میکروکنترلر PIC روش تجزیه و تحلیل مشکل برق سیستم منبع تغذیه باتری لیتیوم را کاهش می دهد

2022/04/08

نویسنده :Iflowpower –تامین کننده نیروگاه های قابل حمل

مقدمه از دهه 1990، با تداوم کاهش مشخصات مدار مجتمع و افزایش جدید مربوط به تراکم تراشه و فرکانس کاری، کاهش مصرف برق به یک ملاحظات مهم در طراحی مدارهای مجتمع زیر میکرون و زیر میکرو مقیاس عمیق تبدیل شده است. افزایش مصرف برق جدید یک سری مسائل مانند رانش پارامتر مدار، قابلیت اطمینان، هزینه پکیج تراشه جدید و غیره را به همراه خواهد داشت. بنابراین، مصرف برق سیستم در سراسر سیستم، به ویژه در سیستم‌هایی با انرژی باتری طراحی می‌شود.

Microchip PIC Series MCU راه حل خوبی برای طراحی سیستم های میکروکنترلر با کارایی بالا و کم مصرف است. در زیر یک روش طراحی کم مصرف و یک مثال خاص برای معرفی اپلیکیشن کم مصرف میکرو کامپیوتر PIC آورده شده است. 1 روش طراحی کم مصرف برای اینکه سیستم در حالت کم مصرف کار کند، باید تنظیمات و حالت کار میکروکنترلر را به درستی تنظیم کنید.

موارد زیر همراه با متداول ترین میکروکنترلر تک تراشه ای، روش طراحی سیستم کم مصرف را معرفی می کند. 1.1 روش های طراحی اولیه فناوری های زیادی برای کاهش مصرف برق سیستم وجود دارد که رایج ترین حالت خواب مورد استفاده است.

برنامه یک دستور SLEEP را اجرا می کند و حالت خواب وارد می شود. در حالت Sleep، کریستال متوقف می شود و در این زمان، دستگاه تک تراشه تنها 1 آمپر جریان در شرایط برق 3 ولت دارد. هنگامی که سیستم کار می کند، میکروکنترلر می تواند به طور دوره ای میکروکنترلر را با استفاده از یک محافظ یا رویداد خارجی بیدار کند، با استفاده از سوئیچ های الکترونیکی برای تامین برق سیستم برای کاهش مصرف انرژی در حالت آماده به کار سیستم، استفاده از باتری را افزایش دهد.

رابطه بین فرکانس کاری و مصرف انرژی میکروکامپیوتر تک تراشه نیز بسیار زیاد است، هر چه فرکانس بالاتر باشد، مصرف برق بیشتر است. در استفاده از کریستال 32 کیلوهرتز، ولتاژ عامل 3 ولت، جریان عملیاتی معمولی سری PIC12 تک تراشه، سری PIC16 میکروکامپیوتر تک تراشه تنها 15A است. و هنگامی که کریستال 4 مگاهرتز، ولتاژ کاری 5 ولت، جریان کاری معمولی میکروکنترلر به چند MA می رسد. در بسیاری از موارد مصرف کم، لرزش کریستالی با سرعت کم بسیار موثر است.

اگر میکروکنترلر نوسانی باشد، می توان مقاومت نوسان را از طریق عملکرد پورت I/O تغییر داد، در نتیجه فرکانس کاری میکروکنترلر را تغییر داد و به اهداف صرفه جویی در انرژی دست یافت. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، یک پین I/O می تواند مقاومت موازی R1 را در حالت انتظار حذف کند و فرکانس کاری میکروکنترلر را کاهش دهد. هنگامی که تک تراشه کار می کند، می توانید پین I/O را روی سطح خروجی و خروجی بالا تنظیم کنید، در نتیجه فرکانس نوسان را بهبود می بخشید.

1.2 طراحی مدار نوسان در طراحی سیستم تک تراشه، طراحی مدار نوسان بخش بسیار مهمی است. یک مدار نوسان معمولی میکروکنترلر سری PIC در شکل 2 نشان داده شده است.

در شرایط عادی، طراحان با توجه به جدول پارامترهای ارائه شده توسط سازنده، انتخاب می کنند. اگر سیستم به خوبی کار کند، دیگر بهبود نخواهد یافت. در واقع، این مناسب نیست.

از آنجایی که میکروکنترلرهای میکروچیپ با مدل و نسخه متفاوت هستند، ولتاژ کاری بین 2.5 تا 5.5 ولت است و دمای سطح خودرو می تواند در محدوده 40- تا 125- درجه سانتی گراد باشد، در حالی که فقط تعداد محدودی از موقعیت ها ارائه شده است.

پارامترهای محیطی واقعی بر عملکرد مدار نوسان تاثیر می گذارد. مانند دماهای بالا، ولتاژ پایین می تواند بهره حلقه نوسان را کاهش دهد و فرکانس نوسان را کاهش دهد یا شروع آن دشوار باشد. دمای پایین، ولتاژ بالا می تواند باعث افزایش حلقه شود، به طوری که کریستال رانده شود، خطر بالقوه آسیب دیده یا مدار نوسانی وجود دارد که فرکانس هارمونیک بالا می رود، مصرف برق سیستم را افزایش می دهد. بنابراین چگونگی طراحی صحیح مدار نوسان سیستم ضروری است.

در مورد میکروکنترلر سری PIC، مراحل طراحی کلی به شرح زیر است: 1 نوسانگر کریستالی را انتخاب کنید. کریستال را با توجه به فرکانس نوسان سیستم انتخاب کنید. علاوه بر این، دمای کار و ثبات فرکانس نوسانگر کریستالی نیز شاخص مهمی است.

2 نوع اسیلاتور را انتخاب کنید. میکروکامپیوتر تک تراشه سری PIC دارای حالت های نوسانی مانند RC، LP، XT، HS می باشد. علاوه بر حالت RC، انتخاب حالت نوسان در واقع انتخاب بهره حلقه است.

بهره کم مربوط به فرکانس نوسان کم است، بهره زیاد مربوط به فرکانس نوسان زیاد است. به طور کلی، با توجه به فرکانس کاری واقعی، برای انتخاب به کتابچه راهنمای داده مراجعه کنید. 3 C1، C2 را انتخاب کنید.

در حالت ایده آل، اطمینان حاصل کنید که سیستم می تواند در دمای بالا و کمترین ولتاژ کاری به درستی کار کند، به طوری که خازن در محدوده کتابچه راهنمای داده قرار دارد. در همان زمان، C2 بزرگتر از C1 برای افزایش تغییر فاز انتخاب می شود، به طوری که برای قدرت روشن شدن مدار نوسانی مساعد است. 4 RS را انتخاب کنید.

پارامترهای فوق برای تعیین اندازه RS انتخاب شده اند. یک راه ساده این است که به سیستم اجازه دهید در کمترین دما و حداکثر ولتاژ کار کند، در این زمان باید حداکثر دامنه خروجی مدار ساعت باشد. شکل موج خروجی پین OSC2 با یک اسیلوسکوپ مشاهده می شود (توجه داشته باشید که پروب اسیلوسکوپ یک خازن را به مدار معرفی می کند، معمولاً چند pf)، اگر پیک (VDD گیرنده) موج سینوسی (دریافت کننده VSS) باشد. تخت یا فشار دهید Flat، اضافه بار درایو نشان داده شده، 1 مقاومت RS بین OSC2 و C2، کلی 1Kω چپ و راست یا کمتر از 1Kω اضافه کنید.

RS نباید خیلی بزرگ باشد، خیلی کلی باشد، به طوری که ورودی و خروجی ایزوله شده باشد، نویز زیادی وجود دارد. وقتی متوجه شدید که یک RS بزرگتر می تواند درایور را حذف کند، می توانید یک خازن بار C2 برای جبران اضافه کنید. C2 به طور کلی بین 15 ~ 33PF انتخاب می شود.

طراحی مدار نوسان سیستم بسیار تحت تاثیر پایداری و توان مصرفی سیستم است. به طور کلی، هنگامی که سیستم از حالت SLEEP بیدار می شود، مدار نوسانی سخت ترین راه اندازی است (مخصوصاً سیستم در دمای بالا، فشار پایین، فرکانس پایین کار می کند). در این زمان، مقاومت RS شروع مدار نوسان را تسهیل می کند، زیرا مقاومت فیلم کربن ارزان قیمت مستعد نویز سفید است و در نتیجه به مدار کمک می کند.

علاوه بر این، C2 را انتخاب کنید کمی بزرگتر از C1 برای افزایش تغییر فاز، که همچنین برای مبدا مدار مساعد است. 2 مثال کاربردی خاص 2.1 ترکیب سیستم و سیستم بلوک دیاگرام مهم توسط میکروکنترلر PIC، مدار مربی رمزگشایی صوتی دوگانه، مدار مجتمع صوتی، مدار رابط، مدار کنترل برق VCC، مدار انتقال فرکانس رادیویی و EEPROM، می‌تواند کنترل و جفت لوازم خانگی را کامل کند. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، زنگ هشدار برای انتقال خودکار اطلاعات صوتی درخواست می کند.

2.2 کنترلر کار می کند * وقتی شماره تلفن (از این پس به عنوان ماشین محلی نامیده می شود) در یک صفحه قرار می گیرد، ولتاژ ورودی خط تلفن تغییر می کند و باعث تغییر CD40106 می شود، سیگنال وقفه RB0 CPU ظاهر می شود، CPU را بیدار می کند. کنترل کننده وارد حالت کار می شود. عملکردهای مختلف کنترلر را از طریق سینی کومنتال ماشین محلی کنترل کنید.

مانند کنترل تلویزیون، صدا، روشنایی و سایر توان الکتریکی. * هنگامی که کنترلر سیگنال زنگ را دریافت می کند، سطح خروجی 4 پین CD40106 تغییر می کند و سیگنال وقفه ورودی است، CPU سیگنال وقفه دارد و CPU وارد حالت کار می شود و سیگنال زنگ شمارش می شود. به شماره زنگ تنظیم شده برسید، کنترلر را وارد وضعیت دریافت تلفن کنید، شروع به دریافت سیگنال DTMF انتقال از راه دور کنید و سیگنال به دست آمده توسط سیگنال دمدوله شده MT8880 به میکروکنترلر به تک تراشه صادر می شود، داده ها در رجیستر ذخیره می شوند. که توسط CPU اجرا می شود، عملکردهای مختلف کنترلر را کنترل می کند. * هنگامی که کنترلر به عنوان زنگ هشدار عمل می کند و در حالت آلارم قرار دارد، پروب زنگ خطر جلوگیری از منطقه را تشخیص می دهد. هنگامی که کاوشگر اطلاعات پلیسی را به کنترلر صادر می کند، سیگنال وقفه RB5 CPU را وارد کنید، کنترل کننده وارد حالت کار می شود، از تراشه EEPROM شماره تلفن زنگ هشدار از پیش تنظیم شده را بخوانید، به سیگنال های DTMF تبدیل شده، شماره گیری خودکار، اطلاعات منتقل شده به هشدار کاربر یا مستقیم به صورت صوتی.

2.3 مدار برنامه (1) مدار رابط تلفن تلفن و کنترلر اتخاذ کنترلر در جلو، تلفن به صورت سری متصل است، تلفن می تواند کنترل عملکردهای مختلف تلفن را بر روی کنترلر درک کند. مدار رابط از یک مدار حفاظت از اضافه ولتاژ، یک مدار تبدیل قطبی و یک مدار درخواست وقفه تشکیل شده است، همانطور که در شکل نشان داده شده است.

1 مدار حفاظت از فشار بیش از حد. یک مقاومت حساس به فشار R به حلقه خط تلفن اضافه می‌شود که زمانی که ولتاژ دو سر آن بیشتر از ولتاژ عملیاتی آن باشد، اتصال کوتاه پیدا می‌کند و در نتیجه مدار سطح پست را از خطرات فشار بالا محافظت می‌کند. هنگامی که ولتاژ به دو سر آن کمتر از ولتاژ عملیاتی آن اضافه می شود، مقاومت حساس به فشار باز است، هیچ تاثیری بر کار مدار پست سطح وجود ندارد.

در این طرح، ولتاژ کاری مقاومت حساس به فشار 220 ولت است. 2 مدار تبدیل قطبی. از آنجایی که سیگنال AC روی خط تلفن مخابره می شود، برای رفع پلاریته سیگنال، پل به مدار اضافه شده و یکسوسازی کامل موج انجام می شود.

3 مدار درخواست وقفه. برای افزایش زمان کارکرد باتری، CPU در حالت آماده به کار در حالت ذخیره است، و CPU هنگامی که عملکرد کنترلر کنترل می شود، هنگامی که تلفن راه دور و دستگاه محلی اجرا می شوند، CPU را بیدار می کند.

با ما تماس بگیرید
فقط به ما نیازهای خود را بگویید، ما می توانیم بیشتر از آنچه شما می توانید تصور کنید.
درخواست خود را ارسال کنید
Chat with Us

درخواست خود را ارسال کنید

زبان دیگری انتخاب کنید
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
زبان فعلی:فارسی