Dispositivo para proteção de equipamentos contra tensões anormais da rede. Esquema, descrição

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O dispositivo de proteção desenvolvido pelo autor em termos das funções desempenhadas é semelhante ao descrito no artigo de I. Kotov "Dispositivo para proteção de equipamentos contra tensão de rede de emergência" ("Rádio", 2008, No. 8, pp. 26, 27). Ele não contém um transformador abaixador e um triac é usado para comutar a carga, o que aumenta a velocidade da proteção.

Dispositivo para proteção de equipamentos contra tensões de rede anormais
Fig. 1

O dispositivo proposto desconecta a carga da rede de 220 V tanto quando a tensão da rede excede quanto cai abaixo de valores predeterminados. A base do dispositivo (Fig. 1) é o microcontrolador DD1, que opera de acordo com o programa, cujos códigos são apresentados na tabela. Da tensão de rede, o diodo limitador VD2 forma uma tensão alternada (próxima a retangular) com uma amplitude de cerca de 18 V. O capacitor C1 é de ajuste de corrente, o resistor R3 limita a corrente de partida quando conectado e R1 garante que o capacitor C1 seja descarregado quando o aparelho é desligado. O diodo VD3 retifica essa tensão alternada e o capacitor C3 suaviza a ondulação. O estabilizador DA1 fornece energia ao microcontrolador com uma tensão de 5 V. O varistor RU1 protege o triac VS1 de picos de tensão ao alternar uma carga indutiva.

O controle do valor da tensão da rede é realizado pelo ADC embutido no microcontrolador DD1. Para isso, a tensão da rede é pré-retificada pelo diodo VD1 e através do filtro passa-baixa R2C2 e o divisor de tensão resistivo R4R5 é alimentado na entrada do ADC (pino 3) do microcontrolador DD1. O capacitor C4 suprime adicionalmente o ruído de impulso. Após a conversão para o ADC, o resultado de dez bits é deslocado um bit para a direita e o bit menos significativo é ignorado. Como resultado, os dados ADC têm nove bits de largura.

Dispositivo para proteção de equipamentos contra tensões de rede anormais

A alimentação e desconexão da tensão de rede da carga são realizadas pelo triac VS1. Para abri-lo com um timer-counter 1 do microcontrolador DD1, pulsos com frequência de 1 kHz e ciclo de trabalho de 6 (duty ratio 10) são gerados na linha PB0,1 (pino 10). Após a amplificação da corrente pelo transistor VT1, esses pulsos através do resistor R8 são alimentados ao eletrodo de controle do triac VS1. Devido à alta frequência dos pulsos de controle, ele abre no início de cada meio ciclo da tensão da rede, o que reduz o nível de ruído de comutação. O circuito R6C5 destina-se à mesma finalidade. A desconexão da carga é feita parando o contador 1 do temporizador e ajustando a tensão para um nível baixo na linha PB1 do microcontrolador DD1.

No indicador LCD de dez dígitos HG1, os três dígitos menos significativos (mais à direita) exibem a tensão da rede, o quarto e o quinto são separadores, eles se apagam. No sexto, sétimo e oitavo dígitos com frequência de 1 s, as tensões de corte máxima e mínima são exibidas alternadamente. O nono dígito está separando (desligado) e o décimo dígito exibe o tempo (em segundos) restante até que a carga seja ligada quando a tensão da rede estiver dentro dos limites especificados. Os botões SB1 e SB2 alteram os valores das tensões limite para desligar a carga, o mínimo e o máximo, respectivamente. Quando estes botões são pressionados simultaneamente, o valor da tensão de rede variável é exibido e, após serem soltos, retorna à alternância das tensões de corte mínima e máxima.

Quando você pressiona o botão SB1 "Min." o limite mínimo de desligamento muda a cada segundo de 160 a 210 V em passos de 5 V. Se for mantido por muito tempo, após atingir o valor máximo (210 V), o mínimo (160 V) é ajustado e depois aumenta novamente. Da mesma forma, quando você pressiona o botão SB2 "Max." o valor do limite máximo muda periodicamente de 230 a 255 V em passos de 5 V.

Se a tensão da rede ultrapassar os limites definidos, a carga é desconectada da rede por 10 ms e, na mais antiga, é exibido o número 7. Após a tensão voltar ao normal, esse bit exibe uma contagem regressiva de sete segundos intervalo de tempo, após o qual a carga será conectada à rede elétrica e a aula será extinta. Se durante a contagem regressiva a tensão da rede ultrapassar os limites definidos, a carga permanecerá desligada e a contagem regressiva do intervalo será reiniciada.

Como o número de linhas da porta do microcontrolador DD1 é limitado, os dados e os sinais de sincronização para o indicador LCD HG1 são transmitidos através de uma interface de fio único com codificação de pulso de tempo (a duração da transmissão de um único bit é cerca de dez vezes maior que zero). A tensão de alimentação do indicador (cerca de 1,5 V) é retirada do LED HL1, que funciona como limitador de tensão.

Dispositivo para proteção de equipamentos contra tensões de rede anormais
Fig. 2

Todas as peças, exceto os botões, são instaladas em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de folha unilateral de 1,5 ... 2 mm de espessura, cujo desenho é mostrado na fig. 2. Os botões são montados no painel frontal do gabinete, feito de material isolante. Os furos de montagem são feitos para eles e uma janela para o indicador. O próprio indicador é fixado na placa com a ajuda de racks com cerca de 40 mm de altura.

Resistores MLT, C2-23, capacitores de óxido são importados, C1, C5 - K73-17, C4, C7 - K10-17. Acelerador - DM-0,1 com indutância de 500 μH, botões - KM-1 ou similar com retorno automático.

Para estabelecer o dispositivo, juntamente com um voltímetro exemplar, é conectado à rede e uma seleção de resistor R5 atinge no indicador LCD do dispositivo as leituras de tensão de rede correspondentes às leituras do voltímetro de referência. Ao configurar, deve-se ter em mente que todos os elementos do dispositivo estão sob tensão da rede.

O programa do microcontrolador do dispositivo de proteção pode ser baixado por isso.

Autor: M. Ozolin, pág. Krasny Yar, região de Tomsk; Publicação: radioradar.net

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