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Gerät zum Aufwickeln der Messwerte von elektrischen Messgeräten



Abb. 1 Elektrisches Schaltplan



Das Gerät ist so konstruiert, dass es die Anzeigen von induktiven elektrischen Messgeräten zurückspulen kann, ohne dass die Schaltkreise geändert werden müssen. In Bezug auf elektronische und elektronisch-mechanische Zähler, deren Aufbau nicht in der Lage ist, die Messwerte zu zählen, erlaubt das Gerät die vollständige Aufhebung der Aufzeichnung auf die Blindleistung des Generators. Bei den auf dem Diagramm angezeigten Elementen ist das Gerät für eine Nennspannung von 220 V ausgelegt und die Wicklungsleistung beträgt ca. 2 kW. Durch die Verwendung anderer Elemente können Sie die Leistung entsprechend erhöhen. Die nach dem vorgeschlagenen Schema zusammengesetzte Vorrichtung wird einfach in die Steckdose gesteckt, und der Zähler beginnt in die entgegengesetzte Richtung zu zählen. Alle Verdrahtung bleibt erhalten. Erdung ist nicht notwendig.

Schematische Darstellung des Gerätes

Schematische Darstellung ist in Abb. Die Hauptelemente der Vorrichtung sind der Integrator, der die Widerstandsbrücke R1-R4 und der Kondensator C1, der Pulstreiber (Zenerdioden D1, D2 und Widerstände R5, R6), der Logikknoten (DD1.1, DD2.1, DD2.2 Elemente), der Taktgenerator (T1, T2), der Endstufe (C2, T3, Br1) und der Stromversorgungseinheit am Transformator Tr1 (DD2.3, DD2.4), dem Verstärker (T1, T2) Der Integrator ist so ausgelegt, dass er von den Netzspannungssignalen isoliert wird, die den Betrieb des logischen Knotens synchronisieren. Diese sind rechteckige TTL-Pegelimpulse 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 - mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Die Signalfront am Eingang 2 DD1.1 fällt mit dem Einsetzen der positiven Halbwelle des Netzspannungsintegrals zusammen und der Zerfall fällt mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Somit sind diese Signale Rechteckimpulse, die durch das Netzwerk synchronisiert und in Phase relativ zueinander um einen Winkel p / 2 versetzt sind. Das Signal, das der Netzspannung entspricht, wird aus dem Widerstandsteiler R1, R3 entfernt, wird unter Verwendung eines Widerstands R5 und einer Zenerdiode D2 auf einen Pegel von 5 V begrenzt, dann wird durch eine galvanische Trennung am Optokoppler OC1 der logischen Einheit zugeführt. In ähnlicher Weise wird ein Signal gebildet, das dem Netzspannungsintegral entspricht. Der Prozess der Integration wird durch die Prozesse der Ladung und Entladung des Kondensators C1 bereitgestellt. Der Logikknoten dient zur Erzeugung von Steuersignalen für den leistungsfähigen Schlüsseltransistor T3 der Endstufe. Der Regelalgorithmus ist mit den Ausgangssignalen des Integrators synchronisiert. Basierend auf der Analyse dieser Signale wird am Ausgang 4 des DD2.2-Elements ein Ausgangssteuersignal erzeugt. Zu den notwendigen Zeiten moduliert der Logikknoten das Ausgangssignal mit dem Master-Oszillatorsignal und liefert einen hochfrequenten Leistungsverbrauch. Um den Impulsvorgang des Aufladens des Speicherkondensators C2 zu gewährleisten, ist der Masteroszillator an den Logikelementen DD2.3 und DD2.4. Es erzeugt Impulse mit einer Frequenz von 2 kHz bei einer Amplitude von 5 V. Die Frequenz des Signals am Ausgang des Generators und das Tastverhältnis der Impulse werden durch die Parameter der Zeitsteuerungsketten C3-R20 und C4-R21 bestimmt. Diese Parameter können während des Tunings ausgewählt werden, um den größten Fehler bei der Dosierung der vom Gerät verbrauchten elektrischen Energie zu gewährleisten. Das Steuersignal der Endstufe durch die galvanische Trennung am Optokoppler OC3 wird dem Eingang eines zweistufigen Verstärkers an den Transistoren T1 und T2 zugeführt. Der Hauptzweck dieses Verstärkers ist die volle Öffnung mit der Einführung der Endstufe im Sättigungsmodus des Transistors T3 und eine zuverlässige Verriegelung an den durch den logischen Knoten bestimmten Zeitpunkten. Nur der Sättigungs- und Vollschluss-Eingang ermöglicht es dem T3, in den harten Betriebsbedingungen der Endstufe zu arbeiten. Wenn Sie nicht sicheres vollständiges Öffnen und Schließen von T3 und in einer minimalen Zeit sicherstellen, dann bricht es von der Überhitzung in einigen Sekunden ab. Die Stromversorgung erfolgt nach dem klassischen Schema. Die Notwendigkeit für zwei Leistungskanäle wird durch das Merkmal des Ausgangsstufenmodus diktiert. Sicherstellen, dass ein zuverlässiges Öffnen des T3 nur bei einer Spannung von mindestens 12 V möglich ist und die Chips eine stabile Spannung von 5 V benötigen. Gleichzeitig ist es nur möglich, den negativen Pol der 5-Volt-Ausgabe als gemeinsamer Draht zu betrachten. Es darf nicht geerdet oder mit Netzdrähten verbunden sein. Die Hauptanforderung für die Stromversorgung ist die Möglichkeit, einen Strom von bis zu 2 A am Ausgang von 36 V zu liefern. Dies ist notwendig für die Eingabe eines leistungsfähigen Schlüsseltransistors der Ausgangsstufe zur Sättigung im offenen Zustand. Andernfalls wird es große Macht zerstreuen, und es wird scheitern.

Teile und Bau

Mikroschaltungen können verwendet werden: 155, 133, 156 und andere Serien. Es wird nicht empfohlen, Mikrochips auf der Basis von MOSFET-Strukturen zu verwenden, da sie anfälliger für Störungen durch den Betrieb einer leistungsstarken Schlüsselstufe sind. Der Schlüsseltransistor T3 muss auf dem Heizkörper mit einer Fläche von mindestens 200 cm2 installiert werden. Für den Transistor T2 wird ein Kühler mit einer Fläche von mindestens 50 cm2 verwendet. Aus Sicherheitsgründen darf das Metallgehäuse des Gerätes 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 400V ausgelegt sein. Widerstände: R1 - R4, R15 Typ MLT-2; R18, R19 - Draht mit einer Leistung von mindestens 10 W; Andere Widerstände des Typs MLT-0,25. Transformator Tr1 - jede Leistung ca. 100 W mit zwei separaten Sekundärwicklungen. Die Spannung der Wicklung 2 muss 24 - 26 betragen. Die Spannung der Wicklung 3 muss 4 - 5 V betragen. Wichtig ist, dass die Wicklung 2 für einen Strom von 2 - 3 A ausgelegt werden soll. Die Wicklung 3 ist schwach, die Stromaufnahme von ihr beträgt 50 mA nicht. Das Gerät als Ganzes wird in einem Gehäuse montiert. Es ist sehr bequem (vor allem für Verschwörungszwecke), zu diesem Zweck ein Gehäuse aus einem Haushalt Spannungsregler, die in der jüngsten Vergangenheit wurde weit verbreitet für die Versorgung von Lampen-TVs verwendet.

Einstellung.

Seien Sie vorsichtig beim Einstellen der Schaltung! Denken Sie daran, dass nicht alle Niederspannungs-Teil der Schaltung eine galvanische Trennung vom elektrischen Netz hat! Es wird nicht empfohlen, das Metallgehäuse des Gerätes als Heizkörper für den Ausgangstransistor zu verwenden. Der Einsatz von Sicherungen ist ein Muss! Der Speicherkondensator arbeitet im Grenzzustand, also muss er vor dem Einschalten des Gerätes in ein stabiles Metallgehäuse gesteckt werden. Die Verwendung eines elektrolytischen (Oxid-) Kondensators ist nicht erlaubt! Das Niederspannungsnetzteil wird separat von anderen Modulen geprüft. Es muss einen Strom von mindestens 2 A am Ausgang von 36 V sowie 5 V zur Stromversorgung der Steuerung bereitstellen. Der Integrator wird durch ein Zwei-Strahl-Oszilloskop getestet. Zu diesem Zweck ist der gemeinsame Oszilloskopdraht mit der neutralen Stromleitung (N) verbunden, der erste Kanaldraht ist mit dem Anschlusspunkt der Widerstände R1 und R3 verbunden und der zweite Kanaldraht ist mit dem Anschlusspunkt R2 und R4 verbunden. Auf dem Bildschirm soll man zwei Sinusoide mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von etwa 150 V sehen, die entlang der Zeitachse um einen Winkel von p / 2 versetzt sind. Ferner wird das Vorhandensein von Signalen an den Ausgängen der Begrenzer überprüft, indem das Oszilloskop parallel zu den Zenerdioden D1 und D2 verbunden wird. Dazu verbinden Sie das gemeinsame Oszilloskop-Kabel mit dem Netzwerkpunkt N. Die Signale müssen eine rechteckige Form haben, eine Frequenz von 50 Hz, eine Amplitude von etwa 5 V und müssen auch um einen Winkel von p / 2 entlang der Zeitachse versetzt sein. Ein Anstieg und Sturz von Impulsen ist für nicht mehr als 1 ms erlaubt. Wenn sich die Phasenverschiebung der Signale von p / 2 unterscheidet, wird sie durch Auswahl des Kondensators C1 korrigiert. Die Steilheit der Vorderseite und der Abfall der Impulse können durch Auswählen der Widerstände der Widerstände R5 und R6 geändert werden. Diese Widerstände müssen mindestens 8 kΩ betragen, da sonst die Signalpegelbegrenzer die Qualität des Integrationsprozesses beeinträchtigen, was schließlich zu einer Überlastung des Endstufentransistors führt. Dann richten Sie den Generator ein, nachdem Sie das Stromteil 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 ca. 1/1. Gegebenenfalls werden hierzu Kondensatoren C3, C4 oder Widerstände R20, R21 ausgewählt. Der logische Knoten benötigt keine korrekte Installation. Es empfiehlt sich, mit Hilfe eines Oszilloskops zu überprüfen, dass an den Eingängen 1 und 2 des Elements DD1.1 periodische Signale einer rechteckigen Form relativ zueinander entlang der Zeitachse um einen Winkel p / 2 verschoben sind. Am Ausgang 4 DD2.2 werden alle 10 ms periodisch Bursts von 2 kHz Impulsen erzeugt, die Dauer jedes Bursts beträgt 5 ms.
Die Einstellung der Ausgangsstufe ist, 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. Für die Abstimmung empfiehlt es sich, die Endstufe mit einem Verstärker vom Logikknoten zu trennen (den Widerstand R22 vom Ausgang des DD2.2-Elements zu trennen) und die Kaskade zu steuern, indem eine Spannung von +5 V an den abgeschalteten Kontakt des Widerstands R22 direkt von der Stromversorgung angelegt wird. Anstelle des Kondensators C1 ist eine n-Last in Form einer 100 W-Glühlampe vorübergehend enthalten. Der Strom der Basis T3 wird durch Auswahl des Widerstandes des Widerstands R18 eingestellt. Hierzu kann es notwendig sein, die Verstärker R13 und R15 auszuwählen. Nach dem Zünden des Optokopplers OC3 sollte der Strom der Basis des Transistors T3 nahezu auf Null (mehrere μA) abnehmen. Eine solche Abstimmung liefert die günstigste thermische Betriebsart eines leistungsfähigen Schlüsseltransistors der Ausgangsstufe.
Nach dem Einrichten aller Elemente müssen alle Anschlüsse im Schaltkreis wiederhergestellt und der Betrieb der Schaltungsbaugruppe überprüft werden. Es wird empfohlen, die erste Umschaltung mit einem reduzierten Wert der Kapazität C2 bis zu etwa 1 μF durchzuführen. Nach dem Einschalten des Gerätes lassen Sie es einige Minuten laufen, wobei besonderes Augenmerk auf die Temperaturregelung des Schlüsseltransistors gelegt wird. Wenn alles in Ordnung ist - können Sie die Kapazität des Kondensators C2 erhöhen. Die Kapazitätserhöhung des Nennwertes wird in mehreren Stufen empfohlen, wobei jedes Mal die Temperaturregelung überprüft wird. Die Leistung der Wicklung hängt in erster Linie 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 Impulsstroms 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 wollen, müssen Sie leistungsfähigere Transistoren sowie Dioden Br1 verwenden. Aber es ist besser, eine andere Schaltung mit einer Endstufe auf vier Transistoren zu verwenden. Es wird nicht empfohlen, zu viel Kraft der Wicklung zu verwenden. In der Regel reicht 1 kW. Wenn das Gerät in Verbindung mit anderen Verbrauchern arbeitet, wird das Messgerät die Leistung des Gerätes von seiner Leistung subtrahieren, aber die Verdrahtung wird mit Blindleistung belastet. Dies muss berücksichtigt werden, um die Verdrahtung nicht zu deaktivieren.