uniwersalny mikroprocesorowy regulator mocy 220V.pdf

Projekty AVT

★ ★★

U n i w e r s a l n y

m i k r o p r o c e s o r o w y

r e g u l a t o r m o c y

2 2 0 V A C

2 6 2 3

Do czego to s³u¿y?

Chcia³bym zaproponowaæ Wam budowê

uk³adu, który jest kolejnym remake projek-

tów publikowanych ju¿ w EdW i EP.

Przekonstruowanie zaprojektowanych daw-

niej uk³adów jest w elektronice czymœ zupe³nie

normalnym i po¿¹danym. Przy obecnym tempie

rozwoju techniki urz¹dzenie zaprojektowane

kilka lat temu jest teraz najczêœciej bezna-

dziejnie przestarza³e i nadaje siê co najwy¿ej

do ekspozycji w muzeum techniki. Tak te¿

sta³o siê z dwoma moimi projektami regulato-

rów mocy pracuj¹cymi w systemie grupo-

wym. By³y to w swoim czasie uk³ady doœæ

nowoczesne, ale czas, najbardziej niszczy-

cielski z ¿ywio³ów, zdegradowa³ je obecnie

do poziomu zwyk³ej amatorszczyzny. Dlate-

go te¿ powracam do tematu grupowych regu-

latorów mocy i pozwalam sobie zaprezento-

waæ Czytelnikom Elektroniki dla Wszystkich

nowe, w miarê nowoczesne rozwi¹zanie ta-

kiego regulatora.

Regulatory mocy odbiorników energii

elektrycznej nale¿¹ do grupy uk³adów elektro-

nicznych najczêœciej budowanych przez hob-

bystów. O ile jednak przy zasilaniu odbiorni-

ków energii napiêciem sta³ym budowa regula-

tora pobieranej przez nie mocy nie przedsta-

wia najczêœciej wiêkszego problemu, to regu-

lacja taka w przypadku urz¹dzeñ zasilanych

z sieci energetycznej jest nieco bardziej skom-

plikowana. Rozró¿niamy trzy podstawowe

metody regulacji mocy urz¹dzeñ zasilanych

z sieci 220VAC, z których ka¿da ma swoje za-

lety i wady. Historycznie najstarsz¹ i jedno-

czeœnie najdoskonalsz¹ metod¹ jest zastoso-

wanie autotransformatora o zmiennym prze³o-

¿eniu, tzw. wariaka. Jest to w zasadzie jedyny

prosty sposób regulowania napiêcia sieci ener-

getycznej, przy którym nie wystêpuje jakie-

Rys. 1 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

★★

Projekty AVT

kolwiek zniekszta³canie kszta³tu jego przebie-

gu. Stosowanie tej metody jest jednak ograni-

czone dwoma czynnikami: du¿ymi wymiara-

mi i ciê¿arem autotransformatorów oraz ich

bardzo wysok¹ cen¹.

Drug¹, najczêœciej obecnie stosowan¹ me-

tod¹ regulacji mocy odbiorników 220V jest

regulacja fazowa, polegaj¹ca na zmianie

opóŸnienia momentu w³¹czenia triaka po

przejœciu napiêcia sieci przez zero. Jest to

sposób niezwykle prosty: posiadaj¹c triak,

diak i kilka elementów dodatkowych, mo¿e-

my ju¿ zbudowaæ regulator o znacznej mocy

i bardzo dobrych parametrach. Metoda ta ma

jednak jedn¹ bardzo powa¿n¹ wadê: genero-

wanie zak³óceñ radioelektrycznych, które

szczególnie w przypadku odbiorników ener-

gii o znacznej mocy i indukcyjnoœci, s¹ bar-

dzo trudne, a niekiedy wrêcz niemo¿liwe do

usuniêcia.

Trzeci¹ metod¹ regulacji mocy odbiorni-

ków zasilanych z sieci energetycznej jest tzw.

regulacja grupowa, Podobnie jak w przypad-

ku regulacji fazowej, elementem prze³¹czaj¹-

cym jest tu triak, ale o powstawaniu zak³óceñ

radioelektrycznych nie ma nawet mowy. Jed-

nak zakres stosowania tej metody jest ograni-

czony w zasadzie do sterowania urz¹dzenia-

mi grzewczymi. Nazwa „regulacja grupowa”

pochodzi st¹d, ¿e uk³ad zasila odbiornik

energii elektrycznej za pomoc¹ grup przebie-

gów sinusoidalnych, w³¹czanych zawsze

przy napiêciu bliskim zeru. Sterowanie gru-

powe mo¿emy, z du¿ym przybli¿eniem, po-

równaæ do regulacji mocy metod¹ PWM sto-

sowan¹ w obwodach pr¹du sta³ego. Na ry-

sunku 2 w sposób pogl¹dowy zosta³a przed-

stawiona zasada regulacji fazowej i grupo-

nie mo¿na by go by³o zastosowaæ do sterowa-

nia silnikami pr¹du przemiennego ani ¿arów-

kami. Do³¹czona do wyjœcia uk³adu ¿arówka

migota³aby ze sta³¹ czêstotliwoœci¹, a zmianie

ulega³by jedynie czas b³ysków. Na szczêœcie

w technice mikroprocesorowej „wszystko jest

mo¿liwe” i do naszego urz¹dzenia zosta³ do-

dany drugi tryb pracy, podobny do pierwsze-

go, ale umo¿liwiaj¹cy sterowanie silnikami

pr¹du przemiennego, np. silnikami wiertarek

elektrycznych. W tym trybie regulacja mocy

odbywa siê tak¿e w przedziale od 0 do 100%,

ale ze znacznie wiêkszym krokiem, wynosz¹-

cym 10%. Oczywiœcie, tryb drugi mo¿e byæ

tak¿e wykorzystany do sterowania urz¹dze-

niami grzewczymi, przy znacznie mniejszej

precyzji regulacji. Mo¿na go tak¿e próbowaæ

zastosowaæ do zasilania ¿arówek o znacznej

mocy, o du¿ej bezw³adnoœci cieplnej w³ókna.

W pamiêci programu procesora steruj¹ce-

go prac¹ regulatora pozosta³o mi jeszcze spo-

ro wolnego miejsca i postanowi³em dodaæ do

uk³adu jeszcze jeden tryb pracy, bêd¹cy do-

datkow¹ opcj¹. Jest nim „zwyk³a” regulacja

fazowa, któr¹ mo¿emy zastosowaæ do zasila-

nia urz¹dzeñ wszelkiego typu, licz¹c siê jed-

nak z wystêpowaniem zak³óceñ radioelek-

trycznych.

Do budowy regulatora wykorzystany zo-

sta³ nowoczesny procesor typu AT90S2313,

„pinowy” odpowiednik dobrze Wam znanego

AT89C2051. Do napisania programu, przete-

stowania go, skompilowania i zaprogramowa-

nia procesora u¿yty zosta³ pakiet BASCOM

AVR. Stosowany w nim dialekt jêzyka MCS

BASIC jest praktycznie identyczny z pozna-

nym przez Was na wyk³adach BASCOM Col-

lege jêzykiem stosowanym w pakiecie BA-

SCOM 8081. Drobne ró¿nice wynikaj¹ jedy-

nie z odmiennego nazewnictwa wyprowa-

dzeñ procesora i dodatkowych funkcji dostêp-

nych w nowoczesnych AVR-ach. Dlatego te¿

chcia³bym, abyœcie traktowali projekt regula-

tora nie tylko jako gotowe urz¹dzenie, ale i ja-

ko tworzywo do dalszych eksperymentów

i przeróbek. Nawet dysponuj¹c tylko pakie-

tem BASCOM AVR w wersji demo (obecnie

do 2kB kodu wynikowego, do œci¹gniêcia ze

strony www.mcselec.com) mo¿ecie z powo-

dzeniem przerobiæ program steruj¹cy regula-

torem i dostosowaæ go do swoich potrzeb.

W kicie dostarczany bêdzie zaprogramowany

procesor, ale dysponuj¹c wspomnianym pa-

kietem i banalnie prostym programatorem

ISP (np. AVT-871), bêdziecie mogli zawsze

przeprogramowaæ procesor zgodnie ze swoi-

mi wymaganiami. Kod Ÿród³owy napisanego

przeze mnie programu bêdzie dostêpny na

stronie internetowej EdW.

Wykonanie proponowanego regulatora

jest stosunkowo proste, a koszt u¿ytych mate-

ria³ów jest, w stosunku do u¿ytecznoœci wy-

konanej konstrukcji, niezbyt wysoki. Pamiê-

tajmy jednak o jednym: budujemy urz¹-

dzenie, którego czêœæ po³¹czona jest galwa-

nicznie sieci¹ energetyczn¹ i którego wiele

elementów znajduje siê pod niebezpiecz-

nym dla zdrowia i ¿ycia napiêciem

220VAC! Dlatego te¿, Koledzy nie maj¹cy

doœwiadczenia w budowie takich uk³adów

proszeni s¹ o zachowanie szczególnej

ostro¿noœci podczas uruchamiania i testo-

wania regulatora!

Jak to dzia³a?

Schemat elektryczny regulatora zosta³ poka-

zany na rysunku 1 . Uk³ad sk³ada siê z dwóch

czêœci, umieszczonych na dwóch p³ytkach

obwodów drukowanych. Czêœæ oznaczona na

schemacie jako A zawiera zasilacz dostarcza-

j¹cy pr¹du do czêœci uk³adu z procesorem,

uk³ad detekcji przejœcia napiêcia sieci przez

zero i wykonawczy uk³ad mocy. Czeœæ druga,

oznaczona jako B, zawiera procesor steruj¹cy

ca³ym urz¹dzeniem wraz z elementami dodat-

kowymi, wyœwietlaczem alfanumerycznym

LCD i elementami s³u¿¹cymi do wprowadza-

nia danych do procesora. Omawianie schema-

tu rozpoczniemy od czêœci A.

Napiêcie sieci do³¹czane do z³¹cza CON1

zasila trzy uk³ady:

1. Typowo skonstruowany zasilacz pr¹du sta-

³ego. Napiêcie sieci obni¿ane jest w transfor-

matorze TR1, wyg³adzane za pomoc¹ konden-

satora C7, stabilizowane za pomoc¹ monoli-

tycznego scalonego stabilizatora napiêcia IC1

i nastêpnie doprowadzane do z³¹cza CON3.

2. Uk³ad detekcji przejœcia napiêcia sieci

przez zero. Do zasilania tego fragmentu uk³a-

du zosta³ skonstruowany pomocniczy zasi-

lacz, daj¹cy napiêcie o wartoœci 15V, stabili-

zowane za pomoc¹ diody Zenera D2. Napiê-

cie sieci prostowane jest za pomoc¹ mostka

prostowniczego BR2. Baza tranzystora T2

wysterowywana jest z dzielnika napiêciowe-

go R5, R6, do³¹czonego do prostownika, na

którego wyjœciu wystêpuje przebieg pokaza-

ny na rysunku 3. Tak wiêc tranzystor T2 nie

przewodzi tylko w momencie, kiedy napiêcie

sieci jest mniejsze od ok. 1,2V, czyli prak-

tycznie równe jest zeru.

Przez wiêksz¹ czêœæ czasu tranzystor T2

zwiera do masy bazê tranzystora T1, tak ¿e

dioda umieszczona wewn¹trz struktury trans-

optora Q1 w³¹cza siê jedynie na krótki mo-

ment, dok³adnie w chwili przejœcia napiêcia

sieci przez zero. W konsekwencji na wejœcie

INT0 procesora podawany jest ci¹g ujemnych

impulsów szpilkowych o czêstotliwoœci

100Hz (rysunek 3). Do czego s³u¿¹ te impul-

sy, dowiemy siê w dalszej czêœci artyku³u.

3. Uk³ad wykonawczy mocy z triakiem Q3.

Zadaniem triaka jest zasilanie napiêciem sie-

ci odbiornika energii elektrycznej do³¹czone-

go do z³¹cza CON2. Bramka triaka sterowana

jest za pomoc¹ optotriaka Q3, którego zada-

niem jest galwaniczna izolacja obwodów sie-

ciowych od czêœci cyfrowej uk³adu. W urz¹-

dzeniu zastosowano optotriak typu

Rys. 2 Zasada regulacji fazowej

i grupowej

wej.

Podstawowym trybem pracy proponowa-

nego uk³adu jest grupowa regulacja mocy.

Regulacja ta odbywa siê w zakresie od 0 do

100% pe³nej mocy sterowanego urz¹dzenia,

z krokiem co 1%. Tak wiêc uk³ad mo¿e zna-

leŸæ zastosowanie przy regulacji mocy wszel-

kiego rodzaju grza³ek, piecyków i innych

urz¹dzeñ grzewczych. W ¿adnym przypadku

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

MOC3020, nie posiadaj¹cy, w przeciwieñ-

stwie do dobrze znanego optotriaka

MOC3040, wbudowanego uk³adu detekcji

przejœcia napiêcia sieci przez zero. Zastoso-

wanie optotriaka z tak¹ detekcj¹ uniemo¿liwi-

³oby realizacjê fazowej regulacji mocy, ponie-

wa¿ triak móg³by byæ w³¹czany jedynie przy

napiêciu sieci bliskiemu zeru. Dioda LED za-

warta w strukturze optotriaka jest w³¹czana,

za poœrednictwem z³¹cza CON3, bezpoœre-

dnio z wyjœcia PD5 procesora.

Popatrzmy teraz na drug¹ czêœæ schematu,

oznaczon¹ liter¹ B. Jest to czêœæ steruj¹ca na-

szego regulatora, której sercem jest zaprogra-

mowany procesor typu AT90S2313. Opisy-

wanie hardware tej czêœci uk³adu nie mia³oby

wiêkszego sensu, poniewa¿ w jej sk³ad wcho-

dzi tylko kilka typowo po³¹czonych elemen-

tów. Skupimy siê zatem na programie zaszy-

tym w pamiêci procesora, a szczegó³owo opi-

szemy tylko jeden element: impulsator ozna-

czony na schemacie jako Q3.

Czytelnicy, którzy obejrzeli ju¿ zdjêcia

przedstawiaj¹ce model uk³adu regulatora,

z pewnoœci¹ s¹ przekonani, ¿e nasze urz¹dze-

nie bêdzie sterowane za pomoc¹ potencjome-

tru. Element umieszczony po prawej stronie

wyœwietlacza LCD do z³udzenia przypomina

potencjometr, ale w rzeczywistoœci nie ma

z tym powszechnie znanym elementem, nic

wspólnego. Q3 jest obrotowym impulsatorem

mechanicznym, produkowanym przez firmê

BOURNS, który podczas obracania jego oœk¹

generuje impulsy na dwóch swoich wyjœciach.

Kolejnoœæ wystêpowania tych impulsów, po-

kazana w tabeli 1, jest tak dobrana, ¿e do³¹czo-

ny do wyjœæ impulsatora procesor mo¿e z ³a-

twoœci¹ nie tylko liczyæ impulsy, ale tak¿e

okreœliæ kierunek obrotu oœki impulsatora.

Zastosowanie impulsatora obrotowego,

zamiast zwykle u¿ywanych przycisków,

znacznie zwiêkszy³o komfort obs³ugi regula-

tora. Za pomoc¹ impulsatora nie tylko mo¿e-

my wygenerowaæ dowoln¹ liczbê impulsów,

ale w ³atwy, intuicyjny sposób zwiêkszaæ lub

zmniejszaæ ich czêstotliwoœæ, przechodz¹c ze

zgrubnej regulacja na precyzyjn¹.

Po wykonaniu typowych czynnoœci, takich

jak deklaracja zmiennych i podprogramów,

program wchodzi w pêtlê, w której pozosta-

nie a¿ do momentu wy³¹czenia zasilania.

Wszystkie czynnoœci wykonywane przez pro-

gram podczas pracy w pêtli g³ównej s¹ poka-

zane na listingu 1 .

Zajmijmy siê teraz prostym podprogramem,

pokazanym na listingu 2 . Jego zadaniem jest

wyœwietlanie na ekranie wyœwietlacza alfanu-

merycznego LCD aktualnie wybranego trybu

pracy i wspó³czynnika regulacji. Jest to pro-

gram tak prosty, ¿e mo¿emy pozostawiæ go

bez komentarzy, skupiaj¹c siê na kolejnym,

‘Listing 1

Sub Regulation

Ddisplay ‘skok do podprogramu wyœwietla-

j¹cego na LCD aktualny wspó³czynnik regulacji (listing 2)

Waitms 100

‘zaczekaj 100 ms

zmniejsz wartoœæ licznika g³ównego o 10

End Select ‘koniec wyboru

If Regulation_counter > 100 Then Regulation_counter =

0 ‘je¿eli licznik g³ówny sta³ siê wiêk-

szy od 100, to licznik g³ówny staje siê równy

Ddisplay ‘skok do podprogramu wyœwietla-

j¹cego na LCD aktualny wspó³czynnik regulacji (listing 2)

Reset Portd.0 : Reset Portd.1

‘ustaw stan niski na pinach do³¹czonych do impulsatora

If Pind.0 = 1 And Pind.1 = 0 Then ‘je¿eli na pinie PO-

RTD.0 wystêpuje stan wysoki, a na PORTD.1 stan niski,

co oznacza pocz¹tek obrotu impulsatora w lewo, to:

End If

‘koniec warunku

Reset Portd.4 ‘spróbuj ustawiæ stan niski na pi-

nie PORTD.4 (przycisk S1)

If Pind.4 = 1 Then ‘je¿eli próba nieudana, to:

Regulation_counter = 0 ‘wyzeruj licznik g³ówny

Incr Regulation_type_flag

‘zwiêksz wartoœæ wskaŸnika rodzaju regulacji

If Regulation_type_flag = 3 Then Regulation_type_flag

= 0 ‘je¿eli wskaŸnik regulacji przekro-

czy³ wartoœæ 2, to wskaŸnik rodzaju regulacji staje siê

równy 0

Waitms 255 ‘zaczekaj 255 ms

Select Case Regulation_type_flag

If Pind.1 = 1 Then Exit Do ‘zaczekaj w pêtli,

a¿ na drugim wyprowadzeniu impulsatora tak¿e pojawi

siê stan wysoki

Loop

If Pind.0 = 0 Then Exit Do ‘nastêpnie zacze-

kaj w pêtli do momentu zakoñczenia jednego kroku im-

pulsatora

Loop

‘w zale¿noœci od

rodzaju regulacji:

Case 0: ‘je¿eli wybrana zosta³a regulacja

grupowa ze skokiem 1%, to:

Disable Timer0

Select Case Regulation_type_flag

‘w zale¿noœci od trybu pracy uk³adu:

Case 0 : Incr Regulation_counter

‘w trybie regulacji grupowej ze skokiem co 1% zwiêksz

wartoœæ licznika g³ównego o 1

Case 1 : Incr Regulation_counter

‘w trybie regulacji fazowej zwiêksz wartoœæ licznika

g³ównego o 1

Case 2 : Regulation_counter = Regulation_counter + 10

‘w trybie regulacji grupowej ze

skokiem co 10% zwiêksz wartoœæ licznika g³ównego

o10

End Select ‘koniec wyboru

If Regulation_counter > 100 Then Regulation_counter =

100 ‘je¿eli licznik g³ówny sta³ siê wiêk-

szy od 100, to licznik g³ówny staje siê równy 100

Ddisplay ‘skok do podprogramu wyœwietla-

j¹cego na LCD aktualny wspó³czynnik regulacji (listing 2)

‘wy³¹cz timer0 (u¿ywany przy re-

gulacji fazowej)

T$ = “GROUP1%” ‘zmienna tekstowa T$ bêdzie sy-

gnalizowaæ wybranie regulacji grupowej o dok³adnoœci

Case 1:

‘je¿eli zosta³a wybrana regulacja

fazowa, to:

Enable Timer0 ‘w³¹cz timer0

T$ = “PHASE” ‘zmienna tekstowa T$ bêdzie sy-

gnalizowaæ wybranie regulacji fazowej

Case 2: ‘je¿eli wybrana zosta³a regulacja

grupowa ze skokiem 10%, to:

Disable Timer0

‘wy³¹cz timer0 (u¿ywany przy re-

gulacji fazowej)

T$ = “GROUP10%” ‘zmienna tekstowa T$ bêdzie sy-

gnalizowaæ wybranie regulacji grupowej o dok³adnoœci

10%

End Select

‘koniec wyboru

End If

‘koniec warunku

End If

Reset Portd.0 : Reset Portd.1

‘ustaw stan niski na pinach do³¹czonych do impulsatora

If Pind.0 = 0 And Pind.1 = 1 Then ‘je¿eli na pinie PO-

RTD.0 wystêpuje stan niski, a na PORTD.1 stan wysoki,

co oznacza pocz¹tek obrotu impulsatora w prawo, to:

If Pind.0 = 1 Then Exit Do ‘zaczekaj w pêtli,

a¿ na drugim wyprowadzeniu impulsatora tak¿e pojawi

siê stan wysoki

Loop

Reset Portd.3 ‘spróbuj ustawiæ stan niski na pi-

nie PORTD.3 (przycisk S2)

If Pind.3 = 1 Then ‘je¿eli próba nieudana, to:

On_off_flag = Not On_off_flag ‘wskaŸnik w³¹cze-

nia uk³adu zasilanego zmienia swoj¹ wartoœæ na prze-

ciwn¹

If On_off_flag = 1 Then ‘je¿eli urz¹dzenie ma byæ w³¹-

czone, to:

Enable Int0

Obrót w prawo Obrót w lewo

Styk 1 Styk 2 Styk 1 Styk 2

Krok1

‘udziel zezwolenia na obs³ugê

Krok2

przerwania Int0

Else

‘w przeciwnym przypadku:

Disable Int0

Krok3

If Pind.1 = 0 Then Exit Do ‘nastêpnie zacze-

kaj w pêtli do momentu zakoñczenia jednego kroku im-

pulsatora

Loop

Select Case Regulation_type_flag

‘w zale¿noœci od trybu pracy uk³adu:

Case 0 : Decr Regulation_counter

‘w trybie regulacji grupowej ze skokiem co 1% zmniejsz

wartoœæ licznika g³ównego o 1

Case 1 : Decr Regulation_counter

‘w trybie regulacji fazowej zmniejsz wartoœæ licznika

g³ównego o 1

Case 2 : Regulation_counter = Regulation_counter – 10

‘w trybie regulacji grupowej ze skokiem co 10%

Stop

‘zaka¿ obs³ugi przerwania Int0

Jeszcze jednym elementem hardwa-

re’owym wartym wzmianki jest uk³ad IC2 -

DS1813. Jest to uk³ad standardowo stosowa-

ny w systemach mikroprocesorowych, które-

go zadaniem jest wykonanie resetu sprzêto-

wego procesora w przypadku spadku napiêcia

zasilaj¹cego poni¿ej 4,75VDC.

Zajmijmy siê wreszcie najwa¿niejsz¹ czê-

œci¹ sk³adow¹ regulatora, czyli steruj¹cym

nim programem.

Set Portd.5 ‘wy³¹cz diodê LED transoptora

End If ‘koniec warunku

Phase_counter = Regulation_counter * 1.5 ‘prze-

liczenie wartoœci licznika g³ównego na potrzeby regulacji

fazowej

Phase_counter = Phase_counter – 6 ‘prze-

liczenie wartoœci licznika g³ównego na potrzeby regulacji

fazowej

Loop

End Sub

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

trzecim listingu. Pokazany na nim podpro-

gram pe³ni decyduj¹c¹ rolê w naszym uk³a-

dzie, odpowiada bowiem za w³¹czanie i wy³¹-

czanie odbiornika energii we w³aœciwych mo-

mentach.

‘Listing 4

Sub_tim:

‘obs³uga przerwania ti-

niego p³ytkê z procesorem wsuwamy tulejki

dystansowe o odpowiedniej d³ugoœci i skrêca-

my ca³oœæ za pomoc¹ œrubek tak, aby ich ³eb-

ki wystawa³y ok. 5 mm ponad powierzchniê

p³ytki wyœwietlacza. Do ka¿dej œrubki daje-

my w zwi¹zku z tym dwie nakrêtki.

2. Tak zmontowan¹ konstrukcjê uk³adamy na

p³ycie czo³owej i starannie wyrównujemy.

Nastêpnie lutujemy ³ebki œrubek do du¿ych

punktów lutowniczych wykonanych na spo-

dniej stronie p³yty czo³owej.

3. Jak zauwa¿yliœcie, p³yta czo³owa jest

nieco wiêksza od p³ytki z procesorem. Po-

zwoli to na ³atwe dobudowanie tylnej czêœci

i boków obudowy, które mo¿emy wykonaæ

z kawa³ków laminatu lub tworzywa sztucz-

nego.

Starannie wykonany uk³ad, w którym za-

stosowano sprawdzone elementy, nie wy-

maga jakiejkolwiek regulacji poza regulacj¹

kontrastu wyœwietlacza LCD (potencjometr

monta¿owy PR1) i dzia³a natychmiast po-

mera0

If On_off_flag = 1 Then ‘‘je¿eli wskaŸnik w³¹cze-

nia urz¹dzenia odbiorczego jest ustawiony na 1, to;

Reset Portd.5 ‘wygeneruj na pinie

PRTD.5 procesora impuls o czasie trwania 100us,

który spowoduje w³¹czenie triaka

Waitus 100

Set Portd.5

End If

‘Listing 2

Sub Ddisplay

Cls

Lcd T$

Locate 2 , 2

Lcd “ “

Locate 2 , 2

Lcd Regulation_counter ; “%”

Locate 2 , 6

If On_off_flag = 1 Then

Lcd “ON “

Else

Lcd “OFF”

End If

End Sub

‘koniec warunku

Return

Monta¿ i uruchomienie.

Na rysunku 3 zosta³y pokazane trzy p³ytki

obwodów drukowanych. Tak naprawdê, to

trzeci¹ p³ytkê trudno nazwaæ p³ytk¹ obwodu

drukowanego, poniewa¿ jest to jedynie wyko-

nana z laminatu p³yta czo³owa, która umo¿li-

wi szybkie i w miarê estetyczne obudowanie

wykonanego urz¹dzenia.

Monta¿ regulatora wykonujemy typowo,

przestrzegaj¹c wielokrotnie ju¿ opisywanych

w EdW zasad. Rozpoczniemy od elementów

Aby w pe³ni zrozumieæ zasadê dzia³ania

tego podprogramu, musimy pamiêtaæ, ¿e wy-

konywany on jest zawsze przy ka¿dym przej-

œciu napiêcia sieci przez zero.

‘Listing 3

Sub_int: ‘obs³uga przerwania zewnêtrznego Int0

If Regulation_type_flag = 0 Or Regulation_type_flag = 2 Then ‘je¿eli wybrany zosta³ tryb regulacji grupowej, to:

Disable Int0 ‘chwilowo zawieœ obs³ugê przerwania

Incr Int_counter ‘zwiêksz wartoœæ licznika przerwañ o 1

If Regulation_type_flag = 2 Then Int_counter = Int_counter + 9 ‘je¿eli zosta³ wybrany tryb regulacji grupowej ze

skokiem co 10%, to dodatkowo zwiêksz wartoœæ licznika przerwañ o 9

If Int_counter = Regulation_counter Then Set Portd.5

Wykaz elementów

‘ je¿eli wartoœæ licznika przerwañ osi¹gne³a war-

Rezystory

PR1 . . . . . . . . . . . . .potencjometr monta¿owy 1k Ω

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3k Ω

R2, R3, R11 ... R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

R4, R5, R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k Ω /0,5W

R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k Ω

R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k Ω

R9, R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Ω

toœæ aktualnego wspó³czynnika regulacji, to wy³¹cz triak

If Int_counter = 100 Then Int_counter = 0

‘je¿eli licznik przerwañ osi¹gn¹³ wartoœæ 100, to

licznik przerwañ staje siê równy 0

If Int_counter = 0 Then ‘je¿eli licznik przerwañ jest równy 0, to

If Regulation_counter <> 0 Then ‘je¿eli wspó³czynnik regulacji nie zosta³ ustawiony na zero, to

If On_off_flag = 1 Then ‘je¿eli wskaŸnik w³¹czenia urz¹dzenia odbiorczego jest ustawiony na 1, to

Reset Portd.5 ‘w³¹cz triak

End If ‘koniec warunku

Enable Int0 ‘ponownie udziel zezwolenia na obs³ugê przerwania Int0

End If ‘koniec warunku

If Regulation_type_flag = 1 Then ‘je¿eli wybrany zosta³ tryb regulacji fazowej, to:

Timer0 = Phase_counter

Kondensatory

C1, C2, C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µ F/16V

C4, C5, C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470 µ F/16V

C8, C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27pF

‘za³aduj do timera0 wartoœæ wspó³czynnika regulacji fazowej

Pó³przewodniki

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4007

D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 5V

IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805

IC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DS1813

IC3 . . . . . . . .zaprogramowany procesor AT90S2313

Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CNY17

Q2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MOC3020

Q3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BT136

T1, T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548

Start Timer0

w³¹cz timer0

End If

‘koniec warunku

Return

Mam nadziejê, ze treœæ programu pokaza-

nego na listingu 3 sta³a siê ca³kowicie zrozu-

mia³a dla Czytelników. Wyjaœnienia wymaga

chyba jeszcze tylko dzia³anie programu pod-

czas realizacji regulacji fazowej. Wiemy ju¿,

¿e po wybraniu tego trybu pracy i przejœciu

napiêcia sieci przez zero uruchomiony zosta³

timer0. W tym momencie triak jest wy³¹czo-

ny, a timer0 zg³osi przerwanie tym szybciej,

im wiêksza wartoœæ zosta³a wstêpnie za³ado-

wana do jego rejestru. Czyli, ¿e im wiêkszy

ustawiliœmy wspó³czynnik regulacji, tym

szybciej zajd¹ zdarzenia przedstawione na li-

stingu 4 , ukazuj¹cym podprogram obs³ugi

przerwania pochodz¹cego od timera0.

To chyba wszystko, co mam do powiedzenia

na temat napisanego przeze mnie programu.

Bardziej dociekliwi Czytelnicy bêd¹ mogli zapo-

znaæ siê z ca³¹ jego treœci¹, umieszczon¹ na stro-

nie internetowej Elektroniki dla Wszystkich.

o najmniejszych gabarytach, a zakoñczymy pracê

na wlutowaniu w p³ytkê transformatora sieciowe-

go. Odstêpstwem od powszechnie stosowanych

regu³ monta¿u bêdzie jedynie wlutowanie od

strony œcie¿ek nastêpuj¹cych elementów :

- wyœwietlacza alfanumerycznego LCD,

- impulsatora obrotowego Q3,

- przycisków S1 i S2.

Pod uk³ady scalone powinniœmy zastoso-

waæ podstawki, z tym ¿e podstawka pod pro-

cesor jest bezwzglêdnie konieczna. Obydwie

p³ytki ³¹czymy ze sob¹ za pomoc¹ odcinka

cztero¿y³owego przewodu o d³ugoœci do kil-

kunastu centymetrów.

Ostatni¹ czynnoœci¹, jak¹ bêdziemy mu-

sieli wykonaæ bêdzie zamocowanie p³yty czo-

³owej. Do tego celu bêd¹ nam potrzebne czte-

ry œrubki M3 i garstka nakrêtek. Kolejnoœæ

postêpowania jest nastêpuj¹ca:

1. Pomiêdzy wyœwietlacz a przylutowan¹ do

Pozosta³e

BR1, BR2 . . . . . . . .mostek prostowniczy 1,5A/400V

CON1, CON2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2

DP1 . . . . . . . .wyœwietlacz alfanumeryczny LCD 16*1

Q4 . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonator kwarcowy 8MHz

S1, S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przycisk microswitch

S3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .impulsator obrotowy

TR1 . . . . . . . . . . . . . .transformator sieciowy TS2/16

Komplet podzespo³ów z p³ytk¹ jest

dostêpny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT-2623

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

prawnie.

W uk³adzie modelowym zosta³ zastosowa-

ny najtañszy triak typu BT136. Umo¿liwia on

zasilanie urz¹dzeñ elektrycznych o poborze

pr¹du nie przekraczaj¹cym 2A bez radiatora

i 5A z radiatorem do³¹czonym do triaka. Nic

jednak nie stoi na przeszkodzie, aby zastoso-

waæ w uk³adzie triak o wiêkszym pr¹dzie ma-

ksymalnym i sterowaæ urz¹dzeniami o mocy

nawet wielu kilowatów.

Po zmontowaniu urz¹dzenia do³¹czamy

do niego zasilanie 220VAC, a jako odbiornik

energii mo¿emy podczas testów zastosowaæ

¿arówkê œredniej mocy. Po w³¹czeniu zasila-

nia uk³ad automatycznie przechodzi do

pierwszego trybu pracy, wspó³czynnik regu-

lacji wynosi zero, a zasilany uk³ad pozostaje

wy³¹czony. Je¿eli w tym momencie naciœnie-

my przycisk S2 a nastêpnie pokrêcimy impul-

satorem w prawo, to do³¹czona do uk³adu ¿a-

rówka zacznie migotaæ z czêstotliwoœci¹ 1Hz.

W miarê dalszego krêcenia oœk¹ impulsatora,

czas trwanie b³ysków zacznie siê coraz bar-

dziej wyd³u¿aæ, a¿ do momentu, kiedy przy

wspó³czynniku regulacji równym 100% mi-

gotanie ustanie i ¿arówka zacznie œwieciæ ci¹-

g³ym œwiat³em. Za pomoc¹ przycisku S2 mo-

¿emy w ka¿dej chwili wy³¹czyæ odbiornik

energii i w³¹czyæ go powtórnie bez zmiany

wspó³czynnika regulacji.

Oczywiœcie, do³¹czenie do uk³a-

du jako obci¹¿enia ¿arówki ma na

celu tylko sprawdzenie poprawnoœci

dzia³ania regulatora, który w tym

trybie pracy mo¿e byæ wykorzysty-

wany jedynie do zasilania grzejni-

ków elektrycznych.

Nastêpnie sprawdzamy dzia³anie

uk³adu w trybie regulacji grupowej

z krokiem 10%. Uk³ad bêdzie zacho-

wywa³ siê bardzo podobnie jak w try-

bie pierwszym, z tym ¿e proces regu-

lacji bêdzie przebiega³ znacznie

szybciej, ale z mniejsz¹ precyzj¹.

Zjawisko migotania œwiat³a bêdzie

znacznie s³absze. W tym trybie pracy

mo¿emy stosowaæ regulator tak¿e do

zasilania wiertarek i innych urz¹dzeñ

wykorzystuj¹cych komutatorowe sil-

niki pr¹du przemiennego.

Ostatnim testem jest sprawdzenie

dzia³ania uk³adu w trybie regulacji fa-

zowej. W tym trybie pracy regulator

bêdzie dzia³a³ dok³adnie tak, jak

wiêkszoœæ popularnych „œciemnia-

czy”, ale o znacznie wiêkszej precyzji

regulacji. Tryb regulacji fazowej jest

traktowany jako dodatkowa opcja

i dlatego nie przewidziano na p³ytce

miejsca na kondensator i rezystor

oznaczone na schemacie jako ele-

menty „X”. Ich zastosowanie mo¿e

w pewnym stopniu zredukowaæ za-

k³ócenia powstaj¹ce podczas w³¹cza-

nie triaka przy znacznym napiêciu,

tak jak ma to miejsce podczas regula-

cji fazowej. Je¿eli mamy zamiar wy-

korzystywaæ ten tryb pracy, to wska-

zane bêdzie przylutowanie tych ele-

mentów do p³ytki od strony druku.

Zbigniew Raabe

Rys. 3

Schemat monta¿owy

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: