3. Bài toán điều khiển máy phát điện
3.4.1. Tín hiệu khởi động
a. Phân tích
Khởi động máy phát khi ắc quy hết, do đó, dấu hiệu báo cần khởi động máy phát cũng là dấu hiệu ắc quy hết.
Để xác định ắc quy đầy hay cạn có thể dựa vào điện áp giữa hai cực của ắc quy. Nhiệm vụ của ắc quy là cung cấp nguồn cho hệ thống biển báo LED (bao gồm hệ thống bảng LED hiển thị, hệ thống điều khiển hiển thị và hệ thống điều khiển khởi động). Do đó, điện áp của ắc quy không yêu cầu
quá cao về độ chính xác, từ đó có thể chọn ngƣỡng 10,8V làm điện áp báo ắc quy cạn.
Ngƣỡng điện áp 10,8V của ắc quy cần đƣợc vi xử lý đọc để đƣa ra tín hiệu điều khiển khởi động. Vi xử lý ATmega 8 chỉ cho phép đọc các ngƣỡng điện áp không vƣợt quá VCC+0,5V (tức là 5+0.5=5.5V). Do đó cần phải thiết kế thêm mạch chiết áp để láy tỉ lệ điện áp, sau đó đƣa vào một trong 6 kênh ADC của Atmega 8 để xử lý.
b. Thiết kế mạch xử lý tín hiệu
Mạch cần thiết kế là mạch chiết áp.
Hình vẽ 3. 97: Sơ đồ nguyên lý chung mạch chiết áp
Để nâng cao khả năng chịu quá áp đồng thời giảm sai số, ta lấy ngƣỡng điện áp 15V tƣơng ứng với Vref=VrefMAX=VCC=5V. Nhƣ vậy ta có tỉ lệ k=15/5=3. Ngƣỡng điện áp 10,8V sẽ tƣơng ứng với 10,8/k=10,8/3=3,6V < Vref thỏa mãn điều kiện đầu vào của các kênh ADC của Atmega 8.
Với tỉ lệ k=3 có thể lựa chọn 3 điện trở 1/4W có giá trị bằng nhau và bằng 1kΩ (R2=1kΩ, R1=2kΩ). Imax=Umax/R=15/(3.103)=5.10-3A=5mA. Công suất tiêu thụ tối đa trên một điện trở P1MAX=I2max.R=(5.10- 3
)2.1.103=1/40W <1/4 W (thỏa mãn).
Lƣu ý: có thể thay giá trị 1kΩ bằng một trị số khác, tuy nhiên cần phải đảm bảo điện trở đã chọn không bị quá tải. Chọn giá trị điện trở nhỏ dễ gây ra quá tải đồng thời tổn hao công suất lớn do dòng lớn. Nếu chọn điện trở quá lớn dẫn đến dòng quá nhỏ có thể gây ra tình trạng vi xử lý không đọc đƣợc tín hiệu điện áp.
Hình vẽ 3. 108: Sơ đồ nguyên lý mạch chiết áp