برد کنترل چندخروجی با ATmega16؛ خروجی‌های گرمایی، برق متناوب و گالوانیک
برد کنترل با ATmega16 که سه نوع خروجی (دو خروجی ۱۰پله‌ای با اپتوکوپلر و تریاک، و خروجی دوقطبی با PWM و آپ‌امپ) را با ایزولاسیون و منبع تغذیه‌ی کامل فرمان می‌دهد؛ شماتیک و PCB دولایه.
معرفی
یک برد کنترل چندخروجی که در سال ۲۰۲۲ طراحی کردم: یک میکروکنترلر ATmega16 سه نوع خروجی را فرمان می‌دهد، یک خروجی گرمایی با ۱۰ پله، یک خروجی برق متناوب قابل‌تنظیم با ۱۰ پله، و چند خروجی ولتاژ پایین دوقطبی (از نوع گالوانیک). نمایشگر LCD از راه ارتباط سریال به آن وصل است. هم شماتیک و هم PCB را در Altium Designer خودم کشیدم.
برای نمایش در سایت، بیشتر روی خود برد و ساختار آن تمرکز کرده‌ام و از جزئیات کاربرد پرهیز می‌کنم.
برد چه کاری می‌کند
کنترل مرکزی: ATmega16 با کریستال ۸ مگاهرتز. ۱۰ خط فرمان برای هر خروجی پله‌ای، یک خط فعال‌سازی برای هر خروجی، دو خروجی PWM برای بخش گالوانیک، و ارتباط سریال با نمایشگر.
خروجی گرمایی با ده پله. ده اپتوکوپلر هر کدام یک مقاومت متفاوت را وارد مسیر آتش‌کردن یک تریاک می‌کنند و ده سطح توان می‌دهند. یک رله، خروجی را کاملا قطع می‌کند و کنترل‌کننده از طریق ترانزیستور فرمان رله را می‌دهد.
خروجی برق متناوب قابل‌تنظیم با ده پله. ده اپتوکوپلر مقاومت‌های ۵٫۶ تا ۱۰۰ کیلواهم را وارد مدار کنترل فاز (دیاک و تریاک) می‌کنند و مثل یک پتانسیومتر دیجیتال عمل می‌کنند. یک اپتوکوپلر جدا خروجی را فعال یا غیرفعال می‌کند.
خروجی‌های گالوانیک. دو سیگنال PWM از میکروکنترلر با فیلتر RC به ولتاژ آنالوگ تبدیل می‌شوند، تقویت‌کننده‌های عملیاتی آن‌ها را تقویت می‌کنند و یک طبقه‌ی ترانزیستوری و یک رله خروجی را می‌سازند و انتخاب می‌کنند. تغذیه‌ی دوقطبی برای همین بخش لازم بود.
ایزولاسیون. سمت فرمان (ولتاژ پایین) با اپتوکوپلر از سمت برق شهر جدا است، و خروجی‌ها از طریق رله‌ها قطع می‌شوند.
نمودار زیر ساختار برد را نشان می‌دهد.
منبع تغذیه
یک ترانسفورمر و پل دیود (KBP210) ولتاژ ورودی را به حدود ۲۶ ولت DC می‌رساند. از آن، یک مبدل کاهنده‌ی LM2576 حدود ۱۸ ولت می‌سازد، رگولاتورهای LM7812 و LM7805 دوازده و پنج ولت برای رله‌ها و منطق می‌دهند، و یک مبدل MC34063 ولتاژ منفی ۱۸ ولت را برای بخش گالوانیک می‌سازد. چند سلف و خازن بزرگ هم برای صافی ولتاژ در برد هست.
طراحی PCB
برد دولایه است، با قطعه‌های سوراخ‌دار (DIP)، با حدود ۱۴۸ قطعه، دو رله، چند ترمینال و چهار سوراخ نصب. مسیرهای قدرت (سمت برق شهر و ورودی ترانس) پهن‌تر از مسیرهای سیگنال هستند و بخش ولتاژ بالا از بخش منطق دور نگه داشته شده است. شماتیک پنج برگه است: کنترل مرکزی، گرمایی، فرکانس بالا، منبع تغذیه و گالوانیک.
مشخصات
میکروکنترلر: ATmega16، کریستال ۸ مگاهرتز
سه نوع خروجی، دو خروجی ۱۰پله‌ای و یک خروجی دوقطبی آنالوگ با PWM
اپتوکوپلرهای MOC3020 و MOC3021، تریاک BT136، دیاک DB3، رله
تغذیه: LM2576، LM7812، LM7805، MC34063 (ولتاژ منفی)
ارتباط: UART با نمایشگر
برد دولایه، طراحی در Altium Designer
نتیجه
یک برد کنترل کامل با ایزولاسیون و چند خروجی، از شماتیک تا PCB، که ATmega16 را با خروجی‌های قدرت و بخش آنالوگ در یک برد جمع می‌کند.
از من حمایت کنید
اگر این نوشته‌ها به کارتان آمد، با یک حمایت کوچک به ادامه‌ی آن‌ها کمک کنید.
گالری
وبلاگ
مطالب مرتبط
درباره‌ی این پروژه سوالی دارید؟
اگر درباره‌ی این پروژه سوالی دارید یا پروژه‌ای مشابه در دست دارید، خوشحال می‌شوم با من در ارتباط باشید.