СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Последние годы отмечены массовым наполнением рынка всевозможной автоматизированной аппаратурой самого различного назначения и самой различной сложности от пластиковой платежной карточки до холодильника, автомобиля и сложнейших установок. Это стало возможным благодаря микроконтроллерам (МК). Микроконтроллеры входят во все сферы жизнедеятельности человека, их насыщенность в нашем окружении растет из года в год. То, что казалось нам 5 лет назад сказкой сейчас вполне возможно благодаря стремительному развитию технологии производства электронных компонентов. Да пять лет назад мы уже знали про суперкомпьютеры суперпроцессоры супер АЦП и т.д. Ну а что же сейчас, а сейчас "ВСЕ В ОДНОМ КОРПУСЕ" и это жестокая правда. Раньше, изобретателю электронных схем приходилось иметь дело с "кучей" электронных компонентов, размещая с огромным трудом все на печатной плате размером метр на метр и при испытании кипятить чайник на тойже плате (это про расходуемую энергию), в наше время разработчику электронной аппаратуры не грозят выше указанные сложности, точнее, чем больше денег, тем меньше сложностей. Но появляются новые неудобства информационного общества, такие как фирмы, производящие микроконтроллеры ATMEL, INTEL, ZILOG, MICROCHIP, "и с радостью для патриотов" АНГСТРЕМ, scenix, кажется можно продолжать бесконечно. Каждая из перечисленных фирм кроме АНГСТРЕМ имеет более 100 видов различных по назначению микроконтроллеров, а каждый микроконтроллер не менее 200 страниц технических описаний и характеристик плюс к этому на английском языке, кроме АНГСТРЕМ.
Средства разработки программного обеспечения для микроконтроллеров у каждой фирмы свое, а что касается языков программирования конечно ассемблер самый старый, добрый, всем понятный, ну а что через год перечислим некоторые, "C, PASCAL, JAVA, DELPHI,C++, +TURBO,+VISUAL" опять можно продолжать бесконечно.
1 Техническое задание
1.1 Назначение
Регулятор мощности (РМ) нагрузки или "темнитель" обеспечивает автоматической изменение мощности, подводимой к световой нагрузке, до различных заданных уровней. Значения верхнего и нижнего уровней, а также время перехода между ними задает пользователь. РМ позволяет не только устанавливать комфортный уровень освещенности помещений и залов, но и реализовать плавное его включение в течение заданного времени, а также увеличить эксплуатационный ресурс ламп накаливания.
Управляют прибором с помощью кнопок и трехразрядного индикатора. РМ может работать как в ручном, так и автоматическом режиме. В первом случае подбирают требуемую яркость свечения ламп, увеличивая или уменьшая подводимую к ним мощность с шагом 5%, а во втором — регулятор автоматически плавно изменяет выходную мощность в заданном интервале за установленное время. Граничные значения уровней мощности выбирают в пределах 0...99 % (с шагом 5 %, последний — 4 %), а интервал времени перехода между ними — в пределах 0…60 с (с шагом 5 с).
РМ можно использовать для обслуживания не только световой, но и иной активной сетевой нагрузки (например, нагревателей различных типов, в том числе паяльников и т. п.).
1.2 Технические характеристики устройства
- напряжение питания 220 В ±20 %
- потребляемый ток не более 60 мА
- интервал температур окружающей среды от 0 до +60 ºС,
Максимальное значение тока нагрузки и предельное значение коммутируемой мощности определяются используемым симистором и его теплоотводом.
2 Описание схемы электрической принципиальной устройства
Основа регулятора мощности — два микроконтроллера. Один из них - главный или ведущий пары - расположен на доработанной плате ПУ, изображенной на рисунке 1.
Рисунок 1- плата ПУ
На ней имеется ряд контактов Х2 (Х1Р) для подключения по последовательному интерфейсу SPI ведомого устройства, функции которого в регуляторе выполняет плата передней панели, изображенная на рисунке 2.
Рисунок 2- плата ПУ
На ней расположен второй (ведомый) микроконтроллер пары DD1 с частотозадающей цепью, аналогичной используемой в описанных ранее конструкциях, а также трехразрядный индикатор HG1, кнопки SB1— SB4 и микросхема DS1 энергонезависимой памяти. Наличие индикатора и кнопок упрощает выбор режима работы, а энергонезависимая память сохраняет выбранный режим после отключения питания прибора.
Главный микроконтроллер пары обслуживает кнопки и узел энергонезависимой памяти, вырабатывает управляющие сигналы для силовой цепи коммутации прибора, а также генерирует информационные коды для процессора индикатора. Второй микроконтроллер работает синхронно с первым и отвечает только за преобразование его информационных кодов в импульсы динамического управления цифровым индикатором.
Микроконтроллеры регулятора мощности питаются от умощненного безтрансформаторного источника ПУ, в котором емкость конденсатора СЗ увеличена до 1 мкФ, а сопротивление резистора R1 уменьшено до 24 Ом. В качестве DD1 использован более мощный микроконтроллер Z86E0408PSC. Кроме того, на плате ПУ в этом применении устанавливают восьмиконтактный (вместо шестиконтактного) разъем Х2 (Х1Р), задействуют порты Р2.6, Р2.7, исключают резисторы R7, R8 (их функции выполняет резистор R1 платы передней панели), симистор VS1 и цепи VD5C7, VD6C8 (вместо них используют соответствующие цепи на плате передней панели).
Для исключения сбоев в работе прибора в качестве защитных диодов ! VD1- VD3 порта Р3 микроконтроллера DD1 (рисунок 2) применены диоды с малым прямым падением напряжения (допустимо использование диодов Д310, Д311 или любых сигнальных диодов Шоттки).
Соединив платы ПУ и передней панели проводами длиной не более 200 мм и разместив их вместе с симистором VS1 и его теплоотводом в подходящем корпусе, получим готовый регулятор мощности на определенную мощность.
Индикатор РМ может находиться в следующих трех режимах: индикации установочных параметров автоматического режима, их коррекции и индикации текущего значения мощности. Первый отображает параметр, а второй и третий - его значения. Параметры индикатора делятся на параметры автоматического режима и параметры, характеризующие текущее значение выходной мощности прибора. Параметров автоматического режима три: l - значение мощности первой (нижней) ступени, H - второй (верхней) ступени, t - время перехода от одного из них до другого.
Параметров, характеризующих текущее значение подводимой к нагрузке мощности, тоже три: о - начальный уровень (всегда 0 %), u - мощность первой (нижней) ступени, u - то же, второй (верхней) ступени.
В разрядах значений параметров индикатор отображает либо уровень мощности, выдаваемой на нагрузку (0...99%), либо временной интервал плавного изменения в автоматическом режиме выходной мощности между установленными уровнями (0…60 с).
В зависимости от вида индикации функции кнопок управления работой прибора различны (таблица 1).
Таблица 1- функции кнопок управления.
Так, нужный параметр в режиме индикации выбирают последовательным нажатием кнопки SB2 по кольцу: L, Н, t, #, L, Н…, где # - один из параметров, характеризующих текущее состояние нагрузки (о, u, u). При этом во втором и треть
ем разрядах индикатора отображается значение текущих установочных параметров автоматического режима по каждому параметру (если выбраны L, H, t) или текущее значение выдаваемой на нагрузку мощности (если выбрано #).
Для ввода нового значения любого из параметров автоматического режима следует в режиме индикации выбрать необходимый (с помощью SB2) и нажатием кнопки SB4 перевести прибор в режим коррекции его значении. Подтверждением того, что прибор находится в этом режиме, является мерцание децимальной точки первого разряда индикатора. Изменяют параметр последовательным нажатием кнопок SB1 или SB3: при однократном нажатии первой — его значение уменьшается с шагом 5 единиц, а при нажатии второй - увеличивается с таким же шагом. В заключение нажимают на кнопку SВ4, и новое значение параметра сохраняется в энергонезависимой памяти прибора в качестве текущего. Если же по какой-либо причине результат коррекции необходимо отменить и вернуться к прежнему значению параметра, нажимают на кнопку SB2, В обоих случаях нажатие кнопки (SB4 или SB2) возвращает индикатор из режима коррекции в режим индикации (мерцание децимальной точки первого разряда прекратится).
Для работы прибора в автоматическом режиме предварительно выставляют соответствующие значения параметров L, Н и t в режиме коррекции. Затем с помощью кнопки SB2 переключают прибор в режим индикации текущего значения выводимой мощности (о, u, u). Теперь кнопками SB1 и SB3 можно изменять текущий уровень мощности в соответствии с предварительно введенными установочными значениями автоматического режима (L, H, t),
При отработке автоматического перехода между ступенями выходной мощности второй и третий разряды HG1 мерцают, индицируя процесс ее изменения. Если мигает значение первой ступени (u) - осуществляется переход к нижней ступени, а если второй (и) к верхней. Переходы, связанные с начальной ступенью (о), всегда производятся с "жестко" заданной максимально допустимой скоростью (50 %/с). Это значение установлено программно с целью увеличения ресурса ламп накаливания за счет устранения начального скачка напряжения. При переходе от пер
вой ступени к начальной всегда мигает значение последней (0). Чтобы перейти на ручное управление индикатор переводят ( кнопкой SB2) в режим индикации текущего значения выводимой мощности и нажимают на кнопку SB4. О нахождении в режиме ручного управления свидетельствует мигание той же децимальной точки первого разряда индикатора. При этом с помощью кнопок SB1 и SB3 можно соответственно уменьшать и увеличивать уровень мощности на нагрузке с шагом 5 %.
Возврат к автоматическому управлению осуществляется нажатием кнопки SB2 и подтверждается прекращением мерцания децимальной точки.
В режиме ручного управления можно задавать значения уровней мощности нижней(L) и верхней (H) ступеней автоматического режима работы, ориентируясь непосредственно на яркость свечения нагрузки. Для этого приводят прибор в режим и с помощью кнопки SB1 или SB3 выбирают ступень выводимой мощности, которая требует коррекции. При этом прибор отрабатывает выход на заданный уровень мощности (L или Н). 3атем с помощью кнопки SB4 переводят прибор в режим ручного управления и кнопкой SB1 или SB3 добиваются необходимой для корректируемого уровня мощности яркости свечения нагрузки. После этого повторно нажимают кнопку SB4, и подобранное в ручном режиме значение мощности переписывается в ячейку энергозависимой памяти, соответствующей корректируемой ступени. При выбранном значении текущего параметра u изменится установочное значение нижней ступени L, а параметра u- верхней ступени H. Изменить значение начальной ступени 0-нельзя.