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Vorrichtung zum Aufwickeln von Zählerständen



Abb.1. Elektrisches schematisches Diagramm



Das Gerät ist für das Zurückspulen von Anzeigen von induktiven Stromzählern ohne Änderung ihrer Schaltkreise ausgelegt. In Bezug auf elektronische und elektronisch-mechanische Zähler, deren Design nicht in der Lage ist, den Messwert herunterzuzählen, ermöglicht das Gerät, die Aufzeichnung vollständig auf das Niveau der Blindleistung des Generators zu stoppen. Mit den in der Abbildung angegebenen Elementen ist das Gerät für eine Nennspannung von 220 V ausgelegt und die Wicklungsleistung beträgt ca. 2 kW. Die Verwendung anderer Elemente ermöglicht es Ihnen, die Leistung entsprechend zu erhöhen. Die gemäß dem vorgeschlagenen Schema zusammengebaute Vorrichtung wird einfach in die Steckdose eingeführt und der Zähler beginnt in der entgegengesetzten Richtung zu zählen. Die gesamte Verkabelung bleibt erhalten. Erdung ist nicht notwendig.

Schematische Darstellung des Gerätes

Die schematische Darstellung ist in Abb. Die Hauptelemente der Vorrichtung sind der Integrator, der die Widerstandsbrücke R1-R4 und der Kondensator C1 ist, der Impulstreiber (Zenerdioden D1, D2 und Widerstände R5, R6), der Logikknoten (Elemente DD1.1, DD2.1, DD2.2), der Taktgenerator (DD2.3, DD2.4), der Verstärker (T1, T2), die Endstufe (C2, T3, Br1) und das Netzteil am Transformator Tr1. Der Integrator ist so ausgelegt, dass er von der Netzspannung Signale trennt, die den Betrieb des logischen Knotens synchronisieren. Dies sind rechteckige TTL-Pegelimpulse an den Eingängen 1 und 2 des DD1.1-Elements. Die Signalfront am Eingang 1 DD1.1 fällt mit dem Beginn der positiven Halbwelle der Netzspannung und der Abnahme mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Die Signalfront am Eingang 2 DD1.1 fällt mit dem Einsetzen der positiven Halbwelle des Netzspannungsintegrals und der Abnahme mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Somit sind diese Signale Rechteckimpulse, die durch das Netzwerk synchronisiert und in der Phase relativ zueinander um einen Winkel p / 2 verschoben sind. Das der Netzspannung entsprechende Signal wird von dem Widerstandsteiler R1, R3, unter Verwendung eines Widerstandes R5 und einer Zenerdiode D2 auf einen Pegel von 5 V begrenzt, anschließend wird dem Logikknoten eine galvanische Trennung am Optokoppler OC1 zugeführt. In ähnlicher Weise wird ein dem Netzspannungsintegral entsprechendes Signal gebildet. Der Prozess der Integration wird durch die Prozesse des Ladens und Entladens des Kondensators C1 bereitgestellt. Der logische Knoten dient zur Erzeugung von Steuersignalen für den leistungsfähigen Schlüsseltransistor T3 der Endstufe. Der Steueralgorithmus ist mit den Ausgangssignalen des Integrators synchronisiert. Basierend auf der Analyse dieser Signale wird am Ausgang 4 des DD2.2-Elements ein Endstufensteuersignal erzeugt. Zu den erforderlichen Zeiten moduliert der logische Knoten das Ausgangssignal mit dem Hauptoszillatorsignal, wodurch eine Hochfrequenz-Leistungsaufnahme bereitgestellt wird. Um den Impulsvorgang des Aufladens des Speicherkondensators C2 zu gewährleisten, liegt der Hauptoszillator an den Logikelementen DD2.3 und DD2.4 an. Er erzeugt Impulse mit einer Frequenz von 2 kHz mit einer Amplitude von 5 V. Die Frequenz des Signals am Ausgang des Generators und das Tastverhältnis der Impulse werden durch die Parameter der Steuerketten C3-R20 und C4-R21 bestimmt. Diese Parameter können beim Abstimmen ausgewählt werden, um den größten Fehler bei der Messung der von dem Gerät verbrauchten elektrischen Energie zu gewährleisten. Das Steuersignal der Endstufe durch galvanische Trennung am Optokoppler OC3 wird dem Eingang eines zweistufigen Verstärkers an den Transistoren T1 und T2 zugeführt. Der Hauptzweck dieses Verstärkers ist das vollständige Öffnen mit der Einführung der Ausgangsstufe im Sättigungsmodus des Transistors T3 und seine zuverlässige Verriegelung zu den vom logischen Knoten bestimmten Zeitpunkten. Nur der Sättigungseingang und die vollständige Abschaltung ermöglichen es dem T3, unter den Hochlastbedingungen der Ausgangsstufe zu arbeiten. Wenn das zuverlässige vollständige Öffnen und Schließen von T3 nicht und in kürzester Zeit gewährleistet ist, bricht es innerhalb weniger Sekunden von einer Überhitzung ab. Die Stromversorgung ist nach dem klassischen Schema aufgebaut. Die Notwendigkeit für zwei Leistungskanäle wird durch das Merkmal des Ausgangsstufenmodus bestimmt. Stellen Sie sicher, dass eine sichere Öffnung des T3 nur mit einer Spannung von mindestens 12V möglich ist, und für die Versorgung von Mikroschaltkreisen ist eine stabilisierte Spannung von 5V erforderlich. Gleichzeitig kann nur der negative Pol des 5-Volt-Ausgangs als gemeinsamer Draht betrachtet werden. Es darf nicht geerdet oder mit Netzwerkkabeln verbunden sein. Die Hauptanforderung an die Stromversorgung ist die Fähigkeit, am Ausgang von 36 V einen Strom von bis zu 2 A bereitzustellen. Dies ist für den Eingang eines leistungsfähigen Schlüsseltransistors der Endstufe zur Sättigung im geöffneten Zustand notwendig. Andernfalls wird viel Energie verbraucht, und es wird fehlschlagen.

Teile und Konstruktion

Die Chips können verwendet werden: 155, 133, 156 und andere Serien. Es wird nicht empfohlen, Mikrochips zu verwenden, die auf MOSFET-Strukturen basieren, da sie anfälliger für Störungen durch den Betrieb einer starken Kaskade sind. Der Schlüsseltransistor T3 muss auf einem Heizkörper mit einer Fläche von mindestens 200 cm2 installiert werden. Für den Transistor T2 wird ein Strahler mit einer Fläche von mindestens 50 cm2 verwendet. Aus Sicherheitsgründen sollte das Metallgehäuse des Gerätes nicht als Heizkörper verwendet werden. Der Speicherkondensator C2 kann nur unpolar sein. Die Verwendung eines Elektrolytkondensators ist nicht erlaubt. Der Kondensator muss für eine Spannung von mindestens 400V ausgelegt sein. Widerstände: R1 - R4, R15 Typ MLT-2; R18, R19 - Draht mit einer Leistung von nicht weniger als 10 W; andere Widerstände vom Typ MLT-0,25. Transformator Tr1 - jede Leistung ca. 100 W mit zwei getrennten Sekundärwicklungen. Die Spannung der Wicklung 2 muss 24 - 26 betragen. In muss die Spannung der Wicklung 3 4 - 5 V betragen. Hauptvoraussetzung ist, dass die Wicklung 2 für einen Strom von 2 - 3 A ausgelegt sein sollte. Die Wicklung 3 ist stromsparend, die Stromaufnahme von ihr wird 50 mA nicht überschreiten. Das Gerät als Ganzes ist in einem Gehäuse zusammengebaut. Es ist sehr praktisch (insbesondere für Verschwörungszwecke), zu diesem Zweck ein Gehäuse aus einem Haushaltsspannungsregler zu verwenden, der in der jüngsten Vergangenheit weit verbreitet zum Betreiben von Lampen-Fernsehgeräten verwendet wurde.

Anpassung.

Vorsicht beim Einstellen der Schaltung! Beachten Sie, dass nicht der gesamte Niederspannungsteil des Stromkreises eine galvanische Trennung vom Stromnetz hat! Es wird nicht empfohlen, das Metallgehäuse des Geräts als Strahler für den Ausgangstransistor zu verwenden. Der Einsatz von Sicherungen ist ein Muss! Der Speicherkondensator arbeitet im Grenzmodus. Bevor das Gerät eingeschaltet wird, muss es in einem robusten Metallgehäuse untergebracht werden. Die Verwendung eines elektrolytischen (Oxid-) Kondensators ist nicht erlaubt! Das Niederspannungsnetzgerät wird getrennt von anderen Modulen geprüft. Er muss am Ausgang von 36 V einen Strom von mindestens 2 A und für die Versorgung des Steuersystems 5 V bereitstellen. Der Integrator wird mit einem Zweistrahloszilloskop überprüft. Zu diesem Zweck ist der gemeinsame Oszilloskopdraht mit dem Nullleiter (N) verbunden, der erste Kanalleiter mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R3 und der zweite Kanalleiter mit dem Verbindungspunkt R2 und R4. Auf dem Bildschirm sollten Sie zwei Sinuslinien mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von jeweils etwa 150 V sehen, die entlang der Zeitachse um einen Winkel von p / 2 verschoben sind. Ferner wird das Vorhandensein von Signalen an den Ausgängen der Begrenzer überprüft, indem das Oszilloskop parallel zu den Zener-Dioden D1 und D2 geschaltet wird. Verbinden Sie dazu das gemeinsame Oszilloskopkabel mit dem N-Punkt des Netzwerks. Die Signale müssen eine regelmäßige rechteckige Form haben, eine Frequenz von 50 Hz, eine Amplitude von etwa 5 V und müssen ebenfalls um einen Winkel von p / 2 entlang der Zeitachse versetzt sein. Es ist erlaubt, Impulse innerhalb von nicht mehr als 1 ms zu erhöhen oder zu verringern. Wenn die Phasenverschiebung der Signale von p / 2 abweicht, wird sie durch Auswahl des Kondensators C1 korrigiert. Die Steilheit der Front und der Abfall der Pulse kann durch Auswahl der Widerstände der Widerstände R5 und R6 geändert werden. Diese Widerstände müssen mindestens 8 kΩ betragen, da sonst die Signalpegelbegrenzer die Qualität des Integrationsprozesses beeinflussen, was schließlich zu einer Überlastung des Endstufentransistors führen wird. Dann richten Sie den Generator ein, nachdem Sie den Leistungsteil des Stromkreises vom Netz getrennt haben. Der Generator muss Impulse mit einer Amplitude von 5 V und einer Frequenz von etwa 2 kHz erzeugen. Die Pulsbreite beträgt ungefähr 1/1. Falls notwendig, werden die Kondensatoren C3, C4 oder die Widerstände R20, R21 für diesen Zweck ausgewählt. Der logische Knoten erfordert keine ordnungsgemäße Installation der Anpassung. Es empfiehlt sich, mit Hilfe eines Oszilloskops zu überprüfen, dass an den Eingängen 1 und 2 des Elements DD1.1 periodische Signale rechteckiger Form vorliegen, die entlang der Zeitachse um einen Winkel p / 2 zueinander verschoben sind. Am Ausgang 4 DD2.2 werden periodisch alle 10 ms Bursts von 2 kHz-Pulsen erzeugt, wobei die Dauer jedes Bursts 5 ms beträgt.
Die Einstellung der Ausgangsstufe besteht darin, die Strombasis des Transistors T3 auf einen Pegel von mindestens 1,5-2 A einzustellen. Dies ist notwendig, um diesen Transistor im offenen Zustand zu sättigen. Zur Abstimmung wird empfohlen, die Endstufe mit einem Verstärker vom Logikknoten zu trennen (den Widerstand R22 vom Ausgang des Elements DD2.2 zu trennen) und die Kaskade durch Anlegen einer Spannung von +5 V an den getrennten Kontakt des Widerstands R22 direkt von der Stromversorgung zu steuern. Anstelle des Kondensators C1 ist vorübergehend eine n-Last in Form einer 100 Watt Glühlampe enthalten. Der Strom der Basis T3 wird durch Auswählen des Widerstands des Widerstands R18 eingestellt. Dazu müssen eventuell die Verstärker R13 und R15 ausgewählt werden. Nach dem Zünden des Optokopplers OC3 sollte der Strom der Basis des Transistors T3 fast auf Null (einige μA) absinken. Eine solche Abstimmung liefert den günstigsten thermischen Betriebsmodus eines leistungsfähigen Schlüsseltransistors der Ausgangskaskade.
Stellen Sie nach dem Einrichten aller Elemente alle Verbindungen in der Schaltung wieder her und überprüfen Sie den Betrieb der Schaltungsanordnung. Es wird empfohlen, dass das erste Hochfahren mit einem reduzierten Kapazitätswert des Kondensators C2 auf ungefähr 1 & mgr; F durchgeführt wird. Lassen Sie das Gerät nach dem Einschalten einige Minuten laufen, wobei Sie besonders auf den Temperaturmodus des Schlüsseltransistors achten müssen. Wenn alles in Ordnung ist - können Sie die Kapazität des Kondensators C2 erhöhen. Erhöhen Sie die Kapazität auf den Nennwert in mehreren Stufen, jedes Mal überprüft die Temperaturregime. Die Stärke der Wicklung 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 den Wert des Stoßstromes der Ladung bestimmt. Seine Größe kann beurteilt werden, indem das Oszilloskop parallel zum Widerstand R19 angeschlossen wird. Für Transistoren KT848A sollte es nicht mehr als 20 A betragen. Wenn Sie die Leistung der Wicklung erhöhen möchten, müssen Sie leistungsstärkere Transistoren sowie Dioden Br1 verwenden. Aber es ist besser, eine andere Schaltung mit einer Ausgangsstufe auf vier Transistoren zu verwenden. Es wird nicht empfohlen, zu viel Wickelkraft zu verwenden. In der Regel sind 1 kW ausreichend. Wenn das Gerät mit anderen Verbrauchern zusammenarbeitet, zieht das Messgerät die Leistung des Geräts von seiner Leistung ab, aber die Verdrahtung wird mit Blindleistung geladen. Dies muss berücksichtigt werden, um die Verkabelung nicht zu deaktivieren.