- •Введение
- •1 Техническое задание
- •1.1 Назначение
- •1.2 Технические характеристики устройства
- •2 Описание схемы электрической принципиальной устройства
- •3 Обоснование выбора микропроцессора
- •4 Описание микропроцессора
- •4.1 Цоколевка корпуса
- •4.2 Структурная схема микропроцессора pic16f628
- •5 Разработка управляющей программы
- •Заключение
1.2 Технические характеристики устройства
- питающее напряжение с частотой, Гц 50;
- ток полного отклонения стрелки, мкА 50;
- предел измеряемого напряжения, кВ 100;
- питание от сети, В 220;
- диодный умножитель, кВ 40;
- потенциала на электроде, кВ 15 – 30.
2 Описание схемы электрической принципиальной устройства
Под управлением микроконтроллера аэроионизатор сможет работать не только в привычном непрерывном режиме, хотя и в нем предусмотрена возможность регулировать подаваемое на нее напряжение. Он будет включаться и выключаться с заданным периодом и автоматически прекращать работу по истечении установленного времени. Параметры всех режимов можно изменять с кнопочного пульта, наблюдая их значения на светодиодном цифровом индикаторе.
Основная часть схемы источника (без подключаемой к вилке ХР1 платы ввода/вывода) приведена в приложении А1
В структурной схеме выделено три основных функциональных узла.
Узел питания — бестрансформаторный. Это вполне оправдано при общем потребляемом от сети токе не более 15 мА. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное сетевое напряжение. Резистор R1 ограничивает амплитуду импульсов зарядного тока конденсатора С1. Выпрямленное напряжение через гасящие резисторы R14 и R15 питает оконечный каскад высоковольтного инвертора на полевом транзисторе VT4, а через резисторы R2—R4 {на них падает приблизительно 70 В) — стабилизатор напряжения +12 В на транзисторе VT1 для предварительных каскадов инвертора. Из напряжения +12 В с помощью интегрального стабилизатора DA1 получают +5 В для питания микросхем устройства.
Узел управления построен на базе микроконтроллера PIC16F628, который должен быть предварительно запрограммирован в соответствии с таблицей. Данные об установленном пользователем режиме работы источника микроконтроллер хранит во внутренней энергонезависимой памяти. Поэтому нет необходимости, включая ионизатор, каждый раз настраивать источник его питания заново — работа будет автоматически возобновлена в режиме, действовавшем в момент выключения.
Чтобы заблаговременно распознать этот момент, использованы два компа-
ратора, встроенных в микроконтроллер. На их входы (выводы 1 и 18 DD1) посту-
пает напряжение из диагонали резисторного моста R18—R21, причем во время работы прибора напряжение на выводе 18 DD1 выше, чем на его выводе 1. После отключения от сети напряжение на выводе 18 DD1 быстро спадает, а в цепи +5 В II и на выводе 1 DD1 некоторое время остается почти неизменным благодаря цепи VD3C7. Обнаружив, что разность потенциалов выводов 18 и 1 изменила знак, микроконтроллер успевает записать в энергонезависимую память данные о режиме работы прежде, чем напряжение его питания упадет до значения, недостаточного для продолжения работы.
На выводы 10—13 микроконтроллера поступают сигналы от четырех установленных на плате ввода/вывода кнопок, с помощью которых управляют ис-точником. Формируемые микроконтроллером в последовательной форме сигналы управления находящимися на той же плате двумя цифровыми светодиодными индикаторами сдвиговый регистр DD2 преобразует в параллельную форму. Индикация динамическая: в зависимости от уровней напряжения на выводах 6 и 9 DD1 в каждый момент времени работает лишь один из индикаторов. Высоковольтный инвертор построен на транзисторах VT2-VT4 и импульсном трансформаторе Т1 – строчном от малогабаритного черно-белого телевизора. Импульсы прямоугольной формы частотой 150…350 Гц, генерируемые микроконтроллером DD1 на выводе 8, усиливают транзисторы VT2 и VT3 до амплитуды 10…12 В. После укорочения дифференцирующей цепью C8R13 эти импульсы открывают мощный КМОП-транзистор VT4, в цепь стока которого включена обмотка 5-7 трансформатора Т1. Диод VD4 - демпферный.
Импульсы с повышающей обмотки (9-11) трансформатора поступают на выпрямитель с умножением напряжения на диодных столбах VD6 – VD11. Схема и конструкция такого выпрямителя общеизвестна. В зависимости от частоты повторения импульсов напряжение, подаваемое на ионизатор, изменяется в интервале 15…35 кВ, при необходимости его можно увеличить, добавив еще несколько ступеней умножения напряжения.