Настройка таймера Т1 полягає у виборі тактової частоти і режимі роботи з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Тактова частота МК складає 1,6 МГц, а частота перетворювача - 40 кГц. Відомо, що МК має продуктивність виконання однієї команди за один такт внутрішнього генератора. Просте арифметичне ділення показує, що можна використовувати всього 40 команд для управління перетворювачем. З іншого боку, швидкий відгук на зміну струму навантаження може викликати нестійкий стан перетворювача з LC-фільтром. Тому обробка даних виконується в поточному режимі. Отримані дані заносяться в таймер, який формує ШІМ-напругу. Напруга на навантаженні вимірюється один раз в 8 циклів роботи перетворювача. Для роботи АЦП необхідно 25 тактів МК. Для виконання завдання авторегулювання є максимум 295 кроків програми. Таймер Т1 налаштований на синхронізацію від тактового генератора МК з коефіцієнтом ділення 1/64. Частота імпульсу задається шляхом введення тривалості напівперіоду. При проходженні циклу, що складається з ділення тактової частоти внутрішнього генератора і інвертування вихідного сигналу, двічі формується період із заданою частотою.

В основу програми закладено використання таймера Т1 спільно з альтернативною функцією ОС1А-виводу порту РВ1. У режимі ШІМ стан рахункового регістра TCNT1 змінюється від 00 до встановленого значення в регістрі порівняння OCR1B. При збігу даних рахунковий регістр TCNT1 скидається в 0. Цикл рахунку регістра TCNT1 повторюється, але при збігу значення рахункового регістра TCNT1 і регістра порівняння OCR1A напруга на виведенні РВ1 змінюється на протилежне до моменту збігу даних TCNT1 і OCR1B. У момент збігу напруга на виведенні РВ1 змінюється на протилежну. Таким чином, вміст регістра OCR1A визначає шпаруватість ШІМ-сигналу (з максимальним кутом заповнення одиничного стану від 0,1 до 0,5), а вміст регістра OCR1В - його частоту. При куті заповнення більше 0,5 і менше 0,7 (кут заповнення 0,7 є критичним) таймер Т1 перемикається в режим інвертування, в результаті таймер Т1 відпрацьовує кут заповнення нульового стану від 0,3 до 0,5.

Після настройки таймерів програма виконує алгоритм перевірки вхідної напруги живлення за допомогою вбудованого АЦП. Для МК Tiny 15LP під час перетворення АЦП необхідно відпрацювати безперервно 25 тактів із забороною на переривання (у приведеній програмі ця заборона виключена). У поточному реальному часі виконується підпрограма обробки перетворення АЦП. Оскільки для отримання достовірної інформації від джерела і навантаження необхідно два перетворення АЦП, то раз в 8 тактів перетворювача виконується також перевірка напруги джерела живлення. Перевірка здійснюється і у разі аварії в навантаженні.

Початковий запуск і вихід перетворювача на необхідну напругу стабілізації виконується за допомогою алгоритму початкової підпрограми. При цьому перевірка АЦП вихідної напруги на навантаженні не здійснюється, перетворювач виконує завдання з фіксованим мінімальним значенням заповнення ШІМ. Далі, після декількох тактів перетворювача за допомогою АЦП перевіряється напруга на навантаженні. За результатами перевірки включається світлодіод зеленого кольору світіння і встановлюється кут заповнення ШІМ, виходячи з табличних значень.

Під час стабілізації напруги на навантаженні разів в 8 циклів роботи перетворювача перевіряється вихідна напруга. За результатами перевірки за допомогою таблиці формується кут відкриття транзистора ШІМ. При більшій напрузі навантаження кут ШІМ зменшується, при меншому - збільшується. На навантаження подається постійна напруга з помітною пульсацією. Пульсація напруги обумовлена роботою АЦП, при якій неможливо змінювати кут регулювання ШІМ. Цей недолік можна компенсувати, встановивши лінійний стабілізатор на виході або додатковий дросель.

У разі великої пульсації напруги на навантаженні нижче або вище 50% від норми перетворювач припиняє ШІМ-модуляцію, програма переходить в підпрограму Error, включається світлодіод червоного кольору світіння. Підпрограма Error обнуляє виведення управління МК РВ1 транзистором перетворювача і включає таймер ТЕ на відлік часу 0,16 с. Якщо за цей час умови навантаження змінилися, МК формує одиночний імпульс. За результатами перевірки вихідної напруги за допомогою АЦП запускається початкова підпрограма, і важ цикл запуску і стабілізації повторюється наново, або якщо напруга на навантаженні нуль, запускається підпрограма Error. У приведеній програмі алгоритм перевірки і аварійної зупинки має спрощену версію, оскільки заснований на простій формі реалізації. Але навіть простий алгоритм запобігає виходу з ладу елементів схеми.

Настройка схеми. Як джерело струму можна використовувати елемент CR2032 для батарейного відсіку 1 і елемент розміру АА або LR6 для батарейного відсіку 2. Час безперервної роботи перетворювача але повністю заряджених батареях близько 2,5 год. Технологія настройки перетворювача виконується по європейських нормах.

5 РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ ПРИНЦИПОВОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ

1.Дана система складається з наступних груп елементів:

1) РЕЗИСТОРИ (7шт.)

0,125Вт - лНR=0,016*10-6 год-1

2) КОНДЕНСАТОРИ (4шт.)

2 електролітичні - лНС=0,135* 10-6 год-1

2 керамічні - лНС=0,0625*10-6 год-1

3)ДІОДИ (4шт.)

лНVD=0,12*10-6 год-1

4)ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ (3шт.)

лHGND=1.09*10-6 год-1

5)КОТУШКИ (1шт.)

лНL=0,01*10-6 год-1

6)ТРАНЗИСТОРИ (1шт)

лНQ=0,25*10-6 год-1

7)МІКРОСХЕМИ (1шт.)

лНDD=0,12*10-6 год-1

8)ЗАПОБІЖНИКИ (1 шт.) лHF=14*10-6 год-1

8)КІЛЬКІСТЬ ПАЯНИХ З’ЄДНАНЬ (50) лНП=0.008*10-6 год-1

2.Визначення інтенсивності відмов кожної групи елементів.

лі(t)=лн.і*ni, де

лі(t) – інтенсивність відмов даної групи елементів ;

лн.і – номінальна інтенсивність елементів ;

ni – кількість елементів в групі.

Інтенсивність відмов резисторів:

лR=лHR*7=0.016*10-6*7=0.112*10-6

Інтенсивність відмов конденсаторів:

Електролітичні лС=лНС*2=0,135*10-6*2=0,27*10-6

Керамічні лС=лНС*2=0,0625*10-6*2=0,125*10-6

Інтенсивність відмов діодів

лVD=лHVD*4=0,12*10-6*4=0,48*10-6

Інтенсивність відмов джерела живлення

лGND=лHGND*=1.09*10-6*3=3.27*10-6

Інтенсивність відмов котушок

лL=лHL*1=0.01*10-6

Інтенсивність відмов транзисторів

лQ=лHQ*1=0.25*10-6

Інтенсивність відмов мікросхем

лDD=лHDD*1=0,12*10-6

Інтенсивність відмов запобіжників

лF=лHF*1=14*10-6

Інтенсивність відмов паяних з’єднань

лП=лНП*50=0,008*10-6*50=0,4*10-6

3.Розрахунок інтенсивності відмов

лc=?*лі=лR+л=(0,112+0,27+0,125+0,48+3.27+0,01+0,25+0,12+14+0,4)*10-6=

=19,045*10-6

4.Розраховуємо середній час безвідмовної роботи

ТС=1/лС=1/19.045*10-6=106/19.045=52507,22 (год.)

5.Розраховуємо ймовірність безвідмовної роботи, якщо

P(t)=exp(-t/Tc)

t1=10000 , t2=50000 ;

t1/TC=10000/52507.22= exp (- 0.1905)= 0,96