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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Automação de ionizador de ar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Casa, casa, passatempo Na maioria das fontes de energia caseiras para ionizadores de ar, a ênfase está na simplicidade e no baixo custo de fabricação de um dispositivo com materiais improvisados. Não estamos falando de nenhuma conveniência operacional. Os autores do artigo proposto decidiram complementar a fonte tradicional com um microcontrolador, o que possibilitou diversificar seus modos de operação. Sob o controle do microcontrolador, o ionizador de ar poderá funcionar não apenas no modo contínuo usual, embora também forneça a capacidade de regular a tensão fornecida a ele. Ele liga e desliga com um período definido e para de funcionar automaticamente após o tempo definido. Os parâmetros de todos os modos podem ser alterados a partir do teclado, observando seus valores no indicador digital LED. A parte principal do circuito fonte (sem a placa de entrada/saída conectada ao plugue XP1) é mostrada na fig. 1.
Existem três unidades funcionais principais aqui. A fonte de alimentação não possui transformador. Isso é totalmente justificado quando a corrente total consumida da rede não é superior a 15 mA. A ponte de diodos VD1 retifica a tensão de rede CA. O resistor R1 limita a amplitude dos pulsos da corrente de carga do capacitor C1. A tensão retificada através dos resistores de extinção R14 e R15 alimenta o estágio final do inversor de alta tensão no transistor de efeito de campo VT4 e através dos resistores R2-R4 (aproximadamente 70 V cai sobre eles) - um regulador de tensão de +12 V no transistor VT1 para os estágios preliminares do inversor. Da tensão de +12 V, usando o estabilizador integral DA1, obtém-se +5 V para alimentar os microcircuitos do dispositivo. A unidade de controle é construída com base no microcontrolador PIC16F628, que deve ser pré-programado de acordo com a tabela. O microcontrolador armazena os dados no modo de operação da fonte definido pelo usuário na memória interna não volátil. Portanto, não há necessidade de ligar o ionizador a cada vez para configurar novamente sua fonte de energia - o trabalho será retomado automaticamente no modo que estava em vigor no momento do desligamento.
Para reconhecer esse momento com antecedência, são usados dois comparadores embutidos no microcontrolador. Suas entradas (pinos 1 e 18 DD1) recebem tensão da diagonal da ponte do resistor R18-R21 e, durante a operação do dispositivo, a tensão no pino 18 DD1 é maior que no pino 1. Após desconectar da rede elétrica, o a tensão no pino 18 DD1 cai rapidamente, e no circuito +5 BII e no pino 1 DD1 permanece quase inalterada por algum tempo graças ao circuito VD3C7. Tendo constatado que a diferença de potencial entre os terminais 18 e 1 mudou de sinal, o microcontrolador consegue escrever os dados do modo de operação na memória não volátil antes que sua tensão de alimentação caia para um valor insuficiente para continuar a operação. Os pinos 10-13 do microcontrolador recebem sinais de quatro botões instalados na placa de I/O, que controlam a fonte. Os sinais de controle gerados pelo microcontrolador em forma serial por dois indicadores LED digitais localizados na mesma placa são convertidos pelo registrador de deslocamento DD2 em forma paralela. A indicação é dinâmica: dependendo dos níveis de tensão nos pinos 6 e 9 do DD1, apenas um dos indicadores funciona por vez. O inversor de alta tensão é construído sobre os transistores VT2-VT4 e um transformador de pulso T1 - linha de uma TV em preto e branco de pequeno porte. Pulsos retangulares com frequência de 150 ... 350 Hz, gerados pelo microcontrolador DD1 no pino 8, amplificam os transistores VT2 e VT3 para uma amplitude de 10..-12V. Após o encurtamento do circuito diferenciador C8R13, esses pulsos abrem um poderoso transistor CMOS VT4, no circuito de drenagem do qual está incluído o enrolamento 5-7 do transformador T1. Diodo VD4 - amortecedor. Os pulsos do enrolamento elevador (9-11) do transformador são alimentados ao retificador com multiplicação de tensão nas colunas de diodo VD6-VD11. O esquema e o projeto de tal retificador são bem conhecidos. Ao fazê-lo, você pode usar as recomendações do artigo de V. Utin "Opções para a fonte de alimentação" Lustres Chizhevsky "(" Rádio ", 1997, nº 10, p. 42, 43). Dependendo da frequência de repetição do pulso, a tensão fornecida ao ionizador varia na faixa de 15 ... 35 kV, se necessário, pode ser aumentada adicionando mais algumas etapas de multiplicação de tensão A placa de circuito impresso principal da fonte, na qual estão localizados quase todos os elementos mostrados no diagrama (ver Fig. 1), é mostrada na fig. 2. A placa é dupla face e as peças são instaladas em ambos os lados. Capacitores C2 e C9 - K73-17 e óxido - K50-35 ou seus análogos. Os capacitores restantes (exceto C10-C15) são de qualquer tipo de cerâmica.
O transformador T1 com retificador de alta tensão e o soquete XS1 para conectar o ionizador estão localizados em uma unidade separada. Capacitores C10-C15 - K73-13 ou outros para uma tensão de pelo menos 10 kV. O resistor de proteção R17 deve suportar toda a tensão de saída da fonte sem quebra entre os terminais. Os resistores MLT-2 e similares são projetados para apenas 1200 V e não são adequados aqui. Adequado, por exemplo, KEV-2. Você pode fazer um resistor R17 a partir de vários outros menos de alta tensão conectando-os em série. A placa de entrada/saída é montada de acordo com o diagrama mostrado na fig. 3 Pressionar qualquer um dos botões SB1-SB4 não apenas envia um comando ao microcontrolador, mas também liga o LED HL1-HL4 correspondente, dando ao usuário a oportunidade de verificar visualmente se o comando foi dado. Os resistores R1 - R8 limitam a corrente dos elementos LED com cátodos comuns HG1 e HG2. Ao substituir indicadores do tipo indicado no diagrama por outros, pode ser necessário aumentar o brilho de seu brilho reduzindo o valor dos resistores mencionados.
Assim como a principal, a placa de E/S é dupla face. Desenhos de condutores impressos e layouts de elementos em ambos os lados são mostrados na fig. 4. A placa é fixada no painel frontal do invólucro da unidade de baixa tensão de forma que as casas decimais dos LEDs indicadores HG1 e HG2 fiquem na parte superior (e não na parte inferior, como de costume). É nesta posição que os números nos indicadores parecem corretos (isso é fornecido pelo programa do microcontrolador). O plugue XP1 é conectado ao cabo de 16 fios de mesmo nome na placa principal.
A fonte começa a funcionar três segundos após ser conectada à rede e fechar a chave SA1 (ver Fig. 1). O número de dois dígitos exibido nos indicadores digitais é o valor da alta tensão fornecida ao ionizador de ar em kilovolts. Pode ser alterado em passos de 1 kV usando os botões SB2 "Up" (para cima) e SB3 "Dw" (para baixo). O status dos pontos decimais nos indicadores mostra qual dos possíveis modos de operação está definido. São seis no total: O ponto decimal no indicador HG1 está aceso. A alta tensão é gerada continuamente. O ponto decimal no indicador HG2 está aceso. Modo cíclico com um período de 1...10 min. Na primeira metade do ciclo há alta tensão, na segunda não. Os pontos decimais estão acesos em ambos os indicadores. Semelhante ao modo 1, mas após um tempo definido (1...99 min) a alta tensão é desligada automaticamente. O ponto decimal no indicador HG1 pisca. A alta tensão está ligada por 1 s, desligada por N s. O número N é definido no intervalo de 3 a 10. O ponto decimal no indicador HG2 pisca. O dispositivo funciona como no modo 4 por um tempo especificado (1...99 min), após o qual a alta tensão é desligada automaticamente. Os pontos decimais estão piscando em ambos os indicadores. A alta tensão aumenta suavemente até o máximo (35 kV) e diminui suavemente até o mínimo (15 kV). O período de repetição do ciclo é de 5 minutos. Nos modos 3 e 5, após o tempo especificado, o dispositivo "adormece" - a alta tensão é desligada, os indicadores são apagados. Ele é removido desse estado pressionando qualquer botão, após o qual a exposição será repetida. Mude os modos pressionando brevemente o botão SB1 "Set" (configuração). A primeira delas desliga a alta tensão, e os números do indicador passam a piscar, mostrando o valor atual do parâmetro do modo de ajuste, por exemplo, o tempo em que a alta tensão será ligada. O valor pode ser alterado usando os botões "Up" e "Dw". Os cliques subseqüentes no botão "Definir" alternam os modos com uma alteração correspondente no estado dos pontos decimais. Os números nos indicadores param de piscar e o novo modo entra em vigor se você segurar o botão "Set" por mais de um segundo. O botão SB4 "Adj" (tuning) destina-se à calibração - trazendo a tensão de saída de acordo com as leituras do indicador. A tensão é medida com um quilovoltímetro conectado entre a tomada XS1 e o fio comum. Você pode usar, por exemplo, um microamperímetro com corrente de deflexão total de 50 μA, conectando-o em série com um conjunto de resistores com resistência total de 1000 MΩ. Antes de iniciar a calibração, é recomendável definir o valor mínimo de tensão (15 kV) nos indicadores da fonte, embora o procedimento possa ser iniciado a partir de qualquer um. Após pressionar o botão "Adj", os números dos indicadores piscarão alternadamente, sinalizando que o modo de calibração está habilitado. Usando os botões "Up" e "Dw", ajuste as leituras do quilovoltímetro para o valor exibido nos indicadores. Pressione o botão "Definir". Neste momento, o microcontrolador armazena na memória não volátil o valor da frequência de pulso necessária para obter a tensão especificada e aumenta o número nos indicadores em 1. Use os botões "Up" e "Dw" para ajustar a tensão de saída novamente e pressione o botão "Set". Este procedimento é repetido quantas vezes forem necessárias. Saia do modo de calibração mantendo o botão "Set" pressionado por mais de um segundo. Você não deve ligar a fonte novamente antes de um minuto após desligá-la. Autores: V.Sekrieru, E.Munteanu, Chisinau, Moldávia
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