Стабилизатор сетевого напряжения на ATmega8535 со среднеквадратичным вольтметром на тиристорах

Мы живем в XXI веке, но актуальность в выборе хороших стабилизаторов сетевого напряжения никак не определена, в связи с изменением сетевого напряжения в зависимости от времени суток и подключенной нагрузке.

Электронные стабилизаторы сетевого напряжения являются эффективным и простым в эксплуатации средством, обеспечивающим точностью при изменении входного напряжения в широких пределах. Они также рекомендуются для использования в системах электропитания котельного оборудования.

Электронные стабилизаторы сетевого напряжения строятся на базе автотрансформатора с коммутируемыми обмотками. Коммутация обмоток осуществляется электромагнитными реле, симисторами или тиристорами. Такое построение позволяет получить устройства, не искажающие форму напряжения и имеющие высокий КПД.

Вашему внимания представлена данная статья, посвященная построению стабилизатора сетевого напряжения на микроконтроллере ATmega8535 со среднеквадратичным вольтметром.

С помощью встроенного АЦП он измеряет входное напряжение и принимает решение о включении или выключении необходимого ключа, выполненного на мощных тиристорах.

Изначально схема была проверенна на симуляторе Proteus для проверки работоспособности самой идеи данной конструкции:

 

 

 

Сетевое напряжение с точностью до 1 вольта отображается на LCD дисплее. Обновление показаний дисплея производиться с частотой приблизительно 3 раза в секунду.

После каждого полупериода сетевого напряжения производиться расчет напряжения, которое сравнивается с заданными порогами включения ключей управления тиристорами. Для обеспечения правильного переключения тиристорных ключей применен программный гистерезис и фильтрация, которая обеспечивает задержку переключения на несколько полупериодов. Если напряжение в сети находится в норме, переключения ключей не осуществляется.

Если входное напряжение сети превышает заданный верхний или нижний пороги, отключается главное реле и нагрузка обесточивается.

Как только сетевое напряжение входит в диапазон регулирования стабилизатора, соответствующим образом происходит коммутация отводов автотрансформатора и включается нагрузка.

Устройство также измеряет напряжение на выходе и мощность подключенной нагрузки к устройству (мощность зависит от используемого автотрансформатора, тиристорных ключей и датчика тока).

В устройстве также предусмотрено измерение температуры устройства, нагрев силовых ключей и автотрансформатора. Для этих целей используется датчик температуры фирмы Maxim DS18B20.

Измеряемое напряжение – 90В-380В

Нижний порог отключения – 130В

Верхний порог отключения – 265В

Диапазон измерения частоты – 40Гц-70Гц

Измеряемая мощность – от 100Вт и 10кВт и выше.

Измерение температуры -

Описание схемы устройства

При включение устройства в сеть через трансформатор TV1 питание поступает на микроконтроллер D1 ATmega8535, стабилизатор включается. Через диодный мост VD3 напряжение сети поступает на вход АЦП PA0 микроконтроллера и его значение высвечивается на LCD дисплее. Если напряжение находится в диапазоне стабилизации устройства включается главное реле К1 и соответствующий тиристорный ключ, включающий соответствующий отвод автотрансформатора TV2.

Через трансформатор TV3 на вход АЦП1 PA1 микроконтроллера поступает напряжение, соответствующее выходному напряжению устройства и индицируется на LCD дисплее.

Через микросхему датчика тока D5 на вход АЦП2 PA2 микроконтроллера подается напряжение подключенной нагрузки и выводятся показания мощности на дисплее.

Также на дисплей выводятся показания температуры через микросхему датчик температуры D6 DS18B20.

В устройстве также предусмотрен режим охлаждения на вентиляторе, которым также управляет микроконтроллер D1.

 

Есть возможность использования в устройстве часов реального времени на микросхеме DS1307 при использовании дисплея на 16 символов и 4 строки фирмы Winstar.

Данное устройство продается как набор для самостоятельной сборки, в состав набора входит прошитый микроконтроллер, платы и трансформаторы по усмотрению заказчика.