Представленная ниже конструкция – микроконтроллерный регулятор мощности с некоторыми сервисными функциями. Регулятор обеспечивает:
Описание схемы
Схема основной части регулятора представлена на рисунке 1. Регулятор построен на микроконтроллере PIC16F84A. Схема питания собрана на элементах VD2-VD5, C1-C3, DA1 и особенностей не имеет. Разъем XS1 предназначен для внутрисхемного программирования ICSP. Диоды VD7-VD10 предназначены для развязки по напряжению, необходимой при программировании. Оптотиристор VS1 и мост VD1 представляют собой силовую часть регулятора. Параметры оптотиристора ТО12,5-10 имеют некоторую избыточность для такой нагрузки как паяльник радиолюбителя, но удобство управления и дешевизна в свое время сделали его применение весьма привлекательным. Для определения момента прохождения через ноль сетевого напряжения выпрямленное, но не сглаженное напряжение подается на вход RB0 микроконтроллера. К разъему XS3 подключается схема управления и индикации, приведенная на рисунке 2.
Рис.1
Рис.2
В программе не предусмотрена динамическая индикация, поэтому применены счетчики-дешифраторы DD1 и DD2 типа К176ИЕ4, к которым присоединены через токоограничивающие резисторы R14 семисегментные светодиодные индикаторы HG1-HG2. Индикатор HG3 обеспечивает отображение 1 при максимальной мощности в 100%.
Алгоритм работы регулятора достаточно прост в силу начала микроконтроллерной практики автора во время разработки описываемой конструкции и во многом основан на описании [1]. Суть состоит в том, чтобы открывать тиристор на целое число полупериодов сетевого напряжения, например 5% соответствует открытию тиристора на 1 полупериод из 20. В таком случае, тиристору не нужно открываться посреди волны сетевого напряжения. Этим повышается линейность регулятора, как нагрузки для сети 220 В. Программа микроконтроллера построена на использовании прерываний – по прерыванию RB0/INT происходит отсчет полупериодов, прерывания по изменениям состояния ножек порта RB4:7 вызывают сервисные подпрограммы изменения уставки, записи в память и выхода на предустановку.
Были сняты осциллограммы напряжения сети (канал 1) и тока в сетевом шнуре регулятора (канал 2). Ток измерялся как падение напряжения на последовательно присоединенном резисторе 10 Ом. На осциллограммах (рис. 7) видно, как с изменением уставки регулирования изменяется количество пропускаемых полупериодов тока нагрузки. Шум вдоль оси времени представляет собой ток трансформатора питания регулятора, пренебрежительно малый, по сравнению с током нагрузки.
Рис.7 - Осциллограммы тока нагрузки
Использование регулятора
При включении регулятора сетевым выключателем SA1 значение на индикаторах возрастает от 0 до 100 с шагом 5. 100%-е значение будет отображаться в течение приблизительно одной минуты. Далее регулятор перейдет на последнее установленное значение, которое запоминается в EEPROM контроллера при изменении уставки регулирования. При необходимости кнопками SB1 и SB2 можно изменять уставку вверх и вниз соответственно с шагом 5%.
Нажатие кнопки SB3 приводит к записи текущего значения уставки как значения предустановки, которое в любой момент может быть вызвано нажатием кнопки SB4.
При одновременном нажатии кнопок SB1 и SB2 текущая уставка регулирования станет равной 100 %.
Конструкция
Все детали схемы смонтированы на двух печатных платах, показанных на рисунке 3 и 4. Конструктивно регулятор собран в разборном пластиковом корпусе, на задней панели расположены розетки для подключения сетевого шнура и паяльника (см. рисунок 5). Следует отметить, что для подключения паяльника использован разъем питания, для которого у паяльника необходимо сменить вилку. Это сделано ради удобства и надежности подключения. При необходимости использовать паяльник без регулятора, следует просто соединить между собой сетевой шнур и шнур паяльника, поскольку у сетевого шнура разъем-розетка, а у паяльника разъем-вилка.
На переднюю панель регулятора вынесены органы управления и индикации. Передняя панель показана на рисунке 6. Такую панель можно сделать, например, так: на самоклеящейся бумаге на цветном лазерном принтере распечатывается рисунок передней панели, а затем она односторонне ламинируется (лучше так называемым «холодным» ламинатом). Далее обычным способом переносится на пластик панели. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это соответствие реальных отверстий и вырезов на панели и тех же элементов на рисунке панели.
 |
 |
 |
 |
Рис.3 |
Рис.4 |
Рис.5 |
Рис.6 |
Литература
Л. Ридико. Алгоритм Брезенхема в тиристорных регуляторах мощности. Схемотехника, № 2, 2000 г. с. 2
2009©Electricianman