Deux régulateurs de puissance à microcontrôleur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / microcontrôleurs

 Commentaires sur l'article

Pour contrôler la charge inertielle, on utilise souvent des contrôleurs de puissance à thyristors, qui fonctionnent sur le principe de fournir plusieurs demi-cycles de tension secteur à la charge, suivis d'une pause. L'avantage de tels régulateurs est que les temps de commutation des thyristors coïncident avec les moments où la tension du secteur passe par zéro, de sorte que le niveau d'interférence radio est fortement réduit. De plus, un tel contrôleur, contrairement à un contrôleur à commande de phase, ne contient pas d'éléments de seuil analogiques, ce qui augmente la stabilité et simplifie le réglage.

La charge n'étant commutée qu'aux instants où la tension secteur passe par zéro, la part minimale d'énergie fournie à la charge est égale à l'énergie consommée par la charge en une alternance. Par conséquent, pour réduire le pas de réglage de puissance, il est nécessaire d'allonger la séquence répétitive d'alternances. Par exemple, pour obtenir un pas de 10 %, la longueur de la séquence répétitive est de 10 demi-cycles. Sur la fig. 1 (A) montre la séquence d'impulsions sur l'électrode de commande du thyristor pour la puissance dans la charge de 30%. Comme vous pouvez le voir, le thyristor est ouvert pendant les trois premiers demi-cycles, et pendant les sept suivants, il est fermé. Cette séquence est ensuite répétée.

La fréquence de découpage d'un tel régulateur pour toute puissance inférieure à 100% est égale à 1/10 de la fréquence d'alternance. Il serait beaucoup plus logique de répartir uniformément sur toute la séquence les alternances pendant lesquelles le thyristor est ouvert. Dans le cas général, le problème de la distribution uniforme d'un nombre quelconque d'impulsions N dans une séquence de longueur M (lorsque N est inférieur ou égal à M) est résolu par l'algorithme de Bresenham, qui est généralement utilisé dans les graphiques raster pour tracer oblique segments. Cet algorithme est implémenté en utilisant l'arithmétique entière, ce qui simplifie grandement sa programmation. Sur la fig. 1(B) montre la séquence pour la même puissance de 30%, mais en utilisant l'algorithme de Bresenham.

Fig. 1

Dans ce dernier cas, la fréquence de commutation est trois fois plus élevée. A noter que le gain est plus perceptible avec un petit pas de réglage de puissance. Par exemple, dans le cas d'un pas de 1% pour une même puissance de 30%, le gain sera de 30 fois.

Fig.2. Circuit régulateur de puissance (cliquez pour agrandir)

La base du régulateur de puissance (voir Fig. 2) est le microcontrôleur U1 de type AT89C2051 d'ATMEL. Un transformateur de faible puissance T1 est utilisé pour alimenter le circuit régulateur qui, associé à l'utilisation d'optothyristors, assure une isolation galvanique du réseau. Cela rend l'appareil plus sûr électriquement. Une autre caractéristique utile du régulateur est qu'il peut être utilisé avec des charges conçues pour différentes tensions de fonctionnement. Pour ce faire, il suffit d'appliquer la tension requise d'un transformateur supplémentaire à l'entrée du thyristor. Par exemple, un régulateur peut être utilisé pour alimenter un fer à souder basse tension. Il est seulement nécessaire que la tension et le courant ne dépassent pas le maximum admissible pour les thyristors appliqués.

Le réglage de la puissance dans la charge s'effectue à l'aide des boutons SB1 et SB2. Une courte pression sur l'un des boutons provoque un changement de puissance d'un pas. Lorsque le bouton est maintenu enfoncé, un changement de puissance monotone se produit. L'appui simultané sur deux boutons éteint la charge si elle était allumée auparavant ou allume la puissance maximale si la charge était éteinte. Pour indiquer la puissance dans la charge, des indicateurs LED à sept segments HG1 - HG3 sont utilisés. Pour réduire le nombre d'éléments, une indication dynamique est utilisée, qui est implémentée dans le logiciel. Le comparateur analogique intégré au microcontrôleur effectue la liaison à la tension secteur. Une tension alternative est fournie à ses entrées via les limiteurs R17, R18, VD1, VD2 à partir de l'enroulement secondaire du transformateur de puissance.

Le rôle de limiteur de polarité négative est assuré par les diodes du pont redresseur. Le comparateur restitue le signe de la tension secteur. Les commutations du comparateur interviennent aux instants où la tension secteur passe par zéro. La sortie du comparateur est interrogée par logiciel, et dès qu'un changement de son état est détecté, un niveau de commande est délivré à la sortie de commande des thyristors (port du microcontrôleur INT0) pour allumer les thyristors. Si le demi-cycle actuel doit être sauté, aucun niveau de contrôle n'est délivré. Ensuite, l'indicateur HG4 s'allume pendant 3 ms. A ce moment, l'appui sur les boutons est vérifié et, si nécessaire, la valeur de la puissance actuelle est modifiée.

Ensuite, la tension de commande est supprimée des thyristors et les indicateurs HG4 et HG1 s'allument pendant 2 ms. Après cela, un nouveau changement d'état du comparateur est attendu dans les 4 ms. S'il n'y a pas de changement, le système démarre toujours le cycle sans être relié au réseau. Seulement dans ce cas, les thyristors ne s'ouvrent pas. Ceci est fait pour que l'indication fonctionne normalement même sans impulsions de référence à la fréquence du secteur. Un tel algorithme de fonctionnement impose cependant certaines restrictions sur la fréquence du secteur : elle doit avoir un écart par rapport à 50 Hz ne dépassant pas 20 %. En pratique, l'écart de fréquence du secteur est beaucoup plus faible. Le signal du port INT0 est envoyé à une clé réalisée sur les transistors VT3 et VT4, qui est utilisée pour contrôler les LED des optothyristors. Lorsque le signal RESET du microcontrôleur est actif, le port est au niveau un logique. Par conséquent, zéro est choisi comme niveau actif. Pour commuter la charge, deux optothyristors connectés en anti-parallèle sont utilisés. Les LED des optothyristors sont connectées en série.

Le courant des LED est fixé par la résistance R16 et est d'environ 100 mA. Le régulateur peut fonctionner en deux modes avec différentes étapes de réglage de puissance. Le choix du mode de fonctionnement se fait par le cavalier JP1. L'état de ce cavalier est interrogé immédiatement après la réinitialisation du microcontrôleur. En mode 1, le pas de réglage de la puissance est de 1 %. Dans ce cas, l'indicateur affiche des nombres de 0 (0%) à 100 (100%). En mode 2, le pas de réglage de la puissance est de 10 %. Dans ce cas, l'indicateur affiche des nombres de 0 (0%) à 10 (100%). Le choix du nombre de gradations 10 en mode 2 est dû au fait que dans certains cas (par exemple, commande d'une cuisinière électrique) un petit pas de réglage de puissance n'est pas nécessaire.

Si le régulateur est censé être utilisé uniquement en mode 2, l'indicateur HG1 et les résistances R8, R9 peuvent être omis. De manière générale, le contrôleur vous permet de définir arbitrairement le nombre de niveaux de puissance pour chacun des modes. Pour ce faire, vous devez entrer la valeur de gradation souhaitée pour le mode 0005 dans le code de programme à l'adresse 1H et pour le mode 000 à l'adresse 2BH. Il vous suffit de vous rappeler que le nombre maximal de gradations en mode 1 ne doit pas dépasser 127, et en mode 2 - pas plus de 99, car l'affichage des centaines n'est pas possible dans ce mode. Avec un courant de charge jusqu'à 2 A, les optothyristors peuvent être utilisés sans dissipateur thermique. Avec un courant de charge plus élevé, les optothyristors doivent être installés sur des dissipateurs thermiques d'une surface de 50 à 80 cm².

Lors de l'utilisation d'un régulateur avec une tension inférieure à 50 V, les optothyristors peuvent appartenir à n'importe quelle classe de tension. Lorsque vous travaillez avec une tension secteur, la classe des optothyristors doit être d'au moins 6. Tout transformateur de faible puissance avec une tension d'enroulement secondaire de 8 à 10 V (alternatif) et un courant de charge admissible d'au moins 200 mA peut être utilisé comme alimentation transformateur. Les diodes VD3 - VD6 peuvent être remplacées par des diodes KD208, KD209 ou un pont redresseur KTs405 avec n'importe quelle lettre. La puce stabilisatrice U2 type 7805 (analogique domestique KR142EN5A, KR1180EN5) ne nécessite pas de radiateur. Transistors VT1 - VT3 - tout pnp de faible puissance. Le transistor VT4 peut être remplacé par les transistors KT815, KT817 avec n'importe quelle lettre. Diodes VD1, VD2 - tout silicium basse consommation, par exemple KD521, KD522. Boutons SB1 et SB2 - tout petit sans fixation, par exemple PKN-159. Indicateurs HG1 - HG3 - tout sept segments avec une anode commune.

Il est seulement souhaitable qu'ils aient une luminosité suffisante de la lueur. Condensateurs C3, C4, C6 - tout électrolytique. Les autres condensateurs sont en céramique. Résistance R16 - MLT-0,5, le reste - MLT-0,125. Il est encore plus pratique d'utiliser des résistances SMD, par exemple, P1-12. La puce U1 est installée sur le socket. Si le régulateur est assemblé à partir de pièces réparables et que le microcontrôleur est programmé sans erreur, le régulateur n'a pas besoin d'être ajusté. Il est seulement conseillé de vérifier la bonne liaison à la fréquence du réseau. Pour ce faire, vous devez synchroniser l'oscilloscope avec la tension du secteur et vous assurer que les impulsions de balayage de l'affichage (sur les broches RXD et TXD du microcontrôleur) sont synchrones avec le secteur et ont deux fois la fréquence du secteur. Si, lorsque la charge est connectée, le synchronisme est perturbé en raison d'interférences, il est nécessaire de connecter un condensateur d'une capacité de 12 à 13 nF entre les entrées du comparateur (broches 1, 4,7 du microcontrôleur).

Vous pouvez télécharger le logiciel : le fichier pwr100.bin (366 octets) contient le firmware de la ROM, le fichier pwr100.asm (7,106 2.76 octets) contient le texte source. Les bibliothèques requises pour la traduction à l'aide de TASM 2,575 se trouvent dans l'archive lib.zip (XNUMX XNUMX octets).

Avec un pas de contrôle de puissance de 1%, l'instabilité de la tension secteur est la principale source d'erreur de réglage de puissance. Si la charge n'est pas connectée galvaniquement au réseau, il est facile de mesurer la valeur moyenne de la tension appliquée à la charge et de la maintenir constante à l'aide du circuit de rétroaction. Ce principe est implémenté dans le second régulateur. Le schéma fonctionnel de l'appareil est illustré à la fig. 3.

Fig.3. Schéma fonctionnel de l'appareil

Pour le fonctionnement en mode de commande automatique, deux modulateurs Bresenham Br sont utilisés. Maude. 1 et Br. Maude. 2, qui sont implémentés dans un logiciel. A l'entrée du modulateur Br. Maude. 1 reçoit le code de la puissance requise, qui est réglée à l'aide des boutons de commande. A la sortie de ce modulateur, une séquence d'impulsions est formée, qui, après filtrage par un filtre passe-bas, LPF 1, est envoyée à l'une des entrées du comparateur. La tension prélevée sur la charge est fournie à la deuxième entrée du comparateur à travers le filtre passe-bas LPF 2. A partir de la sortie du comparateur, un signal d'erreur d'un bit est envoyé à l'entrée du microcontrôleur, où il est filtré numériquement. Le filtre numérique du filtre numérique fonctionnant en synchronisme avec les modulateurs, une suppression efficace des ondulations à la fréquence de répétition des séquences d'impulsions de sortie et aux harmoniques de cette fréquence est assurée. A partir de la sortie du filtre numérique, un signal d'erreur de 8 bits est transmis au contrôleur d'intégration IR. Pour améliorer la précision, le contrôleur intégrateur fonctionne sur une grille de 16 bits. Les 8 bits inférieurs du code de sortie du contrôleur sont envoyés à l'entrée du modulateur Br. Maude. 2, à la sortie duquel une séquence d'impulsions est formée, alimentée à la commande du thyristor.

Le schéma de principe du deuxième régulateur est illustré à la fig. 4.

Fig.4. Schéma de principe du deuxième régulateur (cliquez pour agrandir)

Ce contrôleur est très similaire dans ses circuits à celui décrit ci-dessus, il est donc logique de s'attarder uniquement sur ses différences. Les ports d'E / S disponibles du microcontrôleur n'étant pas suffisants, nous avons dû abandonner l'utilisation du comparateur intégré. Le régulateur utilise un comparateur double U2 de type LM393. La première moitié du comparateur est utilisée pour se lier à la tension secteur. En raison des particularités du LM393, une résistance R27 a dû être ajoutée au circuit de liaison, qui, avec R14, R15, forme un diviseur de tension qui réduit la tension négative aux entrées du comparateur. Le méandre de la fréquence secteur de la sortie du comparateur est envoyé à l'entrée du microcontrôleur INT0. La seconde moitié du comparateur est utilisée dans la boucle de rétroaction. Un signal d'erreur d'un bit est entré dans le microcontrôleur T1.

Aux entrées du comparateur, un filtre passe-bas est installé, formé par les éléments R16, C7 et R17, C8. Le signal de la sortie du modulateur (sortie T0 du microcontrôleur) est envoyé à l'entrée du filtre passe-bas à travers le diviseur R18, R19. Le diviseur est nécessaire car le comparateur ne peut pas fonctionner avec des tensions d'entrée proches de la tension d'alimentation. Après le diviseur, les impulsions ont une amplitude d'environ 3,5 V. La stabilité d'amplitude est déterminée par la stabilité de la tension d'alimentation +5 V, qui sert de référence. La tension retirée de la charge est envoyée à l'entrée d'un autre filtre passe-bas également à travers un diviseur formé par les résistances R20, R21. Ce diviseur est sélectionné de telle sorte qu'à la tension nominale du secteur et à 100% de la puissance de charge, la tension à la sortie du filtre passe-bas soit de 3,5 V. Le signal de la sortie du microcontrôleur INT1 via un interrupteur à transistor est alimenté à la commande des thyristors. Les optothyristors V1 et V2, avec l'ensemble de diodes VD11, forment un redresseur commandé qui alimente la charge.

Les boutons de contrôle pour enregistrer les ports du microcontrôleur sont inclus d'une manière différente. Il y a un vide dans le cycle de fonctionnement du régulateur lorsque les voyants sont éteints. A cette époque, il était possible de scanner les boutons à l'aide des lignes de ces indicateurs. Ainsi, les trois boutons n'utilisent qu'une seule ligne supplémentaire : il s'agit de la ligne de retour P3.7. Le troisième bouton était nécessaire pour contrôler le mode "AUTO". Immédiatement après la mise en marche, le régulateur est en mode manuel, c'est-à-dire correspond fonctionnellement au régulateur décrit ci-dessus. Pour activer le mode de contrôle automatique, appuyez simultanément sur les boutons "AUTO" et "UP". En même temps, la LED "AUTO" s'allume. Dans ce mode, le contrôleur maintient automatiquement la puissance réglée. Si vous appuyez maintenant sur le bouton "AUTO" et maintenez-le enfoncé, vous pouvez voir l'état actuel du régulateur sur les indicateurs (pourcentages de puissance de sortie qui changent avec les fluctuations de la tension secteur afin que la puissance reste inchangée).

Si la tension secteur a tellement chuté qu'il n'est pas possible de maintenir l'alimentation, la LED "AUTO" commence à clignoter. Vous pouvez désactiver le mode de contrôle automatique en appuyant simultanément sur les boutons "AUTO" et "DOWN". Avec un courant de charge supérieur à 2 A, les optothyristors doivent être installés sur un dissipateur thermique. Les bases des optothyristors sont connectées aux anodes, par conséquent, dans ce circuit, les appareils peuvent être montés sur un radiateur commun, qui est connecté au fil commun de l'appareil. Comme VD11, il est souhaitable d'utiliser un ensemble de diodes Schottky (ou deux diodes Schottky distinctes, par exemple KD2998). Dans les cas extrêmes, vous pouvez utiliser des diodes conventionnelles qui permettent le courant de charge requis.

De bons résultats peuvent être obtenus avec KD2997, KD2999, KD213. Le comparateur LM393 est produit par le logiciel Integral sous la désignation IL393. Vous pouvez également utiliser deux comparateurs séparés, par exemple LM311 (alias KR554CA3). Au lieu du transistor KP505A (fabriqué par l'usine de transistors de Minsk), vous pouvez utiliser le transistor bipolaire KT815, KT817 en ajoutant une résistance de 1 KΩ en série au circuit collecteur VT3. Pour le reste des détails, les exigences sont les mêmes que pour le régulateur décrit ci-dessus. Pour régler le régulateur, il est nécessaire d'y connecter une charge et d'appliquer la tension secteur nominale (par exemple, en utilisant LATR). Ensuite, vous devez définir la puissance maximale (100%). La résistance ajustable R21 est nécessaire pour obtenir une différence de tension aux entrées 5 et 6 du comparateur U2B, proche de zéro. Après cela, vous devez réduire la puissance à 90% et activer le mode "AUTO". En ajustant R21, il est nécessaire d'obtenir une coïncidence (avec une précision de ±1 unité) de la puissance installée et des lectures des indicateurs dans le mode de contrôle de l'état du contrôleur (avec le bouton "AUTO" enfoncé).

Vous pouvez télécharger le logiciel : le fichier pwr100a.bin (554 octets) contient le firmware de la ROM, le fichier pwr100a.asm (10,083 2.76 octets) contient le texte source. Les bibliothèques requises pour la traduction à l'aide de TASM 2,575 se trouvent dans l'archive lib.zip (XNUMX XNUMX octets). Telecharger des fichiers.

Auteur : Leonid Ivanovitch Ridiko, wubblick@yahoo.com ; Publication : cxem.net

Voir d'autres articles section microcontrôleurs.

Lire et écrire utile commentaires sur cet article.

<< Retour

Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :

Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins 02.05.2024

Dans l'agriculture moderne, les progrès technologiques se développent visant à accroître l'efficacité des processus d'entretien des plantes. La machine innovante d'éclaircissage des fleurs Florix a été présentée en Italie, conçue pour optimiser la phase de récolte. Cet outil est équipé de bras mobiles, lui permettant de s'adapter facilement aux besoins du jardin. L'opérateur peut régler la vitesse des fils fins en les contrôlant depuis la cabine du tracteur à l'aide d'un joystick. Cette approche augmente considérablement l'efficacité du processus d'éclaircissage des fleurs, offrant la possibilité d'un ajustement individuel aux conditions spécifiques du jardin, ainsi qu'à la variété et au type de fruits qui y sont cultivés. Après avoir testé la machine Florix pendant deux ans sur différents types de fruits, les résultats ont été très encourageants. Des agriculteurs comme Filiberto Montanari, qui utilise une machine Florix depuis plusieurs années, ont signalé une réduction significative du temps et du travail nécessaires pour éclaircir les fleurs. ...>>

Microscope infrarouge avancé 02.05.2024

Les microscopes jouent un rôle important dans la recherche scientifique, car ils permettent aux scientifiques d’explorer des structures et des processus invisibles à l’œil nu. Cependant, diverses méthodes de microscopie ont leurs limites, parmi lesquelles la limitation de la résolution lors de l’utilisation de la gamme infrarouge. Mais les dernières réalisations des chercheurs japonais de l'Université de Tokyo ouvrent de nouvelles perspectives pour l'étude du micromonde. Des scientifiques de l'Université de Tokyo ont dévoilé un nouveau microscope qui va révolutionner les capacités de la microscopie infrarouge. Cet instrument avancé vous permet de voir les structures internes des bactéries vivantes avec une clarté étonnante à l’échelle nanométrique. En général, les microscopes à infrarouge moyen sont limités par leur faible résolution, mais le dernier développement des chercheurs japonais surmonte ces limitations. Selon les scientifiques, le microscope développé permet de créer des images avec une résolution allant jusqu'à 120 nanomètres, soit 30 fois supérieure à la résolution des microscopes traditionnels. ...>>

Piège à air pour insectes 01.05.2024

L'agriculture est l'un des secteurs clés de l'économie et la lutte antiparasitaire fait partie intégrante de ce processus. Une équipe de scientifiques du Conseil indien de recherche agricole et de l'Institut central de recherche sur la pomme de terre (ICAR-CPRI), à Shimla, a mis au point une solution innovante à ce problème : un piège à air pour insectes alimenté par le vent. Cet appareil comble les lacunes des méthodes traditionnelles de lutte antiparasitaire en fournissant des données en temps réel sur la population d'insectes. Le piège est entièrement alimenté par l’énergie éolienne, ce qui en fait une solution respectueuse de l’environnement qui ne nécessite aucune énergie. Sa conception unique permet la surveillance des insectes nuisibles et utiles, fournissant ainsi un aperçu complet de la population dans n'importe quelle zone agricole. "En évaluant les ravageurs cibles au bon moment, nous pouvons prendre les mesures nécessaires pour lutter à la fois contre les ravageurs et les maladies", explique Kapil. ...>>

Nouvelles aléatoires de l'Archive Les extraterrestres ne nous ont pas trouvés 15.04.2007 Selon les calculs de l'astronome Rasmus Björk de l'Institut Nips Bohr de Copenhague (Danemark), huit sondes robotiques interstellaires volant à une vitesse d'un dixième de la vitesse de la lumière mettront cent mille ans à rechercher la vie intelligente dans 40 XNUMX systèmes stellaires. Si nous étudions à cet égard les 260 10 étoiles situées dans cette zone de la Galaxie où la vie est possible, l'étude prendra près de XNUMX milliards d'années. Certes, à l'aide de télescopes au sol et proches de la Terre, il est possible de sélectionner à l'avance uniquement les systèmes stellaires dans lesquels la présence de planètes propices à la vie est possible. Mais avec un tel laps de temps, il est probable qu'une civilisation qui a envoyé des sondes à la recherche de frères en tête se désintéressera tout simplement des recherches commencées par des ancêtres lointains il y a au moins cent mille ans. Il n'est donc pas surprenant que d'autres civilisations ne nous aient pas encore contactés - tout comme nous l'avons fait avec elles, d'ailleurs.

Autres nouvelles intéressantes :

▪ Réfrigérateur quatre portes Haier Haier 518L

▪ Appareil photo reflex Nikon D7200

▪ Le Groenland apparaît

▪ Le stress supprime la peur

▪ Le cerveau des filles se développe plus vite

Fil d'actualité de la science et de la technologie, nouvelle électronique

Matériaux intéressants de la bibliothèque technique gratuite :

▪ section du site Préamplificateurs. Sélection d'articles

▪ article de Milorad Pavić. Aphorismes célèbres

▪ Qu'est-ce qu'un tie-break ? Réponse détaillée

▪ article Forêt des Chistets. Légendes, culture, méthodes d'application

▪ article Encre d'alizarine. Recettes et astuces simples

▪ article Électrolyse dans un verre. Expérience chimique

Laissez votre commentaire sur cet article :

Toutes les langues de cette page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site

www.diagramme.com.ua
2000-2024