👨‍💼 ✳️ 👩🏾‍🏭 यह प्रकाश के लिए हानिकारक है, या कार बैटरी का चार्ज कैसे रखा जाए 👦🏼 ☮️ 🛂

मैं लो-वोल्टेज पावर सर्किट प्रबंधन के क्षेत्र में साइकिल निर्माण पर लेखों की श्रृंखला जारी रखता हूं। इस बार मैं एक ऐसे उपकरण के बारे में बात करूंगा जो विभिन्न माध्यमिक उपभोक्ताओं द्वारा कार बैटरी के गहरे निर्वहन को रोकता है।

अनियंत्रित निर्वहन के संभावित परिणामों में से एक।

पहली कार या मोटरसाइकिल खरीदना हर व्यक्ति और विशेष रूप से एक इंजीनियर के जीवन में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है। आखिरकार, उसके नए लोहे के घोड़े के स्पष्ट लाभों के अलावा और कौन तुरंत इसके गैर-स्पष्ट नुकसान पर ध्यान देता है? कौन तुरंत मानक के लिए किसी भी सुधार और परिवर्धन के बारे में सोचना शुरू कर देता है? बेशक, अगर यह ऊपरी खंड से एक कार है, और यहां तक कि एक "फैशनेबल" ब्रांड भी है, तो सबसे पहले यह लग सकता है कि इसमें बिल्कुल सब कुछ है। लेकिन, जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, इस मामले में, समय पहले छापों का खंडन करता है। यदि आप एक इकोनॉमी क्लास कार खरीदते हैं, तो पहले ही दिन आपके हाथ सचमुच खुजली करना शुरू कर देंगे!

विभिन्न सहायक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ आपकी कार को "सामान" करने की इच्छा काफी स्वाभाविक है। हालांकि, इन सभी योजनाओं के कार्यान्वयन के तुरंत बाद, जीवन एक कठोर वास्तविकता के साथ कार के मालिक का सामना करता है। यह पता चला है कि नवीनतम तात्विक आधार पर निर्मित सबसे आधुनिक उपकरण अभी भी बिजली के लिए काफी उत्सुक हैं। और एक कार की बैटरी जो इतनी विशाल लगती है, वह परमाणु रिएक्टर बिल्कुल भी नहीं है, और आसानी से इन सभी हानिरहित उपभोक्ताओं के वजन के नीचे "बैठ" सकती है।

अमूर्त और काल्पनिक स्थितियों में आगे नहीं बहने के लिए, मैं सीधे अपनी कहानी पर जाऊंगा। कार खरीदने के बाद, पहले इसमें एक रजिस्ट्रार डालने की इच्छा थी। यह कम से कम संभव समय के भीतर किया गया था, लगभग पूरी तरह से AliExpress से पार्सल की डिलीवरी की गति से तय किया गया था। यह स्पष्ट है कि सिगरेट लाइटर से नियमित बिजली की आपूर्ति बेहद असुविधाजनक थी, और रिकॉर्डर को जल्दी से 12 / 5v पल्स कनवर्टर के माध्यम से ऑन-बोर्ड नेटवर्क की निकटतम लाइन के लिए एक स्थिर कनेक्शन मिला। और कब से यह था, इसे हल्के ढंग से रखना, कल नहीं, यह कनवर्टर आधुनिक नहीं था, अपनी जरूरतों के लिए, जैसा कि बाद में पता चला, यह 21 एमए वर्तमान जितना खा रहा था। अब चलो अनुमान लगाते हैं कि यह कनवर्टर केवल 60 आह की क्षमता के साथ एक नई और पूरी तरह से चार्ज की गई बैटरी को कितना खिला सकता है। अंकगणित अत्यंत सरल और निराशाजनक है।

इसलिए, चार महीनों से भी कम समय में, एक कनवर्टर जो किसी भी चीज से लोड नहीं है, बैटरी को "शून्य" तक ले जाएगा। अगर हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि एक बैटरी जो पूरी तरह से ताज़ा नहीं है, तो आसानी से कम चौड़ी हो सकती है, और शहर के पोकाटुस्की के बाद का चार्ज 100% से दूर है, एक बारिश का दिन आसानी से एक महीने में शुरू होता है।

और यह सब, मैं दोहराता हूं, केवल एक वोल्टेज कनवर्टर। हाँ, आज आप एक कनवर्टर खरीद सकते हैं जो अपनी जरूरतों के लिए केवल आधा मिलिम्पियर लेता है, लेकिन मैंने यह उदाहरण सिर्फ यह दिखाने के लिए दिया है कि कैसे धीरे-धीरे और आत्मविश्वास से ~~पानी एक पत्थर,~~ यहां तक कि trifling ~~तेज करता है~~ , लेकिन लगातार अभिनय करते हुए, उपभोक्ता ऊर्जा को आकर्षित करता है जो इतना बड़ा प्रतीत होता है बैटरी।

हम और आगे बढ़ते हैं, FHD @ 30fps रिकॉर्डिंग मोड में रिकॉर्डर + 5v स्रोत से लगभग 300 mA की खपत करता है, जो रूपांतरण को ध्यान में रखने के बाद दक्षता ऑन-बोर्ड नेटवर्क से लगभग 150 mA चालू देता है। मान लीजिए कि कनवर्टर को एक आधुनिक के साथ बदल दिया गया है, और हम केवल इस वर्तमान के साथ निर्वहन समय की गणना करते हैं।

बस दो सप्ताह से अधिक, लेकिन व्यवहार में - दस दिन। अब, अगली छुट्टी या व्यावसायिक यात्रा के बाद प्रकाश (और संभवतः बैटरी को बदलने) की संभावना कम हो रही है।

और इसलिए मेरे साथ ऐसा हुआ: जब मैं एक छोटी छुट्टी पर चला गया, तो मैंने नहीं सोचा था कि एक हफ्ते में या तो एक केंद्रीय ताला भी मेरे लिए दरवाजा नहीं खोल पाएगा।

कई लोग कहेंगे कि यह उनकी अपनी गलती है, सब कुछ डी-एनर्जेटिक होना चाहिए, या कम से कम रिकॉर्डिंग बंद कर देना चाहिए, और वे सही होंगे। लेकिन जीवन जीवन है, और स्मृति एक समान नहीं है, और ट्रिगल बीमार छुट्टी कितनी देर तक रहती है, यह पहले से जानना संभव नहीं है। इसलिए, सर्किट ब्रेकर का विचार तुरंत उत्पन्न हुआ।

ज़ाहिर है, इग्निशन स्विच से रिकॉर्डर को बिजली देने का एक विकल्प है ताकि यह केवल चलते रहने पर काम करे, लेकिन यह विकल्प भी बहुत नहीं है, क्योंकि अगर कार पार्किंग में टकराती है, तो मुझे अपराधी को देखने का मौका मिलेगा। इसके अलावा, रिकॉर्डर स्थापित करने के थोड़े समय बाद, कार को एक छिपे हुए जीपीएस-ट्रैकर सहित कई और उपकरणों के साथ समझा गया था, जो काम करना चाहिए, अगर अंत तक नहीं, तो कम से कम तब तक जब "लगभग सब कुछ" पहले से ही है।

सामान्य तौर पर, कई हफ्तों के निष्क्रिय प्रतिबिंब के लिए, एक उपकरण का विचार जो ऑन-बोर्ड नेटवर्क के वोल्टेज को नियंत्रित करना चाहिए और इन आंकड़ों के आधार पर उपभोक्ताओं के दो समूहों को बिजली की आपूर्ति को नियंत्रित करना चाहिए: माध्यमिक (रिकॉर्डर, यूएसबी-सॉकेट) और बुनियादी (जीपीएस-ट्रैकर और कुछ) कि)।

यह कैसे किया जा सकता है

डिवाइस के पहले आभासी प्रोटोटाइप एलएम 393 एन एनालॉग तुलनाकर्ताओं के आधार पर "निर्मित" किए गए थे और वे सब कुछ करने में सक्षम थे जो मूल रूप से डिवाइस से प्राप्त करने की योजना बनाई गई थी। अमूर्त योजना कुछ इस तरह थी।

यहाँ दो तुलनित्रों का उपयोग लोडिंग स्विच करने के लिए किया जाता है। एक सामान्य संदर्भ वोल्टेज जनरेटर, दो डिवाइडर जो ऑपरेशन के लिए थ्रेसहोल्ड का निर्धारण करते हैं, तुलनित्र, दो पावर स्विच का विस्तार करते हैं। तैयार डिवाइस के बाहरी बंधन की योजना निम्नानुसार है।

प्राथमिक कुंजी द्वितीयक की तुलना में अधिक समय तक रहती है, इसलिए स्टेप-डाउन कनवर्टर स्वयं इसके माध्यम से संचालित होता है। प्राथमिक भार सीधे कनवर्टर से जुड़े होते हैं। द्वितीयक स्विच इन्वर्टर आउटपुट पर + 5v सर्किट में पहले से ही द्वितीयक लोड को कम्यूट करता है।

आखिर में क्या निकला

ऐसा लगता है कि सभी की जरूरत है, लेकिन, जैसा कि अक्सर होता है, विवरण के विचार के साथ, वैकल्पिक कार्यान्वयन के विचार दिखाई दिए। सबसे पहले, एनालॉग सर्किट में असतत तत्वों का एक सभ्य पहाड़ होता है जो तुलनित्र संचालन मोड प्रदान करते हैं, और दूसरी बात, ट्रिम रेसिस्टर्स का उपयोग करके यात्रा थ्रेसहोल्ड को सेट किया जाना चाहिए, जो सेटअप को जटिल करता है और झटका और समय के साथ "दूर" होने की संभावना बनाता है। इसलिए, अंत में, यह एक डिजिटल कार्यान्वयन पर ध्यान केंद्रित करने का निर्णय लिया गया था, जो योजनाबद्ध रूप से और सेटअप दोनों में बहुत सरल हो गया था, जबकि नियंत्रण एल्गोरिथ्म में सुधार के लिए बड़े पैमाने पर अवसर खुल रहे थे, और, सबसे महत्वपूर्ण बात, इस संदर्भ में, यह वर्तमान खपत के संदर्भ में अधिक किफायती परिमाण का आदेश निकला।

ATtiny13A नियंत्रक ने बस डिवाइस के दिल के लिए कहा, जो कि उपयोग और सस्ताता में आसानी के अलावा, पुराने के लिए अभी भी एक गर्म, गर्म ट्यूब डीआईपी-केस में उपलब्ध है। प्रारंभ में, इस तरह के एक छोटे नियंत्रक की क्षमता भी सभी मोर्चों पर बेमानी लगती थी, कार्यक्रम और रैम की मात्रा में इनपुट / आउटपुट की संख्या से, हालांकि, जैसा कि आप जानते हैं, भूख एक भोजन के साथ आती है। नतीजतन, आगे देखते हुए, मैं कहूंगा कि केस का अंतिम संस्करण माइक्रोक्रिचिट के सभी निष्कर्ष निकला, और मुफ्त प्रोग्राम मेमोरी के दो दर्जन से अधिक बाइट्स नहीं थे।

ऑन-बोर्ड नेटवर्क के वोल्टेज को मापने के लिए, माइक्रोकंट्रोलर को केवल एक इनपुट की आवश्यकता होती है, जो एडीसी से जुड़ा हुआ है। उपभोक्ताओं को प्रबंधित करने के लिए दो और तार्किक आउटपुट थे। सबसे पहले, "डिजिटल" के लिए अंतिम मानसिक संक्रमण के बाद, व्यवसाय के लिए दो मुफ्त GPIO को अनुकूलित करने की इच्छा थी, और निर्णय आने में लंबा नहीं था। जब, एक बार फिर, ठंड में, स्टार्टर ने इंजन को खराब छुपाए गए आंसू के साथ बदल दिया, सर्किट और एल्गोरिथ्म में एक तापमान सेंसर की उपस्थिति बहुत उपयोगी लग रही थी। नतीजतन, तापमान को मापने के लिए दूसरे एडीसी का उपयोग किया गया था। और थर्मिस्टर के लिए केवल वर्तमान का उपभोग करने की आवश्यकता होने पर, इसे अंतिम शेष तार्किक आउटपुट से बिजली देने का निर्णय लिया गया था।

नतीजतन, डिवाइस आरेख ने इस तरह के अंतिम रूप का अधिग्रहण किया।

यहाँ हम बहुत ही न्यूनतम विवरण देखते हैं, और उनमें से कुछ भी "घुमा" के अधीन नहीं है। मुख्य बिंदुओं पर संक्षेप में चलते हैं।

बिजली की आपूर्ति के लिए, नियंत्रक को 1.8 से 5.5 वी तक एक स्थिर वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि सर्किट में एक स्टेबलाइजर होना चाहिए जो ऑन-बोर्ड नेटवर्क के वोल्टेज को आवश्यक स्तर तक कम कर देगा। ऊर्जा की बचत के दृष्टिकोण से, ऐसा लग सकता है कि विशेष रूप से स्पंदित स्टेपडाउन कनवर्टर के लिए एक जगह है, लेकिन यह केवल पहली नज़र में है। तथ्य यह है कि ATTiny13A यहां तक कि सबसे अधिक ऊर्जा-गहन ऑपरेटिंग मोड (आवृत्ति 8 मेगाहर्ट्ज, सक्रिय कोड निष्पादन) में भी 6 एमए से अधिक की खपत नहीं होती है। इस योजना में, 99% समय का नियंत्रक गहरी नींद मोड में है और 1.2 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर भी काम करता है, जिसके परिणामस्वरूप औसत खपत लगभग 15 controllerA से कम है। इसके अलावा, नियंत्रण ट्रांजिस्टर के आधार धाराओं में लगभग 80 µA (यदि दोनों लोड चालू हैं)। खैर, एक दूसरे के एक छोटे से अंश के लिए, थर्मिस्टर की शक्ति सक्रिय होती है, जो औसत वर्तमान में लगभग 25 माइक्रोएम्प को जोड़ती है। और यहाँ इस सवाल का जवाब है कि "क्या 120 पाउंड से अधिक की खपत के साथ भार के लिए एक पल्स कन्वर्टर को लोड करना इसके लायक है?" यह इतना सीधा नहीं लगता। और अगर हम मानते हैं कि हम एनालॉग माप के साथ काम कर रहे हैं, तो निश्चित रूप से इसके लायक नहीं है। इसलिए, LP2950 रैखिक स्टेबलाइजर का उपयोग किया गया था, लोकप्रिय 78L05 का एक कार्यात्मक एनालॉग, लेकिन बहुत अधिक किफायती। यह कनवर्टर आउटपुट पर वर्तमान में 100 mA तक दे सकता है, जबकि प्रियजन के लिए 75 forA से अधिक का उपभोग नहीं करता है।

जेनर डायोड और एक संधारित्र द्वारा संरक्षित ऑन-बोर्ड नेटवर्क का वोल्टेज डिवाइडर, आपको 15 वी तक के वोल्टेज को मापने की अनुमति देता है।

मुझे पता है कि अब इस तरह के फैसले के लिए आलोचना की एक लहर मुझे मार डालेगी, लेकिन हम उद्देश्यपूर्ण होंगे। सबसे पहले, मैं एक उपग्रह विकसित नहीं कर रहा हूं, और दूसरी बात, ऐसा कोई एक कारक नहीं है जिससे आपदा आएगी। कंधे का प्रतिरोध अधिक है, जेनर डायोड सबसे अधिक वर्तमान को डायवर्ट करने में सक्षम है जो डिवाइडर के माध्यम से प्रवाह कर सकता है, यहां तक कि सबसे निराशावादी परिदृश्य में भी। उच्च आवृत्ति वाले दालों से, जब जेनर डायोड में पर्याप्त गति नहीं होती है, तो संधारित्र सी 2 की रक्षा करेगा (एक रोकनेवाला आर 7 के साथ यह केवल 7 हर्ट्ज की कटऑफ आवृत्ति के साथ एक कम-पास फिल्टर बनाता है)। D1 और R6 कुछ हद तक स्कीम को एक दूसरे से गिरने से बचाते हैं। और किसी को रैखिकता के बारे में नहीं भूलना चाहिए, ऐसी जगह पर गैल्वेनिक अलगाव की किसी भी पद्धति से मात्राओं की सैद्धांतिक गणना पूरी तरह से अवास्तविक हो जाएगी, हमें कम से कम प्रोटोटाइप को कैलिब्रेट करना होगा, लेकिन हमें इसकी आवश्यकता नहीं है।

डिवाइडर का आउटपुट प्रतिरोध ADC सिग्नल स्रोत के लिए अनुशंसित 10 kOhm से दस गुना अधिक है, लेकिन कैपेसिटर C2 के लिए धन्यवाद कोई माप समस्याएं नहीं हैं।

सामान्य तौर पर, डेटाशीट के अनुसार AVR नियंत्रकों के ADC सर्किट के इनपुट प्रतिबाधा को कम से कम 100 megoms घोषित किया जाता है। हालाँकि, फिर भी, वही डेटाशीट 10 kOhm तक के आंतरिक प्रतिरोध वाले स्रोतों का उपयोग करने की सलाह देता है। ऐसा क्यों? बिंदु स्वयं इस एडीसी के संचालन का सिद्धांत है। कनवर्टर अनुक्रमिक सन्निकटन के सिद्धांत पर काम करता है, और इसका इनपुट सर्किट एक रोकनेवाला और संधारित्र से एक कम-पास फिल्टर है। 10-बिट नमूना प्राप्त करना पुनरावृत्त है, और यह आवश्यक है कि संधारित्र को पूरे माप समय के दौरान पूर्ण मापा वोल्टेज से चार्ज किया जाता है। यदि स्रोत का आउटपुट प्रतिबाधा बहुत बड़ा है, तो संधारित्र को रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान सीधे चार्ज किया जाना जारी रहेगा और परिणाम गलत होगा। हमारे मामले में, कैपेसिटेंस C2 ADC फ़िल्टर की क्षमता से सात हज़ार गुना अधिक है, जिसका अर्थ है कि जब इन कैपेसिटर के बीच चार्ज को पुनर्वितरित किया जाता है, जब वे माप के समय स्विच किए जाते हैं, तो इनपुट वोल्टेज 1/7000 से अधिक नहीं के साथ घट जाएगा, जो कि सात गुना है 10-बिट एडीसी की अंतिम सटीकता से कम। सच है, आपको यह ध्यान रखना होगा कि यह चाल केवल उनके बीच महत्वपूर्ण ठहराव के साथ एकल माप के लिए काम करती है, इसलिए आपको परिणाम के औसत के साथ कई लगातार मापों के लिए एक चक्र जोड़कर नियंत्रण कार्यक्रम को "सुधार" नहीं करना चाहिए।

एक नियंत्रित शक्ति स्रोत की उपस्थिति के कारण थर्मिस्टर के साथ विभक्त को अनुशंसित रेटिंग का उपयोग करके बनाया गया है। NTCLE100E3 का उपयोग सेंसर के रूप में किया जाता है, लेकिन कोई प्रतिबंध नहीं है, आप लगभग उसी रेटिंग के किसी भी थर्मिस्टर का उपयोग कर सकते हैं, मुख्य बात यह है कि स्रोत कोड स्थिरांक में इसकी विशेषता के अनुरूप सुधार करना है ताकि विभक्त का वोल्टेज सही तापमान मान में परिवर्तित हो जाए।

नियंत्रण कुंजी के रूप में, स्वीकार्य ओपन-चैनल प्रतिरोध और कम से कम 30 वोल्ट के अधिकतम नाली-स्रोत वोल्टेज के साथ किसी भी प्रकार के पावर पी-चैनल MOSFETs का उपयोग किया जाता है। उपरोक्त सर्किट विभिन्न ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है। ऐसा इसलिए किया जाता है क्योंकि उन्हें अलग-अलग वोल्टेज को बदलना पड़ता है और उनमें से प्रत्येक को विशिष्ट कार्य स्थितियों के लिए चुना गया था। ऊपरी ट्रांजिस्टर अधिक उच्च-वोल्टेज होना चाहिए, और यदि संभव हो, तो कम से कम न्यूनतम चैनल प्रतिरोध होना चाहिए। लेकिन, मैं दोहराता हूं, यह निर्णय डिवाइस स्विचिंग सर्किट (ऊपर देखें) द्वारा तय किया गया है, एक और समावेश के साथ निचले ट्रांजिस्टर के लिए आवश्यकताएं भिन्न हो सकती हैं।

पावर स्विच को नियंत्रित करने के लिए, समान द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की एक जोड़ी का उपयोग किया जाता है। पहले तो यह लग सकता है कि ये ट्रांजिस्टर बहुत ही कम हैं, लेकिन यहाँ यह इतना सरल नहीं है। एक अछूता गेट के साथ क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर गेट पर आवश्यक ध्रुवता के किसी भी वोल्टेज से नहीं खुलना शुरू करते हैं, लेकिन केवल एक निश्चित सीमा स्तर तक पहुंचने के बाद, जो "गेट-टू-सोर्स थ्रेशोल्ड वोल्टेज" नाम के तहत डेटशीट में दिखाई देता है और आमतौर पर 2..4 वी के बराबर होता है। बस गिनती। कंट्रोलर का आउटपुट सर्किट दो तार्किक स्तर बना सकता है: तार्किक "0" जो वोल्टेज के साथ शून्य है; और वोल्टेज की आपूर्ति के लिए तार्किक "1"। 5 वोल्ट द्वारा संचालित होने पर, ये क्रमशः 0 और 5 V के वोल्टेज होंगे। नतीजतन, जब 12-वोल्ट स्रोत स्विच करते हैं, तो गेट पर एक तार्किक "0" स्रोत-गेट 12 - 0 = 12 वोल्ट का वोल्टेज अंतर पैदा करेगा, पावर ट्रांजिस्टर खुला है। सब कुछ सामान्य लग रहा है, लेकिन 5 वी के अपने वोल्टेज के साथ तार्किक "1" स्रोत और गेट के बीच 12 - 5 = 7 वोल्ट के बीच एक वोल्टेज बनाएगा, और पावर ट्रांजिस्टर अभी भी खुला रहेगा। इस प्रकार, पांच-वोल्ट नियंत्रण संकेत कुंजी को नियंत्रित नहीं कर सकता है, जो 7..9 वोल्ट से अधिक वोल्टेज पर चलता है। इसलिए, नियंत्रण द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर वास्तव में सिग्नल कुंजी के साथ एम्पलीफायर के रूप में इतना काम नहीं करते हैं जो नियंत्रण वोल्टेज को 5 वोल्ट से ऑन-बोर्ड नेटवर्क के वोल्टेज तक बढ़ाते हैं।

प्रत्येक नियंत्रण ट्रांजिस्टर के आधार सर्किट में अवरोधक नियंत्रक नियंत्रक के वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त स्तर तक सीमित करता है। सर्किट के संचालन के परिणामों के बिना उनकी रेटिंग को दो से तीन गुना कम किया जा सकता है।

यह देखना आसान है कि नियंत्रण ट्रांजिस्टर LM393N पर आधारित एनालॉग सर्किट में नहीं थे। बात यह है कि चयनित तुलनित्र के आउटपुट चरण का निर्माण ओपन कलेक्टर सर्किट के अनुसार किया जाता है, अर्थात, इसका आउटपुट टर्मिनल ट्रांजिस्टर कलेक्टर का आउटपुट मात्र है। इस तरह के एक निर्माण सिद्धांत को आउटपुट चरण के भार को बनाने के लिए माइक्रोक्रेसीट पर अतिरिक्त विवरणों को लटकाए जाने की आवश्यकता होती है, लेकिन दूसरी ओर, माइक्रोक्रिचट को बहुत लचीला बना देता है। एक खुला कलेक्टर तुलनित्र को किसी भी स्वीकार्य वर्तमान स्रोत को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, और केवल उसी के साथ संगत नहीं है जो तुलनित्र को शक्ति प्रदान करता है।

मुझे यह कहना चाहिए कि MOSFET की शक्ति के थ्रेसहोल्ड वोल्टेज को सीमित करना न केवल उच्च वोल्टेज की ओर काम करता है, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, लेकिन कम लोगों की ओर भी। आखिरकार, यदि ट्रांजिस्टर का न्यूनतम उद्घाटन वोल्टेज है, तो कहें, 4 वोल्ट, फिर 3.3 वी स्रोत को स्विच करते समय, यहां तक कि गेट को जमीन से जोड़ने से स्रोत और गेट के बीच वांछित वोल्टेज अंतर पैदा नहीं होगा और ट्रांजिस्टर बंद रहेगा। तो 5 वोल्ट है, शायद, न्यूनतम वोल्टेज जिसे चयनित ट्रांजिस्टर द्वारा मज़बूती से स्विच किया जा सकता है।

समायोजन

डिवाइस सेट करना एक अलग वार्तालाप है। एक ओर, सर्किट में एक भी ट्यूनिंग तत्व नहीं है, लेकिन दूसरी तरफ, हम वोल्टेज को मापने के साथ 0.1 वी से अधिक खराब नहीं की सटीकता के साथ काम कर रहे हैं। यह सब कैसे लिंक करें? इसके दो तरीके हैं। सबसे पहले कम से कम 1% (या बेहतर 0.1%) की सहिष्णुता के साथ प्रतिरोधों R6, R7 और R8 का उपयोग करना है। दूसरे में कार्यक्रम के स्रोत कोड में अपने वास्तविक प्रतिरोधों और गुणांक के सुधार के साथ पारंपरिक प्रतिरोधों का उपयोग शामिल है।

पहला तरीका बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अच्छा है, लेकिन हमारे लिए यह अधिक आकर्षक है कि हम आवश्यक उच्च-परिशुद्धता मूल्यों की खोज से परेशान न हों, तो चलिए दूसरा रास्ता देखते हैं। प्रतिरोध को एक साधारण मल्टीमीटर से मापा जा सकता है, यहाँ इसकी सटीकता काफी है। माप की एक अन्य वस्तु सर्किट की आपूर्ति करने वाले स्टेबलाइजर का वोल्टेज होगा। नियंत्रक का एडीसी विभिन्न मोड में काम कर सकता है, लेकिन कई कारणों से यह हमारे लिए उपयोग करने के लिए अधिक सुविधाजनक है जिसमें डिजिटल रूपांतरण परिणाम को आपूर्ति वोल्टेज के सापेक्ष गिना जाता है। यही कारण है कि इसे यथासंभव सटीक रूप से जानना महत्वपूर्ण है।

गणना अत्यंत सरल है और इसमें प्रतिरोधक विभक्त के गुणांक के विभाजन और एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण के दौरान एलएसबी में परिणाम के अनुवाद के अनुपात की गणना शामिल है।

यूएक्स विभक्त का इनपुट वोल्टेज है;
आरयू विभक्त के ऊपरी बांह का प्रतिरोध है (जिस पर यूएक्स की आपूर्ति की जाती है);
Rd विभक्त के निचले हाथ का प्रतिरोध है (जो जमीन से जुड़ा हुआ है);
Uref - एडीसी का संदर्भ वोल्टेज (यानी नियंत्रक आपूर्ति वोल्टेज);
1024 - 10-बिट एडीसी के उत्पादन में असतत मूल्यों की संख्या;
एलएसबी एडीसी से कार्यक्रम द्वारा प्राप्त संख्यात्मक मान है।

चलो वोल्टेज डिवाइडर R6-R7 से शुरू करते हैं। . 5.0 . 13.5 :

, , , .

, , , Ru, Ux Uref. :

R8 , R9 NTCLE100E3 0⁰C:

, R8 R9 , , , . . , R9 , 0.5 m, . , , 0.01 .

, , , . , . - , .

, , , .

प्रविष्टि

AtmelStudio ( gcc-avr 5.4.0) , hex . , .

//#define F_CPU 1200000UL //    

#include <avr/io.h>
#include <avr/wdt.h>
#include <avr/sleep.h>
#include <avr/interrupt.h> 
#include <util/delay.h>

//#define DBG

#define TEMPERATURE_OVERHEAT 753 // LSB-  +50⁰C
#define TEMPERATURE_GIST     8   //    ( LSB)     
#define VOLTAGE_GIST         3   //    ( LSB)     

#define INTERVAL             WDTO_1S //     (1 )
#ifndef DBG
#define CELL_CHANGE_TIMEOUT  90  //      (  INTERVAL,   254)
#define OVERHEAT_TIMEOUT     300 //      "" (  INTERVAL)
#else
#define CELL_CHANGE_TIMEOUT  2
#define OVERHEAT_TIMEOUT     3
#endif

typedef unsigned char bool; //    
#define true  0 == 0        //     
#define false 0 != 0        //      

typedef enum {st_none = 0b00, st_primary = 0b01, st_secondary = 0b10, st_both = 0b11} t_states; //    
                                                                                                //       ,      
typedef enum {adc_temperature, adc_voltage} t_measure;                                          //   
typedef enum {move_null, move_up, move_down} t_movement;                                        //      

//    
struct t_coordidates {
  signed char row, col;
};

//       
struct t_correction {
  t_movement voltage, temperature;
};

#define CELLS_ROWS 3 //      ( )
#define CELLS_COLS 5 //      ( )

//  
const t_states CELLS[CELLS_ROWS][CELLS_COLS] = {
  {st_both, st_both,    st_both,    st_primary, st_none},
  {st_both, st_both,    st_primary, st_none,    st_none},
  {st_both, st_primary, st_none,    st_none,    st_none}
};

// LSB- ,      
const unsigned int ROWS_EDGES[CELLS_ROWS - 1] = {
  241, // 0⁰C
  157  // -10⁰C
};

// LSB- ,      
const unsigned int COLS_EDGES[CELLS_COLS - 1] = {
  864, // 13.5V
  800, // 12.5V
  787, // 12.3V
  768  // 12.0V
};

unsigned int overheat_rest_time = 0; //       ""
unsigned char cell_change_time  = 0; //      
unsigned char no_cur_cell_time  = 0; //  ,            

#define NULL_CELL (struct t_coordidates){.col = -1, .row = -1} // ,   
#define NULL_CORRECTION (struct t_correction){.voltage = move_null, .temperature = move_null} // ,   

struct t_correction moved_from = NULL_CORRECTION; //       
struct t_coordidates cur_cell  = NULL_CELL,       //      
                     next_cell = NULL_CELL;       //  -   

//  
static void init_pins() {
  DDRB |= (1 << PB0) | (1 << PB1) | (1 << PB3);     //   2 (PB3), 5 (PB0)  6 (PB1)  
  PORTB &= ~(1 << PB0) & ~(1 << PB1) & ~(1 << PB3); //      2 (PB3), 5 (PB0)  6 (PB1)
}

// /    
static void toggle_thermal_sensor(bool state) {
  if(state) {
    PORTB |= (1 << PB1);  //  state ,      6 (PB1)

    _delay_ms(5); //    
  } else {
    PORTB &= ~(1 << PB1); //  state  ,      6 (PB1)
  }
}

//   
static unsigned int measure_adc(t_measure measure) {
  if(measure == adc_temperature) {
    toggle_thermal_sensor(true); //    ,    

    ADMUX = 0b10; //      -   3 (PB4)
  } else {
    ADMUX = 0b01; //      -   7 (PB2)
  }

  ADCSRA = (1 << ADPS2) | //       = 16 (75 )
           (1 << ADIE) |  //    
           (1 << ADEN);   //  

  set_sleep_mode(SLEEP_MODE_ADC); //   "" 
  do {
    sleep_cpu(); //      ,      ,   
  } while(ADCSRA & (1 << ADSC)); //        ,  

  ADCSRA = 0; //  

  toggle_thermal_sensor(false); //     

  return ADC; //  10-  
}

//    watchdog
static void init_interrupts(void) {
  sleep_enable(); //   

  WDTCR = (1 << WDCE) | (1 << WDE); //  watchdog
  WDTCR = (1 << WDTIE) | INTERVAL; // watchdog      ,  1 

  sei(); //  
}

//          
static void toggle_loads(t_states states) {
  unsigned char port = PORTB & ~((1 << PB3) | (1 << PB0)),     //           ,   
                bits = (((states & st_primary) >> 0) << PB3) | //        
                       (((states & st_secondary) >> 1) << PB0);

  PORTB = port | bits; //    
}

//     t_coordidates
static bool cells_equal(struct t_coordidates cell1, struct t_coordidates cell2) {
  return cell1.row == cell2.row && cell1.col == cell2.col;
}

//          LSB- 
static signed char get_cell_row(unsigned int temperature) {
  signed char row = 0;

  while(row < CELLS_ROWS - 1) {          //          
    if(temperature >= ROWS_EDGES[row]) { //  temperature     ,    
      return row;
    } else {
      ++row;
    }
  }

  return CELLS_ROWS - 1; //  temperature         ,       
}

//          LSB- 
static signed char get_cell_col(unsigned int voltage) {
  signed char col = 0;

  while(col < CELLS_COLS - 1) {      //          
    if(voltage >= COLS_EDGES[col]) { //  voltage     ,    
      return col;
    } else {
      ++col;
    }
  }

  return CELLS_COLS - 1; //  voltage         ,       
}

//    ,       
static void get_row_edges(signed char row, unsigned int *upper, unsigned int *lower) {
  *upper = row > 0 ? ROWS_EDGES[row - 1] : 0xffff - TEMPERATURE_GIST; //       ,    
  *lower = row < CELLS_ROWS - 1 ? ROWS_EDGES[row] : TEMPERATURE_GIST; //       ,    
}

//    ,       
static void get_col_edges(signed char col, unsigned int *upper, unsigned int *lower) {
  *upper = col > 0 ? COLS_EDGES[col - 1] : 0xffff - VOLTAGE_GIST; //      (  )  ,    
  *lower = col < CELLS_COLS - 1 ? COLS_EDGES[col] : VOLTAGE_GIST; //      (  )  ,    
}

//    -              
static void gisteresis_correction(struct t_coordidates* new_cell, unsigned int temperature, unsigned int voltage) {
  unsigned int upper_edge, lower_edge;

  get_row_edges(cur_cell.row, &upper_edge, &lower_edge); //    
  if(new_cell->row > cur_cell.row && moved_from.temperature == move_up && temperature >= lower_edge - TEMPERATURE_GIST) {
    --new_cell->row; //   -   ,    ,        ,    
  }

  if(new_cell->row < cur_cell.row && moved_from.temperature == move_down && temperature <= upper_edge + TEMPERATURE_GIST) {
    ++new_cell->row; //   -   ,    ,        ,    
  }

  get_col_edges(cur_cell.col, &upper_edge, &lower_edge); //    
  if(new_cell->col > cur_cell.col && moved_from.voltage == move_up && voltage >= lower_edge - VOLTAGE_GIST) {
    --new_cell->col; //   -   ,     (  ),        ,    
  }

  if(new_cell->col < cur_cell.col && moved_from.voltage == move_down && voltage <= upper_edge + VOLTAGE_GIST) {
    ++new_cell->col; //   -   ,     (  ),        ,    
  }
}

//       stdlib::abs()
 static unsigned char absolute(signed char value) {
  return value >= 0 ? value : -value;
}

//      -
static void calc_movement(struct t_coordidates new_cell) {
  moved_from = NULL_CORRECTION;                                                   // -   
  if(!cells_equal(new_cell, NULL_CELL) && !cells_equal(cur_cell, NULL_CELL)) {    //         ,  -
    if(absolute(new_cell.row - cur_cell.row) == 1) {                              //      
      moved_from.temperature = new_cell.row < cur_cell.row ? move_up : move_down; //   
    }

    if(absolute(new_cell.col - cur_cell.col) == 1) {                              //      
      moved_from.voltage = new_cell.col < cur_cell.col ? move_up : move_down;     //   
    }
  }
}

//   -
static void set_next_cell(struct t_coordidates cell) {
  next_cell = cell;
  cell_change_time = 0; //    
}

//    
static void set_cur_cell(struct t_coordidates cell) {
  cur_cell = cell;
  no_cur_cell_time = 0; //        
  set_next_cell(NULL_CELL); //  -
}

// ,      
static void change_cell(struct t_coordidates new_cell) {
  if(cells_equal(new_cell, NULL_CELL)) { //         
    toggle_loads(st_none);
  } else {
    toggle_loads(CELLS[new_cell.row][new_cell.col]); //         
  }

  calc_movement(new_cell); //     
  set_cur_cell(new_cell);  //   
}

//  
static void main_proc(void) {
  unsigned int temperature, voltage; // 10- LSB-    
  struct t_coordidates cell;         //      -

  if(overheat_rest_time) { //      ""  ,          
    --overheat_rest_time;
  } else {
    temperature = measure_adc(adc_temperature); //  
    if(temperature >= TEMPERATURE_OVERHEAT) {   //      +50C,  :
      change_cell(NULL_CELL);                   //      (   )
      overheat_rest_time = OVERHEAT_TIMEOUT;    //        
    } else {
      voltage = measure_adc(adc_voltage);   //  

      cell.col = get_cell_col(voltage);     //    -  
      cell.row = get_cell_row(temperature); //    -  

      if(cells_equal(cur_cell, NULL_CELL)) { //        ,         
        change_cell(cell);
      } else {
        gisteresis_correction(&cell, temperature, voltage); //              

        if(cells_equal(cell, cur_cell)) { //   -   ,      
          set_next_cell(NULL_CELL);
          no_cur_cell_time = 0; //    ,  
        } else {
          if(no_cur_cell_time++ > CELL_CHANGE_TIMEOUT) { //    CELL_CHANGE_TIMEOUT+1        cur_cell,      
            change_cell(cell); //    ,     
          } else {
            if(cells_equal(next_cell, NULL_CELL) || !cells_equal(next_cell, cell)) { //  -       ,   
              set_next_cell(cell);
            } else {
              if(++cell_change_time >= CELL_CHANGE_TIMEOUT) { //   ,       , ,    
                change_cell(cell);
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

//    watchdog
ISR(WDT_vect) {
  WDTCR |= (1 << WDTIE); //    watchdog   ""    
}

//    ,        ADSC  measure_adc()
EMPTY_INTERRUPT(ADC_vect);

//  
int main(void) {
  init_pins();       //  
  init_interrupts(); //    watchdog
	
  while(true) {                          //  ,       
    set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); //        
    sleep_cpu();                         //        watchdog 

    main_proc();                         //          
  }
}

: L:0x6A, H:0xFF.

. , – , – . , . :