Постановка задачи

2.1 Постановка задачи

Требуется создать регулятор яркости ламп накаливания (за рубежом называемый «диммер» - dimmer), свободный от указанных недостатков, и предназначенный для установки в двухканальный светильник промышленного производства (Рис. 1).

Разработка устройства велась с учётом следующих требований:

- простота схемы (минимальное количество компонентов);

- функциональная насыщенность, многообразие регулируемых параметров;

- устойчивость к броскам сетевого напряжения, долговечность;

- отсутствие либо минимальный нагрев компонентов (пожаробезопасность);

- низкое энергопотребление.

Рисунок 2.1 – Светильник с встроенным устройством автоматического регулирования света

2.2 Разработка структурной схемы устройства и функциональной спецификации

Структурная схема устройства автоматического регулирования света представлена на рисунке 2.2.

Устройство состоит из основных элементов:

 ~ 220 В

Управление каналом

SB1 «1» HL1

Управление каналом

SB2 «2» HL2

Рисунок 2.2 – Структурная схема устройства автоматического регулирования света

МК – микроконтроллер (устройство, выполняющее функции управления устройствами управления);

БП – блок питания (осуществляет питание микроконтроллера и устройств управления требуемыми напряжениями);

УУ1, УУ2 – устройство управления 1-ого и 2-ого канала соответственно (осуществляют силовое управление лампами освещения по заданной программе);

SB1, SB2 – кнопки управления 1-ым и 2-ым каналами (осуществляют управление каналами освещения, по заданной программе);

HL1, HL2 – лампы освещения (освещают помещение в различных режимах и требуемой яркости).

Функциональная спецификация:

1.Входы

а. SB1, SB2 – кнопки управления 1-ым и 2-ым каналами, соответственно;

b. источник электропитания устройства (БП).

2.Выходы

а. УУ1, УУ2 – устройство управления 1-ого и 2-ого канала, соответственно .

3.Функции

а. Кнопками управления SB1 и SB2 осуществляется управление программой микроконтроллера;

b. По выбранной программе, осуществляется управление устройствами управления УУ1 и УУ2, которые осуществляют регулировку подачи регулируемого напряжения на лампы накаливания HL1 и HL2.

2.3 Разработка функциональной схемы

Основу устройства, функциональная схема которого изображена на Рис. 2.3, составляет микроконтроллер ATmega16L семейства AVR корпорации ATMEL. Управление осуществляется двумя не фиксируемыми в нажатом положении кнопками, по одной на каждый канал.

~220В F1

 «+»

Рисунок 2.3 - Функциональная схема устройства автоматического регулирования света

Регулировка мощности основана на реверсивном принципе управления фазой. Нагрузка включается в каждом полупериоде сети в момент перехода сетевого напряжения через нуль и выключается через определённый интервал времени в зависимости от требуемого уровня яркости. Коммутация нагрузки осуществляется мощными MOSFET транзисторами (Транзистор1 и Транзистор2 на Рис.2.3). Такое решение имеет целый ряд преимуществ перед классической схемой прямого фазового регулирования на основе триака:

- "мягкое" управление транзистором позволяет снизить уровень помех и звон нити лампы – не нужен громоздкий сетевой фильтр, снижающий эффективность и зачастую являющийся источником неприятного жужжания;

- благодаря нарастанию напряжения с нуля и малому звону нити, лампы служат намного дольше;

- для управления MOSFET транзистором требуется гораздо меньший ток;

- более низкое падение напряжения на переходе транзистора сокращает тепловыделение;

- отсутствие понятия "ток удержания" позволяет плавно регулировать малую яркость.

Диодный мост выполняет три функции:

- создаёт пульсирующее однополярное напряжение для питания нагрузки;

- выпрямляет сетевое напряжение для питания схемы;

- обеспечивает сетевое напряжение удвоенной частоты (100 Гц), используемое МК для определения момента перехода фазы сети через нуль.

Детектирование перехода сетевого напряжения через нуль осуществляется тем же делителем напряжения и тем же каналом встроенного в МК АЦП, которые предназначены для измерения напряжения на лампе. Это позволяет отказаться от встроенного в МК компаратора и уменьшить тем самым потребляемый ток. Фильтрация сетевых помех реализуется программно.

Блок питания выполнен по бестрансформаторной схеме с гасящим резистором (балластом). Строить блок питания по трансформаторной схеме тоже не получится, т.к. не существует сетевых трансформаторов, которые подходили бы по габаритам (максимально допустимая высота 13 мм).

В качестве регулирующего элемента применён прецизионный микромощный источник опорного напряжения +5 В параллельного типа (далее по тексту ИОН). По сравнению с обычным стабилитроном, выбранный ИОН имеет два важных преимущества. Во-первых, одновременно со стабилизацией питания МК получается стабильное опорное напряжение АЦП [3]. Во-вторых, на порядок уменьшается потребляемый регулирующим элементом ток (примерно с 1 мА до 0,1 мА).

Устройство имеет защиту от короткого замыкания, превышения мощности нагрузки и повышения сетевого напряжения.

Похожие работы

Разработка конструкции и технологии изготовления модуля управления временными параметрами

Скачать

138399

23

10

... УЛПМ-901. 11 Визуальный контроль качества сборки при увеличении 2,5. ГГ6366У/012. Маршрутная карта на техпроцесс изготовления печатной платы приведена в приложении. 8 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА 8.1 Характеристика изделия «Модуль управления временными параметрами». Обоснование объема производства и расчетного периода Модуль управления временными параметрами – ...

Устройство измерения отношения двух напряжений

Скачать

83278

20

0

... устройств относительно не велика, соответственно по форме финансирования это могут быть и частные фирмы и госпредприятия. Величина закупок данного вида устройств не может быть высока, т.к. операция измерения отношения двух напряжений является весьма специфической, хотя как таковая она может быть использована в управлении различными техпроцессами на заводах. Приобретая разрабатываемое устройство, ...

Устройство для измерения температуры в удаленных точках

Скачать

50697

10

15

... среды; ·    расчет разности температур; ·    автоотключение; ·    индикатор разряда батареи; ·    подсветка дисплея; ·    питание 9 В («Крона»). 2 ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ПОСТРОЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА   Функциональная схема устройства для измерения температуры в удаленных точках приведена на рис. 2.1. Устройство для измерения температуры в удаленных точках предназначенное для ...

Разработка системы подачи электропитания по расписанию

Скачать

35068

5

2

... расчётов стоимости изготовления, очевидно, что предложенное устройство обладает конкурентоспособной ценой в условиях рыночной экономики, при промышленном производстве. При внедрении устройства автоматической подачи электропитания по расписанию, себестоимость его изготовления может быть снижена, за счёт экономии материалов и более низких цен на комплектующие при оптовой закупке. 4 Охрана труда ...