Este tutorial explica como fazer sua própria fonte de alimentação unidade para todos os seus eletrônicos e experimentos em sistemas embarcados. Possui ainda bateria reserva que será utilizada em caso de falta de energia e display. Para este projeto o leitor deverá ter conhecimento de Como começar com AVR e interface LCD com AVR.
Componentes necessários
1. Bateria SLA 12V11. Capacitores
12. Resistores 13. Placa de desenvolvimento ATmega16/8 14.LCD 16×2 15. Dissipadores de calor 16. Gabinete
Características:
– Entradas: 220-240 V, 50 Hz CA
– Saídas: 1 X 5V e 1 X 9V (disponível através do conector banana)
1 X Tensão ajustável (disponível através do terminal de parafuso)
– Faixa de tensão ajustável:1,25-14,5 V no modo de rede e 1,25-10,5 V no modo de bateria
– Modos: 1) Modo Bateria e 2) Modo Normal (através da rede elétrica)
– Comutação e desligamento automático por microcontrolador
– LCD com vários indicadores.
Diagrama de bloco
Fig. 1: Diagrama de blocos da fonte de alimentação CC ininterrupta de bancada
As linhas azuis indicam linhas de sinal e as linhas pretas indicam linhas de energia. Deixe-me explicar em que consiste cada bloco e sua função. Bloco de rede: Este consiste no transformador, circuito retificador de ponte (4 diodos) e um capacitor. Este bloco recebe energia de uma tomada de parede que fornece 220-230 V CA. O transformador abaixador reduz a amplitude da onda senoidal, seguido pela ponte retificadora que a converte em CC pulsante que, ao passar pelo capacitor, produz uma potência CC não regulada de 16-18V (a tensão depende do transformador)Fig. 2: Diagrama do circuito do retificador CA usado como primeiro estágio da fonte de alimentação CC ininterrupta de bancada
Circuito do carregador: Este bloco consiste principalmente em um regulador de tensão ajustável LM317 que junto com outros componentes funciona como carregador de tensão constante e corrente limitada para nossa bateria. Assim que a bateria estiver totalmente carregada, o circuito fornece automaticamente baixa corrente para a bateria e entra no modo de carregamento lento.Fig. 3: Diagrama do circuito do carregador usado como segundo estágio da fonte de alimentação CC ininterrupta de bancada
Indicador de carga: Isso nada mais é do que dois resistores dispostos na forma de um circuito divisor de tensão. Ele reduz o nível de tensão da bateria para que o microcontrolador possa lê-lo.
Relé 1: Este é um módulo de relé que alterna entre o circuito indicador de carga e o circuito do carregador dependendo do comando do microcontrolador.
O terminal +ve da bateria está conectado ao pino comum. O circuito de carga está conectado ao pino Normalmente Aberto e o circuito indicador de carga está conectado ao pino Normalmente Fechado. Quando a fonte de alimentação está desligada, o relé desconecta o carregador da bateria e o conecta ao indicador para que o microcontrolador possa ler o nível da bateria e exibi-lo no LCD. Quando a alimentação está LIGADA, o circuito indicador é desconectado e o circuito de carga é conectado à bateria.Relé 2: Este módulo de relé alterna entre a alimentação da rede elétrica e a alimentação da bateria dependendo do comando do microcontrolador.
O terminal +ve da bateria está conectado ao pino Normalmente ABERTO enquanto a linha +ve do bloco da fonte de alimentação principal está conectada ao pino Normalmente FECHADO. O pino comum do relé está conectado ao bloco DC PSU. Quando a rede elétrica não está disponível, o controlador muda automaticamente o relé para o modo bateria.Fig. 4: Diagrama do circuito do indicador de carga usado como terceiro estágio da fonte de alimentação CC ininterrupta de bancada
Observação: Os +12V para alimentar o relé são fornecidos diretamente da bateria. Isso permite que o relé funcione puramente com base no comando do microcontrolador, em vez da disponibilidade de energia.
Fonte de alimentação CC: Este bloco consiste em reguladores de tensão e vários capacitores. +5V, +9V e níveis de tensão ajustáveis são fornecidos pelos ICs 7805, 7809 e LM317 respectivamente.
Fig. 5: Diagrama do circuito dos reguladores de tensão usados como estágio final da fonte de alimentação CC ininterrupta de bancada
Exibição do painel: Este é o bloco do painel frontal e externo que consiste na chave principal, LCD exibindo o nível de tensão, botão do potenciômetro para ajustar a tensão, conectores banana e terminais de parafuso.
É assim que eu quero que fique:
Fig. 6: Imagem representando o display do painel da fonte de alimentação CC ininterrupta de bancada
Os ícones no LCD indicam o seguinte:
Fig. 7: Imagem mostrando ícones usados no painel de exibição para mostrar diferentes status da bateria
Explicação do código
. Aqui, nosso quadro de desenvolvimento realiza as seguintes tarefas: – Calcule os níveis de tensão no terminal de tensão variável e no nível da bateria usando ADC – Detectando a presença/ausência de rede elétrica – Troca de fontes e indicador de carga/carregador controlando relés em eventos apropriados. – Exibindo todos os parâmetros acima em LCDPortanto, nosso algoritmo de código é assim: -Inicializando as portas I/O, registros ADC e funções LCD. – Entre em loop infinito – Verifique a disponibilidade da fonte de alimentação usando o pino ADC – se houver rede elétrica disponível, exibir os ícones correspondentes na tela – se a rede não estiver disponível, mude para o modo bateria e ligue o indicador de carga – Verifique o nível da bateria usando o pino ADC – Se o nível da bateria for >50%, <50%, <10%, exiba os ícones correspondentes no LCD. – Se o nível da bateria estiver próximo de 0%, inicie a contagem da sequência de desligamento automático.
Fig. 8: Imagem representando o diagrama de pinos do LCD de caracteres
Como na última etapa a rede elétrica está indisponível de qualquer maneira, a alimentação da placa do microcontrolador, do LCD e da fonte de alimentação DC é cortada e, portanto, a unidade não pode ser ligada novamente sem fornecer a alimentação da rede elétrica.
Caso a rede elétrica fique disponível durante o processo de desligamento, os dados no LCD vão para o lixo e, portanto, usamos um temporizador de watchdog para reiniciar o controlador no final. A linha +5V também está conectada à placa do microcontrolador e ao LCD.Diagramas de circuito
Diagrama de circuito-fonte de alimentação ininterrupta-bancada superior-DC |