ТЕМА: Регулируемый блок питания для автомобильных устройств + ...

Устройство работает с любым не стабилизированным блоком питания ( возможно с обычным зарядным устройством) и позволяет регулировать выходное напряжение от 0 до 15 вольт, устанавливать ток срабатывания защиты по току в диапазоне от 0 до 9А, измерять частоту сигнала от 1 гц до 8.000 000 мгц, подсчитывать количество поступивших на вход импульсов от 0 до 8 000 000.
Устройство рассчитано на отладку настройку и ремонт устройств автомобильной тематики,но может быть использовано как регулируемый лабораторный блок питания.
Состав М328 кварц 8 мгц., отображение MAX7219 и восьми разрядный семи сегментный индикатор с общим катодом.Входы аналоговая установка выходного напряжения РС0, аналоговая регулировка тока срабатывания защиты по току РС1 ( размах входных напряжений от 0 до 5 вольт).
Вход РС2 аналоговый от делителя напряжения на выходе устройства после ключевых транзисторов.
Вход РС3 от усилителя сигнала с токового шунта. Полевой транзистор включенный в минусовый провод на выходе устройства работает ключем. При работе устройства на затворе лог.1 ( транзистор открыт) при аварийной ситуации, перегрузке по выходу и в режиме стоп лог.0.
На выход PD7 выводятся шим колебания, которые сглаживаются через RC фильтр и через усилитель поступают на управление мощным транзистором, который в зависимости от приложенного к его базе напряжению устанавливает на выходе устройства напряжение.
Вход РВ2- кнопка старт \стоп. При включении устройства автоматически находится в режиме стоп. Регуляторами напряжения и тока можно выставить напряжение на выходе стабилизатора , регулятором тока - порог отключения устройства. Отображение на индикаторе в режиме стоп. 15.4U 6.30А. Пи нажатии на кнопку старт -стоп мега подает шим импульсы, которые после сглаживания и усиления поступают на транзисторы. В режиме старт на индикаторе отображаются действующее на выходе устройства напряжение и нагрузка 15.4U-6.30А. Если во время работы возникла аварийная ситуация ( короткое замыкание или повышение установленного напряжения на дисплее , если сработала защита по напряжению высвечивается PU , если защита по току то РС.
Частотометр \ счетчик. Стандартный ттл сигнал поступает на P3, вызов частотометра происходит при нажатии на кнопку питание\частота РВ1. Кнопка действует только когда устройство находится в режиме работы. Частотометр однодиапазонный с максимальной отображаемой частотой 8 мгц. Отображение на дисплее F8000000.
Режим частота\ подсчет импульсов выбирается кнопкой подключенной к РВ0. Из режима измерения частоты при ее нажатии происходит обнуление показаний на дисплее и мега подсчитывает поступающие входные импульсы до следующего нажатия на кнопку частота- импульс.Отображение на дисплее С999999.
Режим подсчета импульсов работает только в режиме старт и при последующем переводе индикации в режим отображения частоты..

Бегло посмотрел, есть замечания.
1. При кварце 8МГц максимальная измеряемая частота 4МГц.
2. Быстродействие защиты, да и самого стабилизатора, будет небольшое. Счет может оказаться на десятки миллисекунд. Соответственно, на выходе напряжение можно будет назвать стабилизированным лишь условно.
3. Выводы МК будут переназначены.

Спасибо.
Даже 4 мгц. это очень неплохо , и достаточно для авто и нч измерений. Защиту можно продублировать и простыми средствами, как то симистор + предохранитель, т.е. продублировать на аппаратном уровне.
По установленному напряжению на выходе тоже должно быть стабильным. По траффику могу сказать - там сколько выставил столько и на выходе и стабильно все в процессе работы.

Igr44 пише: И на какой ток? А если надо поменять?
А схему симистор плюс предохранитель я бы вообще запретил какой-нибудь конвенцией...
Igr44 пише: Должно быть, но не будет. По определению. МК все (почти все) свои операции выполняет шаг за шагом последовательно. Если он, например, занят выводом информации на индикатор, а в этот момент отклонилось напряжение (изменилась нагрузка), то отреагирует он на это изменение лишь когда закончит все свои дела с индикацией, выполнит что-то следующее по очереди, измерит напряжение и выдаст корректирующее воздействие. Которое по-любому не будет точным, да еще и интегрирующая цепочка преобразователя ШИМ даст задержку. В следующем цикле измерений МК посмотрит на реакцию выхода и еще подкорректирует. Даже если нагрузка в этот период меняться не будет, программе надо будет минимум 3-4 цикла, чтобы стабилизировать напряжение. Если не использовать никаких усреднений измерений, то это будет до 10 мсек. А усреднять придется.
На практике это будет выглядеть так: Есть нагрузка, на ней к примеру +5V. Ток 1А. Силовой транзистор приоткрыт. На входе транзистора +18V. Теперь ток нагрузки по какой-то причине снизился до 0,1А. Транзистор еще 10 мсек будет в том же состоянии. Вполне возможно, что напряжение на выходе достигнет тех же +18V. (Конденсаторы что-то сгладят, может быть, но на это рассчитывать некорректно.)
Можно еще нафантазировать разных ситуаций, но беда в том, что это все будут реальные сценарии.
Защита по току аналогично.

Себе бы я такой блок питания делать не рискнул.
Если бы и ставил микроконтроллер, то только для измерения и индикации выходных напряжений и токов. (Может еще какие фишки - таймер, управление режимами и т.п.) Само управление силовыми элементами - управляемый стабилизатор. Есть интегральные, можно на дискретных элементах, можно комбинировать. Например, LM317, 2576... или импульсный DC-DC. Управление - потенциометр. И для напряжения, и для тока. Если же использовать не потенциометр, а кнопки или энкодер, тогда они обрабатываются микроконтроллером, который выдает ШИМ. Интегрирующая цепочка формирует управляющее напряжение для той же LM2576. Но в любом случае, стабилизация напряжения возложена на LM276, но никак на МК.

Igr44 пише: Кто такой "траффик" я не знаю и не знаю, как он работает.
Но, что касается применения МК в том виде, как в Вашем описании, мне потребуется полное и подробное описание алгоритма регулирования (пропорциональный, ПИД или еще какой), периодичность замеров, коэффициенты, усреднения, частота ШИМ и все, все, все. Поскольку я считаю, что такой стабилизатор рано или поздно наделает беды - не хочу быть автором алгоритма. Как Вы опишете, так и сделаю, без своей ответственности за результат.

Ну траффик это повороты с дотяжкой, одно касание, Ваша же конструкция.
И держится на выходе электрокорректора фар стабильное напряжение., та согласоки один транзистор по выходу.
С регулировкой напряжения БП думаю будет не хуже.
С задержками срабатывания защиты , измеряемыми мили секундами тоже не критично. Ключеой транзистор будет с запасом плюс электролит по выходу устройства не даст моментально поднять критическое напряжение.
По регулировкам самый оптимальный вариант , как в микродрели, устанавливается напряжение и ток переменными резисторами, и при включении шим пропорционально изменяет скважность в зависимости от напряжения на выходе. Совсем не обязательно делать подстройку выходного напряжения в зависимости от нагрузки.Иначе при больших нагрузках может произойти неконтролируемый подъем выходного напряжения.
При нажатии на кнопку старт будет отображаться действующее ( не установленное) показание напряжения и тока, ну и чтобы была возможность регуляторами немного подстроить при работе напряжение и ток..
По шунту ( измерителю тока ) буду применять ACS712-30A, он работает от 5 вольт и обладает погрешностью сего в 1-4%. У него нулевой протекающий ток это 2.5 вольта, Прирост на каждый ампер протекающего тока 65 мв. А значит можно будет отказаться от пары операционников - усилителя токовой нагрузки.
Вместо ключа на полевике будет использоваться нормально замкнута пара контактов 12 вольтного реле, в алгоритме выхода на управление полевика ничего не меняется. Просто уменьшится время срабатывания токовой защиты и появится гальваническая отсечка выходной цепи от самого устройства.
Я бы вырисовал схему но пока не имею точного назначения выводов контроллера. Тогда можно детально все расписать.

Igr44 пише: Там никакой стабилизации нет, так что пример неудачный. А напряжение на выходе стабильное лишь потому, что стабильная нагрузка и стабильное напряжение на входе.

Igr44 пише: Об этом речь не идет. Вы неправильно меня поняли или совсем не поняли. Но неважно. Пока не будет подробного описания работы регулятора, я не смогу ответить, возьмусь ли за разработку прошивки.

Понял. Сейчас отлучусь на пару часов распишу алгоритм.

Igr44, зачем обязательно придумывать велосипед?, возьмите то что можно просто применить, наподобие этого

Регулировка и защита от короткого замыкания будут отменные, на МК останутся только функции показометра.

Спасибо.
видел я это, да и по параметрам такой бп более чем скромный. на него даже не нагрузи магнитофон при ремонте.
Вот набросал всю обвязку которая будет подключаться к меге, если будет конечно.
Если так пойдет то буду описывать работу регуляторов и прочего.

Igr44 пише: По параметрам более, чем скромный, будет как раз наш бп. Индикация на микроконтроллере... это лишь мишура, фантик. Из предложенного Вас не устраивает лишь максимальный ток, но это вопрос решаемый и в пределах покупного блока, и уж тем более, при самостоятельном изготовлении.
У БП есть и другие важные характеристики, вот здесь у нас будет полный провал. Ну да ладно, повторяться не буду, это Ваш выбор.
Igr44 пише: Это далеко не вся обвязка. Для написания прошивки из схемы почерпнул только частоту ШИМ, остальное для меня как иллюстрация, поэтому решайте сами - пойдет или не пойдет.

Мне более нужны и важны:
1. Тип регулятора. Алгоритм регулирования. Формула регулирования.
2. Настройки и коэффициенты регулятора.
3. Требования к быстродействию регулятора.
4. Требования к быстродействию защиты.
5. Разрядность ШИМ.
6. Пределы измерения.

Уже исходя из этого и будет назначение выводов МК.

Спасибо.
По параметрам более, чем скромный, будет как раз наш бп. Индикация на микроконтроллере... это лишь мишура, фантик. Из предложенного Вас не устраивает лишь максимальный ток, но это вопрос решаемый и в пределах покупного блока, и уж тем более, при самостоятельном изготовлении.
У БП есть и другие важные характеристики, вот здесь у нас будет полный провал.
Провала не будет, т.к мега будет не только измерять , но и управлять вых. напряжением и включать защиту при необходимости. Такой модуль можно интегрировать практически в любой блок питания, Даже самый аналоговый и собранный на дискретных элементах.
1. Тип регулятора. Алгоритм регулирования. Формула регулирования.
Регулятор на установку напряжения и тока переменные резисторы сопротивлением 1-5 ком , с линейной передаточной характеристикой подключенные к 5 вольтам питания меги. Размах на входе ацп напряжения и тока от 0 до 5 вольт.
Скважность на выходе шима напряжения от 1% при напр. на входе 0 вольт до 99% на выходе шима при напр. на входе ацп 5 вольт.

2. Настройки и коэффициенты регулятора.
Все подстройки на выходе шима производятся на уровне операционного усилителя никаких коэфициентов читывать не нужно.
В режиме стоп устройства отображение напряжения при установке напряжения соответствует 0 вольтам на входе ацп - на индикаторе 0.00 в. (в режиме пуск это шим скважностью 1%) - на индикаторе 15.0 вольт при 5 вольтах на входе ацп (в режиме пуск это шим скважностью 99%) .
3. Требования к быстродействию регулятора.
Желательно чтобы реакция на поворот регулятора была с наименьшим временем задержки, чтобы можно было при необходимости оперативно подстроить напряжение в режиме пуска.
В режиме измерения частоты или счетчика импульсов вообще желательно чтобы регуляторы работали.
4. Требования к быстродействию защиты.
Время в 10-50 мсек будет вполне достаточным.
6. Пределы измерения.
Предел измерения напряжения в режиме работа до 20.0в , тока в пределах до 9.00А

Единственно плохо, что не предусмотрел - выход на буззард , чтобы при срабатывании аварийной защиты прибор пискнул.

Igr44 пише: Или мы говорим о разном, или на разных языках.

Если взять Вашу схему и вот это описание алгоритма, то этот прибор даже с натяжкой нельзя назвать стабилизатором. Или Вам стабилизация выходного напряжения совершенно не нужна?

Конечно не нужна.
Это регулируемый источник питания, никак не источник стабильного тока или напряжения.
Если понадобится стабилизировать выходное напряжение, что само по себе зло, то это легко вводится добавлением одного подстроечного резистора с делителя выходного напряжения на инв. вход сглаживающего усилителя на выходе шима. Никакой стабилизации быть не должно.
Вот с регулятором порога токовой защиты - наверное от него можно было вообще отказаться. К примеру в режиме сто. регулятором напряжения выставлять выходное напржение в режиме работы, а при нажатой кнопке к примеру частота- подсчет импульсов выставлять порог срабатывания защиты.

Igr44 пише: Даже придумать не могу, куда такой БП можно применить. Разве что управление нагревателем или лампой накаливания...

Да для ремонта - отладки любых автомобильных устройств то что нужно. И как домашний лабораторный блок питания подойдет.
Мы же не меряем термопогрешность кварца в вакууме или изменение тока в пределах 1\10000?
Это не метрологическое устройство, функций которого вполне достаточно для того чтобы подключать практически любой бытовой девайз.

Igr44 пише: Интересный подход. Я бы Вам свою технику на ремонт не отдал.
Вы не задумывались, что произойдет, если на устройство, рассчитанное на питание +12V, подать +18V или больше?

ну так 18 вольт то не будет. А 15 вольт вполне допустимы.

Igr44 пише: А куда же они денутся?
И почему это Вы допускаете +15V, там, где должно быть +12V?

P.S.
Наконец-то досмотрел схему. Силовые ключи по схеме эмиттерных повторителей, это меняет дело. Приношу свои извинения.
По сути это все равно стабилизированный источник питания, хотя и без обратной связи, что конечно же плохо.

18 вольт это регулятор напряжение максимально повернутая ручка по часовой стрелке.
Что разве трудно не выставлять ее в это положение? В таких регуляторах большую роль играют выходной транзистор и толщина дорожек на плате а не качество самого стабилизатора.
По питанию 15 вольт. Это допустимо для всех авто устройств. Сейчас набросаю интеграцию девайза со специализированной микросхемой типа 723, это для любителей плавного ограничения тока и напряжения.

Igr44 пише: Я неверно истолковал Вашу схему - в предыдущем сообщении поправился. Будет работать, и напряжение будет регулировать.
Только мне теперь совсем непонятно, зачем там ШИМ. Зачем потенциометр подключать к МК, а не напрямую к ОУ?

P.S.
Да и ОУ непонятно зачем...

Оу необходим для согласования высокого выходного сопротивления и подстройки усиления сглаженного шим сигнала с каскадом на ключевых транзистора.
Регулятор подключается не к ОУ а к меге по той причине, что мега считывает аналоговый уровень с него и выдает шим определенной скважности, это в режиме стопа. В режиме работы мега считывает аналоговый сигнал с делителя выходного уровня регулятора. Это отображается на индикаторе. В режиме стоп - на дисплее то что мы выставили ручкой а в режиме работы то, что реально на выходе регулятора.

Igr44 пише: Если не использовать ШИМ, то и согласовывать проще.

Igr44 пише: Можно переменным резистором управлять силовым каскадом (даже без ОУ или с ним). МК измерят напряжение на движке резистора. А в режиме стоп МК через отдельный вывод блокирует транзистор (или ОУ), при этом напряжение на движке остается.

Можно переменным резистором управлять силовым каскадом (даже без ОУ или с ним). МК измерят напряжение на движке резистора. А в режиме стоп МК через отдельный вывод блокирует транзистор (или ОУ), при этом напряжение на движке остается.
Оно то так, но если использовать сам регулятор установки напряжения для управления ключевыми транзисторами то размах на их выходе будет от 0 до 5 вольт и не выше. А если после сглаженного шима использовать оу то можно легко добиться любого напряжения управления транзисторами.
А в режиме стоп МК через отдельный вывод блокирует транзистор (или ОУ), при этом напряжение на движке остается.
Выходной каскад для отключения и есть выход на реле срабатывания аварийной защиты.
Зачем тянуть дополнительный вывод + транзистор только для того чтобы отключить выходной транзистор.
Коммутация нагрузки выхода будет по минусовому проводу, через контакты реле.

Igr44 пише: Почему? Сделаете 0-15, что мешает?
Igr44 пише: Не знаю зачем, Вы так чуть выше писали про режим стоп. Если вся коммутация через реле защиты, то аргументов в пользу ШИМ еще меньше.
Хотя дополнительный транзистор не обязателен, можно диод. А дополнительный вывод, так один вывод из под ШИМ освободится.

Почему? Сделаете 0-15, что мешает?
Не получится . вылетит порт меги. нужен в любом случае отдельно вход на мегу от регулятора и не вязанный с ним выход на шим.
Не знаю зачем, Вы так чуть выше писали про режим стоп. Если вся коммутация через реле защиты, то аргументов в пользу ШИМ еще меньше.
Одно другому не мешает. Можно и шим в нулевую скважность отравить, и еще и гальванически отключить минус нагрузки. Вариант с реле наиболее простой в реализации.