів автотрансформатора.

CONSTANT U210=.162

CONSTANT U230=.179

CONSTANT U245=.190

CONSTANT U260=.198

CONSTANT U275=.204

CONSTANT POWER_ON=.128; Час тестування мережі при стандартнову ввімкненні (5 сек.)

CONSTANT PWON_ERL=.250; Час тестування мережі після сбою живлення

CONSTANT PWON_ERH=.1;Дозвіл ввімкнення навантаження (10с)

CONSTANT CONFIG=.0 ;Алгоритм работи 0-без UPS, 1-сумісно з UPS

;************************************************************

;Опис використовуемих ресурсів мікроконтролера

RTCC EQU 0x01

TRISA EQU 0x85

TRISB EQU 0x86

STATUS EQU 3

RP0 EQU 5

PORTA EQU 0x05

PORTB EQU 0x06

OPTIONS EQU 0x81

INTCON EQU 0x0B

C equ 0

Z equ 2

TEMP EQU 0x0C

T_OFF EQU 0x0D

T_ONL EQU 0x0E

T_ONH EQU 0x0F

TS1 EQU 0x10

TS2 EQU 0x11

TS3 EQU 0x12

FLAGS EQU 0x13

REZ_U EQU 0x14

REZ_U2 EQU 0x15

OLD_U EQU 0x16

;Початкова індикація контролера і програми

BSF STATUS, RP0; Встановлюємо сторінку памяті 1

MOVLW B'00000001'; Налагоджуємо розряд 0 порта A на ввод, для виміру U.

MOVWF TRISA

MOVLW B'10000000'

MOVWF TRISB; Налагоджуємо розряд 7 порта В на ввод, для підключення кнопки.

MOVLW B'11000100'; Подключаем определитель до таймеру і встановлюємо коефіцієнт деления 1:32

MOVWF OPTIONS; Сигнал на таймер від внутрішнього генератора

BCF STATUS, RP0; Встановлюємо сторінку памяти 0

CLRF PORTA

CLRF PORTB

BTFSC STATUS, 4

GOTO L50

L51 BSF PORTB,; Виникло скидання від WDT через зависания контролера

BCF PORTB, 5;Сигналізуем, і блокуємо подальшу работу до натиснення кнопки

BSF PORTB, 4

BCF PORTA, 2;Команда на закриття симмисторов

BCF PORTA, 3

BCF PORTB, 0

BCF PORTB, 1

BCF PORTB, 2

BCF PORTB, 3

BTFSS PORTB, 7

GOTO L51

L50 CLRF INTCON

BCF PORTB, 5

BSF PORTB, 6

BSF PORTB, 4

MOVLW .250;Затримка 0.5с поки живлення після включення прийде в норму

MOVWF T_OFF

L29 CLRF RTCC

BCF PORTA, 2; Команда на закриття симмисторов

BCF PORTA, 3

BCF PORTB, 0

BCF PORTB, 1

BCF PORTB, 2

BCF PORTB, 3

L28 CLRWDT

MOVF RTCC, 0

SUBLW .250

BTFSC STATUS, C

GOTO L28

DECFSZ T_OFF

GOTO L29

CALL LEVEL_U

CALL LEVEL_U

CALL LEVEL_U

BCF FLAGS, 1

MOVLW .1

SUBLW CONFIG

BTFSC STATUS, Z

BSF FLAGS, 1 ;Работа стабилизатора сумісного з UPS

MOVLW .1;Перед включенням навантаження через 10с контролюємо напругу в мережі.

MOVWF T_ONH

MOVLW POWER_ON

MOVWF T_ONL

BSF FLAGS, 0

BCF PORTB, 6

BCF PORTB, 4

BSF PORTB, 5

GOTO L22

;Початок основного робочого циклу контролю і стабілізації напруги.

L5 BSF STATUS, RP0; Встановлюєм сторінку памяти 1 (Для перешкодостійкості)

MOVLW B'11000100';Подключаемо определитель до таймера і встановлюємо коефіцієнт деления 1:32.

MOVWF OPTIONS; Сигнал на таймер от внутрішнього генератора

BCF STATUS, RP0; Встановлюємо сторінку памяти 1

BCF FLAGS, 0

BSF PORTB, 5

MOVF REZ_U, 0 ; зберігаємо результат попереднього виміру

MOVWF OLD_U

L19 CALL LEVEL_U ; Визиваємо процедуру виміру напруги

MOVWF REZ_U

CALL LEVEL_U ;Визиваємо процедуру виміру напруги повторно

SUBWF REZ_U, 0;Зрівнюємо виміри

BTFSS STATUS, Z

GOTO L19; Повторюємо, поки результати не будуть однаковими

BTFSS PORTB, 7 ; Якщо натиснена кнопка то необхідно відключити навантаження

GOTO L40

BCF PORTB, 5

L47 MOVLW .200; Для відключення навантаження необхідно утримувати кнопку приблизно 2 сек.

MOVWF TEMP

L46 CLRF RTCC

L45 CLRWDT

BTFSS PORTB, 7

GOTO L40

MOVF RTCC, 0

SUBLW .250

BTFSC STATUS, C

GOTO L45

DECFSZ TEMP, 1

GOTO L46

BCF FLAGS, 0

GOTO L20; Необхідно відключити навантаження, переходимо на іншу гілку алгоритму

L40 BCF PORTA, 2; Команда на закриття симмисторов

BCF PORTA, 3

BCF PORTB, 0

BCF PORTB, 1

BCF PORTB, 2

BCF PORTB, 3

BSF PORTB, 5

MOVF REZ_U, 0;Зрівнюєм результат останнього виміру з результатом полученим

SUBWF OLD_U, 0; останньому циклі

BTFSC STATUS, Z

GOTO U0; перекоммутація симмисторов не потребуется

CLRF RTCC; Пауза 1мс, для завершення запирання симисторов

L17 CLRWDT

MOVF RTCC, 0

SUBLW .20

BTFSC STATUS, C

GOTO L17

;Аналіз результатів виміру

U0 MOVF REZ_U, 1;U < 145

BTFSS STATUS, Z

GOTO U1

DECFSZ T_OFF, 1; Затримка перед ввімкненням

GOTO L30

MOVLW .10

MOVWF T_OFF

BCF FLAGS, 0

GOTO L20; Необхідно відключити навантаження, переходимо на іншу гілку алгоритму

L30 BSF PORTA, 2

BSF PORTB, 3

GOTO L5

U1 MOVLW.1;145 < U < 165

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2

MOVLW.7

MOVWF T_OFF

CALL SIGNAL1

BSF PORTA, 2

BSF PORTB, 3

GOTO L5

U2 MOVLW .2;165 < U < 195

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U3

MOVLW .7

MOVWF T_OFF

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

BSF PORTA, 2

BSF PORTB, 3

GOTO L5

U3 MOVLW .3;195 < U < 210

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U4

MOVLW.7

MOVWF T_OFF

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

BSF PORTA, 2

BSF PORTB, 2

GOTO L5

U4 MOVLW.4;210 < U < 230

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U5

MOVLW.7

MOVWF T_OFF

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

BSF PORTA, 2

BSF PORTB, 1

GOTO L5

U5 MOVLW.5;230 < U < 245

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U6

MOVLW.7

MOVWF T_OFF

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

BSF PORTA, 2

BSF PORTB, 0

GOTO L5

U6 MOVLW.6;245 < U < 260

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U7

MOVLW.7

MOVWF T_OFF

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

BSF PORTA, 2

BSF PORTA, 3

GOTO L5

U7 MOVLW.7 ;260 < U < 275

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U8

MOVLW.7

MOVWF T_OFF

CALL SIGNAL2

BSF PORTA, 2

BSF PORTA, 3

GOTO L5

U8 MOVLW.7

MOVWF T_OFF

BCF FLAGS, 0

GOTO L20;U > 275, Необхідно відключити навантаження

;Цикл контролю напруги при відключеному навантаженню

L20 BCF PORTA, 2; повторно команда на закриття симмисторов (на всякий випадок)

BCF PORTA, 3

BCF PORTB, 0

BCF PORTB, 1

BCF PORTB, 2

BCF PORTB, 3

L21 MOVLW PWON_ERH; Витримка перед дозволом повторного включення після порушення живлення

MOVWF T_ONH

MOVLW PWON_ERL

MOVWF T_ONL

L22 CLRWDT

BSF STATUS, RP0; Встановлюем сторінку памяти 1 (Для перешкодостійкості)

MOVLW B'11000100'; Подключаемо определитель до таймера і встановлюємо коєфіціент деления 1:32.

MOVWF OPTIONS; Сигнал на таймер от внутрішнього генератора

BCF STATUS, RP0; Встановлюємо сторінку памяти 1

DECFSZ T_ONL, 1

GOTO L23

DECFSZ T_ONH, 1

GOTO L23

GOTO L25

L23 CALL LEVEL_U; Визиваемо процедуру виміру напруги

MOVWF REZ_U

CALL LEVEL_U; Визиваемо процедуру виміру напруги повторно

SUBWF REZ_U, 0;Зрівнюєм результати

BTFSS STATUS, Z

GOTO L23; Повторюємо, поки результати не будуть однаковими

CALL SIGNAL3

;Аналіз результатів виміру

U2_0 MOVF REZ_U, 1 ;U < 145

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_1

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 5

BSF PORTB, 6

GOTO L21; Повторно встановлюємо затримку часу

U2_1 MOVLW.1;145 < U < 165

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_2

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 5

BSF PORTB, 6

GOTO L21; Повторно встановлюємо затримку часу

CALL SIGNAL1

CALL SIGNAL3

BCF PORTB, 4

GOTO L22

U2_2 MOVLW .2;165 < U < 195

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_3

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

CALL SIGNAL3

GOTO L22

U2_3 MOVLW.3;195 < U < 210

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_4

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

CALL SIGNAL3

GOTO L22

U2_4 MOVLW .4 ;210 < U < 230

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_5

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

CALL SIGNAL3

GOTO L22

U2_5 MOVLW.5;230 < U < 245

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_6

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

CALL SIGNAL3

GOTO L22

U2_6 MOVLW .6 ;245 < U < 260

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_7

BCF PORTB, 4

BCF PORTB, 6

CALL SIGNAL3

GOTO L22

U2_7 MOVLW.7;260 < U < 275

SUBWF REZ_U, 0

BTFSS STATUS, Z

GOTO U2_8

CALL SIGNAL3

CALL SIGNAL2

BCF PORTB, 6

GOTO L22

U2_8 BSF PORTB, 4

BCF PORTB, 5

BCF PORTB, 6

GOTO L21;U > 275, Повторно встановлюем затримку часу

; Затримку часу причекали, тепер чекаємо натиснення кнопки на перезавантаження

L25 CLRWDT

MOVLW.1;Затримка перед повторним включенням

MOVWF T_ONH

MOVLW.2

MOVWF T_ONL

BSF PORTB, 5

BTFSC FLAGS, 0

GOTO L41; Перехід на включення навантаження, якщо не потрібно чекати натиснення кнопки

BTFSC FLAGS, 1

GOTO L41; Перехід на включення навантаження, якщо не потрібно чекати натиснення кнопки

BTFSS PORTB, 7

GOTO L22; Перехід на включення навантаження, якщо кнопка натиснена

L41 BSF PORTA, 2

BCF PORTB, 5

MOVLW.4

MOVWF REZ_U

MOVLW.100

MOVWF TEMP

L42 CLRF RTCC

L43 CLRWDT

BTFSC PORTB, 7

GOTO L41

MOVF RTCC, 0

SUBLW.250

BTFSC STATUS, C

GOTO L43

DECFSZ TEMP, 1

GOTO L42

BSF PORTB, 5

GOTO L5; Перехід на включення навантаження

;Процедура блимання світлодіодом "Низьке"

SIGNAL1 INCF TS1, 1

MOVF TS1, 0

SUBLW.30

BTFSS STATUS, C

CLRF TS1; IF TS>128 THEN TS:=0

MOVF TS1, 0

SUBLW.10

BTFSC STATUS, C

GOTO L6

BSF PORTB, 6;TS > .64

RETURN

L6 BCF PORTB, 6;TS < .64

RETURN

; Процедура блимання світлодіодом "Високе"

SIGNAL2 INCF S2, 1

MOVF S2, 0

SUBLW 30

BTFSS TATUS, C

CLRF TS2;IF TS>128 THEN TS:=0

MOVF TS2, 0

SUBLW.10

BTFSC TATUS, C

GOTO 7

BSF ORTB, 4;TS > .64

RETURN

L7 CF ORTB, 4;TS < .64

RETURN

; Процедура блимання світлодіодом "Нормальне"

SIGNAL3 NCF TS3, 1

MOVF S3, 0

SUBLW.30

BTFSS TATUS, C

CLRF TS3 IF TS>128 THEN TS:=0

MOVF S3, 0

SUBLW.10

BTFSC TATUS, C

GOTO 15

BCF ORTB, 5;TS > .64

RETURN

L15 SF ORTB, 5;TS < .64

RETURN

;Процедура виміру рівня мережевої напруги під час півперіода (10ms), результат виводиться через WREG в наступному вигляді:

;0 - U < 145:Необхідно відключити навантаження

;1 - 145 < U < 165 ;Напруга сильно занижена, повинен блимати світлодіод "Низьке"

;2 - 165 < U < 195

;3 - 195 < U < 210

;4 - 210 < U < 230

;5 - 230 < U < 245

;6 - 245 < U < 260

;7 - 260 < U < 275 ;Напруга сильно завишена, повинен блимати світлодіод "Високе"

;8 - U > 275 : Необхідно відключити навантаження

LEVEL_U CLRF RTCC;Обнуляем таймер лічильник.

L13 LRWDT

BTFSC ORTA, 0;Якщо викликали процедуру після збільшення напівхвилі мережевої

GOTO 14; напруги то чекаєм його спаду

MOVF RTCC, 0;Якщо після 6мс кінця напівхвилі мережевої напруги

SUBLW U275;не дочекались то рахуєм що U > 275 В

BTFSS STATUS, C

RETLW.8

GOTO L13

L14 CLRF RTCC

MOVLW.5

MOVWF TEMP

L1 CLRWDT

BTFSS PORTA, 0 ;Чекаєм початку фронту імпульсу від мережевої напруги

GOTO L2

MOVF TCC, 0; Якщо після 40мс початку напівхвилі мережевої напруги

SUBLW 250; не дочекались то рахуєм що U < 145В

BTFSC TATUS, C

GOTO 1

CLRF RTCC

DECFSZ EMP, 1

GOTO 1

RETLW

L2 LRF RTCC;Обнуляемо таймер лічильник.

L3 LRWDT

BTFSC ORTA, 0 ; Чекаєм початку спаду напівхвилі мережевої напруги

GOTO 4

MOVF TCC, 0; Якщо після 6мс кінця напівхвилі мережевої напруги

SUBLW 275; не дочекались то рахуєм що U > 275 В

BTFSS STATUS, C

RETLW .8

GOTO L3

L4 MOVF RTCC, 0; Зберігаєм значення виміряного напівперіоду

MOVWF TEMP

MOVF TEMP, 1;Для помехоустойчивости

BTFSC STATUS, Z

GOTO LEVEL_U

;Визначаем рівень напруги в мережі в протікаючому напівперіоді

MOVLW U165;< 165V

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

RETLW.1

MOVLW U165+3

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

GOTO L16

MOVLW U195 ;165 < U < 195

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

RETLW .2

MOVLW U195+3

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

GOTO L16

MOVLW U210;195 < U < 210

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

RETLW .3

MOVLW U210+3

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

GOTO L16

MOVLW U230;210 < U < 230

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

RETLW .4

MOVLW U230+2

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

GOTO L16

MOVLW U245 ;230 < U < 245

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

RETLW .5

MOVLW U245+1

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

GOTO L16

MOVLW U260 ;245 < U < 260

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

RETLW .6

MOVLW U260+1

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

GOTO L16

OVLW U275;260 < U < 275

SUBWF TEMP, 0

BTFSS STATUS, C

RETLW .7

RETLW .8; напруга живлення більше за 275 В

16 MOVF REZ_U, 0

RETURN

END

Алгоритм програми приведений на рисунку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

 Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок - Алгоритм програми приладу стабілізатора мереженої напруги з мікропроцесорним керуванням.

7. Розрахунок надійності

Надійністю називається властивість апаратури виконувати покладені на неї функції, при збереженні експлуатаційних показників в заданих межах і режимах роботи, встановлених в технічному завданні і стандартними технічними умовами. Надійність є комплексною властивістю апаратури, що характеризується безвідмовністю і ремонтоздатністю.

Основними показниками надійності є: інтенсивність відмов, напрацювання на відмову, функція надійності. В даному підрозділі виконаний розрахунок надійності системи щодо часткових і повних відмов.

Послідовність приведеного розрахунку така.

Введемо поняття інтенсивності відмов . Ця характеристика визначається експериментальним шляхом для кожної групи елементів і має табличне значення.

Інтенсивність відмов елементів, їх кількість і результати розрахунку загальної інтенсивності відмов системи приведені в таблиці 4.

Таблиця 4 - Параметри надійності радіоелементів

Тип елементу	Інтенсивність відмов елементів і, 1/год	Кількість nі,шт.	і * nі
Напівпровідникові ІМС середнього ступеня інтеграції	0,5*10-6	2	1*10-6
Резистори	1*10-6	21	21*10-6
Конденсатори	1*10-6	7	7*10-6
Оптопари	1*10-6	6	6*10-6
Діоди	1*10-6	45	45*10-6
Автотрансформатор	2*10-6	1	2*10-6
Кварцовий резонатор	1*10-6	1	1*10-6
Пайка	0,05*10-6	190	9,5*10-6
Сума	92,5*10-6

Методика розрахунку показників надійності за раптовими відмовами:

згруповуємо елементи з приблизно однаковими значеннями інтенсивності відмов (перший стовпчик таблиці 2);

записуємо значення інтенсивностей відмов для відповідних груп (другий стовпчик таблиці 2);

записуємо кількості елементів в групах (третій стовпчик таблиці 2);

знаходимо добутки _і n_і , де n_і - кількість елементів в групі, _і - значення інтенсивності відмов (четвертий стовпчик таблиці 2);

знаходимо сумарну інтенсивність відмов

m - кількість груп елементів;

_с =1*10^-6 +21*10^-6 +7*10^-6 +1*10^-6 +9,5*10^-6 + 6*10^-6 +45*10^-6 +2*10^-6= 92,5*10^-6(1/год.)

знаходимо середній час безвідмовної роботи.

Т_с=1/92,5*10^-6= 108111 (год.)

необхідно також врахувати умови експлуатації пристрою. Так як розроблений пристрій буде експлуатуватись виключно лабораторних чи прирівняних до них умовах, то К_лаб=1, тому середній час безвідмовної роботи пристрою не зміниться.

знаходиться ймовірність безвідмовної роботи протягом певного

інтервалу часу P(f) =е^-(t/Tc), де P(t) - ймовірність безвідмовної роботи; t - період часу, який нас цікавить; Т_с - середній час напрацювання на відмову.



Рисунок 6 - Графік залежності P(t) від часу

З графіка, зображеного на рисунку 6, видно, що з часом ймовірність безвідмовної роботи зменшується і на певному етапі вона майже досягає нульового значення.

Щодо залежності інтенсивності відмов від часу, то ця залежність наступна. В момент виготовлення пристрою ймовірність того, що він вийде з ладу є максимальною. Якщо пристрій не вийшов з ладу, то наступає невеликий початковий проміжок часу, який називають періодом припрацювання. В реальних умовах експлуатації цей період складає декілька місяців. Для його скорочення проводиться так зване тестування виробів в умовах, більш жорстких, ніж при реальній експлуатації (термокамери, тряс - машини, мікростенди тощо). Тим самим вдається швидко виявити найменш надійні компоненти і замінити їх.

Після початкового періоду наступає термін експлуатації, протягом якого пристрій виконує всі покладені на нього функції. Цей період сягає 5-10 років.

Останнім є проміжок часу, який наступає після закінчення терміну експлуатації. Це період старіння електрорадіо елементів, що характеризується появою поступових відмов.

8. Розрахунок потужності споживання

Потужність, що споживається джерелом високо стабільної напруги з мікропроцесорним керуванням, фактично дорівнює сумі потужностей, що споживаються мікроконтролером, автотрансформатором, діодними мостами, симисторами, діодами, оптопарами, мостом, резисторами та світлодіодами.

Загальна активна потужність, що споживається клавіатурою, Рз, Вт, обчислюється по формулі.

N

Рз = ? Ріn , (1)

і=1

де Рз - загальна потужність споживання, Вт;

Рі - потужність, що споживається і-тим елементом, Вт;

N - кількість різних типів елементів, шт.;

n - кількість однотипних елементів, шт.

Для розрахунку потужності, що споживають мікросхеми необхідно використати довідкові дані з загального розділу.

Потужність, яку споживає IМС можна знайти по формулі

Рм = Iсп ср.* Uж, (2)

де Рм - потужність, що споживає IМС, мВт;

Iсп ср. - середній струм споживання мікросхеми, мА;

Uдж - напруга джерела живлення, В.

За формулою (2) розраховуем потужність споживання мікросхем PIC16F84А та КР142ЕН5А від джерела живлення напругою плюс 5 В.

Рм _PIC1 = 150 5 = 750 мВт;

Рм _КР1 = 10 5 = 50 мВт.

Дані для розрахунку загальної потужності споживання мікросхем клавіатури зведені в таблицю 5.

Таблиця 5 - Потужності споживання мікросхем стабілізатора

Найменування елемента	Кількість елементів і-го типу, n, шт.	Потужність споживання і-го елементу, Рі, мВт.	Потужність споживання n елементів, Ріn, мВт.
Мікроконтролер PIC16F84	1	800	800
КР142ЕН5А	1	50	50

Користуючись формулою (1) знаходимо загальну потужність, що споживається мікросхемами від джерела напругою плюс 5 В.

Р_м = 800+50 = 850 мВт

Потужнiсть споживання свiтлодiода Рс, мВт розраховується по формулi

Рс = Іс * Uсв, (3)

де Iс - середній струм через світлодіод, А;

Uс - напруга на свiтлодiодi, В;

Згідно з формулою (3) потужність споживання світлодіодів складе

Р_с = 10 * 1,6 = 0,032 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання автотрансформатора ТС-180-2 складе

Р_т = 220 * 0,05 = 11 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання діодними мостами КЦ407А ( два мости ) складе при прямому включенню:

Р_{vd пр.} = 2,5 * 0,5 = 1,25 Вт

Інші чотири будуть працювати в зворотньому режимі і потужність їх споживання складе:

Р_{vd звор.} = 275 * 0,0005 = 0,13 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання тиристорними оптопарами АОУ103В складе:

Р_u = 2 * 0,02 = 0,04 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання симисторами КУ208Г в відкритому стані складе:

Р_{vs відкр.} = 2 * 5 = 10 Вт

В закритому стані складе:

Р_{vs закр.} = 275 * 0,005 = 2 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання стабілітроном Д814В складе:

Р_vd1 = 9,5 * 0,04 = 0,38 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання стабілітроном Д814А складе:

Р_vd3 = 9,1 * 0,95 = 8,65 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання діода КД243А складе:

Р_vd4 = 275 * 0,036 = 10 Вт

Згідно з формулою (3) потужність споживання випрямного моста К142ЕН5А складе:

Р_DA1 = 5,1 * 0,01 = 0,051 Вт

Потужність споживання опорами R1-R20 складе:

Р_R = 0,125 Вт

Згідно з формулою (1) загальна потужність споживання стабілізатора напруги з мікропроцесорним керуванням складе:

Р_заг. = Р_м + (Р_с * 8) + Р_т + (Р _{vd пр.}* 2) + (Р _{vd звор.}* 4) + (Р _u * 6) + (Р _{vs відкр.}*2)+ +(Р_vsзакр.*4) + Р _vd1 + Р _vd3 + Р _vd4 + Р _DA1 + (Р_R * 20)= =0,85+0,256+11+2,5+0,52+0,24+20+8+0,38+8,65+10+0,051+2,5 = 66 Вт

Таким чином, потужність споживання пристрою від джерела живлення складає близько 66 Вт.

9. Інструкція з експлуатації

Даний прилад тобто джерело високо стабільної напруги з мікропроцесорним керуванням можна використовувати як в лабораторних умовах так і в закритих неопалюваних приміщеннях. При чому під час роботи даний прилад можна переміщати і точність виміру і якість випрямлення при цьому не погіршаться. Прилад не є ударостійким.

При ввімкненні приладу в мережу живлення необхідно перевірити чи всі з'єднувальні дроти якісно припаяні, чи справна вилка ("папа-мама"), потрібно пам'ятати при початку ремонту при розібраному корпусі треба зняти заряд з конденсаторів заземливши їх щоб уникнути ураженню струмом, не під'єднувати більше одного приладу до стабілізатора, прилад призначений лише для мереж живлення з частотою 50 Гц.

Висновки

мікропроцесор мікроконтролер джерело високостабільної напруги

По отриманому завданню була проведена робота в повному обсязі, було розроблено джерело високостабільної напруги з мікропроцесорним керуванням. Була написана для даного приладу програма на мові програмування ASSEMBLER, розглянуті питання по програмуванні МК. При виконанні даної роботи був здобутий великий і доволі цінний досвід розробки подібних приладів на мікропроцесорах, а також написання програм системного характеру. Також були закріпленні знання отримані на лекціях та на мікропроцесорній практиці.

Розроблено джерело високостабільної напруги з мікропроцесорним керуванням і даний прилад відповідає вимогам, які вказані в завданні. Стабілізація напруги від 145 до 275 В і частотою 50 Гц, амплітуда вихідної випрямленої напруги від 145 до 275 В. Також розрахована надійність та середній час безвідмовної роботи - 108111 годин. Загальна потужність приладу яка була розрахована в восьмому розділі записки складає близько 66_Вт. Технічні характеристики джерело високо стабільної напруги з мікропроцесорним керуванням, отримані в розрахунках, відповідають завданню на курсовий проект.

Література

1. http:/www.microchip.ru/.

2. Никифоров И. "Упрощёний расчёт сетевого трансформатора" - Радио 2000, №10, с.39.

3. Журнал Радио, 2002, №8, с 26.

4. http:/www.pic 16f84.narod.ru/.

5. http:/www.radio.ru/.

6. Електронний підручник з предмету „Основи електроніки та електрорадіоматеріалів" викладача ХПК Сівка А. Ф.

7. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие под ред. С.В.Якубовского.-М.: Радио и связь, 1985

8. М.И. Богданович Цифровые интегральные микросхемы. Справочник Нинок: Беларусь, 1991.

9. К.А. Нешумова Электронные вычислительные машины и системы - М. Высшая школа, 1989.

10. Угрюмов В.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ - М.: Высшая школа, 1989.

11. Л.Н. Преснухин Расчёт элементов цифровых устройств - М.: Высшая школа, 1991.

Размещено на Allbest