Измерительное устройство для блока питания

Предлагаемое устройство предназначено для встраивания в лабораторный блок питания. Собрано оно на микроконтроллере, светодиодных семиэлементных индикаторах и предназначено для измерения выходных напряжения и тока.

П. ЧУБАРОВ, г. Санкт-Петербург

Устройство является упрощённым вариантом аналогичного прибора, описание которого было опубликовано в журнале "Радио", 2007, № 7, с. 26—28 {Заец Н. "Усовершенствованное цифровое устройство защиты с функцией измерения"). По сравнению с прототипом применен более доступный микроконтроллер и упрощена схема за счет исключения защиты от превышения тока и напряжения.

Предполагается, что такая защита реализована в самом блоке питания. В связи с этим управляющая программа микроконтроллера была разработана заново. Интервалы измерения напряжения — 0...25.5 В с разрешением 0.1 В, тока — 0... 1.55 А с разрешением 0,01 А.

Схема устройства показана на рисунке Измеряемое напряжение поступает на линию порта RA0 (сконфигурированную как вход АЦП) МК DD1 через резистивный делитель R1R5R6. Сигнал с датчика тока — резистора R4 поступает на усилитель напряжения на OY DA2 1 и после усиления с выхода повторителя напряжения на DA2 2 — на линию порта RA1, также сконфигурированную как вход АЦП.

Тактовая частота МК задана кварцевым резонатором ZQ1. Поскольку его частота некритична, можно применить резонаторы от старых видеомагнитофонов на частоты 3,57. 4.43 или 4.5 МГц. В устройстве применены четырехразрядные семиэлементные светодиодные  индикаторы с  общим катодом.

При этом в крайнем правом разряде в каждом из них индицируются символы измеряемого параметра "U" (HG1)и"l"(HG2)

Микроконтроллер и ОУ получают стабилизированное питание +5 В от интегрального стабилизатора напряжения DA1. Это напряжение одновременно используется как образцовое для АЦП

Потребляемый устройством ток — около 100 мА, зависит от числа включенных элементов и типа применённых индикаторов. Напряжение питания нестабилизированное — 8 25 В, но при напряжении более 12... 15 В потребуется установить стабилизатор DA1 на теплоотвод площадью 10...20 см2. Микроконтроллер устанавливают в панель.

Следует отметить, что датчик тока (резистор R4) включен последовательно с нагрузкой, поэтому показания вольтметра будут завышены на значение падения напряжения на этом датчике Погрешность пропорциональна току нагрузки и при 1А равна 0.12 В. Этот недостаток устройства можно устранить коррекцией программы МК

Большинство элементов смонтированы на макетной печатной плате. Применены постоянные резисторы для поверхностного монтажа, кроме R4 — он проволочный 0.12 Ом 5 Вт или самодельный, подстроенные — СПЗ-19, оксидные конденсаторы — импортные, остальные — для поверхностного монтажа,  например К10-17в   Индикаторы

Схемы источники питания

Измерительное устройство для блока питания

подключают отрезками изолированных монтажных проводов и после проверки и налаживания крепят на передней панели блока питания. Стабилизатор напряжения устанавливают на теплоотвод площадью 15. 25 см".

Следует отметить, что в программе микроконтроллера заложен интервал измеряемого тока 0...2.55 А. Но в связи с тем. что применен ОУ. который не обеспечивает выходное напряжение, близкое к напряжению питания, при токах более 1,5... 1,7 А погрешность измерения возрастает (занижение значений). Если блок питания, в которое встраивается устройство, обеспечивает ток до 2.55 А, следует применить ОУ серии КР1446. например. КР1446УД1А. КР1446УД2А.

Для программирования МК подойдет любой программатор с соответствующим программным обеспечением Автор использовал самодельный ExtraPic с оболочкой IC-Prog. Процедура программирования неоднократно описывалась в литературе

Собранное устройство (без микроконтроллера) временно подключают к соответствующим цепям блока питания. Напряжение на выводах 1 и 20 панели МК должно быть +5 В на выводах 6 и 7 ОУ DA2.2 — близкое к нулю. Отключают питающее напряжение и устанавливают микроконтроллер.

После подачи питающего напряжения индикаторы должны включиться.

Подключив к выходу блока питания нагрузку, проверяют работоспособность устройства. Если яркость свечения индикаторов мала, ее можно повысить подборкой резисторов R8 R15 {в сторону уменьшения). Но их сопротивления не должны быть менее 33 Ом во избежание перегрузки по току линий портов RBO—RB7. При перегрузке хаотически пропадает индикация отдельных элементов.

Калибровку устройства проводят с помощью цифровых вольтметра и амперметра. Первый подключают к выходу блока питания, второй  последовательно с нагрузкой. Установив на выходе блока питания максимальное  напряжение,   резистором R1  выравнивают показания индикатора напряжения устройства и вольтметра   

Изменяя сопротивление нагрузки, устанавливают ток около 1 А и резистором R3 выравнивают показания индикатора тока и амперметра Если показания вольтметра неустойчивы, параллельно резистору R4 следует   установить   керамический   или оксидный    конденсатор    (плюсовым выводом к выводу 3 DA2.1) емкостью 1...4.7 мкФ

Схема  измерительное устройство для блока питания

Схема  измерительное устройство для блока питания

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Источник: Журнал Радио 2012 №5

Измерительное устройство для блока питания

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

Издаётся с 1924 года

 измерительное устройство для блока питания