Разработка программного обеспечения

Алгоритм управления стабилизатором представлен в Приложении Б. При включении питания происходит начальный сброс микроконтроллера, настройка его портов и АЦП, инициализация таймера и прерываний, объявляются переменные и инициализируются периферийные устройства. На стадии инициализации микроконтроллер определяет величину входного напряжения в течение 128 периодов, вычисляет среднее значение и принимает решение о возможности включения стабилизатора. При этом на индикатор выводится сообщение «Анализ сети». Программный цикл «Анализ сети» также включает в себя слежение за текущим значением выходного напряжения стабилизатора, определение моментов выхода этого значения за допустимые пределы и вывод на ЖКИ служебных сообщений. Если выходное напряжение стабилизатора выходит за заданные пределы, то микроконтроллер вырабатывает команду, по которой силовые ключи отключают стабилизатор от источника электроснабжения в течение времени не более 10 мс, защищая нагрузку от перенапряжения. Затем программа переходит к выполнению основного цикла работы, вначале которого значение входного напряжения и характеристика состояния стабилизатора отображаются на ЖКИ в виде одного из следующих служебных сообщений: «Рабочий режим», «Авария U> Umax», «Авария U< Umin», «Бросок сети».

Если входное напряжение стабилизатора находится в допустимых пределах, то микроконтроллер переходит к подпрограмме «Напряжение в норме», которая на основании полученного значения напряжения определяет номер отвода автотрансформатора и силового ключа, подключающего этот отвод. Повторные нажатия кнопки управления позволяют при необходимости контролировать как входное, так и выходное напряжения стабилизатора.

Кроме того, был разработан ряд вспомогательных подпрограмм: подпрограмма обработки прерываний, подпрограммы измерения входного и выходного напряжений за один период входного напряжения, подпрограмма начального измерения, подпрограмма расчета «скользящего среднего» и подпрограмма «Напряжение не в норме».

Подпрограмма обработки прерываний синхронизирует работу микроконтроллера и обеспечивает временные задержки, необходимые для правильного функционирования основной программы. Данная подпрограмма определяет и запоминает состояния, соответствующие моменту минимального тока в нагрузке для исключения возможности одновременного открытия двух силовых ключей. Кроме того, подпрограмма используется для обеспечения заданного числа повторных измерений входного напряжения, в случае его выхода за допустимые пределы. Если число превышений входным напряжением предельно допустимого значения больше заданного, то подпрограмма обработки прерываний выводит на дисплей сообщение «Отказ сети».

Подпрограмма начального измерения входного напряжения обеспечивает накопление суммы ста двадцати восьми результатов измерений этого напряжения и вычисление среднего значения, на основании которого принимается решение о переходе к подпрограмме основного цикла регулирования.

Подпрограмма расчета «скользящего среднего» рассчитывает текущее среднее значение входного напряжения, при котором массив усредняемых значений напряжения постоянно обновляется. Однако использование среднего значения выходного напряжения, может снизить надёжность стабилизатора в целом, так как при скачкообразном увеличении входного напряжения, например, вследствие перекоса фаз или обрыва одной из фаз, усреднённое значение выходного напряжения достигнет порога отключения за несколько периодов сетевого напряжения, что может вызвать выход из строя оборудования, подключенного к выходу стабилизатора в данный момент. Для исключения такой ситуации необходимо отслеживать величину выходного напряжения в каждом периоде, анализировать его значение и реагировать без задержки, на критические изменения выходного напряжения, как в сторону его увеличения, так и уменьшения.

Разработанная программа позволяет на основании информации о типе нагрузки стабилизатора выбрать автоматический или ручной режим его запуска. Если нагрузкой стабилизатора являются бытовые приборы (холодильник, миксер, радиоаппаратура и пр.), то обычно выбирается режим автоматического запуска. Если нагрузкой стабилизатор являются оборудование, чувствительное к перепадам напряжения, то выбирается режима ручного запуска, при котором решение о включении стабилизатора принимается оператором, обслуживающим оборудование.

При критических изменениях входного напряжения стабилизатора подпрограмма «Напряжение не в норме» прекращает подачу управляющих сигналов на электронные ключи, вызывая отключение стабилизатора как от источника входного напряжения, так и от нагрузки. При критических провалах и подъемах входного напряжения, длительность которых не превышает 5 секунд, стабилизатор не отключает нагрузку, предотвращая нежелательные переходные процессы при включении, но, если это условие не выполняется, то стабилизатор отключает нагрузку.