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Vorrichtung zum Abwickeln von Zählerständen



Abb.1. Schaltplan



Das Gerät ist so konzipiert, dass es die Anzeigen von Induktionsmessgeräten abwickelt, ohne deren Schaltschema zu ändern. Bei elektronischen und elektronisch-mechanischen Zählern, deren Aufbau auf der Unfähigkeit beruht, Countdown-Werte abzulesen, können Sie die Berechnung der Blindleistung des Generators vollständig einstellen. Mit den im Diagramm angegebenen Elementen ist das Gerät für eine Nennspannung von 220 V und eine Abwicklungsleistung von ca. 2 kW ausgelegt. Durch die Verwendung anderer Elemente können Sie die Leistung entsprechend erhöhen. Die nach dem vorgeschlagenen Schema zusammengestellte Vorrichtung wird einfach in den Auslass eingesetzt, und der Zähler beginnt in entgegengesetzter Richtung zu zählen. Die gesamte elektrische Verkabelung bleibt intakt. Eine Erdung ist nicht erforderlich.

Prinzipschaltbild des Gerätes

Das schematische Diagramm ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Hauptelemente der Vorrichtung sind der Integrator, der eine Widerstandsbrücke R1-R4 und ein Kondensator C1 ist, ein Impulsformer (Zenerdioden D1, D2 und Widerstände R5, R6), ein Logikknoten (Elemente DD1.1, DD2.1, DD2.2), ein Taktgenerator (DD2.3, DD2.4), einen Verstärker (T1, T2), eine Endstufe (C2, T3, Br1) und ein Netzteil am Transformator Tr1. Der Integrator dient dazu, Signale aus der Netzspannung zu extrahieren, die den Betrieb des logischen Knotens synchronisieren. Dies sind Rechteckimpulse mit TTL-Pegel an den Eingängen 1 und 2 des DD1.1-Elements. Die Vorderseite des Signals am Eingang 1 DD1.1 fällt mit dem Beginn der positiven Halbwelle der Netzspannung und dem Abfall zusammen - mit dem Beginn der negativen Halbwelle. Die Vorderseite des Signals am Eingang 2 von DD1.1 fällt mit dem Beginn der positiven Halbwelle des Integrals der Netzspannung zusammen, und der Abfall fällt mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Somit sind diese Signale Rechteckimpulse, die vom Netzwerk synchronisiert und um den Winkel p / 2 gegeneinander phasenverschoben werden. Das der Netzspannung entsprechende Signal wird vom Widerstandsteiler R1, R3 abgenommen, mit Hilfe des Widerstandes R5 und der Zenerdiode D2 auf den Pegel von 5 V begrenzt und dann über die galvanische Entkopplung am Optron OC1 zum Logikknoten. Ebenso wird ein Signal erzeugt, das dem Integral der Netzspannung entspricht. Der Integrationsprozess wird durch die Prozesse des Ladens und Entladens des Kondensators C1 bereitgestellt. Der logische Knoten dient zur Erzeugung von Steuersignalen für einen leistungsfähigen Tastentransistor T3 der Endstufe. Der Steueralgorithmus wird durch die Integratorausgangssignale synchronisiert. Basierend auf der Analyse dieser Signale wird am Ausgang 4 des Elements DD2.2 ein Signal zur Steuerung der Ausgangsstufe erzeugt. Zu den erforderlichen Zeitpunkten moduliert der logische Knoten das Ausgangssignal des Hauptoszillatorsignals und liefert so einen Hochfrequenzstromverbrauch. Um einen Impulsvorgang zum Laden des Speicherkondensators C2 bereitzustellen, wird ein Hauptoszillator an den Logikelementen DD2.3 und DD2.4 verwendet. Sie erzeugt Impulse mit einer Frequenz von 2 kHz und einer Amplitude von 5 V. Die Frequenz des Signals am Ausgang des Generators und das Tastverhältnis der Impulse werden durch die Parameter der Zeitsteuerketten C3-R20 und C4-R21 bestimmt. Diese Parameter können während der Einstellung angepasst werden, um den größten Fehler bei der Messung des vom Gerät verbrauchten Stroms sicherzustellen. Das Ausgangskaskadensteuersignal wird durch galvanische Trennung am Optokoppler OS3 dem Eingang eines zweistufigen Verstärkers an T1- und T2-Transistoren zugeführt. Der Hauptzweck dieses Verstärkers besteht in der vollständigen Öffnung mit Eingang in den Sättigungsmodus des T3-Transistors der Ausgangsstufe und seiner zuverlässigen Verriegelung zu den vom Logikknoten bestimmten Zeitpunkten. Nur die Einführung der Sättigung und des vollständigen Schließens ermöglicht es dem T3, unter schwierigen Bedingungen der Ausgangsstufe zu arbeiten. Wenn Sie nicht für ein zuverlässiges vollständiges Öffnen und Schließen des T3 und für die Mindestzeit sorgen, tritt innerhalb weniger Sekunden eine Überhitzung auf. Das Netzteil ist nach dem klassischen Schema aufgebaut. Die Notwendigkeit, zwei Leistungskanäle zu verwenden, wird durch die Funktion des Endstufenmodus vorgegeben. Es ist möglich, ein zuverlässiges Öffnen von T3 nur bei einer Versorgungsspannung von mindestens 12 V sicherzustellen, und eine stabile Spannung von 5 V ist erforderlich, um die Chips mit Strom zu versorgen. In diesem Fall kann die gemeinsame Leitung nur bedingt als Minuspol des 5-Volt-Ausgangs betrachtet werden. Es darf nicht geerdet oder an die Netzwerkkabel angeschlossen werden. Die Hauptanforderung an die Stromversorgung ist die Fähigkeit, einen Strom von bis zu 2 A am Ausgang von 36 V bereitzustellen. Dies ist erforderlich, damit ein leistungsfähiger Schlüsseltransistor der Ausgangsstufe im geöffneten Zustand in den Sättigungsmodus geschaltet werden kann. Andernfalls wird mehr Energie verbraucht und es fällt aus.

Details und Aufbau

Chips können verwendet werden: 155, 133, 156 und andere Serien. Der Einsatz von Mikroschaltungen auf Basis von MOS-Strukturen wird nicht empfohlen, da diese anfälliger für Störungen durch den Betrieb einer leistungsfähigen Schlüsselkaskade sind. Der Schlüsseltransistor T3 muss auf dem Kühler mit einer Fläche von mindestens 200 cm2 installiert werden. Für den T2-Transistor wird ein Strahler mit einer Fläche von mindestens 50 cm2 verwendet. Aus Sicherheitsgründen sollte das Metallgehäuse des Geräts nicht als Heizkörper verwendet werden. Der Speicherkondensator C2 kann nur unpolar sein. Die Verwendung eines Elektrolytkondensators ist nicht zulässig. Der Kondensator muss für eine Spannung von mindestens 400 V ausgelegt sein. Widerstände: R1 - R4, R15 Typ MLT-2; R18, R19 - Drahtleistung nicht weniger als 10 W; andere Widerstände wie MLT-0,25. Tr1-Transformator - jede Leistung von ca. 100 W mit zwei getrennten Sekundärwicklungen. Die Spannung der Wicklung 2 sollte 24 - 26 V betragen, die Spannung der Wicklung 3 sollte 4 - 5 V betragen. Die Hauptanforderung ist, dass die Wicklung 2 für einen Strom von 2 - 3 A ausgelegt ist. Die Wicklung 3 hat eine geringe Leistung, die Stromaufnahme beträgt nicht mehr als 50 mA. Das Gerät als Ganzes wird auf jeden Fall abgeholt. Es ist sehr praktisch (insbesondere zum Zweck der Verschwörung), hierfür den Fall eines Haushaltsspannungsreglers zu verwenden, der in der jüngeren Vergangenheit häufig zur Stromversorgung von Lampenfernsehgeräten verwendet wurde.

Anpassung.

Seien Sie vorsichtig beim Aufbau der Schaltung! Denken Sie daran, dass nicht der gesamte Niederspannungsteil des Stromkreises vom Stromnetz galvanisch getrennt ist! Es wird nicht empfohlen, das Metallgehäuse des Geräts als Strahler für den Ausgangstransistor zu verwenden. Der Einsatz von Sicherungen - ein Muss! Der Speicherkondensator arbeitet im Begrenzungsmodus. Bevor Sie das Gerät einschalten, muss es in ein stabiles Metallgehäuse gelegt werden. Die Verwendung eines Elektrolytkondensators (Oxidkondensators) ist nicht zulässig! Die Niederspannungsversorgung wird getrennt von anderen Modulen geprüft. Es muss einen Strom von mindestens 2 A am Ausgang von 36 V sowie 5 V zur Versorgung des Steuerungssystems liefern. Der Integrator wird mit einem Zweistrahl-Oszilloskop überprüft. Dazu wird der gemeinsame Draht des Oszilloskops mit dem neutralen Draht des elektrischen Netzwerks (N) verbunden, der Draht des ersten Kanals wird mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R3 verbunden und der Draht des zweiten Kanals wird mit dem Verbindungspunkt R2 und R4 verbunden. Auf dem Bildschirm sollten zwei um den Winkel p / 2 entlang der Zeitachse gegeneinander versetzte Sinuskurven mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von jeweils ca. 150 V sichtbar sein. Überprüfen Sie anschließend die Ausgänge der Begrenzer auf Signale und schließen Sie das Oszilloskop parallel zu den Zenerdioden D1 und D2 an. Dazu wird der gemeinsame Draht des Oszilloskops mit dem Punkt N des Netzwerks verbunden. Die Signale müssen eine regelmäßige Rechteckform, eine Frequenz von 50 Hz und eine Amplitude von etwa 5 V haben und außerdem um einen Winkel p / 2 entlang der Zeitachse zueinander versetzt sein. Das Erhöhen und Verringern von Impulsen innerhalb von maximal 1 ms ist zulässig. Wenn sich die Phasenverschiebung der Signale von p / 2 unterscheidet, wird sie durch Auswahl des Kondensators C1 eingestellt. Die Steilheit der Front und die Abnahme der Impulse können durch Auswahl des Widerstands der Widerstände R5 und R6 geändert werden. Diese Widerstände sollten mindestens 8 kOhm betragen, sonst beeinträchtigen die Signalpegelbegrenzer die Qualität des Integrationsprozesses, was letztendlich zu einer Überlastung des Endstufentransistors führt. Stellen Sie dann den Generator ein und trennen Sie den Leistungsteil des Stromkreises vom Stromnetz. Der Generator sollte Impulse mit einer Amplitude von 5 V und einer Frequenz von ca. 2 kHz erzeugen. Die Pulsdauer beträgt ungefähr 1/1. Wählen Sie dazu ggf. die Kondensatoren C3, C4 oder die Widerstände R20, R21. Der logische Knoten muss nicht angepasst werden, sofern er korrekt installiert ist. Es ist wünschenswert, nur mit einem Oszilloskop zu überprüfen, ob an den Eingängen 1 und 2 des Elements DD1.1 periodische Signale mit rechteckiger Form vorliegen, die entlang der Zeitachse um den Winkel p / 2 relativ zueinander verschoben sind. Am Ausgang 4 von DD2.2 sollten periodisch alle 10 ms Bursts mit 2 kHz-Impulsen gebildet werden, wobei die Dauer jeder Charge 5 ms beträgt.
Durch Einstellen der Ausgangsstufe wird der Basisstrom des Transistors T3 auf einen Pegel von mindestens 1,5 bis 2 A eingestellt. Es ist erforderlich, diesen Transistor im offenen Zustand zu sättigen. Zur Abstimmung wird empfohlen, die Endstufe mit dem Verstärker vom Logikknoten zu trennen (den Widerstand R22 vom Ausgang des DD2.2-Elements trennen) und die Kaskade durch Anlegen von +5 V an den Trennkontakt des Widerstands R22 direkt von der Stromversorgung zu steuern. Anstelle des Kondensators C1 wird vorübergehend die nA-Last in Form einer 100 W-Glühlampe eingeschaltet. Der eingestellte Basisstrom T3 bestimmt den Widerstandswert des Widerstandes R18. Dies erfordert möglicherweise eine weitere Auswahl der Verstärker R13 und R15. Nach dem Zünden des Optokopplers OS3 soll der Basisstrom des Transistors T3 auf nahezu Null (einige µA) abfallen. Diese Einstellung bietet die günstigste thermische Funktionsweise eines leistungsfähigen Tastentransistors der Endstufe.
Stellen Sie nach dem Einstellen aller Elemente alle Verbindungen im Schaltkreis wieder her und überprüfen Sie die Funktion der Schaltkreisbaugruppe. Die erste Einbeziehung wird empfohlen, um mit einem reduzierten Kapazitätswert des Kondensators C2 auf ungefähr 1 Mikrofarad zu arbeiten. Lassen Sie das Gerät nach dem Einschalten einige Minuten einwirken und achten Sie dabei besonders auf die Temperaturbedingungen des Tastentransistors. Wenn alles in Ordnung ist, können Sie die Kapazität des Kondensators C2 erhöhen. Es wird empfohlen, die Kapazität bei jeder Überprüfung der Temperaturbedingungen in mehreren Schritten auf den Nennwert zu erhöhen. Die Leistung des Abwickelns hängt hauptsächlich von der Kapazität des Kondensators C2 ab. Um die Leistung zu erhöhen, benötigen Sie einen größeren Kondensator. Der Grenzwert der Kapazität wird durch die Größe des gepulsten Ladestroms bestimmt. Sein Wert kann beurteilt werden, indem ein Oszilloskop parallel zum Widerstand R19 angeschlossen wird. Für die Transistoren KT848A sollte sie 20 A nicht überschreiten. Wenn Sie die Leistung der Wicklung erhöhen möchten, müssen Sie leistungsstärkere Transistoren sowie Br1-Dioden verwenden. Es ist jedoch besser, eine andere Schaltung mit einer Ausgangsstufe für vier Transistoren zu verwenden. Es wird nicht empfohlen, zu viel Abrollkraft zu verwenden. In der Regel reicht 1 kW. Wenn das Gerät mit anderen Verbrauchern zusammenarbeitet, zieht der Zähler die Leistung des Geräts von ihrer Leistung ab, die Verkabelung wird jedoch mit Blindleistung belastet. Dies sollte berücksichtigt werden, um die elektrische Verkabelung nicht zu beschädigen.