------( میکروالکترونیک )------( الکترونیک دیجیتال )------( سفارش طراحی و برنامه نویسی پروزه های شما )------( الکترونیک مقدماتی )--------(www.project-esisis.com)------	تقویم ابزار های وبلاگ نویسی نمایشگر تاریخ به صورت فارسی

عنوان ‍ﭘروژه : محافظت و کنترل جریان خروجی سه فاز 0 – 200 آمپر در سه رنج کاری

شرح پروژه:

در این پروژه که یک محافظ دیجیتال برای کنترل و محافظت از سطح جریان سه فاز از حد مشخص شده کارخانه می باشد، می توان با کنترل جریان هر یک از سه فاز مدار از جریان 0 تا 200 آمپر کنترل مربوط به خروجی 110 از مدار را تحت کنترل خود درآورد برای این منظور از یک میکروکنترلر AVR با دقت ADC آنالوگ به دیجیتال 10 بیتی استفاده شده:

در مدار مربوطه LED های و LCD برای رابط کاربری بهتر و قابلیت نمایش ولتاژ و جریان سه فاز لحاظ شده، رله مدار از نوع نرمال بسته NC می باشد در هر بار افزایش هر یک از جریان های فازها از مقدار 100mA ولتاژ 110 خروجی از مدار را قطع نموده و LEDمربوط به فاز مورد سنجش که در رنگ های سبز زرد قرمز می باشد روشن می شود در صورت لزوم یک BUZZER کوچک نیز فعال می شود تا اعلام افزایش جریان و قطع ولتاژ 110 را گزارش دهد. در مدار یک ولتمتر نیز وجود دارد که کار تشخیص وجود ولتاژ 110 با تلرانس 10 +- را نمایش می دهد با روشن نمودن LED مربوطه برای این بخش روشن می شود لازم بذکر مدار کنترل از مدار قدرت جدا شده است که بشود بنا به درخواست مشتری بخش کنترل با قدرت های بالاتر مجدد طراحی شود( یعنی تغییر سنسور در رنج های 30 آمپر 100 آمپر 150 آمپر و 200 آمپر و همچین تغییر فیوز ها و سایر مصارف مداری) در بخش قدرت که اندازه و حجم آنها نیز باید در مدار قدرت لحاظ شود. مدار فعلی برای رنج کاری زیر طراحی شده که قابل تغییر می باشد بنا به درخواست شما:

هدف از پروژه:

1. کنترل و محافظت جریان خروجی AC
2. نمایش تمامی حالت ها بر روی نشانگر LED و نمایشگر LCD
3. رله و LED نشانگر ولتاژ و جریان عادی و غیر عادی در خروجی
4. کتنرل حد ولتاژ از 0 تا 250 ولت AC و حالت تنظیم اولیه
5. کتنرل حد جریان از 0 تا 200 آمپر و حالت تنظیم اولیه به شرح زیر
6. حد پایین Low Voltage Limit: 99 V
7. حد بالا Hight Voltage Limit: 121 V
8. نرمال یا عادی Voltage Normal: 110-120 V
9. ولتاژ کاری AC 0-250 V _ 50-60 HZ
10. حد پایین Low Current Limit: 0 A
11. حد بالا Hight Current Limit: 5 A
12. نرمال یا عادی Current Normal: 0 – 99mA
13. دارای آلارم BUZZER خروجی برای فرایند های تنظیم شده غیر عادی
14. جدا بودن بخش کنترل از قدرت برای طراحی در مصارف بالاتر از 5 آمپر تا 200 امپر
15. قابلیت طراحی برد قدرت به دلخواه مشتری

ساختار پروژه در تصویر زیر آورده شده است

برای دیدن در ابعاد واقعی بر روی عکس کلیک کنید.

راهنمای کامل و گزارشکار آماده و تایپ شده در Microsoft Office Word 80 صفحه 5 قسمت بهمراه فایل پایانامه تایپ شده و ویرایش شده آماده برای پرینت و فیلم آموزش عملکرد مدار

مقدمه :

محافظت جزو اصول اولیه برای اجرا و طراحی هر مدار یا سیستم الکتریکی است و کیفیت حفاظت میتواند تضمین کننده سلامت کارکرد سیستم و امنیت آن باشد. میتوان گفت که پروژه ی پیش رو در واقع یک فیوز الکترونیکی است. از این لحاظ که مقادیر جریان را در محدوده ی دلخواه حفظ میکند، همانند یک فیوز که در صورت از حد گذشتن مقدار جریان، جریان مدار را قطع میکند، این دستگاه نیز در صورت تجاوز مقادیر جریان از حد خواسته شده، مدار را قطع میکند. هر چند که مزایایی که این دستگاه به ما میدهد، بسیار بیشتر از یک فیوز معمولی است. ما در فیوز ها تنها میتوانیم مقدار جریان از حد بالا گذشته را کنترل کنیم، در حالی که این مدار میتواند هم ولتاژ و هم جریان را هم در محدود ه ی بالا و هم در محدوده ی پایین کنترل کند. در این پروژه که در حقیقت یک محافظ تمام دیجیتال برای کنترل و محافظت از سطح جریان از حد مشخص شده توسط کاربر می باشد، می توان با اعمال جریانهای ACیا DC به ورودی مدار همین ولتاژ را کاملاً محافظت شده در خروجی تحویل گرفت. تمامی فرایند بر روی LCD و همچنین LED های مدار برای رابط کاربری بهتر قابل نمایش می باشد، کاربر می تواند تنها با فشردن چند کلید اقدام به تنظیم تمامی مقادیر کنترل از جمله حد بالا یا پایین ولتاژ و جریان و همچنین تنظیم تایمرتأخیر و... که همه با یک کلید با نام Setting در دسترس می باشد و فرایند تنظیم بر روی صفحه نمایش نشان داده خواهند شد لازم بذکر است که تمامی تنظیمات تایمر و ولتاژ و جریان حد پایین و بالا در حافظه EEPROM تراشه AVR ذخیره شده تا در هنگام قطع برق تغذیه مدار تنظیمات حفظ شده تا نیاز به تنظیم مجدد نباشد.

برای دیدن در ابعاد واقعی بر روی عکس کلیک کنید.

تعریف ADC و دقت یک مبدل آنالوگ به دیجیتال از نوع مختلف (Analog to Digital Converter)

مبدل های آنالوگ به دیجیتال انواع در نوع های متفاوت با نوع خروجی و ورودی و تفکیک رقم خوانده شده دیجیتال ساخته شده و روانه بازار می شوند.

مبدل آنالوگ به دیجیتال چیست؟برای تبدیل یک ولتاژبه اعداد از مبدل انالوگ به دیجیتال استفاده میشود.چون میکرو کنترلر بر مبنای دیجیتال پایه گذاری شده است. میکرو های AVR دارای مبدل انالوگ به دیجیتال سرخود است.ولتاژ مرجع انها به سه صورت انتخاب میشود

1. بصورت داخلی با ولتاژ 2.56 ولت
2. ولتاژ VCC
3. بصورت خارجی

(ولتاژ مرجع ولتاژی است که مبدل تا ان مقدار ولتاژ را خوانده و تبدیل میکند) برای دادن ولتاژ خارجی به ADC از پایه های AVCC,AREF,GND استفاده می شود. پایه AVCC به ولتاژ تغذیه وصل شده وGND هم به منفی وصل میشود.AREF که برای ولتاژ خارجی است از داخل برنامه هم باید تنظیم شود,تا بعنوان ولتاژ مرجع انتخاب شود. مبدل انالوگ به دیجیتال برای رسیدن به حداکثر دقت به فرکانس کلاکی بین 50 تا 200 کیلو هرتز نیاز دارد.این فرکانس یک سرعت متناسب با دقت مناسب را ارائه میدهد, اگر بخواهیم سرعت تبدیل اطلاعات به دیجیتال زیاد باشد باید فرکانس کلاکی افزایش پیدا کند که دقت را کاهش میدهد. نکته:اگر کاربر از یک منبع ولتاژ متصل به پایه aref استفاده کند, نمیتواند از ولتاژهای مرجع دیگر استفاده کند.اگر ولتاژخارجی به پایه aref متصل نگردد, کاربر میتواند بین ولتاژهای مرجع avcc و یا 2.56 v سوئیچ نماید. -برای حذف نویز روی ورودی انالوگ که ناشی از هسته cpu میباشد, میتوان میکرو را در مد sleep قرار داد. در این مد cpu خاموش بوده و نمونه برداری انجام میشود سپس cpu روشن میشود.

اطلاعات بیشتر در این رابطه و نحوه برنامه نویسی پس از سفارش پروژه برای شما ارسال خواهد شد

هدف نمایش کاراکتر عدد در مبنای 10 با هر رقم اعشار دلخواه:

اگر از sprintf - printf استفاده کنیم بايد حتماً براي تنظيمات کدويژن رو به float تغيير بدیم ،به روش زیر

طراحی و برنامه نویسی با دقت های مختلف به شرح زیر آزمایش شد در این بخش از TEST 1- دقت با 3 رقم اعشار [0.000] در این بخش که عبارت 1.234 بر روی سونسگمنت بصورت پیش فرض نمایش داده می شود. برای نمایش آخرین رقم شمارش 9.999 کافی دو علامت // خط 53 را بردارید تا پس از کامپایل کردن عبارت موردنظر نمایش داده شود

درنرم افزار code visionبرای آسان تركردن كاربا پورت سریال USART توابعی فراهم شده است.این توابع درفایل سرآمد stdio.h می باشند. فهرست وعملكرد این توابع به شرح زیراست: Getchar() puts() printf() scanf() gets()Putchar() putsf() sprintf() sscanf() این توابع تنها برای ارسال ودریافت داده سریال با USARTمورد استفاده قرارمی گیرند.تنظیم وبرنامه ریزی اولیه واحد USART باید قبل ازبكارگیری این توابع توسط برنامه نویس انجام پذیرد.تابع Getchar()این تابع كاراكتری را ازواحد USART خوانده ودرمتغیری قرارمی دهد.الگوی این تابع به صورت زیر است Char getchar(void) درالگوی این تابع مقداربازگشتی به فرم char است .توجه داشته باشید كه برنامه هنگام رسیدن به این تابع منتظردریافت می ماند.تابع Putchar()این تابع می تواندیك متغیركاراكتررا توسط واحد USART وازطریق پایه TXD ارسال نماید.الگوی تابع به صورت زیر است :Void putchar(char c) دراین مثال ابتدارابط USART برنامه ریزی اولیه شده به طوریكه قالب اطلاعات هشت بیتی با یك بیت توقف وبدون بیت توازن وBaude rate ، 19200 تنظیم شده ، سپس تابع Getchar() منتظردریافت اطلاعات می ماند.وپس ازدریافت ، داده را درمتغیرDATA قرارداده ودوباره همان داده رابا دستورputchar روی پایه TXD ارسال می كند. ارسال داده با توابع putcO,putsfOاین توابع می توانند یك رشته را توسط واحد USART ارسال نمایند. تفاوت بین این دو تابع درمنبع اطلاعات ارسالی است . بطوری كه تابع putsO رشته ای را كه درحافظه SRAM قرار داردروی خروجی قرار داده وتابعputsfO ،رشته ای راكه درحافظه FLASH قراردارد به خروجی ارسال می كند. الگوی این توابع به صورت زیر است.Void puts (char *str);Void putsf (char *str); ارسال اطلاعات با توابع printfOاین تابع نسبت به توابع قبلی ارسال ، دارای قابلیت بیشتری است. ازاین تابع برای ارسال اطلاعات به فرم های مختلف استفاده می شود.الگوی این توابع به صورت زیراستVoid printf (char flash *fmtstr [,argl , arg2, ….] )نحوه كاربرد این توابع را می توان بطور ساده به صورت زیر نشان داد.<عبارت دوم> و" <عبارت اول> " ) printfعبارت دوم , اطلاعاتی است كه باید توسط پایه TXD ارسال شود وعبارت اول می تواند همان اطلاعات ارسالی به صورت رشته ویا كاراكترهای تعین كننده فرمت ارسالی خروجی باشد. این كاراكترها نوع اطلاعات عبارت دوم رامشخص می كنند. كاراكترهای فرمت باعلامت% شروع می شوند. جدول 11-5 كاراكترهای فرمت برای printfO را نشان می دهد.

كاراكتر نوع اطلاعات ارسالی

%c یك تك كاراكتر

d% عدد صحیح علامت دار درمبنای10

%i عدد صحیح علامت دار درمبنای10

e% نمایش عدد ممیز شناور به صورت علمی

E% نمایش عدد ممیز شناور به صورت علمی

f% عدد اعشاری

s% عبارت رشته ای واقع درحافظه SRAM

u% عدد صحیح بدون علامت درمبنای 10

X% به فرم هگزاد سیمال با حروف بزرگ

x% به فرم هگزاد سیمال با حروف كوچك

P% عبارت رشته ای واقع درحافظه FLASH

% % نمایش % تعیین طول (width) ودقت (precision) خروجی درتابع printfOدرتابع printfOاین قابلیت رادارد كه طول داده ارسالی ودقت آن راتعیین نمایند.طول ودقت به صورت width.precision% بیان می شود.كه width نشان دهنده طول مقدار خروجی است. اگرطول ازتعداد رقم های یك عدد صحیح بیشترباشد عدد سمت راست آن قرار می گیردوسمت چپ خالی می ماند درغیر این صورت اگر طول كمتر ازتعداد رقم های عدد باشد،طول نادیده گرفته می شود .

سنسور جریان بکار رفته در پروژه ACS758LCB 050

که در فصل اول گفته شده، سنسور استفاده شده در این مدار سنور ACS758LCB 050 است. این سنسور قابلیت این را دارد که جریانهای DC و AC را اندازه گیری کند. حد اکثر جریان قابل اندازه گیری توسط این خانواده از سنسور ها 200 A است. مدل استفاده شده در این پروژه میتواند تا را اندازه گیری کند. علامت پشت مقدار قابل اندازه گیری نشان دهنده ی دو قطبی بودن این سنسور است. طبق DATASHEET این قطعه، به ازای هر آمپر جریان، در خروجی سنسور 40 mV تغییر ولتاژ ایجاد میشود. البته این مقدار حساسیت سنسور، با بیشترین حاشیه ی دقت توسط شرکت تولید کننده ارائه شده است. طبق برگه اطلاعات سنسور، از آنجا که حداکثر مقدار قابل اندازه گیری توسط این سنسور مقدار بالایی است، این میزان دقت به نظر مناسب میرسد. اما در وب سایت این شرکت به این موضوع اشاره شده است که دقت یا Sensivity این سنسور ارتباط غیر مستقیم با پهنای باند کاربرد مورد نظر دارد، بدین صورت که هر چه پهنای باند کاهش یابد دقت اندازه گیری بیشتر میشود. برای پهنای باند تا 200 هرتز، دقت قابل اندازه گیری حدود 11 mA است. در این پروژه برای داشتن یک حاشیه ی دقت، مقدار حداقل جریان قابل نمونه برداری 0.1 A در نظر گرفته شده است که با توجه به بالا بودن حداکثر مقدار قابل اندازه گیری، این میزان دقت قابل قبول است. نمودار و جدول (2 – 2) کمترین مقدار جریان قابل تشخیص توسط سنسورهای تولید این شرکت در بازه های مختلف پهنای باند را نشان میدهد:

برای دیدن در ابعاد واقعی بر روی عکس کلیک کنید.

مدار نمونه در تصویر زیر آورده شده است

در شکل زیر فرم PCB مدار آورده شده است

نحوه ی عملکرد دستگاه

زمانی که دستگاه روشن میشود، اول یک پیغام خوش آمد گویی بر روی LCD ظاهر میشود. بعد از پیغام خوش آمد گویی یک متن کوتاه بر روی نمایشگر نشان داده میشود. بعد از آن عبارت PLEASE WAIT نمایش داده میشود. در واقع عبارتهایی که در ابتدا نمایش داده میشوند یک نوع روش برای تنظیم موقعیت شروع (Initializing ) است. تجربه نشان داده که بهتر است قبل از شروع به کار کامل دستگاه، چند ثانیه وقفه ایجاد شود تا عملکرد کلی مدار بهبود پیدا کند.
بعد از پیغام خوش آمد گویی، تایمر مدار شروع به کار میکند، در زمانی که تایمر در حال کار است، سنسور ولتاژ ،ولتاژ خط را میسنجد تا با اتمام تایمر در مورد قطع یا وصل رله تصمیم بگیرد.
مشخص است که آنچه که در اولویت قرار دارد مقدار ولتاژ است، از این جهت که جریانی که توسط بار کشیده میشود، با گذشت زمان افزایش میابد. بنابر این در لحظه ی اول وصل شدن مدار، سنسور ولتاژ نقش تعیین کننده ی عملکرد را دارد و مثلا اگر حد بالای جریان را برای یک موتور که جریان حدود 3A میکشد، 2A تعیین کنیم،در لحظه ی اول مدار وصل بوده، موتور شروع به کار میکند و به محض بیشتر شدن جریان از حد ماکزیمم کنتاکت قطع میشود.

شرح سخت افزار مدار محافظ جریان سه فاز

در این راهنما بخشهای مختلف خارجی مدار از جمله تغذیه مدار – بخش سنسور جریان و ولتاژ و... توضیح داده شده در این بخش به شماتیک اصلی مدار و نحوه طراحی آن خواهیم پرداخت، مدار بخش به بخش جدا شده و توضیح عملکرد هر بخش آورده خواهد شد سپس به شرح برنامه نوشته شده تراشه اصلی مدار خواهیم پرداخت.

تغذیه اصلی دستگاه که از یک رگولاتور 5 ولت 7805 استفاده شده و قطعات جانبی آن خازن 1000uf که برای صافی استفاده شده و پل دیود BR1 هم برای جلوگیری از وصل اشتباهی تغذیه ورودی DC که ممکن است 7805 و میکرو کنترلر ما را آسیب برساند و هم برای یکسوسازی در مدار لحاظ شده است دیود D6 زنر 5.1 ولت نیز برای همین در مدار مورد استفاده قرار گرفته چون گاهی بعلت آسیب دیدن تراشه 7805 ولتاژ خروجی از 5 ولت فراتر رفته و باعث سوختن میکروکنترلر که تراشه گرانقیمتی است می شود. لازم بذکر است که جریان کشیده شده کل مدار حدود 500 mA می باشد. خازن های بدون قطب C20 تا C23 برای حذف ریپل ناشی از روشن و خاموش شدن دیود ها پل دیود در مدار استفاده شده بهتر می باشد از این خازنها در مدار مونتاژ شود البته اگر هم مونتاژ نشود در عملکرد مدار تاثیری نخواهد داشت. ترانس مدار TR1 از نوع کاهنده می باشد 220 به 12 ولت جریان 500 میلی آمپر از نوع دوسر خروجی. خازن های C26 و C25 از Data Sheet [KA78XX] در مدار لحاظ شده در شکل زیر نحوه پایه های این تراشه و مدار آن آورده شده

بخش تولید کننده صدا در مدار که توسط یک بازر BUZZER 5 ولتی صدای بیب را برای بخش رابط کاربری ایجاد می کند. سیگنال دیجیتال تولید شده توسط ترانزیستور BC547 T1 که بعنوان کلید در مدار بکار رفته شده باعث قطع و وصل شدن بازر می شود. صدای بازر جهت اطلاع از روند کارکرد مدار و ارتباط آن با کاربرمورد استفاده قرار می گیرد.

تأمین کننده ولتاژ مرجع 2.560 ولتی برای بخش مبدل ADC تراشه میکرو کنترلر AVR که بجای ولتاژ مرجع داخلی از این تراشه LM336 استفاده نموده ایم که ولتاژ دقیق تری را برای ما تأمین خواهد کرد و توسط پتانسیومتر دقیق مولتی ترن در سطح مورد نظر تنظیم می شود و به پایه 21 تراشه AVR داده خواهد شد.

LCD مدار که بصورت 4 بیتی به پورت D میکرو وصل شده است و پتانس مولتی ترن آبی رنگ P5 که برای کاهش سطح نور کاراکتر های LCD مورد استفاده قرار می گیرد. برای نمایش کمیت های ولتاژ و جریان از این وسیله استفاده شده البته لازم بذکر می باشد که بود نبود آن در مدار تاثیری در فرایند کار مدار نخواهد گذاشت. ( می توانید آنرا از مدار جدا کنید مدار به کار خود ادامه میدهد ).

راهنمای بیشتر و کاملتر پس از سفارش پروژه برای شما ارسال می شود لازم بذکر است این خلاصه ای از فایل های راهنمای همراه این پروژه می باشد.

 

برنامه C برای AVR

برای دیدن در ابعاد واقعی بر روی عکس کلیک کنید.

نکته: آموزش نحوه طراحی و برنامه نویسی تراشه میکروکنترلر AVR به زبان C و توضیح خط به خط برنامه به همراه پروژه برای شما ارسال خواهد شد نمونه ای از بخش های این فایل راهنما در شکل ها آورده شده است:

---

(( سفارش پروژه ))

برای سفارش این برنامه با همین شکل و اجزاء و یا تغییر برنامه مورد نظر به دلخواه خود می توانید از روش های زیر اقدام نمائید، کد سفارش پروژه را ارسال کنید:

هزینه طراحی: SMS-> 0911 831 50 58

کد سفارش پروژه: 103p37

سفارش پروژه >>> Project-esisis.com/Content

---

برای ارتباط با مدیر سایت از لینکهای زیر استفاده کنید

آدرس کانال سایت در تلگرام : www.telegram.me/Electronic_iran

آیدی جهت ارتباط در تلگرام: @Electronic_iran

 

---