Влаштування дистанційного блокування споживачів електроенергії. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Годинники, таймери, реле, комутатори навантаження

 Коментарі до статті

Сучасні побутові потужні електроприлади (електрочайники, мікрохвильові печі, пральні машини, калорифери, пилососи), особливо імпортні, вирізняються великим споживанням струму. Внаслідок одночасного включення кількох подібних пристроїв може відбутися перевантаження електропроводки з неприємними наслідками.

Пропонований пристрій виключає можливість підключення двох найбільш потужних обраних користувачем споживачів електроенергії (або двох груп). Один з них пріоритетніший - ведучий, інший - ведений. Провідний споживач може бути увімкнений у будь-який час, а ведений - тільки тоді, коли ведучий відключений. Наприклад, електрочайник – провідний споживач, а мікрохвильова піч – ведений. У цьому випадку не можна включити мікрохвильову піч, поки електрочайник нагріває воду.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Принцип дії пристрою заснований на подачі радіосигналу на відключення ланцюга живлення веденого споживача, поки струм споживання ведучого перевищує певний граничний рівень. Основа пристрою – широко поширений дистанційний дверний радіодзвінок діапазону 433 МГц. В даний час такі дзвінки широко застосовуються в радіоаматорських конструкціях [1-3], у тому числі для керування електроживленням [4]. Радіодзвінок доопрацьований та забезпечений вузлом управління. Для суттєвого зменшення "забруднення" ефіру використано імпульсне випромінювання. Дальність дії радіодзвінка – кілька десятків метрів залежно від конкретної моделі та умов розміщення, що достатньо для зазначених цілей. Автор застосував радіодзвінок "CONSTA NS-9688C".

Пропонований пристрій складається з радіопередаючої та радіоприймаючої частин. Перша використовується на боці провідного навантаження, друга - на веденій стороні. На рис. 1 показано схему блоку управління передавачем дзвінка. Трансформатор струму Т1 - датчик струму в ланцюзі живлення провідного навантаження. Використання цього трансформатора дозволяє легко реалізувати гальванічну розв'язку датчика [5-8].

Напруга з вторинної обмотки трансформатора струму (близько 50 мВ при навантаженні струму 10 А) проходить через розділовий конденсатор С1 на перший підсилювальний каскад на елементі DD1.1. Конденсатор С2 пригнічує високочастотні наведення та імпульсні перешкоди на вході (висновок 1) елемента DD1.1. Застосування логічного елемента як лінійний підсилювач викликане прагненням найбільш повно задіяти елементи мікросхеми DD1 [9].

Елемент "Виключає АБО" мікросхеми К564ЛП2 аналогічно елементам інших мікросхем структури КМОП здатний працювати в лінійному режимі як підсилювач. Але для цього необхідно подати високий рівень на один з його входів, перетворивши тим самим його на інвертор, а другий вхід включити в ланцюг ООС. Коефіцієнт посилення елементів цього без зворотного зв'язку невеликий - всього 25...30 на частоті 50 Гц. Однак цього достатньо.

Посилений елементом DD1.1 сигнал через конденсатор С3 надходить елемент DD1.2. Обидва елементи охоплені ланцюгами місцевих ООС і частоті 50 Гц мають коефіцієнт посилення 10...12 кожен. Сигнал з виходу елемента DD1.2 через конденсатор С4 надходить формувач прямокутних імпульсів, зібраний на елементі DD1.3. Внутрішній діод, з'єднаний катодом з виведенням 8, а анодом - із загальним дротом мікросхеми DD1, відкривається під час імпульсів негативної полярності та закривається під час імпульсів позитивної полярності, тим самим детектує посилений сигнал.

Якщо сигнал на вході (висновок 8) елемента DD1.3 нижче за поріг перемикання, на виході цього елемента - високий рівень, транзистор VT1 закритий, в іншому випадку транзистор VT1 відкривається з частотою мережі 50 Гц. Резистор R8 обмежує імпульсний струм колектора транзистора VT1 на безпечному рівні. Конденсатор С5 заряджається, в результаті чого на ньому формується постійна напруга високого рівня протягом часу, поки включено провідне навантаження.

Ця напруга надходить на одновібратор на елементі DD1.4, на виході якого формується імпульс високого рівня тривалістю 0,7R10C6 (близько 1 с), що цілком достатньо для спрацьовування комутаційної частини. Другий імпульс тієї ж тривалості формується при вимиканні провідного навантаження. Транзистор VT2 відкривається на час цих імпульсів, в результаті чого напруга живлення подається на передавач дзвінка, що споживає струм кілька міліампер. Діод VD1 обмежує на безпечному рівні зворотну напругу на емітерному переході транзистора VT2.

Блок управління передавачем отримує живлення від батареї GB1 типорозміру 23А напругою 12 передавального блоку радіодзвінка. Замість батареї краще застосувати мережний блок живлення з вихідною стабілізованою напругою 12 В.

Вихід блоку управління підключають до ланцюгів живлення радіопередавача дзвінка, який не піддавався доопрацюванню. SB1 – кнопка дзвінка – залишена для можливості ручного дистанційного керування провідним споживачем електроенергії. Конденсатори С7 і С8 встановлені в радіаторному блоці радіодзвінка. Вони згладжують імпульси струму, споживаного передавачем, запобігаючи їх впливу на блок управління.

Приймальна частина пристрою складається з доопрацьованого приймача радіодзвінка та комутаційного блоку, схема якого показана на рис. 2. Блок складається з формувача імпульсів на транзисторі VT1, D-тригера DD1.1, перемикачних транзисторів VT2 і VT3, оптоелектронного ключа змінного струму на симісторному оптроні U1, потужному симісторі VS1, резисторах

Рис. 2 (натисніть , щоб збільшити)

R3-R5 і конденсатор С3. Радіоприймач допрацьовують так. З його друкованої плати видаляють елементи безтрансформаторного блоку живлення, крім VD5-VD8, HL3, С6, С7. На місце, що звільнилося, встановлюють новий блок живлення: трансформатор Т1, діодний міст VD1-VD4, що згладжує конденсатор С5, резистори R8 і R9. Потім розрізають друкований провідник, що підходить до виведення 9 мікросхеми ТС4069, між цим висновком і загальним проводом встановлюють конденсатор С8, а в розріз провідника (показаний знаком "х") впаюють резистор R10. Вихід радіоприймача - висновок 8 мікросхеми ТС4069 з'єднують із входом комутаційного блоку. Незважаючи на те, що мікросхему ТС4069 випускають у різних корпусах, число висновків та їх нумерація однакові.

Вихідна напруга нового блоку живлення 12...15 подається на світлодіоди HL1 і HL2 через струмообмежуючий резистор R8. Мікросхема DD1 і транзистор VT1 отримують живлення від параметричного стабілізатора напруги, що складається з резистора R9 та елементів VD5-VD8HL3, що залишилися від демонтованого безтрансформаторного блоку живлення радіодзвінка. Світлодіод HL3 використаний ще й як індикатор наявності напруги мережі та справності блоку живлення. У використаному автором радіодзвінку застосовано світлодіод RD314S (HL3 на рис. 2), а ланцюг VD5-VD8 містить чотири діоди. У деяких інших радіодзвінках може бути ланцюг з двох або трьох послідовно з'єднаних діодів, у такому разі напруга параметричного стабілізатора може перебувати в межах 3,3...4,5 В. Ця напруга живить транзистор VT1 та мікросхему DD1. Її входи, що не використовуються, підключені до загального проводу.

Після подачі напруги живлення елементи С4, R6, R7 формують імпульс, що встановлює тригер DD1.1 стан з низьким рівнем на виведенні 1. Транзистор VT2 закритий, світлодіод HL1 погашений. Транзистор VT3 відкритий, струм стоку протікає через випромінюючий діод оптрона U1.2, в результаті чого оптосимістор U1.1 і симистор VS1 відкриті. Відоме навантаження, підключене до виходу пристрою, може бути підключене до мережі, про що сигналізує світлодіод HL2, що горить.

При включенні провідного навантаження імпульс низького рівня з виходу радіоприймача через ланцюг R1C1 надходить на затвор транзистора VT1, внаслідок чого транзистор закривається. Ланцюг R1C1 та аналогічний ланцюг, доданий у приймач, про який сказано вище, запобігають помилковим спрацьовуванням пристрою від перешкод. Імпульс високого рівня зі стоку VT1 надходить на вхід тригера DD1.1 і перемикає його. Транзистор VT2 відкривається, а VT3 закривається. Світлодіод HL2 гасне. Оптосимістор U1.1 та симістор VS1 закриваються. При цьому ведене навантаження знеструмлено, про що сигналізує включений світлодіод HL1. При необхідності стан пристрою можна змінити на зворотне, вручну натискаючи кнопку радіодзвінка SB1.

Трансформатор струму Т1 (див. рис. 1) виготовлений на основі котушки реле РЕМ10 (виконання РС4.529.031-05), яка використана як вторинна обмотка (II). Можна також використовувати реле виконання РС4.529.031-12 та РС4.529.031-20. Розмір котушки дозволяє розмістити її безпосередньо в розетці живлення потужного споживача електроенергії. Обмотка містить 1100 витків, її опір – 45 Ом. На неї намотують первинну обмотку (I) із двох витків ізольованого дроту перетином 2,5 мм2. Такий трансформатор струму забезпечує напругу 50 мВ на опорі 47 Ом при струмі навантаження 10 А. Якщо струм навантаження перевищує 25 А, можна зменшити кількість витків первинної обмотки до одного.

У пристрої можна використовувати трансформатори на феромагнітних кільцевих магнітопроводах, конструкції яких описані в [5-7]. При виготовленні слід прийняти коефіцієнт трансформації струму не більше 1:300...1:1000. Також можна застосувати трансформатори промислового виробництва, наприклад, для лічильників електроенергії [8].

Рис. 3

Трансформаторний датчик струму можна замінити на резисторний, як показано на схемі рис. 3. Оптрон U1 забезпечує гальванічну розв'язку блоку управління передавачем дзвінка від напруги мережі. У розрив фазного дроту навантаження включений датчик струму - потужний резистор R1, напруга з якого, пропорційне струму навантаження, через струмообмежуючий резистор R2 підведено до діода, що випромінює відпрону U1.

Діод VD1 обмежує зворотну напругу на випромінюючому діоді оптрона. Фототранзистор оптрона U1 включають замість транзистора VT1 (див. рис. 1) з урахуванням того, що ці транзистори різної структури. Колектор фототранзистора оптрона U1 підключають до плюс джерела живлення, а емітер - до верхнього (за схемою) висновку резистора R8. Транзистор VT1, резистор R7 та всі компоненти, розташовані на рис. 1 ліворуч, не використовують. Перевага резисторного датчика струму - менша кількість деталей та відсутність намотувальних елементів, недолік - наявність потужного тепловиділяючого резистора.

Рис. 4

Вузол управління розміщений у корпусі передавача дзвінка над його друкованою платою, як показано на рис. 4. Транзистор VT1 може бути з будь-яким буквеним індексом із серії КТ361 або КТ3107. Транзистори VT2 – будь-які із серії КТ3102. Діод VD1 - будь-який із серій КД509, КД510, КД521, КД522. Конденсатори С2, С4, С8 – будь-які плівкові або керамічні, інші – оксидні імпортні.

Рис. 5

Приймально-комутаційний вузол пристрою (див. рис. 2) розміщений в уніфікованому пластмасовому корпусі для силових пристроїв із зовнішніми розмірами 120×120×75 мм, як показано на рис. 5. Плати радіоприймача та комутаційного вузла прикріплені в корпусі гвинтами МОЗ та з'єднані між собою проводами. Для світлодіодів HL1-HL3 просвердлені отвори. Потужний симістор VS1 встановлений на тепловідведення від процесора Pentium I.

У приймально-комутаційному вузлі (див. рис. 2) мікросхему К561ТМ2 (DD1) можна замінити на КР1561ТМ2, усі транзистори із серії КП501 з будь-яким літерним індексом. Симисторний оптрон МОС3083М (U1) може бути замінений МОС3081М, МОС3082М, МОС3051, МОС3052. Симистор ВТА139-800 (VS1) з максимальним струмом навантаження 16 А можна замінити на ВТА139-600, а якщо струм навантаження більше 16 А, але менше 25 А, - ВТА140-800 або ВТА140-600. Конденсатор C3 – К73-17 з номінальною напругою 630 В. Світлодіод АЛ307ЕМ (HL1) жовтого кольору світіння можна замінити на АЛ307ЖМ. Цей світлодіод сигналізує про заборону увімкнення веденого навантаження, тому він може бути червоного кольору світіння АЛ307БМ або АЛ307КМ. Світлодіод АЛ307ГМ (HL2) зеленого кольору свічення сигналізує про можливість включення веденого навантаження, його можна замінити на АЛ307ВМ. Ланцюг VD5-VD8HL3 можна замінити стабілітроном із серій КС133-КС147 з будь-яким буквеним індексом, катод якого включають до правого (за схемою) виведення резистора R9, а анод - до мінусового дроту живлення.

Мережевий трансформатор блоку живлення Т1 - будь-який з номінальною потужністю 3...4 Вт та напругою вторинної обмотки 9...11 В. Такі трансформатори часто використовують у побутовій радіоапаратурі. Саморобний блок живлення T1VD1-VD4C5 можна замінити готовим мережним адаптером з вихідною напругою 12...15 В та струмом не менше 30 мА.

Налагодження пристрою зводиться до встановлення порога спрацьовування блоку управління передавачем (див. рис. 1) від струму, що споживається провідним навантаженням. У процесі налагодження підбирають число витків первинної обмотки (I) трансформатора струму Т1, а також встановлюють необхідне посилення елементів DD1.1 та DD1.2 добіркою резисторів R3 та R5 в межах 300...1000 кОм. Комутаційний блок (див. рис. 2) налагодження не вимагає.

література

1. Нечаєв І. Охоронний пристрій на базі бездротового дзвінка. – Радіо, 2011, № 9, с. 53, 54.
2. Нечаєв І. Сигналізатор протікання на базі радіодзвінка. – Радіо, 2011, №3, с. 53, 54.
3. Нечаєв І. Охоронний пристрій на базі радіодзвінка. – Радіо, 2007, № 9, с. 59, 60.
4. Нечаєв І. Дистанційний вимикач живлення. – Радіо, 2011, № 7, с. 42, 43.
5. Нечаєв І. Індикатор споживаної потужності. – Радіо, 1986, № 2, с. 49, 50.
6. Нечаєв І. Індикатор споживаної потужності. – Радіо, 2000, № 11, с. 59.
7. Євсєєв А. Застосування перетворювача потужність – частота серії КР1095ПП1 в електронних пристроях. – Радіо, 2008, № 10, с. 28-31.
8. Косенко С. Вимірювач активної потужності на мікросхемі ADE7755. – Радіо, 2010, № 8, с. 19, 20.
9. Воскобойніков М. Цифрові мікросхеми в пристроях НЧ. – Радіо, 1981, № 7/8, с. 37.

Автор: Д. Панкратьєв

Дивіться інші статті розділу Годинники, таймери, реле, комутатори навантаження.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву Повнопривідний електромобіль Tesla з функціями автопілота 15.10.2014 Американська компанія Tesla Motors анонсувала оновлену версію електромобіля Model S. Новинка з індексом D у позначенні стала швидше і дорожчою за попередника, а також комплектується функціями автоматичного управління. Як і очікувалося, літера D позначала систему Dual-Motor AWD, що передбачає використання двох електричних двигунів, один з яких передає потужність на передні колеса. Таким чином, електрокар став повнопривідним. З 0 до 100 км/год електроседан розганяється всього за 3,2 секунди (що відповідає паспортним даним суперкара McLaren F1), і це робить новий Model S одним з найшвидших серійних седанів на ринку. Максимальна швидкість флагмана Tesla зросла з 210 до 250 км/год. Сумарна потужність силової установки склала 691 л. проти колишніх 416 л.с. Збільшився і запас ходу: версія P85D здатна проїхати без заряджання майже 443 км, тоді як граничне значення задньопривідних Model S обмежено 420 км. Поліпшення технічних характеристик позначилося вартості машини. Вона перевищуватиме $120 тис. за максимальну модифікацію з акумуляторами, що запасають 85 кВт·год, тоді як найдорожча Model S оцінювалася приблизно в $105,5 тис. Під час презентації спортивного електромобіля глава Tesla Елон Маск (Elon Musk) розповів про функції автоматичного керування, які з'являться у всіх нових машинах виробника. Перша з систем дозволяє автомобілю самостійно змінити смугу руху при включенні водієм сигналу повороту після того, як електроніка, використовуючи дані із вбудованих відеокамер, радарів та ультразвукових датчиків, переконається у безпеці маневру. Крім того, електромобілі Tesla зможуть самостійно паркуватись, екстрено зупинятися при виявленні перешкоди на шляху прямування та зчитувати дорожні знаки. Помітивши таблички з обмеженнями швидкості, автопілот скине швидкість транспортного засобу до дозволеної.

Інші цікаві новини:

▪ Мікроскопічне діамантове колечко

▪ Фотопринтер для смартфонів Fujifilm instax SHARE SP-2

▪ У Сонячній системі може виявитися понад сто планет

▪ Бездротовий мікроконтролер STM32WLE4CC

▪ Чорна діра в пробірці

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електротехнічні матеріали. Добірка статей

▪ стаття Ковдра для бетону. Поради домашньому майстру

▪ стаття Навіщо в 1930-х роках американські виробники борошна продавали її в мішках із яскравими візерунками? Детальна відповідь

▪ стаття Плавник замість гвинта. Особистий транспорт

▪ стаття Заміна дверного дзвінка живлення 220 вольт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Лінійний вихід для сабвуфера Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024