19 | 06 | 2018
Главное меню
Смотри
replace_in_text_segment($text); echo $text; ?> Связной
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3765
Просмотры материалов : 8650522

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 34 гостей
  • 4 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Стабилизатор с микроконтроллерным управлением PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
05.01.2012 12:31

Стабилизатор с микроконтроллерным управлением

Основні технічні характеристики:

  • Робочий діапазон вхідної напруги, В. . . . . . . . . . . . . . . . .120 ... 270
  • Вихідна напруга стабілізатора, В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 ... 235
  • Потужність навантаження, кВт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,0
  • Час перемикання (відключення) навантаження, мс. . . . . . . . . . . . . . . . . .10
  • Працездатність контролера при напрузі в мережі, B. . . .95 ... 380

Стабілізатор працює за принципом ступінчастою корекції напруги, здійснюваної перемиканням відводів обмотки автотрансформатора Т2 за допомогою сімісторних ключів Q1-Q6 під керуванням мікроконтролера (МК), що стежить за рівнем напруги в мережі. Після включення автомата QF1 напруга мережі поступає на трансформатор Т1 і мікроконтроллер починає працювати за заданою програмою.

Загоряється підсвічування дисплея і через 3 секунди на дисплеї з'являється напис "ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ". Наступні 7 секунд мікропроцесор аналізує напруга мережі, і якщо воно знаходиться в межах 120 ... 270В, залежно від результатів вимірювання відкриває один з сімісторов VS1 ... VS6, тим самим, підключаючи один з шести відводів автотрансформатора.

Навантаження підключається до п'ятого (знизу по схемі) відведення автотрансформатора через автоматичний вимикач QF1, який служить для обмеження потужності споживання. При цьому два "внутрішніх" вольтметра індукують у верхньому рядку РК дисплея чинне напруга в мережі, а в нижньому рядку напруга на навантаженні

Якщо напруга нижче 120В або вище 270Вольт, навантаження знеструмлюється. На дисплеї в цей момент у верхньому рядку индуцируется чинне напруга мережі, а в нижньому рядку блимає напис "РЕЖИМ ЗАХИСТУ". Як тільки напруга увійде в діапазон 120 ... 270В, навантаження знову буде підключена.

У випадку зникнення напруги мережі і подальшого появи, мікропроцесор автоматично перезавантажується і через 10 секунд знову підключає навантаження. Гальванічна розв'язка сімісторов з МК здійснюється оптопара U1 ... U6. У процесі регулювання відкриває імпульс знімається з включеного сімістора і подається на другий сімістор в момент переходу синусоїди через "0", що виключає тим самим "струмові удари" в обмотках і семистора. Це досягається за рахунок того, що за 1 період синусоїди мікроконтроллер вимірює стан амплітуди напруги 100 разів!

Увага: Для правильної роботи схеми НЕОБХІДНО, щоб аноди сімісторов і дроти від "внутрішніх вольтметрів" (ліві за схемою виводи резисторів R1 і R9) були підключені до фазового проводу.

Конструкція і деталі.

Контролер стабілізатора зібраний на друкованій платі 10x12 см з одностороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм. Файл друку пристрою Pechat_AVR_120_270_6st.lay. (79,0 kb), . Він виконаний за допомогою програми Sprint Layout 4.0, яка дозволяє виводити малюнок на друк в дзеркальному відображенні і дуже зручна для виготовлення друкованих плат за допомогою лазерного принтера і праски.

Як варіант, світлодіоди HL1 - HL8 можна змонтувати з боку друкованих провідників, щоб при установці друкованої плати в корпус вони вставлялися в отвори діаметром 5 мм, просвердлені в передній панелі пристрою. Контролер в цьому випадку встановлюється (печаткою до передньої панелі) на стійки відповідної висоти, прикручені до передньої панелі корпусу стабілізатора гвинтами у потай.
Номінал струмообмежувальні резистора R 22 необхідно підібрати так, щоб струм протікає через світлодіоди сімісторних оптронів U1.1 ... U6.1 був у межах 8 ... 10мА.

У діодному мосту VD1-VD4 застосовані діоди Шотки 11DQ10, у зв'язку з малим на них падінням напруги. Підлаштування резистори R2, R10 дротові багатооборотні СП5-2 або СП5-3. Постійні резистори R1, R5 ... R9 бажано використовувати типу С2-23 (металодіелектричних) c потужністю розсіювання не менше тієї, що зазначена у схемі. Решта - можуть бути будь-якого типу.

Електролітичні конденсатори C1, C2, С4, С5, С8, С9 можуть бути будь-якими, з ємністю, зазначеної на схемі, і напругою не нижче для них зазначених. Конденсатори C3, С6, C7 - будь-які плівкові або керамічні. Конденсатори C10-C15 - плівкові на напругу не нижче 630В.

Імпортні сімісторних оптрони MOC3052 (U1. .. U6) обрані тому, що вони не містять вбудовані контролери переходу напруги через нуль. У контролерах немає необхідності, тому що синхронізація виключення одного потужного сімістора і включення іншого здійснюється програмно. Потужні сімістори VS1 ... VS6 ВТА 40-600.

Всі сімістори VS1 ... VS6 встановлюються на один теплоотвод, з площею охолоджуючої поверхні не менше 800 см 2, бажано з використанням термопасти для забезпечення надійного відводу тепла. Мікросхему стабілізатора (DA1) КР1158ЕН5А (Б) необхідно встановити на тепловідвід не менше 80 см 2.

Трансформатор T1 саморобний, розрахований на габаритну потужність 8 Вт, що має площу перерізу магнітопроводу 2,3 см 2. Його мережева обмотка I, розрахована на максимальне аварійне напруга мережі 380В, містить 8669 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,1 мм. Обмотка II містять 585 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,25 мм. При номінальній напрузі мережі 220В напруга вихідний обмотки має становити 13,5 В при струмі у навантаженні 250мА.

Налаштування

Налаштування зводиться до наступного:

До мережі підключається еталонний вольтметр (цифровий тестер). Схема контролера також включається в мережу. Підлаштування резисторами R2 і R10 черзі налаштовуються обидва внутрішніх вольтметра стабілізатора на свідчення еталонного вольтметра. Для заспокоєння душі за допомогою ЛАТР можна переконатися в послідовному перемиканні світлодіодів HL2 - HL7 при перетині порогів 120, 137, 157, 179, 205, 235 і 270 Вольт. ВСЕ!

За способом комутації відводів автотрансформатора Т2 розрізняють:

1. Комутація відводів "по входу"

Сімісторний ключі коштують до автотрансформатора, коммутіруя відводи так, що б навантаження, завжди знімна з одного відводу (№ 5 знизу за схемою), перебувала в необхідному діапазоні вихідної напруги 205 ... 235 Вольт.

Переваги:
При намотуванні автотрансформатора не потрібно враховувати коефіцієнт перенапруги до 380 Вольт (380/220 = 1,7), що позначається і на габаритах сердечника, і кількості міді, необхідної для намотування. Також можливе застосування низьковольтних сімісторов ВТА40 - 600, так як сімістори при перевищенні 270 Вольт просто відключать автотрансформатор від мережі.

Дефект і:
Струм протікає через сімістори і первинну обмотку автотрансформатора обмежений на рівні 25 Ампер, і як наслідок струм вихідний обмотки дорівнює 14,5 Ампер.

Висновки:
Варіант комутації "по входу" дозволяє зняти з сімістора ВТА40-600 3 кВт корисної потужності. На обличчя економія на міді, сердечнику і семистора. Якщо Вас влаштовує потужність стабілізатора 3 кВт, то ця схема для Вас! За моєю оцінкою в ній більше переваг, ніж недоліків!

2. Комутація відводів "щодо виходу"

Напруга підключається до відведення № 2. Сімісторний ключі стоять після автотрансформатора, підключаючи до навантаження той відвід, на якому напруга знаходиться в необхідних межах 205 ... 235 Вольт.

Переваги:
Даний варіант підключення дозволяє "зняти" з сімістора ВТА 40-600 5,5 кВт корисної потужності, що майже в 2 рази більше варіантів комутації "по входу".

Недоліки:
Недоліком є ​​необхідність застосування сімісторов, розрахованих на робочу напругу не менше 800 Вольт (у трьох верхніх за схемою відводах автотрансформатора ВТА40-800), і в 1,7 рази збільшене число витків обмотки автотрансформатора.

Висновки:
Для усунення перелічених вище недоліків потрібно введення в схему додаткового потужного сімісторного ключа на 80 Ампер (ТС142-80-8) безпосередньо перед автотрансформатором, який відключатиме первинну обмотку (відведення № 2 знизу за схемою) при виході напруги мережі за межі 120 ... 270 Вольт. В аналогових варіантах це призведе до значного ускладнення схеми контролера, тому краще схема комутації "по входу". У мікроконтроллерной варіанті це можна реалізувати, дописавши в програмі мікроконтролера кілька рядків!

Можливе застосування дешевих сімісторов ВТА41

У варіанті комутації "по входу" максимальна потужність в навантаженні складе 1,2 кВт. Всі сімістори можуть бути ВТА41-600. На виході автотрансформатора (перед навантаженням) необхідно поставити автомат QF2 на 6А, а в якості QF1 застосувати автомат на 10А.

У варіанті комутації "щодо виходу" максимальна потужність в навантаженні складе 2,2 кВт. У трьох верхніх за схемою відводах потрібно використовувати сімістори ВТА41-800. Це необхідно, тому що напруги в цих відводах при аварійному напрузі в мережі 380 Вольт перевищить, або буде близько до 600 вольт. Решта (нижні) можуть бути ВТА41-600. На виході автотрансформатора (перед навантаженням) необхідно поставити автомат QF2 на 10А, а в якості QF1 застосувати автомат на 20А.

Для довідки:

Випробувано, що через сімістор ВТА41 може протікати максимальний струм 13А. При перевищенні цього значення починають отгорать висновки у сімісторов як нитка у запобіжника, оскільки їх перетин 0,6 кв. мм (0,6 х1 мм.). Оптимально обмежити струм через сімістори на рівні 10А.

Годін Олексій Валерійович

 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья