СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2010-5

В некоторых аппаратах и устрой ствах, где есть каналы измерений раз личных физических величин, в случае пропадания внешнего сетевого напря жения необходимо обеспечить рабо ту АЦП (как, впрочем, и остальных функциональных узлов) в течение определённого периода времени. На пример, в медицинском инфузионном насосе, предназначенном для введения жидких лекарственных сред, в случае пропадания сетевого напряжения для завершения и остановки процедуры необходимо обеспечить работоспо собность насоса в течение 20 мин. При этом функциональные узлы вышеука занного насоса, в том числе и АЦП, должны функционировать непрерыв но и бесперебойно. Структурная схема разработанного устройства приведена на рисунке 1. Оно содержит два независимых функ циональных узла. Это – система бес перебойного питания (далее по тексту плата питания) АВ1 и плата АЦП АВ2. Плата питания должна обеспечивать электропитание платыАЦПот входно го питающего напряжением16,5 В ± 5% и от аккумуляторной батареи в режиме автономного электропитания. При кратковременном пропадании сетево го напряжения плата питания должна без сбоев для нагрузки перейти в ре жим автономного электропитания. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010 АЦП на микроконтроллере ATMEGA8535 с системой бесперебойного питания Сергей Шишкин (Нижегородская обл.) В статье описан четырёхканальный АЦП с системой бесперебойного питания. При отсутствии внешнего питающего напряжения система бесперебойного питания автоматически начинает работать от встроенной аккумуляторной батареи. Подробно поясняется алгоритм работы устройства, его схемотехника и программное обеспечение. Время непрерывной работы платы АЦП в режиме автономного электропи танияприполностьюзаряженнойакку муляторной батарее должно быть не менее 15 ч. Время полного заряда акку муляторнойбатареи–неболее16ч.Пот ребляемаямощностьплатыАЦП–небо лее 1 ВА. Количество входных каналов измеряемого напряжения – 4. Количе створазрядовнадисплееплатыАЦП–4. Диапазонвходногоизмеряемогонапря жения по каждому каналу 0…4,1 В. В состав платы питания АВ1 (см. рис. 1) входят: стабилизатор тока АВ1.1 для зарядки аккумуляторной ба тареи; модуль питания АВ1.2 (пре образователь DC/DC); узел контроля и управления АВ1.2. Индикаторы HL1, HL2 позволяют визуально контроли ровать режим работы платы питания. Выносные элементы по отношению к плате питания АВ1 имеют следующее назначение: ● HL1 – индикатор наличия сетевого напряжения (зелёного цвета свече ния); ● HL2 – индикатор состояния заряда аккумуляторной батареи (жёлтого цвета свечения); ● G1 – аккумуляторная батарея; ● S1 – выключатель питания. Входное постоянное напряжение U1 (см. рис. 1) поступает на вход устрой ства с сетевого модуля питания А1 AC/DC. Рассмотрим алгоритм работы платы питания, а также состояние ин дикаторов. При наличии входного питающего напряжения U1, включенном питании (выключатель S1 находится в положе нии « ») и подключенной не пол ностью заряженной аккумуляторной батарее: HL1 – постоянно включен; HL2 – периодически включается и вы ключается (мигает). Если батарея заря дилась, HL2 выключается. В режиме автономного электропи тания (сетевое напряжение отсутству ет), при включенном выключателе S1: HL1 – выключен; HL2 – включен; Учитывая мощность, потребляемую устройством, и время работы в режиме автономного электропитания, а так же выходное напряжение сетевого модуля питания, выбираем аккуму ляторную батарею из девяти пос ледовательно включенных никель ме таллгидридных аккумуляторов типа GP180AAH. Ёмкость аккумуляторной батареи взята с более чем 20 % запа сом. Номинальное напряжение каж дого аккумулятора – 1,2 В, ёмкость – 1800 мАч. Время зарядки током 0,1С – 16 ч. Суммарное напряжение батареи из девяти аккумуляторов может нахо дится в диапазоне от 9 В (9 × 1 В – пре дельно допустимое напряжение при разряде батареи) до 12,6 В (9 × 1,45 В – предельное напряжение в режиме за ряда батареи). Входное напряжение источника пи тания, используемого для зарядки ак кумуляторной батареи (стабилизатор тока на рис. 1), следует выбирать с за пасом, примерно равнымнапряжению на батарее в режиме заряда плюс паде Стабилизатор тока AB1.1 Модуль питания DC/DC HL1 AB1.2 Узел контроля и управления AB1.3 Плата АЦП AB2 А2 АЦП с системой бесперебойного питания Плата питания AB1 U2 = 5 В HL2 G1…G9 S1 U1 = 16,5 В ~220 В Сетевой модуль питания AC/DC А1 Рис. 1. Структурная схема устройства © СТА-ПРЕСС