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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Unità di controllo trasformatore da laboratorio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Un radioamatore richiede spesso una tensione CA regolata. Solitamente si ottiene utilizzando un autotrasformatore regolabile da laboratorio (LATR). Sfortunatamente, l'uscita LATR ha una connessione galvanica con la rete e il suo elettrodo mobile (cursore) spesso brucia. Oltre a danneggiare il cursore stesso, questo è anche irto di guasti all'avvolgimento. E il prezzo di un buon LATR è molto alto e pochi possono farcela da soli. Esiste un modo noto da tempo per regolare la tensione al carico, utilizzando non un autotrasformatore, ma un trasformatore convenzionale con diversi avvolgimenti secondari commutati da interruttori. Tale trasformatore è descritto, ad esempio, nell'articolo di A. Terskov "In incrementi di un volt" ("Radio", 1993, n. 9, pp. 24, 25). La sua uscita è isolata galvanicamente dalla rete e la tensione di uscita può essere regolata in passi di 1 V da 0 a 255 V. Sfortunatamente, la costante necessità di calcoli per la corretta commutazione degli avvolgimenti secondari di un tale trasformatore alla tensione desiderata ne rende difficile l'utilizzo. Non è necessario parlare di un monotono aumento o diminuzione della tensione a piccoli passi. Ma il principale svantaggio di una tale soluzione è che l'impostazione di un solo interruttore nella posizione sbagliata può disabilitare il carico, specialmente quelli a bassa tensione. Per prevenire tali problemi, oltre a semplificare l'uso del trasformatore, è stato sviluppato un dispositivo, presentato di seguito. L'obiettivo era quello di utilizzare parti che è probabile che si trovino nelle scorte di un radioamatore. Il blocco può essere semplificato, ma questo sarà discusso più avanti. Lo schema di un trasformatore da laboratorio (senza unità di controllo) è mostrato in fig. 1. Differisce dallo schema del suddetto articolo di A. Terskov solo per il fatto che gli interruttori manuali sono sostituiti da relè elettromagnetici. I loro gruppi di contatti K1.1-K8.1 sono collegati in modo tale che quando gli avvolgimenti di tutti i relè sono diseccitati, non c'è tensione di uscita. Questo viene fatto in modo che durante i transitori che si verificano quando il trasformatore è collegato alla rete, la tensione non appaia in uscita. La tensione massima (255 V) in uscita sarà solo se tutti i relè sono intervenuti.
A differenza dell'originale, il trasformatore T1 ha un avvolgimento aggiuntivo X con un ponte raddrizzatore a diodi VD1 per l'alimentazione degli avvolgimenti del relè e un regolatore di tensione integrato DA1 per l'alimentazione dei microcircuiti della centralina. L'unità di controllo, il cui schema è mostrato in fig. 2, assegna a ciascuno dei possibili valori della tensione di uscita (da 0 a 255 V a passi di 1 V) un codice binario di otto bit (in base al numero di relè che commutano gli avvolgimenti). Un uno in qualsiasi cifra di questo codice significa che il relè corrispondente dovrebbe funzionare, uno zero significa che dovrebbe rilasciare l'armatura.
Quando la tensione sul primario del trasformatore è di 230 V, la tensione di uscita in volt è pari al numero impostato premendo i pulsanti SB1 e SB2 sugli indicatori HG1-HG3. Viene eliminata la necessità durante il funzionamento di pensare alla corretta commutazione degli avvolgimenti secondari, il che aumenta la comodità e l'efficienza dell'impostazione della tensione di uscita desiderata. Da notare però che la centralina non misura la tensione di uscita, ma ne mostra solo il valore "teorico" sull'indicatore. Per questo motivo, se la tensione nella rete è diversa da quella nominale e sotto l'influenza del carico, la tensione di uscita effettiva potrebbe differire dal valore mostrato dagli indicatori. Convenzionalmente, l'unità di controllo può essere suddivisa in più unità funzionali. Questo è un contatore reversibile su microcircuiti DD2-DD4 con logica che lo controlla su un microcircuito DD1, un convertitore di codice su un microcircuito DS1 RPZU, un'unità di indicazione sui microcircuiti DD5-DD7. Un generatore di impulsi con una frequenza di circa 1.1 Hz è costruito sull'elemento logico DD2. L'elemento DD1.4 inverte il segnale del generatore. L'inversione è necessaria affinché i contatori DD2-DD4 cambino stato al rilascio dei pulsanti SB1 e SB2 e non al rilascio degli stessi. Regolare la tensione con i pulsanti SB1 (giù) e SB2 (su). I circuiti R1C3 e R3C4 sopprimono il rimbalzo dei contatti dei pulsanti. Mentre nessuno dei pulsanti è premuto, l'ingresso di controllo del generatore (pin 1 DD1) è impostato su un livello logico basso. Quando si preme il pulsante SB1, a questo ingresso viene fornita una tensione di alto livello attraverso il resistore R9 e il diodo di disaccoppiamento VD4. Dopo un po', il generatore si avvia. Se il pulsante viene premuto brevemente, il generatore non funzionerà, ma alla sua uscita apparirà un singolo impulso in risposta a ogni pressione. Ad ogni impulso, il contatore viene decrementato di uno. Per evitare una brusca transizione allo stato 999 quando i contatori raggiungono lo stato zero, quando il generatore raggiunge lo zero, il generatore viene bloccato dal livello logico basso del segnale di overflow dal pin 6 del contatore DD7 attraverso il diodo VD4. Inoltre, il generatore può essere avviato solo utilizzando il pulsante SB2. Il funzionamento di questo pulsante è simile, ma, oltre ad avviare il generatore, invia un livello alto agli ingressi per il controllo della direzione di conteggio (pin 10) dei contatori DD2-DD4. Raggiunto il valore massimo di 255, il livello di tensione all'uscita dell'elemento DD1.3 diventa basso e, attraverso il diodo VD3, blocca il funzionamento del generatore. Poiché il dispositivo non deve rispondere alla pressione simultanea di entrambi i pulsanti, è stata introdotta un'unità di blocco (resistenze R2, R6, R7). La tensione dal resistore R2 viene applicata all'ingresso di abilitazione conteggio (pin 5) del contatore DD2. Se vengono premuti entrambi i pulsanti, questo livello di tensione aumenta, il che disabilita il conteggio degli impulsi. Il circuito R11C12 viene utilizzato per azzerare i contatori DD2-DD4 quando viene applicata la tensione di alimentazione. Puoi ripristinarli in qualsiasi momento premendo il pulsante SB3. Poiché le uscite di 9 contatori sono collegate a un filo comune, i contatori funzionano in modalità decimale, generando un numero decimale a tre cifre in codice decimale binario alle uscite: il valore impostato della tensione di uscita. Questo numero viene fornito agli ingressi di indirizzo della PROM DS1. Ogni valore della tensione di uscita in esso contenuto corrisponde a una cella di memoria in cui è registrato l'equivalente binario di un numero decimale binario. Ad esempio, l'indirizzo 10 0011 0000 (rappresentazione decimale binaria di 230) è 11100110 (decimale binario 230). Il codice dalle uscite dell'RPZU DS1 viene applicato alle chiavi elettroniche montate sui transistor VT1 -VT8 e sui relè di controllo K1-K8. Sulla fig. 2 mostra uno schema di una sola chiave, le altre sono identiche. Le chiavi sui transistor discreti possono essere sostituite da un chip KR1109KT63 (ULN2803A) contenente otto di queste chiavi. Il numero dalle uscite dei contatori viene anche inviato all'unità di visualizzazione, costituita da convertitori del codice binario-decimale al "sette elementi" DD5-DD7 e indicatori LED HG1-HG3. L'indicatore HG3 mostra unità, HG2 - decine e HG1 - centinaia di volt. Sul transistor VT9 viene creato un nodo per cancellare uno zero insignificante nella cifra di ordine superiore dell'indicatore. Il collettore di questo transistor è collegato all'ingresso della soppressione dell'indicazione del convertitore di codice DD7. Se il contatore DD4 contiene il numero 1 o 2, viene fornita una tensione di alto livello al circuito di base del transistor VT9 attraverso il diodo VD18 o VD19, il transistor è aperto, l'indicatore HG1 è acceso. Allo stesso modo, sul transistor VT10, un'unità di soppressione zero insignificante è costruita sull'indicatore HG2. Se il numero nel contatore DD3 è diverso da zero, viene fornita una tensione di alto livello alla base del transistor VT10 attraverso i diodi VD20-VD23. Un livello logico basso sul collettore VT10 consente il funzionamento del convertitore di codice DD6 e dell'indicatore HG2. Se il contatore DD3 è zero, ma il transistor VT9 è aperto (nel contatore DD4 1 o 2), la tensione di basso livello viene fornita all'ingresso di soppressione del convertitore di codice DD6 attraverso il diodo VD24 dal collettore del transistor VT9. I diodi VD18-VD23 potrebbero essere abbandonati applicando segnali dalle uscite di overflow dei contatori corrispondenti ai circuiti di base dei transistor VT9 e VT10, ma in questo caso gli zeri insignificanti spenti lampeggeranno quando si preme il pulsante SB2. Se lo si desidera, è possibile escludere l'unità di indicazione e collegare all'uscita del trasformatore un voltmetro AC con un limite di misura di 300 V. In questo caso, è anche possibile rimuovere il chip RPZU e il contatore DD4 e commutare i restanti due lavorare in modalità binaria. I segnali agli interruttori a transistor che controllano i relè, in questo caso, dovrebbero essere dati dalle uscite dei contatori. La precisione dell'impostazione della tensione di uscita con questa semplificazione dipenderà dall'errore del voltmetro. Il circuito stampato per l'unità di controllo non è stato sviluppato, tuttavia alcuni dei nodi possono essere posizionati sui circuiti stampati mostrati in Fig. 3 e fig. 4. Una volta erano progettati per altri dispositivi, ma sono adatti anche a quello presentato nell'articolo. Gli elementi rimanenti possono essere montati su una breadboard collegando i loro cavi con un cavo di montaggio. I condensatori di blocco C5-C10 sono installati direttamente sui pin di alimentazione dei microcircuiti. Si noti che nella fig. 3, sono evidenziati a colori i numeri dei punti di collegamento della scheda di indicazione alle uscite dei contatori. Questi numeri corrispondono ai numeri di filo del cablaggio corrispondente nello schema di fig. 2.
Il dispositivo utilizza resistori MLT, tutti i condensatori vengono importati. Invece dei transistor KT315G, puoi utilizzare qualsiasi transistor della stessa serie. Inoltre, i transistor KT315G (VT1-VT8) possono essere sostituiti con 2SC945 e il resto con qualsiasi transistor npn a bassa potenza. I diodi KD522A possono essere sostituiti con KD521, KD510 con qualsiasi indice di lettere o 1N4148. Sostituzione dei diodi KD243V - diodi diffusi 1N4007. La possibilità di sostituire i microchip delle serie K176 e K561 con le loro controparti importate non è stata testata. Il microcircuito KR573RF5 deve essere programmato prima dell'installazione nel dispositivo. È consentito sostituirlo con una serie importata 2716 o 27C16. Pulsanti e interruttori possono essere qualsiasi cosa. I relè utilizzati sono RAS-1215 importati, possono essere sostituiti da altri con una tensione operativa dell'avvolgimento di 12 V e con contatti di commutazione in grado di commutare la corrente di carico richiesta. La resistenza dell'avvolgimento dei relè applicati è di 400 Ohm. Il trasformatore T1 può essere avvolto secondo le raccomandazioni di A. Terskov, ma con un avvolgimento aggiuntivo X per una tensione di 10 V, avvolto con un filo con un diametro di almeno 0,4 mm. Ma invece di un circuito magnetico PL 25x50x100, è meglio usare un circuito magnetico a sezione stretta ShL: è molto più facile avvolgere gli avvolgimenti non su due, ma su un telaio. Stabilire il dispositivo consiste nel selezionare, se necessario, la frequenza del generatore sull'elemento DD1.1. Con i valori degli elementi indicati nel diagramma, è di circa 2 Hz. Questa frequenza non deve essere impostata su un valore troppo alto, poiché i contatti del relè emetteranno forti scintille e bruceranno. Si consiglia inoltre di verificare la corretta programmazione della ROM. Quando gli indicatori HG1-HG3 sono impostati sul valore della tensione di uscita, il codice binario di questo numero dovrebbe apparire alle uscite dell'RPZU DS1. Se necessario, è possibile velocizzare l'impostazione della tensione introducendo un ulteriore interruttore SA1 e pulsante SB4 secondo lo schema riportato in fig. 5. Con la posizione dell'interruttore SA1 mostrata su di esso, il dispositivo funziona normalmente. Quando la modalità di impostazione rapida è abilitata, tutti i relè saranno disattivati, il che azzererà la tensione all'uscita del trasformatore. Utilizzando il pulsante SB4, un resistore R5 è collegato in parallelo con il resistore R35, aumentando così la frequenza del generatore di circa cinque volte. Ora puoi impostare rapidamente il valore desiderato sull'indicatore e quindi, tornando alla modalità normale, ottenere la tensione richiesta in uscita.
Il funzionamento di un trasformatore con l'unità di controllo descritta è accompagnato da un fenomeno così spiacevole come la bruciatura dei contatti del relè (che però colpisce sia il cursore LATR che gli interruttori). Se il carico del trasformatore contiene un componente induttivo (ad esempio un motore o un altro trasformatore), potrebbe essere necessario bypassare i contatti del relè con circuiti RC protettivi (non mostrati nello schema in Fig. 1). In alternativa, è possibile impostare la tensione senza carico e collegare il carico dopo, quindi i contatti non bruceranno. In conclusione, noto che l'uso dell'unità di controllo descritta non è limitato a un trasformatore da laboratorio, può essere utilizzato, ad esempio, in un alimentatore. In questo caso, sul trasformatore devono essere lasciati solo l'avvolgimento primario, gli avvolgimenti secondari II-VII e X e cinque relè (K1 - K5). Sarà possibile impostare la tensione da 1 a 31 V in incrementi di 1 V, il che è abbastanza per la maggior parte degli alimentatori da laboratorio. È possibile scaricare i file di programmazione EPROM DS1 in diversi formati con lo stesso contenuto da ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/trans.zip. Autore: E. Gerasimov
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