Programovatelný napájecí zdroj při řízení modelové železnice

Jaroslav Havel

Bachelor's thesis

Programmable power supply for model railway control

Anotácia:

Tato bakalářská práce se zabývá problematikou napájení modelové železnice dle normy NEM 611. Konkrétně jsou popsány možnosti konstrukce napájecích zdrojů pro evropsky nejrozšířenější standard stejnosměrného napájení využívající napětí 0-12 V. Práce jednak mapuje v současné době dostupné výrobky na trhu, bere si rovněž za cíl seznámit s možnostmi konstrukce stejnosměrných zdrojů napětí. Jsou prezentovány lineární stabilizátory, DC/DC měniče (a to jak v podobě STEP UP nebo STEP DOWN) a AC/DC měniče (flyback zapojení). U jednotlivých metod regulace výstupního napětí je provedeno seznámení s vlastnostmi daných zapojení. Obsahem práce je dále konstrukce vlastního zdroje pro napájení modelové železnice. Zdroj využívá k regulaci výstupního napětí měnič MP8862, který je řízen za pomoci mikrokontroléru. Práce obsahuje seznámení s měničem MP8862, který je hlavním konstrukčním prvkem zdroje, a to z důvodu možnosti nastavení výstupního napětí naprogramováním měniče. Mikro-kontrolér zvládá rovněž komunikovat bezdrátově s mobilním zařízením, které může zdroj ovládat. Komunikace mezi zdrojem a mobilním zařízením využívá komunikační protokol zkonstruovaný za účelem ovládání této aplikace. Je proveden popis toho, jakým způsobem byl tento protokol implementován, a to jak v mobilní aplikaci, tak v mikrokontroléru samotném. Je probráno řešení konstrukce programu v mikrokontroléru s ohledem na fyzickou realizaci jeho periferií tak, aby byla komunikace funkční.

Abstract:

This bachelor's thesis was created in order to shed light on the issue of powering a model railway according to the NEM 611 standard. Specifically, the possibilities of designing power sources for Europe's most widespread standard direct current power supply using a voltage of 0-12 V are described. It also aims to become familiar with the possibilities of constructing DC voltage sources. High linear stabilizers, DC/DC converters (both in the form of STEP UP or STEP DOWN) and AC/DC converters (fly-back connection) are presented. For the individual methods of output voltage regulation, familiarization with the characteristics of the given connections is made. The content of the work is also the construction of the own source for powering the model railway. The power supply uses the MP8862 converter, which is controlled by a microcontroller, to regulate the output voltage. The work provides an introduction to the MP8862 converter, which is the main structural element of the source, due to the possibility of setting the output voltage by programming the converter. The microcontroller can also communicate wirelessly with a mobile device that can control the source. Communication between the source and the mobile device uses a communication protocol of own design. It is described how this protocol was implemented, both in the mobile application and in the microcontroller itself. The solution to the design of the program in the microcontroller is discussed with regard to the physical implementation of its peripherals so that the communication is functional.

Kľúčové slová

programovatelný zdroj napětí, zdroj napětí pro modelovou železnici, programovatelný DC/DC měnič, AVR, MP8862, USART

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 9. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: doc. Ing. Milan Kolář, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Bachelor programme / odbor:
Mechatronics / Mechatronika