Измерительное устройство для блока питания

В данной статье будет рассмотрен цифровой вольтметр, амперметр, ваттметр и термометр для контроля и включения вентилятора при превышении установленного предела температуры. Главным элементом схемы является микроконтроллер PIC16F628A. Вся информация выводится на вдухстрочный жидкокристаллический индикатор. Все данные в цифровом виде контроллер считывает с модуля, реализованного на микросхеме АЦП – INA226. Датчик температуры является так же цифровым – DS18B20. Схема устройства представлена на рисунке 1.

Автоматическое включение вентилятора происходит при плюс пятидесяти градусов Цельсия, выключение вентилятора произойдет при +30⁰С. Управляется вентилятор при помощи ключа, в качестве которого используется транзистор VT1 IRLR2905. Можно применить и биполярный транзистор на соответствующий ток нагрузки, например, КТ815, но тогда необходимо увеличить номинал резистора R5 до 2ком. Датчик температуры в моем случае контролирует состояние мощного регулирующего транзистора стабилизатора. Сам датчик должен быть прикреплен к радиатору, как можно ближе к корпусу транзистора.

Платка модуля АЦП INA266 c датчиком тока – резистором 0,01 Ом, «висит» на положительной шине между стабилизатором напряжения и выходной клеммой «+» блока питания. Соединяется модуль с основной платой четырьмя проводами через разъем.

Питается схема от стабилизатора напряжения DA1, применена микросхема LM7805 это аналог отечественной микросхемы КР142ЕН5А максимальное входное напряжение 15 В, а у LM7805 – 35В. На схеме не указан резистор, через который подается питание на устройство для распределения тепловой мощности потерь при питании от 35В. На печатной плате для него предусмотрено место.

Конденсаторы фильтра С1, 2, 3 – керамические SMD исполнения.  

Величину тока срабатывания защит устанавливают резистором R5. Резистор R4 служит для защиты выходного ключа вывода RB4 микроконтроллера PIC16F628A от начального зарядного тока конденсатора C4. Величина емкости этого конденсатора выбирается такой, чтобы при верхнем положении движка переменного резистора R5 на индикаторе индицировался ток защиты Iз — 8,00А. Восемь ампер, это максимальный ток, на который рассчитан модуль АЦП. На фото ниже ток защиты выставлен 500мА.

Ток четыре миллиампера, это ток, протекающий через переменный резистор регулировки выходного напряжения.

На сайте я уже выкладывал статью «Измеритель тока напряжения и мощности на INA226», посвященную данному модулю АЦП, там тоже есть интересное. Так как разрядов индикатора не хватает, то пришлось отказаться от подробной информативности – у показателя мощности отсутствуют единицы измерения ватты – Р 0,04, у температуры нет значка градуса и значка Цельсия – t21. Значок тока защиты «самодельный». Показания тока нагрузки выводятся в двух единицах измерения. От 0… 999мА и от 1,00… 8,00 А.

Самое сложное в данном устройстве, это было написание программы. Нет, сама программа очень простая, а вот тайминг выполнения программы это очень оказалось сложным. Мало того, что все три периферийных устройства цифровые с разными временными интервалами их интерфейсов, так еще и цифровая защита по току, время срабатывания которой не должно быть большим. Иначе быстрее погаснет индикатор, чем отработает защита на выключение блока питания. Например, у программы общения микроконтроллера с датчиком DS18B20 есть задержка в 750мс – почти секунда! Поэтому приоритет был отдан анализу тока нагрузки и его смена показаний на индикаторе самая быстрая, а вот показания установки тока защиты наоборот заторможенная. Поэтому вращать резистор надо очень медленно. P.S. – максимальное время реакции на превышение тока нагрузки составляет 10мс. В моем понимании данного процесса это нормально. После срабатывания защиты (замыкания выходных клемм пинцетом)отключается стабилизатор, на резисторе R3 пропадает +5В (логический 0), на индикаторе высвечивается надпись AVARIY, программа контроллера уходит в вечное кольцо. Для возобновления работы блока питания необходимо выключить блок питания, отключить нагрузку, включить блок питания. С подключенной нагрузкой включение чревато последствиями. Инициализация индикатора, АЦП и датчика температуры занимает относительно длительный период, и если в этот момент пойдет что то не так, то программа может не успеть проанализировать ток нагрузки и выдать сигнал на отключение стабилизатора.

Скачать файлы проекта