Quyosh elementlari va batareyalarining fizikaviy asoslari

Akkumulyatorlarning zaryadlanish kontrollerlari
Mikrokontroller(ingl. Micro Controller Unit, MCU) elektron qurilmalarni boshqarishga mo`ljallangan mikrosxema. Odatdagi mikrokontroller o`z ichiga protsessor va priferiya uskunalari, OX(operativ xotira) va DX(doimiy xotira) olishi mumkin. Oddiy masalalarni bajara oladigan yakkakristalli komputer deb atash ham mumkin. Zamonaviy elektronikani mikrokontrollerlarsiz tasavvur qilib bo`lmaydi. 
Mikrokontrollerlarni oddiy mikroshemalardan farqi, ular ichiga ishlashini belgilab beradigan dastur yuklanmagan bo`lsa hech narsaga yaroqsiz kristal bo`lagiga aylanib qoladi, shu bilan birga mikroprotsessorlardan farqi yagona kristalda ishlashga tayyor tizim joylashtirilgan. Mikroprotsessor ishlashi uchun tashqi hotira, boshqa uskunalar bilan ma`lumot almashih uchun ma`lum priferiyalar ulanishi kerak, mikrokontroller tarkibida esa asosiy zarur bo`ladiga modul va uskunalar mavjud. Mikrokontrollerlarda doyimiy hotira sifatida EEPROM dan foydalaniladi. Doyimiy hotiraning hususiyati shundaki mikrokontroller o`chirilgandaham EEPROM hotirasiga yozilgan ma`lumot o`chmaydi. Bu imkoniyat uskuna rostlamalarini, ishlash jurnalini va boshqa uzoq vaqt saqlanishi kerak bo`ladigan ma`lumotlarni saqlash uchun kerak bo`ladi. Biz quyosh batareyasi uchun controller yasashda PIC16F268A mikrokontrolleridan foydalanamiz u quydagicha xususiyatlarga ega:
PIC16F628A-I / P PIC16F628A-I / P o'rta darajadagi PIC16 oilasi 8-bit quvvatli (200 nanosaniyadan iborat bo'lgan buyruqlar bajarilishi), lekin dasturga oson (faqat 35 ta yagona so'zli ko'rsatma) CMOS fleshli asoslangan mikrokontroller kuchli PIC® (RISC) arxitekturasini to'playdi. Ushbu mahsulot o'rta darajadagi x14 me'morchiligining barcha afzalliklarini standartlashtirilgan xususiyatlar bilan ta'minlaydi, jumladan, 3.5kB adresli xotira hajmi, 224 gigabaytli xotira hajmi, 16 ta umumiy maqsadli I / U pin va ikkita taqqoslagich. Ushbu qurilma maksimal 20 MGts chastotada ishlaydi, u keng faoliyat voltaji 3 dan 5,5 V gacha. 35 (14-bit kengligida) oson ma'lumot olish uchun ko'rsatmalar:
• 8 darajali apparat to'plami
• 1 (9 bit) faylni ro'yxatdan o'tkazish
• Uskunani uzib tashlashni boshqarish
• Pastak kuchlanishli dasturlash
• Past tezlikda soat rejimi
• Dasturlashtirilgan BOR
• 4MHz ichki RC osilatori
• Yonilg'i chastotasi mos yozuvlar
• EbyPROM ma'lumotli xotiraning 128bitta
• LCD display; Kabi qulayliklarga va imkoniyatlarga ega.
RISC yadrolari xususiyatlari:
• 20MHz uchun DC dan soat chastota
• Buzadi uchun qo'llab-quvvatlash
• 8-darajasi apparat suyakka
• To'g'ridan-to'g'ri va hal bilvosita nisbiy
• 35 yagona so'z-buyruqlar
- barcha buyruqlar haqiqiy natija bilan shartli filiali ko'rsatmalar va shart-sharoitlar uchun boshqa bir mashina liq qatl etiladi
Xususiyatlari MCU:
• Ichki va tashqi usullari soat generator
- Nozik ichki oscillator 4MHz,
beqarorlik +/- 1%
- Energiya tejaydigan ichki oscillator 37кГц
Holati tashqi bir kristalli yoki sopol resonator ulanish uchun oscillator
• Energiya tejash rejimi UYQU
• Programlanabilir pull-up vositalar invertion bu PORTB bo'yicha resistors
• Watchdog taymer alohida generator bilan WDT
Past voltli dasturlash • holati
Ketma-ket port orqali Kengashi (ICSP) • dasturlash (ikki terminallar yordamida)
• Dastur kodi muhofaza qilish
• Reset kuchlanish BOR
• Reset kuch-POR
-Up kuch taymer va boshlanish • taymer PWRT generator OST
• Keng ta'minoti kuchlanish bilan 5,5 V uchun 2.0 V dan oralig'ida
Sanoat va kengaytirilgan • harorat oralig'i
Sabr mobil FLASH EEPROM • yuqori
- 100 000 ko'chadan /FLASH dasturi xotira yozish tozalashga
- 1 000 000 ko'chadan /EEPROM ma'lumotlar xotira yozish tozalashga
- Ma'lumotlarni FLASH/saqlash muddati EEPROM > 100 yil
Xususiyatlari, kam kuch:
• Energiya tejash rejimi:
- 100nA @ 2.0 V (typ.)
• Operatsion usullari:
- 12мкА @ 32kHz, 2.0 V (typ.)
- @ 1 120мкА, 2.0 MHz V (typ.)
• Generator taymer TMR1:
- 1.2 µa, 32, 2.0 kHz V (typ.)
• Watchdog taymer:
- 1µa @ 2.0 V (typ.) Ikki-tezlik •
ichki oscillator:
- Tanlang boshlanish tezligi 4MHz yoki 37кГц
- Chiqib UYQU holatida 3мкс @ 3.0 V (typ.)
• Analog Comparatorlari haqida:
Ikki - analog comparator
- Programlanabilir kuchlanish ichki malumot
- Ichki yoki tashqi kuchlanish ma'lumot
Comparator bu ishlab chiqarish microcontrollerning markaziy protsessoriga ulangan bo'lishi mumkin
• TMR0: 8-bit taymer/ hisoblagich
• TMR1: 16-bit taymer/hisoblagich
• TMR2: programlanabilir prescaler va postdelete bilan 8-bit taymer/counter
• CCP moduli:
16-bit
- 10-oz PWM
• Addressable USART moduli
PIC16F628A mikrokontrolratorining quvvat manbai pinlari va I / U portlariga boshidan o'tish mumkin. Bu osonlikcha bir taxta ichiga joylashtirilishi mumkin va tez prototip yaratish uchun juda foydalidir. Osilatör, reset va ICSP diapazonlari allaqachon modulda qurilganligi sababli, bu belgida ko'p joy bo'shaydi. Bundan oldingi PIC16F628 kengaytirish modulidan microcontroller tashqi 4.0 MHz kristal bilan ishlaydigan tarzda farq qiladi. Shunday qilib, ushbu modul aniq vaqtni hisoblashni talab qiluvchi eksperimentlar uchun mos keladi. Bundan tashqari, PIC16F628a mikrokontrolör 8-bit ma'lumotni to'g'ridan-to'g'ri PORTB orqali 8 bitli kengligi (PIC16F688 portining hech biri 8 bit keng emas) orqali o'qish / yozish imkonini beradi.
Modulning tartibi va elektron diagrammasi quyida ko'rsatilgan. Modul ichidagi dasturlash uchun ICSP nom pinlariga, reset kaliti va yoqilganlik indikatori sifatida LEDni o'z ichiga oladi. PORTBning barcha pinlariga, RA0 esa PORTA RA4 pinidan qulay foydalanish imkonini beradi. Pins RA6 va RA7 tashqi kristalli ulanishlar uchun ishlatiladi, RA5 faqat pinni kiritadi va reset devori uchun ishlatiladi.
PIC16F628A to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita mumkin
Funktsiya registrlari (SFR), shu jumladan dastur
Hisoblagich, ma'lumotlar xotirasida ko'rsatilgan
PIC16F628A qurilmalari. Chiquvchi bo'lmagan
EEPROM ma'lumot xotirasi uzoq muddatli taqdim etiladi.
Ma'lumotlarni saqlash, masalan, kalibrlash qiymatlari, qarashlar
Jadval ma'lumotlari va boshqa ma'lumotlarni talab qilishi mumkin
Sohada davriy yangilanish. Boshqa ma'lumotlar xotirasi
Muntazam RAM ma'lumotlar xotirasi taqdim etiladi. Muntazam RAM
Ma'lumotlar xotirasi ma'lumotlarni vaqtincha saqlash uchun taqdim etilgan
Normal ishlash vaqtida. Quvvat bo'lganida ma'lumotlar yo'qoladi
Komparatorning ishlashi
Agar taqqoslash faol va qurilma joylashtirilsa
Kutish rejimida, taqqoslash faol va To'xtatib qo'yish funksiyasi yoqilgan bo'lsa. Ushbu interrupting bo'ladi. Yoqilgan bo'lsa, qurilmani Kutish rejimidan uyg'otish.Taqqoslash apparati kuchga ega bo'lsa-da, yuqori Oqimlari past kuch oqimida ko'rsatilganidan ko'ra ko'proq bo'ladi
Spetsifikatsiyalar paydo bo'ladi. Har bir taqqoslagich
Operatsion sifatida ko'rsatilgan qo'shimcha oqim bilan ishlatiladi
Solishtiruvchi xususiyatlar.
Quvvatni kamaytirish uchun kutish rejimida ishlatilganda, o'chirib qo'ying
Comparatorlar, CM2: 0> = 111, Kutish rejimiga kirishdan oldin. Agar
Qurilma uyquda uyg'onadi. CMCON reestri ta'sir qilmaydi.
10.8 Resetning ta'siri Qurilma Reset CMCON reestrini Reset holatiga o'tkazadi. Bu esa, Comparator modulini o'z ichiga oladi
Taqqoslashni dastlabki rejimi, CM <2: 0> = 000. Bu kafolat beradi
Barcha potentsial kirishlar analog kirishlardir. Qurilma oqimi nolga o'rnatish paytida analog kirishlar mavjud bo'lganda minimallashtiriladi.
Ushbu taqqoslash moslamalari vaqt davomida kuchsizlanadi
Dasturiy ta'minot. Faqatgina yangi ma'lumotlar yuklanganida tiklanadi
TXREG reestri. Bayroq biti TXIF belgisini ko'rsatayotganda
TXREG registrining holati, yana bir bitim TRMT (TXSTA <1) TSR reestrining holatini ko'rsatadi. Vaziyat biti TRMT - bu faqat o'qiladigan bit
TSR registri bo'sh. Hech qanday interrupt mantiqiga bog'liq emas Bitni belgilash uchun foydalanuvchining ushbu bitni so'rashi kerak Agar TSR registri bo'sh bo'lsa. PIC16F627A / 628A / 648A ning 10 ta manbasi mavjud.
To'xtatish:
• Tashqi tashabbus RB0 / INT
• TMR0 ortiqcha chiqib ketish
• PORTB O'zgartirishni o'zgartirish (pin RB <7: 4>)
• taqqoslashni to'xtatish
• USART Interrupt TX
• USART Interrupt RX
• Chiqarish jarayoni
• TMR1 Tovush chiqib ketish
• TMR2 Match Interrupt
• EEPROM ma'lumotlarini uzatish
O'chirish nazorati registrlari (INTCON) qayd qiladi. Bayroq bitlarida individual so'rovlar so'rash. U ham bor Individual va global uzilish bitlarni imkon beradi. Global uzilish Bit, GIE (INTCON <7) (Agar o'rnatilgan bo'lsa) barcha maskelenmaydigan interruptlarni o'chiradi yoki o'chiradi (agarTozalangan) barcha kesishlar. Shaxsiy uzilishlar bo'lishi mumkin
Mos keladigan yoqish bitlari orqali o'chirib qo'yildi INTCON reestri. GIE reset rejimida o'chiriladi. "RETFIE" dan chiqish "qaytadan chiqib ketish" buyrug'i chiqadi Intervalni qayta bajarish bilan bir qatorda, qayta tiklanadigan GIE bitini o'rnatadi RB0 / INT to'xtaydi. INT pinning uzilishi, RB porti va intervalni o'zgartiradi TMR0 to'ldirishni to'xtatish bayroqlari mavjud. INTCON reestri.Periferik interrupt bayrog'i maxsus joylarda joylashgan PIR1-ni ro'yxatdan o'tkazing. Tegishli interruptni yoqish biti PIE1 maxsus registrlarida joylashgan. Agar interruptga javob bersa, GIE o'chiriladi. Boshqa qidiruvni o'chirib qo'yish uchun qaytarish manzili Stakka itildi va kompyuter 0004h bilan yuklandi. To'xtatib turish xizmati muntazam ravishda, manba (lar) Interruptni so'roq qilish orqali aniqlash mumkin. Bayroq bitlari. O'chirish bayroq bitlari o'chirilishi kerak
Dasturiy ta'minotni qayta tiklashdan oldin RB0 / INT rekursiv interruptlar.
Int pin yoki. Kabi tashqi chiqib ketish voqealari uchun PORTB interruptni o'zgartiradi, intervalgacha kechikish bo'ladi Uch yoki to'rtta buyruqlar aylanishi. To'liq kechikish Chiqib ketish hodisasi sodir bo'lganda bog'liq bo'ladi Kechikish bir yoki ikki nusxadagi ko'rsatmalar uchun bir xil.
O'chirish xizmatidagi amaliyotda, manba (lar) Interrupt, interrupt bayrog'ini so'roq qilish orqali aniqlanishi mumkin Bitlar. O'chirish bayroq bit (lar) i dasturda o'chirilishi kerak.

1.6-rasm. Batereya kontrollerining sxemasi

1.7-rasm. Batareya kontrollerining PIC16F628A mikrokontrolleri yordamida Proteus dasturida yig’ilgan sxemasi


1.8-rasm. Quyosh batareyalari uchun kontrolerning umumiy ko’rinishi.