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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dispositivo per il blocco remoto dei consumatori di energia elettrica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Orologi, temporizzatori, relè, interruttori di carico I moderni potenti elettrodomestici domestici (bollitori elettrici, forni a microonde, lavatrici, aerotermi, aspirapolvere), soprattutto quelli importati, sono caratterizzati da un elevato consumo di corrente. A seguito dell'attivazione simultanea di più dispositivi di questo tipo, può verificarsi un sovraccarico del cablaggio elettrico con conseguenze spiacevoli. Il dispositivo proposto esclude la possibilità di collegare i due più potenti consumatori di elettricità selezionati dall'utente (o due gruppi di essi). Uno di loro ha la priorità più alta: il leader, l'altro: lo schiavo. Il consumatore principale può essere acceso in qualsiasi momento e lo slave solo quando il master è spento. Ad esempio, un bollitore elettrico è il principale consumatore e un forno a microonde è uno schiavo. In questo caso non è possibile accendere il forno a microonde mentre il bollitore elettrico riscalda l'acqua.
Il principio di funzionamento del dispositivo si basa sull'invio di un segnale radio per spegnere il circuito di alimentazione del consumatore slave mentre il consumo corrente del consumatore master supera un certo livello di soglia. La base del dispositivo è un campanello radiocomandato ampiamente utilizzato nella gamma 433 MHz. Attualmente, tali chiamate sono ampiamente utilizzate nella progettazione di radioamatori [1-3], inclusa la gestione dell'energia [4]. La radiochiamata è stata modificata e dotata di centralina. Per ridurre significativamente l '"inquinamento" dell'etere, è stata utilizzata la radiazione pulsata. La portata della chiamata radio è di diverse decine di metri, a seconda del modello specifico e delle condizioni di posizionamento, ed è sufficiente per gli scopi specificati. L'autore ha utilizzato la chiamata radio "CONSTA NS-9688C". Il dispositivo proposto è costituito da parti radiotrasmittenti e parti radioriceventi. Il primo viene utilizzato dal lato del carico motrice, il secondo dal lato del carico motrice. Nella fig. In figura 1 è mostrato lo schema della centralina del trasmettitore di chiamata. Il trasformatore di corrente T1 è un sensore di corrente nel circuito di alimentazione del carico principale. L'utilizzo di questo trasformatore consente di realizzare semplicemente l'isolamento galvanico del sensore [5-8]. La tensione dall'avvolgimento secondario del trasformatore di corrente (circa 50 mV con una corrente di carico di 10 A) passa attraverso il condensatore di isolamento C1 al primo stadio amplificatore sull'elemento DD1.1. Il condensatore C2 sopprime le interferenze ad alta frequenza e il rumore impulsivo all'ingresso (pin 1) dell'elemento DD1.1. L'uso di un elemento logico come amplificatore lineare è causato dal desiderio di sfruttare appieno gli elementi del microcircuito DD1 [9]. L'elemento "OR esclusivo" del microcircuito K564LP2, simile agli elementi di altri microcircuiti CMOS, è in grado di funzionare in modalità lineare come amplificatore. Ma per fare ciò è necessario applicare un livello alto a uno dei suoi ingressi, trasformandolo così in un inverter, e collegare il secondo ingresso al circuito OOS. Il guadagno di elementi di questo tipo senza feedback è piccolo - solo 25...30 ad una frequenza di 50 Hz. Tuttavia, questo è sufficiente. Il segnale amplificato dall'elemento DD1.1 viene alimentato attraverso il condensatore C3 all'elemento DD1.2. Entrambi gli elementi sono coperti da circuiti OOS locali e ad una frequenza di 50 Hz hanno ciascuno un guadagno di 10...12. Il segnale dall'uscita dell'elemento DD1.2 attraverso il condensatore C4 viene fornito a un formatore di impulsi rettangolare assemblato sull'elemento DD1.3. Il diodo interno, collegato dal catodo al pin 8 e dall'anodo al filo comune del microcircuito DD1, si apre durante gli impulsi di polarità negativa e si chiude durante gli impulsi di polarità positiva, rilevando così un segnale amplificato. Se il segnale all'ingresso (pin 8) dell'elemento DD1.3 è inferiore alla soglia di commutazione, l'uscita di questo elemento è alta, il transistor VT1 è chiuso, altrimenti il transistor VT1 si apre con una frequenza di rete di 50 Hz. Il resistore R8 limita la corrente impulsiva del collettore del transistor VT1 a un livello sicuro. Il condensatore C5 viene caricato, a seguito del quale su di esso si forma una tensione costante ad alto livello finché il carico principale è acceso. Questa tensione viene fornita a un singolo vibratore sull'elemento DD1.4, all'uscita del quale si forma un impulso di alto livello con una durata di 0,7R10C6 (circa 1 s), che è abbastanza per un funzionamento stabile della parte di commutazione . Un secondo impulso della stessa durata viene formato quando il carico dell'azionamento viene spento. Il transistor VT2 si apre per la durata di questi impulsi, a seguito dei quali la tensione di alimentazione viene fornita al trasmettitore del campanello, che consuma una corrente di diversi milliampere. Il diodo VD1 limita la tensione inversa sulla giunzione dell'emettitore del transistor VT2 a un livello sicuro. La centrale trasmittente viene alimentata da una batteria GB1 da 23A con tensione di 12 V dell'unità trasmittente del campanello radio. Invece di una batteria, è meglio utilizzare un alimentatore con una tensione di uscita stabilizzata di 12 V. L'uscita della centrale è collegata ai circuiti di alimentazione del radiotrasmettitore del campanello, che non è stato modificato. SB1 - pulsante campanello - è lasciato alla possibilità di controllo remoto manuale del consumatore schiavo di elettricità. I condensatori C7 e C8 sono installati nell'unità trasmittente del campanello radio. Attenuano gli impulsi di corrente consumati dal trasmettitore, evitando che incidano sulla centralina. La parte ricevente del dispositivo è costituita da un ricevitore di chiamata radio modificato e da un'unità di commutazione, il cui schema è mostrato in Fig. 2. Il blocco è costituito da un formatore di impulsi sul transistor VT1, un D-trigger DD1.1, transistor di commutazione VT2 e VT3, un interruttore CA optoelettronico sull'accoppiatore ottico triac U1, un potente triac VS1, resistori
R3-R5 e condensatore C3. Il ricevitore radio viene modificato in questo modo. Gli elementi dell'alimentatore senza trasformatore vengono rimossi dal suo circuito stampato, ad eccezione di VD5-VD8, HL3, C6, C7. Nello spazio libero è installato un nuovo alimentatore: trasformatore T1, ponte a diodi VD1-VD4, condensatore di livellamento C5, resistori R8 e R9. Quindi il conduttore stampato adatto per il pin 9 del microcircuito TC4069 viene tagliato, il condensatore C8 viene installato tra questo pin e il filo comune e il resistore R10 viene saldato nel taglio del conduttore (indicato dal segno "x"). L'uscita del ricevitore radio - pin 8 del microcircuito TC4069 è collegata all'ingresso dell'unità di commutazione. Nonostante il microcircuito TC4069 sia prodotto in confezioni diverse, il numero di pin e la loro numerazione sono gli stessi. La tensione di uscita del nuovo alimentatore 12...15 V viene fornita ai LED HL1 e HL2 tramite il resistore limitatore di corrente R8. Il microcircuito DD1 e il transistor VT1 ricevono energia da uno stabilizzatore di tensione parametrico costituito dal resistore R9 e dagli elementi VD5-VD8HL3 rimanenti dall'alimentatore di rete smontato senza trasformatore del campanello radio. Il LED HL3 viene utilizzato anche come indicatore della presenza della tensione di rete e dello stato di salute dell'alimentatore. La chiamata radio utilizzata dall'autore utilizza un LED RD314S (HL3 in Fig. 2) e il circuito VD5-VD8 contiene quattro diodi. In alcune altre chiamate radio può esserci una catena di due o tre diodi collegati in serie, nel qual caso la tensione dello stabilizzatore parametrico può essere compresa tra 3,3 e 4,5 V. Questa tensione alimenta il transistor VT1 e il DD1 microcircuito. I suoi ingressi non utilizzati sono collegati a un filo comune. Dopo aver applicato la tensione di alimentazione, gli elementi C4, R6, R7 formano un impulso che imposta il trigger DD1.1 su uno stato di livello basso sul pin 1. Il transistor VT2 è chiuso, il LED HL1 è spento. Il transistor VT3 è aperto, la sua corrente di drain scorre attraverso il diodo emettitore del fotoaccoppiatore U1.2, per cui l'optosimizzatore U1.1 e il triac VS1 sono aperti. Il carico slave collegato all'uscita del dispositivo può essere collegato alla rete, come indicato dal LED illuminato HL2. Quando il carico principale è acceso, un impulso di basso livello dall'uscita del ricevitore radio attraverso il circuito R1C1 entra nel gate del transistor VT1, a seguito del quale questo transistor si chiude. Il circuito R1C1 e un circuito simile aggiunto al ricevitore discusso sopra impediscono l'interferenza dei falsi allarmi provenienti dal dispositivo. Un impulso di alto livello dal drain di VT1 arriva all'ingresso C del trigger DD1.1 e lo commuta. Il transistor VT2 si apre e VT3 si chiude. Il LED HL2 si spegne. L'optosimistore U1.1 e il triac VS1 sono chiusi. In questo caso il carico pilotato è diseccitato, come indicato dall'accensione del LED HL1. Se necessario, è possibile invertire lo stato del dispositivo premendo manualmente il pulsante di chiamata radio SB1. Il trasformatore di corrente T1 (vedi Fig. 1) è realizzato sulla base di una bobina relè RES10 (versione RS4.529.031 -05), che viene utilizzata come avvolgimento secondario (II). È possibile utilizzare anche le versioni relè RS4.529.031-12 e RS4.529.031-20. La dimensione della bobina ne consente l'inserimento direttamente nella presa di corrente di un potente consumatore di elettricità. L'avvolgimento contiene 1100 spire, la sua resistenza è di 45 Ohm. Su di esso è avvolto l'avvolgimento primario (I) da due spire di filo isolato con una sezione di 2,5 mm2. Un tale trasformatore di corrente fornisce una tensione di 50 mV con una resistenza di 47 Ohm con una corrente di carico di 10 A. Se la corrente di carico supera 25 A, il numero di giri dell'avvolgimento primario può essere ridotto a uno. Il dispositivo può utilizzare trasformatori su nuclei magnetici ad anello ferromagnetico, i cui progetti sono descritti in [5-7]. Durante la produzione, il rapporto di trasformazione attuale dovrebbe essere compreso tra 1:300 e 1:1000. È possibile utilizzare anche trasformatori di corrente di produzione industriale, ad esempio per i contatori elettrici [8].
Il sensore di corrente del trasformatore può essere sostituito con uno a resistore, come mostrato nello schema di Fig. 3. Il fotoaccoppiatore U1 garantisce l'isolamento galvanico della centralina del trasmettitore di chiamata dalla tensione di rete. Un sensore di corrente è collegato alla rottura del filo della fase di carico: un potente resistore R1, la cui tensione, proporzionale alla corrente di carico, è collegata attraverso il resistore limitatore di corrente R2 al diodo emettitore U1. Il diodo VD1 limita la tensione inversa sul diodo emettitore del fotoaccoppiatore. Il fototransistor dell'accoppiatore ottico U1 viene acceso al posto del transistor VT1 (vedi Fig. 1), tenendo conto del fatto che questi transistor hanno strutture diverse. Il collettore del fototransistor dell'accoppiatore ottico U1 è collegato al positivo della fonte di alimentazione e l'emettitore è collegato al terminale superiore (secondo il circuito) del resistore R8. Transistor VT1, resistore R7 e tutti i componenti situati in Fig. 1 a sinistra, non utilizzato. Il vantaggio di un sensore di corrente resistivo è il minor numero di parti e l'assenza di elementi di avvolgimento, lo svantaggio è la presenza di un potente resistore generatore di calore.
L'unità di controllo si trova nell'alloggiamento del trasmettitore del campanello sopra il suo circuito stampato, come mostrato in Fig. 4. Il transistor VT1 può avere qualsiasi indice di lettere della serie KT361 o KT3107. Transistor VT2: qualsiasi della serie KT3102. Diodo VD1: una qualsiasi delle serie KD509, KD510, KD521, KD522. Condensatori C2, C4, C8: qualsiasi film o ceramica, il resto è ossido importato.
L'unità di ricezione e commutazione del dispositivo (vedi Fig. 2) è alloggiata in un alloggiamento plastico unificato per dispositivi di potenza con dimensioni esterne di 120x120x75 mm, come mostrato in Fig. 5. Le schede del ricevitore radio e del commutatore sono fissate alla custodia con viti MZ e collegate tra loro tramite fili. I fori sono praticati per i LED HL1-HL3. Sul dissipatore di calore del processore Pentium I è installato un potente triac VS1. Nel nodo di ricezione e commutazione (vedere Fig. 2), il microcircuito K561TM2 (DD1) può essere sostituito con KR1561TM2, tutti i transistor della serie KP501 con qualsiasi indice di lettere. Il fotoaccoppiatore triac MOS3083M (U1) può essere sostituito da MOS3081M, MOS3082M, MOS3051, MOS3052. Il triac VTA139-800 (VS1) con una corrente di carico massima di 16 A può essere sostituito con un VTA139-600 e, se la corrente di carico è superiore a 16 A, ma inferiore a 25 A, con un VTA140-800 o VTA140- 600. Condensatore C3 - K73-17 con una tensione nominale di 630 V. Il LED giallo AL307EM (HL1) può essere sostituito con AL307ZhM. Questo LED segnala che è vietata l'accensione del carico pilotato, quindi può essere rosso AL307BM o AL307KM. Il LED verde AL307GM (HL2) indica la possibilità di accendere il carico comandato; può essere sostituito con un AL307VM. Il circuito VD5-VD8HL3 può essere sostituito con un diodo zener della serie KS133-KS147 con qualsiasi indice di lettera, il cui catodo è collegato al terminale destro (secondo lo schema) del resistore R9 e l'anodo alla potenza negativa filo. Il trasformatore di rete dell'alimentatore T1 è uno qualsiasi con una potenza nominale di 3...4 W e una tensione dell'avvolgimento secondario di 9...11 V. Tali trasformatori vengono spesso utilizzati nelle apparecchiature radio domestiche. L'alimentatore fatto in casa T1VD1-VD4C5 può essere sostituito con un adattatore di rete già pronto con una tensione di uscita di 12...15 V e una corrente di almeno 30 mA. La configurazione del dispositivo si riduce all'impostazione della soglia di risposta dell'unità di controllo del trasmettitore (vedere Fig. 1) dalla corrente consumata dal carico motore. Durante il processo di installazione, viene selezionato il numero di spire dell'avvolgimento primario (I) del trasformatore di corrente T1 e viene stabilito il rinforzo richiesto degli elementi DD1.1 e DD1.2 selezionando i resistori R3 e R5 entro un intervallo di 300. ..1000 kOhm. L'unità di commutazione (vedere Fig. 2) non richiede configurazione. Letteratura
Autore: D. Pankratiev
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