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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Unidade de controle do transformador de laboratório. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Um rádio amador geralmente requer tensão CA regulada. Geralmente é obtido usando um autotransformador ajustável de laboratório (LATR). Infelizmente, a saída LATR tem uma conexão galvânica com a rede e seu eletrodo móvel (slider) costuma queimar. Além de danificar o próprio controle deslizante, isso também pode causar falhas no enrolamento. E o preço de um bom LATR é muito alto e poucos conseguem fazer isso sozinhos. Existe uma maneira conhecida de regular a tensão na carga, usando não um autotransformador, mas um transformador convencional com vários enrolamentos secundários comutados por chaves. Esse transformador é descrito, por exemplo, no artigo de A. Terskov "Em incrementos de um volt" ("Radio", 1993, nº 9, pp. 24, 25). Sua saída é isolada galvanicamente da rede elétrica e a tensão de saída pode ser ajustada em passos de 1 V de 0 a 255 V. Infelizmente, a necessidade constante de cálculos para a comutação correta dos enrolamentos secundários de tal transformador para a tensão desejada dificulta seu uso. Não há necessidade de falar sobre um aumento monótono ou diminuição da tensão em pequenos passos. Mas a principal desvantagem de tal solução é que colocar apenas uma chave na posição errada pode desabilitar a carga, especialmente as de baixa tensão. Para evitar tais transtornos, bem como simplificar o uso do transformador, foi desenvolvido um dispositivo, apresentado a seguir. O objetivo era usar peças que provavelmente seriam encontradas no estoque de um rádio amador. O bloco pode ser simplificado, mas isso será discutido mais adiante. O diagrama de um transformador de laboratório (sem unidade de controle) é mostrado na fig. 1. Difere do esquema do artigo acima mencionado de A. Terskov apenas porque os interruptores manuais são substituídos por relés eletromagnéticos. Seus grupos de contato K1.1-K8.1 são conectados de forma que quando os enrolamentos de todos os relés são desenergizados, não há tensão de saída. Isso é feito para que durante os transientes que ocorrem quando o transformador está conectado à rede, a tensão não apareça na saída. A tensão máxima (255 V) na saída será somente se todos os relés tiverem disparado.
Ao contrário do original, o transformador T1 possui um enrolamento adicional X com uma ponte retificadora de diodos VD1 para alimentar os enrolamentos do relé e um regulador de tensão integrado DA1 para alimentar os microcircuitos da unidade de controle. A unidade de controle, cujo diagrama é mostrado na fig. 2, atribui a cada um dos valores possíveis da tensão de saída (de 0 a 255 V em passos de 1 V) um código binário de oito bits (de acordo com o número de enrolamentos de comutação dos relés). Um em qualquer dígito deste código significa que o relé correspondente deve funcionar, um zero significa que ele deve liberar a armadura.
Quando a tensão no enrolamento primário do transformador é de 230 V, a tensão de saída em volts é igual ao número definido pressionando os botões SB1 e SB2 nos indicadores HG1-HG3. A necessidade durante a operação de pensar na comutação correta dos enrolamentos secundários é eliminada, o que aumenta a conveniência e a eficiência de definir a tensão de saída desejada. No entanto, deve-se notar que a unidade de controle não mede a tensão de saída, mas apenas mostra seu valor "teórico" no indicador. Por esta razão, se a tensão na rede for diferente da nominal e sob a influência da carga, a tensão real de saída pode diferir do valor mostrado pelos indicadores. Convencionalmente, a unidade de controle pode ser dividida em várias unidades funcionais. Este é um contador reversível em microcircuitos DD2-DD4 com lógica controlando-o em um microcircuito DD1, um conversor de código em um microcircuito DS1 RPZU, uma unidade de indicação em microcircuitos DD5-DD7. Um gerador de pulsos com frequência de cerca de 1.1 Hz é construído no elemento lógico DD2. O elemento DD1.4 inverte o sinal do gerador. A inversão é necessária para que os contadores DD2-DD4 mudem de estado quando os botões SB1 e SB2 são soltos, e não quando são soltos. Ajuste a tensão com os botões SB1 (para baixo) e SB2 (para cima). Os circuitos R1C3 e R3C4 suprimem o ressalto dos contatos do botão. Enquanto nenhum dos botões estiver pressionado, a entrada de controle do gerador (pino 1 DD1) é ajustada para um nível lógico baixo. Quando o botão SB1 é pressionado, uma tensão de alto nível é fornecida a esta entrada através do resistor R9 e do diodo de desacoplamento VD4. Depois de um tempo, o gerador liga. Se o botão for pressionado brevemente, o gerador não funcionará, mas um único pulso aparecerá em sua saída em resposta a cada pressão. A cada pulso, o contador é decrementado em um. Para evitar uma transição abrupta para o estado 999 quando os contadores atingem o estado zero, quando o gerador chega a zero, o gerador é bloqueado pelo baixo nível lógico do sinal de estouro do pino 6 do contador DD7 através do diodo VD4. Além disso, o gerador só pode ser iniciado usando o botão SB2. O funcionamento deste botão é semelhante, porém, além de acionar o gerador, ele envia um nível alto para as entradas de controle do sentido de contagem (pinos 10) dos contadores DD2-DD4. Ao atingir o valor máximo de 255, o nível de tensão na saída do elemento DD1.3 torna-se baixo e, através do diodo VD3, bloqueia a operação do gerador. Como o dispositivo não deve responder ao pressionamento simultâneo de ambos os botões, uma unidade de bloqueio foi introduzida nele (resistores R2, R6, R7). A tensão do resistor R2 é aplicada à entrada de habilitação de contagem (pino 5) do contador DD2. Se ambos os botões forem pressionados, esse nível de tensão sobe, o que desativa a contagem de pulsos. O circuito R11C12 é usado para zerar os contadores DD2-DD4 quando a tensão de alimentação é aplicada. Você pode redefini-los a qualquer momento pressionando o botão SB3. Como as saídas de 9 contadores estão conectadas a um fio comum, os contadores operam no modo decimal, gerando um número decimal de três dígitos em código binário-decimal nas saídas - o valor definido da tensão de saída. Este número é alimentado para as entradas de endereço do PROM DS1. Cada valor da tensão de saída corresponde a uma célula de memória na qual o equivalente binário de um número decimal binário é registrado. Por exemplo, o endereço 10 0011 0000 (representação decimal binária de 230) é 11100110 (decimal binário 230). O código das saídas do RPZU DS1 é aplicado às chaves eletrônicas montadas nos transistores VT1 -VT8 e relés de controle K1-K8. Na fig. 2 mostra um diagrama de apenas uma chave, as demais são idênticas. Chaves em transistores discretos podem ser substituídas por um chip KR1109KT63 (ULN2803A) contendo oito dessas chaves. O número das saídas dos contadores também é alimentado na unidade de exibição, composta por conversores do código binário-decimal para os indicadores DD5-DD7 de "sete elementos" e indicadores LED HG1-HG3. O indicador HG3 mostra unidades, HG2 - dezenas e HG1 - centenas de volts. No transistor VT9, é feito um nó para apagar um zero insignificante no dígito de ordem superior do indicador. O coletor deste transistor é conectado na entrada do blanking da indicação do conversor de código DD7. Se o contador DD4 contiver o número 1 ou 2, então uma tensão de alto nível é fornecida ao circuito básico do transistor VT9 através do diodo VD18 ou VD19, o transistor está aberto, o indicador HG1 está aceso. Da mesma forma, no transistor VT10, uma unidade de supressão de zero insignificante é construída no indicador HG2. Se o número no contador DD3 for diferente de zero, uma tensão de alto nível é fornecida à base do transistor VT10 através dos diodos VD20-VD23. Um nível lógico baixo no coletor VT10 permite a operação do conversor de código DD6 e do indicador HG2. Se o contador DD3 for zero, mas o transistor VT9 estiver aberto (no contador DD4 1 ou 2), então a tensão de baixo nível é fornecida à entrada em branco do conversor de código DD6 através do diodo VD24 do coletor do transistor VT9. Os diodos VD18-VD23 podem ser abandonados aplicando sinais das saídas de estouro dos contadores correspondentes aos circuitos básicos dos transistores VT9 e VT10, mas, neste caso, os zeros insignificantes apagados piscarão quando o botão SB2 for pressionado. Se desejado, a unidade de indicação pode ser excluída e um voltímetro CA com limite de medição de 300 V pode ser conectado à saída do transformador. Nesse caso, você também pode remover o chip RPZU e o contador DD4 e alternar os dois restantes para trabalhar em modo binário. Os sinais para as chaves do transistor que controlam os relés, neste caso, devem ser dados a partir das saídas dos contadores. A precisão do ajuste da tensão de saída com esta simplificação dependerá do erro do voltímetro. A placa de circuito impresso para a unidade de controle não foi desenvolvida, no entanto, alguns dos nós podem ser colocados nas placas de circuito impresso mostradas na Fig. 3 e fig. 4. Eles já foram projetados para outros dispositivos, mas também são adequados para o apresentado no artigo. Os elementos restantes podem ser montados em uma breadboard conectando seus condutores com um fio de montagem. Os capacitores de bloqueio C5-C10 são instalados diretamente nos pinos de alimentação dos microcircuitos. Observe que na fig. 3, os números de pontos para conectar a placa de indicação às saídas dos medidores são destacados em cores. Esses números correspondem aos números dos fios do chicote correspondente no diagrama da fig. 2.
O dispositivo usa resistores MLT, todos os capacitores são importados. Em vez dos transistores KT315G, você pode usar qualquer transistor da mesma série. Além disso, os transistores KT315G (VT1-VT8) podem ser substituídos por 2SC945 e o restante por quaisquer transistores npn de baixa potência. Os diodos KD522A podem ser substituídos por KD521, KD510 por qualquer índice de letras ou 1N4148. Substituindo diodos KD243V - diodos generalizados 1N4007. A possibilidade de substituir os microchips das séries K176 e K561 por seus equivalentes importados não foi testada. O microcircuito KR573RF5 deve ser programado antes da instalação no dispositivo. É permitido substituí-lo por uma série importada 2716 ou 27C16. Botões e interruptores podem ser qualquer coisa. Os relés utilizados são RAS-1215 importados, podendo ser substituídos por outros com tensão de operação do enrolamento de 12 V e com contatos de comutação capazes de comutar a corrente de carga necessária. A resistência do enrolamento dos relés aplicados é de 400 Ohm. O transformador T1 pode ser enrolado de acordo com as recomendações de A. Terskov, mas com um enrolamento adicional X para uma tensão de 10 V, enrolado com um fio com diâmetro de pelo menos 0,4 mm. Mas, em vez de um circuito magnético PL 25x50x100, é melhor usar um circuito magnético de seção fechada ShL - é muito mais fácil enrolar os enrolamentos não em dois, mas em um quadro. O estabelecimento do dispositivo consiste em selecionar, se necessário, a frequência do gerador no elemento DD1.1. Com os valores dos elementos indicados no diagrama, é de cerca de 2 Hz. Esta frequência não deve ser muito alta, pois os contatos do relé irão faiscar fortemente e queimar. Também é aconselhável verificar a programação correta da ROM. Ao configurar nos indicadores HG1-HG3 o valor da tensão de saída nas saídas do RPZU DS1 deve aparecer um código binário deste número. Se necessário, você pode acelerar o ajuste de tensão introduzindo um interruptor adicional SA1 e o botão SB4 de acordo com o diagrama mostrado na fig. 5. Com a posição do interruptor SA1 mostrada nele, o dispositivo funciona normalmente. Quando o modo de ajuste rápido estiver habilitado, todos os relés serão desligados, o que fará com que a tensão na saída do transformador seja zerada. Usando o botão SB4, um resistor R5 é conectado em paralelo com o resistor R35, aumentando assim a frequência do gerador em aproximadamente cinco vezes. Agora você pode definir rapidamente o valor desejado no indicador e, voltando ao modo normal, obter a tensão necessária na saída.
A operação de um transformador com a unidade de controle descrita é acompanhada por um fenômeno desagradável como a queima dos contatos do relé (que, no entanto, afeta tanto o controle deslizante LATR quanto as chaves). Se a carga do transformador contiver um componente indutivo (por exemplo, um motor ou outro transformador), pode ser necessário contornar os contatos do relé com circuitos RC de proteção (não mostrados no diagrama da Fig. 1). Como alternativa, você pode definir a tensão sem carga e conectar a carga depois, para que os contatos não queimem. Em conclusão, observo que o uso da unidade de controle descrita não se limita a um transformador de laboratório, pode ser usado, por exemplo, em uma fonte de alimentação. Neste caso, apenas o enrolamento primário, os enrolamentos secundários II-VII e X e cinco relés (K1 - K5) devem ser deixados no transformador. Será possível definir a tensão de 1 a 31 V em passos de 1 V, o que é suficiente para a maioria das fontes de alimentação de laboratório. Arquivos de programação DS1 EPROM em vários formatos com o mesmo conteúdo podem ser baixados de ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/trans.zip. Autor: E. Gerasimov
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