Радиоконструктор Цифровой регулятор мощности

Данный конструктор создан на основе проекта Простой цифровой регулятор мощности. Конструктор содержит весь комплект деталей для сборки одной платы регулятора (Без корпуса). Устройства подобного типа можно использовать для управления освещением, скоростью работы вентиляторов (электромоторов переменного тока), а также для регулировки мощности паяльника. Цифровая индикация позволяет косвенно судить о величине энергии подаваемой в нагрузку. Возможность сохранения заданных параметров в EPROMM контроллера позволяет избавиться от необходимости постоянной настройки при включении устройства. Регулятор не только запоминает, заданную мощность, но и текущее состояние. Если вы установили состояние “oF” – выключено. То при подаче питания регулятор будет в состоянии выключено. Если вы его будете отключать в состоянии включено (когда показывается заданная мощность), то и при подаче питания, будет также включена заданная мощность.

Схема регулятора.

Регулятор собран на микроконтроллере фирмы Microchip PIC16F1823. Для питания используется конденсаторный источник питания.

ВНИМАНИЕ. ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТРОЙСТВА НАХОДЯТСЯ ПОД ПОТЕНЦИАЛОМ СЕТИ 230 ВОЛЬТ. БУДЬТЕ ОСОБЕННО ВНИМАТЕЛЬНЫ ПРИ НАЛАДКЕ УСТРОЙСТВА.

Для управления мощностью в регуляторе применяется фазовое регулирование с использованием задержки момента включения симистора. В качестве момента синхронизации используется точка перехода через ноль напряжения сети. К качестве формирователя импульса синхронизации используется свойства порта микроконтроллера ограничивать величину входного напряжения за счет защитных диодов. Рассмотрим электрическую схему порта микроконтроллера.

Резистор 20 мОм ограничивает входной ток до допустимого уровня, а диоды ограничиваю напряжение до уровня питания микроконтроллера. В микроконтроллере PIC16F1823 есть возможность организации прерывания по изменению состояний на входах. Для синхронизации мы настраиваем наш вход в регистрах IOCAN: и IOCAF: на активацию прерывания и по нарастанию, и по спаду сигнала. Этим мы получаем возможность для синхронизации в каждом полу-периоде.

Для регулировки мощности нам необходимо изменять момент включения симистора.

Принцип такой чем мы раньше подает включающий импульс после момента синхронизации, тем больше мощности подается в нагрузку. Для регулировки мощности нам необходимо организовать задержку на включения симистора. Для этого будем использовать таймер TIMER1.

Принцип управления следующий, мы используем прерывания которое может формировать таймер при своем переполнении. В момент поступления импульса синхронизации, мы делаем предустановку таймера, на величину, необходимую для формирования нашей задержки. И включаем его. Таймер начинает отсчитывать время, при переполнении, программа переходит на формирования импульса управления симистором (таймер выключается). Далее все повторяется.

Как математически формируется задержка. Мы используем контроллер на максимальной частоте (люблю максимальные частоты, благо в этом устройстве нет необходимости для экономии потребления). Поэтому мы может на вход таймера подавать тактовую частоту 8 мГц. Если установить предделитель на 8, то на входе таймеры мы получим 1 мГц тактовой частоты.

Мы используем задание мощности от 0 до 100%. И нам необходимо регулировка по 1%. Длительность полупериода сети 50 Гц равна (100 Гц) = 0,01 сек. Длительность тактовой 0,000001 сек. В нашем случае мы получаем, что за один полупериод таймер насчитает 10 000 импульсов. На 1% мощности нам будет приходиться 100 импульсов.

У нас 16-битный таймер его полное значение 65535 (65536) импульсов. Для начала формирования задержки нам необходимо его предустанавливать на величину:

power_zag=65535-((100-power1)*100);

где: power_zag – значение которое мы загружаем в таймер, power1 – значение задание мощности в % (0-100).

После поступления импульса управления, симистор открывается и вся оставшееся мощность направляется в нагрузку. В момент перехода напряжения сети через ноль симистор закрывается. Обратите внимание, что для управления симистором используется “отрицательное напряжение”.

Питание схемы.

Так как для нас нет необходимости в большой мощности (но есть необходимость для питания индикатора) и предполагается, что элементы устройства в процессе эксплуатации всегда будут защищены от прикосновения, питание нашей схемы выполнено по схеме с конденсаторным делителем напряжения.

Запитывается устройство через клеммы К1 и К3, нагрузка подключается на К2 и К4
Назначение элементов. Резистор R1 предназначен для ограничение максимального тока через стабилитрон в момент включения или выключения устройства, а также в момент когда в сети могут появится высокочастотные помехи для которых сопротивление конденсатора становиться равным нулю.

Конденсатор C1 является нашим основным ограничителем тока для стабилитрона, на котором формируется напряжение питания. Для отрицательной полуволны стабилитрон полностью пропускает напряжение, а для положительной формирует на себе 5,6 вольта.

Диод D2 пропускает положительное напряжение и заряжает конденсатор C2 который используется для питание микроконтроллера.
Комплектация набора:
1. Печатная плата ch-c008 -1шт.
2. Микроконтроллер PIC16F1823 с прошивкой -1шт.
3. Индикатор 0.36" 2 разряда, общий анод -1шт.
4. Тактовая кнопка 6*6 Н-12мм -3шт.
5. Симистор BT137 -1шт.
6. Предохранитель F3.15A -1шт.
7. Варистор 07D471K -1шт.
8. Конденсатор 0.47uf 280V -1шт.
9. Резистор 39R 2W -1шт.
10. Стабилитрон 1N4733A (5V1) -1шт.
11. Конденсатор 220uf 25V -1шт.
12. Конденсатор 0805 39pf -1шт.
13. Конденсатор 0805 100nf (0.1uf) -3шт.
14. Резистор 1206 510K -2шт.
15. Резистор 0805 470R -1шт.
16. Резистор 0805 1K -11шт.
17. Резистор 0805 10K -1шт.
18. Резистор 0805 5.1M -4шт.
19. Диод SS26 -1шт.