|
О ветряках---->
Статьи и небольшие публикации о ветряках и других источниках энергии.
Усовершенствованный блок управления стабилизатора переменного напряжения.
М. ОЗОЛИН, с. Красный Яр Томской обл.
Автору удалось существенно упростить блок управления мощными симисторами в стабилизаторе переменного напряжения, описанном в ранее опубликованной статье, при сохранении параметров устройства.
На основе анализа схемы стабилизатора переменного напряжения, описанного в статье А. Година "Стабилизатор переменного напряжения" ("Радио", 2005, № 8, с. 33—36), сделан вывод, что блок управления мощными симисторами слишком сложен и может быть упрощен без ухудшения параметров всего устройства. В результате мною разработан простой по конструкции блок управления, по параметрам не уступающий прототипу, но содержащий гораздо меньше элементов.
Схема усовершенствованного блока управления показана на рис. 1.
Силовой модуль, содержащий автотрансформатор Т2 с отводами и мощные симисторы, не был изменен, его схема соответствует рис. 1 исходной статьи. Для измерения напряжения сети применен только один компаратор на ОУ DA1.2. На его неинвертирующий вход поступает напряжение с движка подстроенного резистора R7, пропорциональное амплитудному значению напряжения сети. На другой (инвертирующий) вход этого компаратора поступает образцовое ступенчато нарастающее напряжение от 3 до 6 В с шагом около 420 мВ, которое вырабатывает ЦАП на резисторах R9, R12—R14 из двоичного кода с выхода счетчика DD2.1. Резистор R8 обеспечивает гистерезис компаратора, чтобы предотвратить многократное переключение отводов автотрансформатора в случае, когда напряжение сети колеблется вблизи порогового уровня.
На ОУ DA1.1 и резисторе R1 собран другой компаратор с гистерезисом, формирующий измерительный интервал длительностью 10 мс (один полупериод частоты сети). В момент перехода напряжения сети через ноль на выходе ОУ DA1.1 возникает положительный перепад напряжения, из которого дифференцирующая цепь R2C1 формирует импульс записи двоичного кода в буферные регистры счетчика DD3. Счетчик DD2.2 обеспечивает задержку между импульсом записи кода в регистры DD3 и обнулением счетчиков микросхемы DD2, необходимую для достоверной записи двоичного кода в регистры DD3 с выхода счетчика DD2.1, формирующего код образцового напряжения. На элементах DD1.1, DDI .2 собран генератор тактовых импульсов, следующих с частотой около 1,5 кГц. Импульсы тактового генератора изменяют состояние счетчика DD2.1.
Для повышения стабильности ступенчато нарастающего напряжения микросхема DD2 получает питание от отдельного стабилизатора DA2. Следует отметить, что максимальное выходное напряжение операционных усилителей серии LM358N (DA1), использованных как компараторы, приблизительно на 1,5 В меньше напряжения питании. Поэтому микросхема DA1 получает питание от стабилитрона VD4, напряжение стабилизации которого больше напряжения питания цифровых микросхем на указанное выше значение.
Когда образцовое напряжение станет равно или больше напряжения на движке подстроечного резистора R7, выходной сигнал компаратора на ОУ DA1.2 останавливает счетчик DD2.1. Через некоторое время дифференцирующая цепь R2C1 формирует импульс записи кода в буферные регистры оперативной памяти DD3. Записанный в DD3 двоичный код сохраняется до конца следующего измерения и с выходов DD3 подается на соответствующие входы дешифратора DD4. В результате на одном из выходов дешифратора появляется сигнал высокого уровня, вызывающий открывание соответствующего транзистора (VT1 — VT7) и протекание тока через один из светодиодов (HL2—HL8) индикации и соединенный с ним излучающий диод оптрона, резистор R18 и открытый транзистор VT8. Один из мощных симисторов откроется и подключит нагрузку к соответствующему отводу автотрансформатора Т2. По окончании зарядки конденсатора С1 после записи кода в DD3 счетчик DD2.2 переключается в состояние высокого уровня на выходе 1 (вывод 3). Дифференцирующая цепь R10С7 формирует короткий импульс, который обнуляет счетчики микросхемы DD2. Теперь счетчик DD2.1 готов к следующему циклу измерения напряжения.
Если напряжение сети больше 135 В, но меньше 270 В, в регистры DD3 записывается двоичный код от 001 до 111, в на выходе переноса DD3 (вывод 7) формируется высокий логический уровень. При этом конденсатор С11 заряжен, транзистор VT8 открыт, поэтому цепь питания оптронов включена.
Если напряжение сети меньше 135 в, в регистры микросхемы DD3 записывается код 000, что вызывает появление низкого уровня на ее выходе переноса (вывод 7) и быструю разрядку конденсатора С11 через диод VD5 и резистор R16, Транзистор VT8 закрывается, размыкая цепь питания излучающих диодов оптронов, в результате чего ни один мощный симистор не может быть открыт, нагрузка отключена. Включенный светодиод HL1 индицирует выход напряжения сети за допустимые пределы. Для форсированного открывания транзистора VT8 сигнал с конденсаторе С11 подается на звтвор транзистора через буферные элементыты DD1.3 и DD1.4
Если напряжение сети больше 270 В, нагрузка отключается аналогично, с одной лишь разницей, что обнуление регистров микросхемы DD3 осуществляется высоким уровнем с выхода 8 (вывод 14) счетчика DD2.1. Также включен светодиод HL1. После возвращения напряжения сети в пределы 135...270 В включение нагрузки возможно только по истечении интервала около 5 с (время зарядки конденсатора С11 червз резистор R17). Подключение нагрузки к одному из отводов обмотки мощного автотрансформатора Т2 происходит при переходе напряжения сети через ноль, поэтому коммутационные помехи малы.
Устройство собрано на печатной плате из односторонне фолъгированного стеклотекстолита (рис. 2).
На плате размещены все детали, кроме трансформатора Т1, диодных мостов VD1 и VD2, светодиодов, оптронов, мощных симисторов и автотрансформаторе Т2. Симисторные оптроны МОС3061 (U1— U7) можно заменить на МОС3062. Резисторы R9, R12— R14 — С2-29В мощностью 0,125 Вт с допуском не хуже 1 %. Подстроенный резистор R7 — СП3-З8г. Микросхемы стабилизаторов напряжения (DA2, DA3) можно заменить на 78L06, учтя различие в цоколевке. Микросхему LM358N (DA1) можно заменить отечественным аналогом КР1040УД1 или КР1464УД1Р Диод VD3 может быть любым из серий КД243А—КД243Ж, 1N4001—1N4007. Стабилитрон VD4 подбирают из числа Д814А с напряжением стабилизации 7...7,6 В. Диод VD5 — любой из серий КД521, КД522.
При налаживании движок подстроечного резистора R7 устанавливают так, чтобы напряжение на нем изменялось от 3 до 6 В при увеличении напряжения сети от 135 до 270 В.
|
