Регулятор для паяльника с стабилизацией напряжения.

Автор: Soir. Опубликовано в Разное

DSC 0031

- Прибор предназначен для плавного разогрева паяльника и стабилизации напряжения питания.

- Способ управления нагрузкой - фазоимпульсный.

- Управляющий контроллер - ATMEGA8.

- Дисплей - Nokia 1100.

- Визуализация выходного напряжения в виде осциллограммы.


1. Описание прибора.

         Прибор предназначен для плавного включения нагрузки (изначально прибор разрабатывался для паяльника) и стабилизации величины переменного напряжения. Управление напряжением ведется фазоимпульсным способом.

         Постоянство заданного напряжения осуществляется ПИД-регулятором.

2. Описание работы.

         Для включения прибора на задней стенке корпуса имеется кнопка "Сеть". После подачи напряжения на прибор включается индикатор, раздается короткий звуковой сигнал, извещающий о готовности и начале работы стабилизатора. С заданной скоростью задание для регулятора увеличивается каждую секунду до достижения заданного напряжения стабилизации. После того, как достигнуто заданное значение раздается звуковой сигнал.

         Режим "Форсаж". В приборе предусмотрен режим быстрого разогрева паяльника повышенным напряжением в течении заданного времени. Если этот режим активирован, то при включении прибора первоначально в качестве задания устанавливается напряжение из меню Форсаж. В течении заданного времени прибор поддерживает повышенное напряжение, а затем переходит на обычный режим. Переход сопровождается звуковым сигналом.

         Нажатие на кнопку UPили DOWN в пусковом режиме приводит к отмене плавного увеличения напряжения и режима Форсаж, если он был включен. Прибор сразу же переходит на стабилизацию заданного напряжения.

         Входное и выходное напряжения измеряются во время положительной полуволны, отрицательная полуволна считается полностью симметричной и не измеряется. Измеренные напряжения усредняются в секундном интервале.

         Коррекция выходного напряжения производится один раз в секунду.

3. Дисплей.

         В основном режиме на дисплей выводится величина входного напряжения, выходного напряжения и заданного. В верхней части дисплея выводится небольшая осциллограмма для отображения формы выходного напряжения.  Выводится один период выходного напряжения. (Измеряется только положительная полуволна переменного напряжения, отрицательная прорисовывается как зеркальное отображение положительной.) Вертикальными пунктирными линиями обозначается момент открытия симистора.

4. Управление.

         Управление прибором осуществляется при помощи 5 кнопок. Кнопки PLUS и MINUS предназначены для изменения параметров, кнопки UP и DOWN для выбора параметра для настройки в пределах одной страницы. Кнопка SET для переключения между страницами. Все кнопки, кроме SET при длительном удержании позволяют менять параметры в ускоренном режиме.

         Все нажатия на кнопки сопровождаются короткими звуковыми сигналами.

5. Настройки.

         Из основного режима (на дисплее напряжения и осциллограмма) кнопками PLUS и MINUS можно менять заданное напряжение в пределах от 20 до 240 В.

         Нажатие на кнопку SET по кругу переключает дисплей на индикацию настроек ПИД-регулятора, скорости нарастания напряжения при включении, режима Форсаж.

         В меню ПИД-регулятор есть возможность изменить коэффициенты регулятора.

pGain – коэффициент пропорциональности. Пределы 1 ÷ 100;

dGain – дифференциальный коэффициент. Пределы 0 ÷ 100;

iGain – интегральный коэффициент. Пределы 0 ÷ 100;

zProp – зона интегральной составляющей. Пределы 0 ÷ 100.

         Подбор коэффициентов производится по наилучшей стабилизации выходного напряжения. Выбор коэффициента производится кнопками UP и DOWN, его изменение кнопкамиPLUS и MINUS.

         Для данного прибора оптимальным оказался П-регулятор (iGain = 0, dGain = 0) с коэффициентом pGain = 50.

         В меню Пуск настраивается скорость нарастания выходного напряжения при включении питания. Предел установки от 1 до 100 Вольт в секунду.

         В меню Форсаж устанавливается напряжение, время в минутах и активация данного режима. Напряжение устанавливается в пределах от 20 до 240 В, время от 1 до 100 минут.

         Все изменения настроек через 5 секунд от последнего нажатия на кнопки запишутся в энергонезависимую память и будут оттуда считаны при следующем включении питания. Завершение записи в память сопровождается звуковым сигналом.

6. Особенности схемы и применяемых деталей.

scheme

         В конструкции применен трансформатор вольтдобавки, позволяющий компенсировать потери напряжения на регуляторе, а также в небольших пределах поднимать выходное напряжение выше входного (около 10 ÷ 15 В). Максимальная мощность нагрузки в данном приборе не должна превышать 60 Вт. Для большей нагрузочной способности следует установить более мощный симистор и трансформатор. Если в увеличении выходного напряжения нет необходимости, можно использовать трансформатор без обмотки вольтдобавки, это позволит значительно уменьшить габариты трансформатора и всего устройства. В этом случае также можно обойтись и без трансформатора вообще, запитав устройство от любого другого источника стабилизированного напряжения +3,3В.

         Внимание! Независимо от наличия трансформатора вся схема не имеет гальванической развязки с сетью. Следует соблюдать особую осторожность при наладке устройства, а все элементы корпуса, органы управления и индикации должны быть надежно изолированы от токоведущих частей схемы.

         В приборе применен дисплей от мобильного телефона NOKIA 1100. Также оттуда используется и миниатюрный динамик.

         В схеме нет, но желательно установить предохранитель и помехоподавляющий фильтр на входе сетевого напряжения в прибор.

         Для управления симистором можно применить оптопару без контроля перехода сетевого напряжения через 0, например MOC 3052.

         Подбором резистора R11* выставляется напряжение питания 3,0 ÷ 3,3 В.

       Если подстроечными резисторами RV1 и RV2 не удается выставить правильные показания напряжений, то необходимо произвести подбор резисторов R4 и R7 соответственно.

       Проверку работы устройства, настройку регулятора лучше всего проводить, подключив в качестве нагрузки лампу накаливания напряжением 220 В и мощностью 25 ÷ 40 Вт.

DSC 0031

Внешний вид прибора.

--------

В архиве:

- Power_control.DSN - файл проекта в Proteus для симуляции;

- Panel_scheme.DSN и Panel_scheme.LYT схема и печатная плата передней панели с индикатором;

- Power_control_scheme.DSN и Power_control_scheme.LYT схема и печатная плата основного блока;

- прошивка (некоторые китайские дисплеи требуют зеркального отображения, поэтому два варианта прошивки);

- FUSE;

- описание;

- фотографии.

--------

Платы разработаны для помещения всего устройства в корпус, как на фотографии, и использовании деталей, имеющихся в наличии. При изготовлении и отладке прибора были выявлены некоторые ошибки в плате, по ходу делал исправления и в документации, но все же при повторении конструкции лучше еще раз все просмотреть.