МАРСОХОД

Open Source Hardware Project

Стабилизатор напряжения для сонара.

регулятор напряжения

Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04, оказался очень требовательным к стабильности напряжения питания. Поскольку у нас все устройства питаются,  как правило, от аккумулятора, который со временем "садится" и,  кроме того, напряжение на нем может менятся с изменением нагрузки (включение моторов или даже светодиодов), появилась необходимость в стабильном источнике питания.

Для подключения сонара к плате Марсоход был сделан шилд:

Шилд регулятора напряжения вид сверху

Шилд регулятора напряжения вид снизу

А в проект платы Марсоход для Altera Quartus II был добавлен такой фрагмент схемы:

Схема в проекте Quartus II
Логика его работы очень простая, если на входе F5 - "1", то с каждым clk состояние на
выходе F3 будет меняться на противоположное (т.е. будет меандр 50кгц).
В противном случае, на выходе всегда будет "0".

Схема самого шилда:

Схема шилда к плате Марсоход

Схему, условно, можно разделить на две части. Одна часть -  удвоитель напряжения, состоящий
из двух диодов 1N5817 (

1N5819 ( 397198 bytes )
) и двух емкостей - "накопительной" - включенные параллельно C1 и C2,
и "перекачивающей" - C3. Подобные "умножители" мы уже использовали в проектах "Катамаран"
и "Летающая тарелка" для питания вентиляторов.

Работает такая схема следующим образом, когда на выходе F3 - "0", "перекачивающая" емкость, через правый диод, будет заряжаться до напряжения питания.

Когда на выходе F3 - "1","перекачивающая емкость, через левый диод, будет разряжаться в  "накопительную".
Таким образом, если нет нагрузки, и частоту на выходе F3 никогда не отключать, "накопительная" емкость зарядится до напряжения, в два раза больше питающего. При наличии нагрузки, напряжение будет немного меньше, из-за падения напряжения на двух диодах, сопротивления ключа и не полного заряда/разряда "перекачивающей" емкости.

Вторая часть схемы - измерительная,  предназначена для контроля за напряжением на
"накопительной" емкости, и, при достижении на ней требуемой величины ( 5В ), - отключения "перекачки".  Она состоит из резисторов R1 и R2, стабилитрона BZV55C3V3 (

BZV55 ( 61936 bytes )
) и транзистора BC817 (
BC817 ( 48423 bytes )
). В качестве "измерительного" элемента здесь используется транзистор. Условно можно принять, что при напряжении на базе меньше 0.6В , транзистор закрыт, и на входе F5 будет "1". А при напряжении больше 0.6В - открыт, и на F5 будет "0". Для обеспечения такого условия используется стабилитрон и два резистора, R1 и R2. Поскольку напряжение стабилизации стабилитрона в даташите - 5ма, резисторы рассчитаны для этого тока. R2=0.6В/5ма=120 ом, R2=(5В-0.6В-3.3В)/5ма=220 ом.

Из-за  неточности параметров элементов, резистор R2 в реальной схеме, возможно, придется подкорректировать.
Резистор R3 в схеме "опциональный". В нашем конкретном случае в F5 объединены 10 входов, и если на всех включить "Weak Pull-Up Resistor ", то сопротивление внутреннего подтягивающего резистора будет 1..5к, и установка R3 необязательна.

Испытания стабилизатора проводились на сонаре, который потребляет около 15ма и на резике в 100 ом. При токе нагрузки 50ма, на выходе были стабильные 5В даже при снижении напряжения питания до 3.5В.

 

 

Комментарии  

0 #2 Pe3ucTop 06.05.2011 07:39
В статье тоже небольшая ошибка :
- где расчет резисторов, дважды R2 , и нет R1

Объяснено интересно, хочу добавить второй вид расчета резисторов :
- Ток стабилизации 5ма -> R1+R2 = (5в - 3.3в) / 5ма = 340 ом
- Из двух резисторов представляем делитель напряжения для получения на входе транзистора 0.6в (на R2)
- как писал автор, напряжение на резисторе R2 = 0.6в/5ма = 120ом
- значит R1 = (R1+R2) - R2 = 340 - 120 = 220 ом
0 #1 Ю р и й 06.05.2011 03:45
В схеме шилда ошибка, F3-вверху а F5 - внизу :sad:

Добавить комментарий



facebook  GitHub  YouTube  Twitter
Вы здесь: Начало Статьи о разном Стабилизатор напряжения для сонара.