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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo para bloqueio remoto de consumidores de energia elétrica. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Relógios, temporizadores, relés, interruptores de carga Os modernos eletrodomésticos potentes (chaleiras elétricas, fornos de micro-ondas, máquinas de lavar, aquecedores de ar, aspiradores de pó), principalmente os importados, caracterizam-se pelo alto consumo de corrente. Como resultado da ativação simultânea de vários desses dispositivos, pode ocorrer uma sobrecarga na fiação elétrica com consequências desagradáveis. O dispositivo proposto exclui a possibilidade de conectar os dois consumidores de energia elétrica mais potentes selecionados pelo usuário (ou dois grupos deles). Um deles tem maior prioridade - o líder, o outro - o escravo. O consumidor mestre pode ser ligado a qualquer momento, e o escravo - somente quando o mestre estiver desligado. Por exemplo, uma chaleira elétrica é um consumidor líder e um forno de micro-ondas é um escravo. Neste caso, não é possível ligar o forno micro-ondas enquanto a chaleira elétrica aquece a água.
O princípio de funcionamento do dispositivo baseia-se no envio de um sinal de rádio para desligar o circuito de alimentação do consumidor escravo enquanto o consumo de corrente do consumidor mestre ultrapassa um determinado nível limite. A base do dispositivo é uma campainha de rádio remota amplamente utilizada na faixa de 433 MHz. Atualmente, tais chamadas são amplamente utilizadas em projetos de rádio amador [1-3], inclusive para gerenciamento de energia [4]. A chamada de rádio foi modificada e equipada com uma unidade de controle. Para reduzir significativamente a “poluição” do éter, foi utilizada radiação pulsada. O alcance da chamada de rádio é de várias dezenas de metros, dependendo do modelo específico e das condições de colocação, o que é suficiente para os fins especificados. O autor utilizou a chamada de rádio "CONSTA NS-9688C". O dispositivo proposto consiste em peças de transmissão e recepção de rádio. O primeiro é utilizado no lado da carga motriz, o segundo no lado da carga acionada. Na Fig. A Figura 1 mostra um diagrama da unidade de controle do transmissor de chamadas. O transformador de corrente T1 é um sensor de corrente no circuito de alimentação da carga principal. A utilização deste transformador permite implementar de forma simples o isolamento galvânico do sensor [5-8]. A tensão do enrolamento secundário do transformador de corrente (cerca de 50 mV com uma corrente de carga de 10 A) passa através do capacitor de isolamento C1 para o primeiro estágio do amplificador no elemento DD1.1. O capacitor C2 suprime interferências de alta frequência e ruído de impulso na entrada (pino 1) do elemento DD1.1. A utilização de um elemento lógico como amplificador linear é causada pelo desejo de aproveitar ao máximo os elementos do microcircuito DD1 [9]. O elemento “OU Exclusivo” do microcircuito K564LP2, semelhante aos elementos de outros microcircuitos CMOS, é capaz de operar em modo linear como amplificador. Mas para isso é necessário aplicar um nível alto a uma de suas entradas, transformando-a em um inversor, e conectar a segunda entrada ao circuito OOS. O ganho de elementos deste tipo sem feedback é pequeno - apenas 25...30 a uma frequência de 50 Hz. No entanto, isso é suficiente. O sinal amplificado pelo elemento DD1.1 é alimentado através do capacitor C3 para o elemento DD1.2. Ambos os elementos são cobertos por circuitos OOS locais e na frequência de 50 Hz cada um tem um ganho de 10...12. O sinal da saída do elemento DD1.2 através do capacitor C4 é fornecido a um modelador de pulso retangular montado no elemento DD1.3. O diodo interno, conectado pelo cátodo ao pino 8 e pelo ânodo ao fio comum do microcircuito DD1, abre durante pulsos de polaridade negativa e fecha durante pulsos de polaridade positiva, detectando assim um sinal amplificado. Se o sinal na entrada (pino 8) do elemento DD1.3 estiver abaixo do limite de comutação, a saída deste elemento é alta, o transistor VT1 é fechado, caso contrário o transistor VT1 abre com uma frequência de rede de 50 Hz. O resistor R8 limita a corrente de pulso do coletor do transistor VT1 a um nível seguro. O capacitor C5 está carregado e, como resultado, uma tensão constante de alto nível é formada nele enquanto a carga principal estiver ligada. Esta tensão é fornecida a um vibrador único no elemento DD1.4, na saída do qual é formado um pulso de alto nível com duração de 0,7R10C6 (cerca de 1 s), o que é suficiente para a operação estável da parte de comutação . Um segundo pulso de mesma duração é formado quando a carga do inversor é desligada. O transistor VT2 abre durante esses pulsos, como resultado a tensão de alimentação é fornecida ao transmissor da campainha, que consome uma corrente de vários miliamperes. O diodo VD1 limita a tensão reversa na junção do emissor do transistor VT2 a um nível seguro. A unidade de controle do transmissor recebe energia de uma bateria GB1 de tamanho 23A com tensão de 12 V da unidade transmissora da campainha do rádio. Em vez de uma bateria, é melhor usar uma fonte de alimentação com tensão de saída estabilizada de 12 V. A saída da central está conectada aos circuitos de potência do rádio transmissor de campainha, que não foi modificado. SB1 - botão de campainha - resta a possibilidade de controle remoto manual do consumidor escravo de energia elétrica. Os capacitores C7 e C8 são instalados na unidade transmissora de campainha de rádio. Eles suavizam os pulsos de corrente consumidos pelo transmissor, evitando que afetem a central. A parte receptora do dispositivo consiste em um receptor de chamada de rádio modificado e uma unidade de comutação, cujo diagrama é mostrado na Fig. 2. O bloco consiste em um modelador de pulso no transistor VT1, um gatilho D DD1.1, transistores de comutação VT2 e VT3, uma chave CA optoeletrônica no optoacoplador triac U1, um poderoso triac VS1, resistores
R3-R5 e capacitor C3. O receptor de rádio é modificado assim. Os elementos da fonte de alimentação sem transformador são retirados de sua placa de circuito impresso, exceto VD5-VD8, HL3, C6, C7. Uma nova fonte de alimentação é instalada no espaço vago: transformador T1, ponte de diodos VD1-VD4, capacitor de suavização C5, resistores R8 e R9. Em seguida, o condutor impresso adequado para o pino 9 do microcircuito TC4069 é cortado, o capacitor C8 é instalado entre este pino e o fio comum e o resistor R10 é soldado no corte do condutor (mostrado pelo sinal “x”). A saída do receptor de rádio - pino 8 do microcircuito TC4069 é conectada à entrada da unidade de comutação. Apesar do microcircuito TC4069 ser produzido em embalagens diferentes, o número de pinos e sua numeração são os mesmos. A tensão de saída da nova fonte de alimentação 12...15 V é fornecida aos LEDs HL1 e HL2 através do resistor limitador de corrente R8. O microcircuito DD1 e o transistor VT1 recebem energia de um estabilizador de tensão paramétrico composto pelo resistor R9 e pelos elementos VD5-VD8HL3 restantes da fonte de alimentação da rede sem transformador desmontada da campainha do rádio. O LED HL3 também é utilizado como indicador da presença de tensão de rede e do estado da fonte de alimentação. A chamada de rádio utilizada pelo autor utiliza um LED RD314S (HL3 na Fig. 2), e o circuito VD5-VD8 contém quatro diodos. Em algumas outras chamadas de rádio pode haver uma cadeia de dois ou três diodos conectados em série, caso em que a tensão do estabilizador paramétrico pode estar na faixa de 3,3...4,5 V. Esta tensão alimenta o transistor VT1 e o DD1 microcircuito. Suas entradas não utilizadas são conectadas a um fio comum. Após aplicar a tensão de alimentação, os elementos C4, R6, R7 formam um pulso que coloca o gatilho DD1.1 em um estado de nível baixo no pino 1. O transistor VT2 está fechado, o LED HL1 está apagado. O transistor VT3 está aberto, sua corrente de dreno flui através do diodo emissor do optoacoplador U1.2, como resultado do qual o optossimistor U1.1 e o triac VS1 estão abertos. A carga escrava conectada à saída do dispositivo pode ser conectada à rede, o que é indicado pelo LED HL2 aceso. Quando a carga principal é ligada, um pulso de baixo nível da saída do receptor de rádio através do circuito R1C1 entra na porta do transistor VT1, como resultado do fechamento deste transistor. O circuito R1C1 e um circuito semelhante adicionado ao receptor discutido acima evitam interferências de alarmes falsos do dispositivo. Um pulso de alto nível do dreno do VT1 vai para a entrada C do trigger DD1.1 e o comuta. O transistor VT2 abre e VT3 fecha. O LED HL2 apaga. Optosimistor U1.1 e triac VS1 estão fechados. Neste caso a carga acionada é desenergizada, o que é indicado pelo LED HL1 aceso. Se necessário, o estado do dispositivo pode ser revertido pressionando manualmente o botão de chamada do rádio SB1. O transformador de corrente T1 (ver Fig. 1) é feito com base em uma bobina de relé RES10 (versão RS4.529.031 -05), que é utilizada como enrolamento secundário (II). Você também pode usar versões de relé RS4.529.031-12 e RS4.529.031-20. O tamanho da bobina permite que ela seja colocada diretamente na tomada de um poderoso consumidor de energia elétrica. O enrolamento contém 1100 voltas, sua resistência é de 45 Ohms. O enrolamento primário (I) é enrolado nele a partir de duas voltas de fio isolado com seção transversal de 2,5 mm2. Esse transformador de corrente fornece uma tensão de 50 mV com uma resistência de 47 Ohms e uma corrente de carga de 10 A. Se a corrente de carga exceder 25 A, o número de voltas do enrolamento primário pode ser reduzido para um. O dispositivo pode utilizar transformadores em núcleos magnéticos de anel ferromagnético, cujos projetos são descritos em [5-7]. Durante a fabricação, a relação de transformação atual deve ser considerada na faixa de 1:300...1:1000. Você também pode usar transformadores de corrente fabricados industrialmente, por exemplo, para medidores de eletricidade [8].
O sensor de corrente do transformador pode ser substituído por um resistor, conforme mostrado no diagrama da Fig. 3. O optoacoplador U1 fornece isolamento galvânico da unidade de controle do transmissor de chamada da tensão da rede elétrica. Um sensor de corrente é conectado à ruptura do fio da fase de carga - um poderoso resistor R1, cuja tensão, proporcional à corrente de carga, é conectada através do resistor limitador de corrente R2 ao diodo emissor U1. O diodo VD1 limita a tensão reversa no diodo emissor do optoacoplador. O fototransistor do optoacoplador U1 é ligado no lugar do transistor VT1 (ver Fig. 1), levando em consideração o fato de que esses transistores possuem estruturas diferentes. O coletor do fototransistor do optoacoplador U1 é conectado ao positivo da fonte de alimentação, e o emissor é conectado ao terminal superior (de acordo com o circuito) do resistor R8. O transistor VT1, o resistor R7 e todos os componentes localizados na Fig. 1 à esquerda, não usado. A vantagem de um sensor de corrente resistor é o menor número de peças e a ausência de elementos de enrolamento; a desvantagem é a presença de um poderoso resistor gerador de calor.
A unidade de controle está localizada na caixa do transmissor da campainha acima de sua placa de circuito impresso, conforme mostrado na Fig. 4. O transistor VT1 pode ter qualquer índice de letras da série KT361 ou KT3107. Transistores VT2 - qualquer um da série KT3102. Diodo VD1 - qualquer uma das séries KD509, KD510, KD521, KD522. Capacitores C2, C4, C8 - qualquer filme ou cerâmica, os demais são óxidos importados.
A unidade de recepção e comutação do dispositivo (ver Fig. 2) está alojada em uma caixa plástica unificada para dispositivos de potência com dimensões externas de 120x120x75 mm, conforme mostrado na Fig. 5. As placas do receptor de rádio e da unidade de comutação são fixadas à caixa com parafusos MZ e conectadas entre si por fios. Os furos são feitos para LEDs HL1-HL3. Um poderoso triac VS1 está instalado no dissipador de calor do processador Pentium I. No nó de recepção e comutação (ver Fig. 2), o microcircuito K561TM2 (DD1) pode ser substituído pelo KR1561TM2, todos os transistores da série KP501 com qualquer índice de letras. O optoacoplador triac MOS3083M (U1) pode ser substituído por MOS3081M, MOS3082M, MOS3051, MOS3052. O triac VTA139-800 (VS1) com corrente de carga máxima de 16 A pode ser substituído por um VTA139-600, e se a corrente de carga for superior a 16 A, mas inferior a 25 A, por um VTA140-800 ou VTA140- 600. Capacitor C3 - K73-17 com tensão nominal de 630 V. O LED amarelo AL307EM (HL1) pode ser substituído por AL307ZhM. Este LED sinaliza que a carga acionada está proibida de ser ligada, podendo ser vermelho AL307BM ou AL307KM. O LED verde AL307GM (HL2) indica a possibilidade de ligar a carga acionada, podendo ser substituído por um AL307VM. O circuito VD5-VD8HL3 pode ser substituído por um diodo zener da série KS133-KS147 com qualquer índice de letras, cujo cátodo está conectado ao terminal direito (de acordo com o diagrama) do resistor R9, e o ânodo à potência negativa arame. O transformador de rede da fonte de alimentação T1 é qualquer um com potência nominal de 3...4 W e tensão do enrolamento secundário de 9...11 V. Esses transformadores são frequentemente usados em equipamentos de rádio domésticos. A fonte de alimentação caseira T1VD1-VD4C5 pode ser substituída por um adaptador de rede pronto com tensão de saída de 12...15 V e corrente de pelo menos 30 mA. A configuração do dispositivo se resume a definir o limite de resposta da unidade de controle do transmissor (ver Fig. 1) a partir da corrente consumida pela carga motriz. Durante o processo de configuração, o número de voltas do enrolamento primário (I) do transformador de corrente T1 é selecionado, e o reforço necessário dos elementos DD1.1 e DD1.2 é estabelecido selecionando os resistores R3 e R5 dentro da faixa de 300. ..1000 kOhm. A unidade de comutação (ver Fig. 2) não requer configuração. Literatura
Autor: D. Pankratiev
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