Принцип работы устройства

Многоканальный дистанционный вольтметр является устройством, позволяющим удалённо измерять значения переменных синусоидальных напряжений от нескольких различных источников (шесть каналов в данной реализации) и представлять полученную информацию на шести трёхразрядных семисегментных индикаторах.

Разработка устройства обусловлена необходимостью постоянного контроля энергоснабжения оборудования, расположенного на некотором удалении от места нахождения человека.

Аналого-цифровое преобразование производится с помощью АЦП, интегрированного в МК Atmega8. Для измерения действующего значения переменного напряжения реализован алгоритм детектирования пика синусоидального сигнала и его последующее умножение на амплитудный коэффициент синусоиды. Измеряемое напряжение обязательно должно подаваться на первую ножку и на землю модуля измерения и передачи. Первый канал также используется для питания микроконтроллера Atmega8.

Напряжение подается на конденсатор С1 и резистор R1, которые образуют реактивное сопротивление. Далее напряжение снимается на два диода (VD1, VD2), на которых происходит выпрямление питающего напряжения. Они образуют однополупериодный выпрямитель. Напряжение ограничивается по амплитуде стабилитроном VD3. Конденсатор C6 установлен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Стабилизатор напряжения (кренка) DD1 используется для стабилизации питающего напряжения +5В микроконтроллера Atmega8. Кварцевый резонатор Z1 образует внешний генератор тактовой частоты номиналом 8 MHz.

Рисунок 3.10 - Схема генератора тактовой частоты

Генератор тактовой частоты обеспечивает упрощение архитектуры, которая может генерировать и распределять различные прецизионные частоты для разных сетей, обеспечивая замену как минимум пяти генераторов. Генераторы поддерживают коррекцию ошибок вперед (FEC), имеют поддержку удержания синхронизации и переключения на другой источник при аварии и прецизионную генерацию частоты - функции, которые являются необходимыми в сетевых коммутаторах, маршрутизаторах и линейных картах.

Рисунок 3.11 - Схема гальванической развязки

Оптопара DA1 служит для передачи импульсного сигнала модулю приема и отображения. Гальванические развязки используются для передачи сигналов, для бесконтактного управления и для защиты оборудования и людей от поражения электрическим током.

Без использования развязки предельный ток, протекающий между цепями, ограничен только электрическими сопротивлениями, которые обычно относительно малы. В результате возможно протекание выравнивающих токов и других токов, способных повреждать компоненты цепи или поражать людей, прикасающихся к оборудованию, имеющему электрический контакт с цепью. Прибор, обеспечивающий развязку, искусственно ограничивает передачу энергии из одной цепи в другую.

Диод VD1 защищает его вход от напряжения минусовой полярности. Дроссель L1 совместно с конденсатором С5, образуют фильтр питания аналоговой части микроконтроллера DD2.

Конденсатор С1 снижает уровень помех на входе АЦП. Пока входное напряжение менее 90 В, значение в регистрах данных АЦП меньше установленного порога и на выходе РА0 микроконтроллера низкий уровень. Поэтому транзистор VT1 закрыт резисторы R8-R26 образуют делитель напряжения с коэффициентом передачи 0,25. В этом случае светодиод HL1 не горит.

Если входное напряжение достигнет значения выше 90В, на выходе РА0 микроконтроллера установится высокий уровень, транзистор VT1 откроется и будет подключен резистор R10, уменьшая коэффициент передачи резистивного делителя напряжения R10, R18 - R26 в десять раз - 0,025. В этом случае светодиод HL1 загорается.

Тактирование МК ATmega8 осуществляется при помощи внешнего генератора на частоте около 8 МГц, а МК ATmega16 при помощи внешнего генератора на частоте около 16 МГц. Стабилизаторы напряжения, установленные на входах модулей, предназначены для защиты нагрузки от резких и значительных перепадов напряжения, также для фильтрации сетевых помех.

Интересное из раздела

Однофазный инвертор напряжения
В данном курсовом проекте проектируется полупроводниковый преобразователь электрической энергии - автономный инвертор напряжения. Вначале преобразователи выпол ...

Исследование блока усилителя промежуточной частоты изображения
Телевизор «Электроника Ц-432» - переносный телевизионный приемник цветного изображения - выпускается в настольном оформлении с различными вариантами отделки кор ...

Исследование и расчет цепей синусоидального тока
Синусоидальный ток представляет собой ток, изменяющийся во времени по синусоидальному закону: , где - максимальное значение или амплитуда ...