Prosty układ ogranicznika natężenia prądu Układ łagodnego

advertisement
TIPS & TRICKS
Prosty układ ogranicznika
natężenia prądu
Wiele interfejsów używających pętli prądowej akceptuje natężenie prądu w zakresie 0…20 mA. W ten sposób projektowane są
też układy driverów. Co jednak zrobić, jeśli nadajnik pętli nie ma
ograniczenia prądowego? Ratunkiem może być prosty układ ogranicznika przedstawiony na rys. 1. Jeśli prąd wzrasta, to rośnie też
spadek napięcia i negatywny potencjał UGS. Jeśli UGS ma wartość
około –1 V, to prąd płynący przez kanał tranzystora DN2540 jest
ograniczany. Natężenie prądu ograniczenia jest zależne od tolerancji wykonania tranzystora oraz temperatury złącza. Przez ostrożną
regulację rezystancji potencjometru (najlepiej aby był to potencjometr wieloobrotowy) można ustawić żądaną wartość natężenia prądu, przy której zadziała zabezpieczenie.
Potencjometr należy ustawić tak, aby układ zaczynał ograniczać prąd przy IDS=30 mA, ponieważ jeśli ograniczenie zostanie
ustawione na wartość bliską 20 mA, to może okazać się, że spadek
napięcia na tranzystorze będzie nie do zaakceptowania. Z drugiej
strony, nie wolno też przesadzić z wartością natężenia prądu ograniczenia, bo w przypadku zwarcia prąd płynący w obwodzie będzie powodował silne grzanie się elementów.
Rys. 1. Prosty ogranicznik prądu interfejsu 0…20 mA
Filtr wejściowy o dwóch stałych
czasowych
Wielu producentów układów scalonych służących do pomiaru
napięcia sugeruje, aby na wejściu umieścić filtr dolnoprzepustowy
zbudowany z rezystora 100 kV i kondensatora 100 nF. Jest to prosty układ i często nie ma wystarczającego tłumienia. Wówczas to
należy zwiększyć wartość rezystancji i/lub pojemności tworzących
filtr. W takim przypadku może się jednak okazać, że stała ładowania i rozładowania wręcz uniemożliwiają stabilny odczyt. Problem
ten może rozwiązać prosty układ, którego schemat przedstawiono
na rys. 2.
Prosty filtr wyposażono w dużą pojemność (470 nF) i niewielką
rezystancję 1 kV załączaną przez diody. Filtr oferuje krótki czas
ustalania dla dużych zmian sygnału wejściowego i jednocześnie poprawioną charakterystykę filtracji sygnału ze względu na niską górną częstotliwość graniczną. Obwód działa w następujący sposób:
jeśli dociera do wejścia sygnał o dużej amplitudzie, to któraś z diod
Schottky zaczyna przewodzić (gdy napięcie A-K jest >0,2 V). W takim przypadku filtr formowany jest przez rezystor 1 kV i kondensator, który jednocześnie ładowany jest przez mniejszą rezystancję.
Gdy napięcię spadnie poniżej 0,2 V, to dioda przestaje przewodzić
i wówczas filtr formowany jest przez rezystor 100 kV i kondensator
oferując znacznie lepszą filtrację zakłóceń w.cz.
Układ łagodnego załączania
napięcia na wyjściu LM317
Na rys. 3 przedstawiono zmodyfikowany zasilacz z układem
LM317. Modyfikacja powoduje, że napięcie wyjściowe wolno narasta, zgodnie ze stałą czasową ładowania określoną przez R2+R3
i C2. Do momentu aż tranzystor T1 nie zostanie zatkany (a stanie
się to, gdy potencjał bazy będzie większy lub równy potencjałowi
emitera), napięcie na wyjściu LM317 ustalane jest przez dynamiczną, rosnącą rezystancję tranzystora.
Po zatkaniu tranzystora napięcie ustalane jest w tradycyjny sposób, to jest z zależności pomiędzy R2 a R1. Poniżej rys. 3 podano
wartości rezystorów dla napięć wyjściowy równych 9, 12 i 24 V.
R1=1, 5 kV, dla Uwy=9 V
2 kV dla Uwy=12 V
4,3 kV dla Uwy=24 V
Rys. 3. Układ powodujący łagodne narastanie napięcia
wyjściowego
Miliomomierz z LM317
Na rys. 4 przedstawiono układ prostego miliomomierza zbudowanego z użyciem LM317 pracującego w konfiguracji źródła
prądowego. Dostarcza ono 10 lub 100 mA zależnie od położenia
przełącznika. IC1 tak steruje prądem bazy T1, aby zapewnić stałość prądu wyjściowego. Kalibrację wykonuje się po włączaniu na
zaciski Rx rezystora o znanej wartości rezystancji. Mierzy się na
nim napięcie tak ustawiając wartości rezystancji R3 lub R4, aby
uzyskać spadki odpowiednie dla prądów o natężeniach odpowiednio 10 mA lub 100 mA.
Rys. 2. Filtr RC o dwóch stałych czasowych
148
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2009
TIPS & TRICKS
Rys. 5. Schemat prostego układu odmierzania czasu
Rys. 4. Miliomomierz wykonany z użyciem LM317
Aby zmierzyć nieznaną rezystancję należy podłączyć ją do zacisków Rx i mierzyć na niej spadek napięcia, najlepiej przy pomocy woltomierza cyfrowego. Jeśli źródło zostało właściwie skalibrowane, to na zakresie 10 mA uzyskuje się przelicznik 100 V/V, a na
zakresie 100 mA 10 V/V.
Odmierzanie czasu
w mikrokontrolerze bez użycia
timera
Rys. 6. Oscylogram pokazujący przebiegi w układzie. Przebieg
prostokątny, to wyjście bramki 74HC14, natomiast trójkątny, to
napięcie na kondensatorze. Okres przebiegu prostokątnego jest
równy 10,4 s
W większości aplikacji związanych z mikrokontrolerami jednym z kluczowych zadań jest odmierzanie czasu. Najczęściej
wykorzystuje się do tego zadania układy timerów wbudowane
w strukturę CPU, ale z drugiej strony każdy mikrokontroler ma ich
ograniczoną ilość, a ponadto przeważnie potrzebne są do zadań
związanych z precyzyjnymi pomiarami czasu rzeczywistego. A co,
jeśli w strukturę wbudowane są 3 timery, a jest konieczność użycia
5? Inną sprawą jest odmierzanie długich czasów (np. timeout), dla
których to specjalnie trzeba budować łańcuchy programowych liczników. A przecież nie zawsze wymagania aplikacji są aż tak mocno
wygórowane. Czasami wystarczy odmierzenie czasu w okolicach
1 s, a nie dokładnie 1 s. Omawiane wyżej problemy rozwiązuje
prosty układ przedstawiony na rys. 5. Używa on rezystora, kondensatora, bramki Schmitta, wyjścia mikrokontrolera oraz jego wejścia
przerwania. Najlepiej jest, jeśli będzie to przerwanie wywoływane
zmianą sygnału. Nie mniej jednak, prosta modyfikacja polegająca
na włączeniu równolegle z rezystorem diody w kierunku zależnym
od wymaganego poziomu logicznego powoduje, że może to być
R
E
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2009
K
również wejście przerwania wyzwalanego zboczem narastającym
lub opadającym. Czas, po którym generowane jest przerwanie łatwo jest zmienić dobierając odpowiednie komponenty R i C.
Zasada działania jest bardzo prosta. Kondensator elektrolityczny
ładowany lub rozładowywany jest przez rezystor z użyciem portu I/O.
Napięcie na kondensatorze zmieniając się powoduje zadziałanie bramki Schmitta. Bardzo dobrze widać to na oscylogramie na
rys. 6. Przebieg piłokształtny, to napięcie na kondensatorze, natomiast prostokątny, to wyjście bramki 74HC14.
Jeśli wejście przerwania mikrokontrolera ma bramkę Schmitta,
to w niskobudżetowej aplikacji można pominąć 74HC14. Zanim
jednak uruchomimy produkcję seryjną, to dobrze jest skrupulatnie
sprawdzić takie rozwiązanie. Trzeba też liczyć się z tym, że takie
uproszczone rozwiązanie znacznie trudniej jest przetestować.
L
A
M
A
149
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Create flashcards