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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de proteção do transceptor. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Comunicações de rádio civis Há momentos em que os transceptores falham devido a uma conexão inadequada à fonte de alimentação ou a um aumento repentino na tensão. O dispositivo proposto ajudará a proteger o equipamento nesses casos. As estatísticas de reparos de equipamentos transceptores mostram que até 30% das falhas são causadas por falhas de energia. Emergências típicas incluem excesso de tensão de alimentação (sobretensão) e não observância de sua polaridade (inversão de polaridade). Alguns usuários conseguem criar uma combinação dessas situações de uma forma misteriosamente incompreensível. Deve-se enfatizar que a vulnerabilidade da estação de rádio aumenta drasticamente se um fusível não padrão (incluindo feito em casa) e uma fonte de energia com uma margem de corrente excessivamente grande forem usados. Nesses casos, a proteção interna do transceptor acaba sendo ineficaz e as consequências dos acidentes tornam-se muito graves e, às vezes, até catastróficas. A inevitável falha em massa de componentes caros e escassos torna a restauração de um transceptor "morto" não lucrativa. Em caso de acidentes, vários dispositivos semicondutores são danificados principalmente - diodos, transistores, circuitos integrados. Suas características podem mudar, quebra ou quebra de transições, pode ocorrer destruição termomecânica da caixa. Resistores, produtos de enrolamento, lâmpadas de luz de fundo falham. Pode ocorrer inchaço ou explosão de capacitores de óxido, delaminação e queima de condutores impressos, carbonização de seções de placa, deformação de peças termoplásticas. Toda a coleção de falhas é tirada da prática. As emergências ocorrem nas seguintes circunstâncias: ações ineptas de um usuário iniciante, erro acidental ou negligência de um operador treinado, lesão intencional por pessoa não autorizada, mau funcionamento técnico do sistema de fornecimento de energia. Infelizmente, nenhum dono de estação de rádio está imune a tais riscos. Portanto, surgiu a ideia de desenvolver um dispositivo para proteção confiável do transceptor em situações de emergência. O dispositivo bloqueia a fonte de alimentação da estação de rádio quando uma tensão anormal é recebida na faixa de -50 a +50 V. Ele também possui outras propriedades úteis, por exemplo, não cria uma queda de tensão no circuito de alimentação do transceptor, e também não exige o uso obrigatório de fusível. Quanto à velocidade de proteção, não é inferior a 2 ms e depende da natureza da emergência. O esquema do dispositivo de proteção é mostrado na fig. 1.
Quando uma tensão de polaridade positiva com nível inferior a 10 V chega à entrada do dispositivo, uma corrente circula pelo circuito VD1R1K1VT1, mas não é suficiente para operar o relé K1. Com uma tensão de entrada de 10 ... 15 V, o relé é ativado e fornece energia ao transceptor. Se durante a operação a tensão exceder 15 V, o diodo zener VD2 começará a conduzir corrente, o que abrirá o tiristor VS1. A tensão no ânodo do tiristor cairá, o transistor VT1 fechará e o enrolamento do relé K1 será desenergizado. Como não é desviado por nada, a liberação dos contatos do relé ocorrerá em um tempo mínimo (na verdade 0,5 ... 2 ms). Como resultado, o transceptor será desconectado da fonte de tensão aumentada. O diodo Zener VD3, cujo uso é opcional, corta o curto surto que é possível em uma taxa muito alta de aumento de tensão. No caso de uma alta tensão de emergência chegar abruptamente do nível zero à entrada do dispositivo, ela não atingirá o transceptor, pois a "trava" eletrônica VD2VS1VT1 reagirá várias ordens de magnitude mais rapidamente do que o relé K1. hora de operar. No caso de inversão de polaridade, a tensão de polaridade negativa também não será fornecida ao transceptor, pois o relé não funcionará devido ao diodo VD1, que será fechado por tensão reversa. Após a operação de emergência da proteção, o retorno ao estado inicial é realizado removendo brevemente a tensão de entrada. Duas versões do design do dispositivo foram feitas. Na primeira, os detalhes do dispositivo são montados dentro da caixa do relé K1, que é utilizado como relé KUTs-1 (passaporte RA.362.900) das TVs coloridas domésticas. Tem uma resistência de enrolamento de 560 Ohm e opera com uma tensão de cerca de 5 V. As dimensões gerais do dispositivo (45x45x15mm) permitem que ele seja colocado dentro do transceptor ou fora da tampa. Outra opção também é muito conveniente - em um recipiente cilíndrico de plástico feito de filme fotográfico. O recipiente tem um diâmetro de 30 e um comprimento de 50 mm. O produto acabado é preenchido com composto epóxi e instalado no corte do cabo de alimentação do transceptor (semelhante a um filtro de ruído de impulso). Aqui, é usado um relé RES47 mais compacto (passaporte RF4.500.409) com uma resistência de enrolamento de 175 ohms. Nesse caso, o resistor R1 deve ter uma resistência de 110 ohms. Quaisquer outros relés que operem com uma tensão de 5 ... 6 V e sejam capazes de comutar uma corrente de pelo menos 3 A também são adequados (por exemplo, os relés da série TRC da TTI). O transistor VT1 pode ser substituído pelas chaves atuais das séries KR1014, KR1064 com índices A, B ou seus análogos ZVN2120, VN2410. Em vez do diodo VD1, qualquer outro com uma corrente direta de pelo menos 0,3 A e uma tensão reversa de pelo menos 400 V, por exemplo, KD209A, é adequado. O diodo zener VD2 pode ser substituído por D814 ou KS515A. O tiristor VS1 pode estar com índices E-I, e é desejável usar amostras selecionadas para máxima sensibilidade. O ajuste do dispositivo começa com a seleção do resistor R1, conseguindo a operação do relé com uma tensão de entrada de 9,5 ... 10 V. Em seguida, aumentando lenta e suavemente a tensão, certifique-se de que o relé libere em 14,5 . .. 15 V. Se necessário, a tensão de corte pode ser alterada selecionando o diodo zener VD2. O autor testou o transceptor ALAN-78 PLUS CB equipado com o dispositivo de proteção proposto. O procedimento de teste simulou uma série dos acidentes mais perigosos, ou seja, uma combinação de inversão de polaridade e sobretensão. Além disso, foi introduzido deliberadamente um fator agravante do acidente - em vez de um fusível comum com valor nominal de 2 A, foi instalado um jumper de fio grosso. Em condições normais, tal, pode-se dizer, "ilegalidade" garante destruição extensa e irreversível dos elementos eletrônicos de qualquer transceptor. Durante os testes, o dispositivo foi conectado repetidamente a fontes de corrente (fontes de alimentação PS-30, B5-48, B5-71, transformador OSM-220/36 V), que apresentavam os seguintes parâmetros: -13,8 V (32 A); +16 V(10A);-16V(10A); + 30 V (10 A); -30 V (10 A); -36 V (50 Hz, 5 A); +50 V (2 A); -50 V (2 A). Cada tensão de teste foi aplicada ao transceptor automaticamente usando um dispositivo de software operando de acordo com o ciclograma mostrado na tabela.
Um modo de teste estendido possibilitou simular situações de emergência de várias durações e, ao longo do caminho, verificar a estabilidade da proteção contra transientes. Se cada fato de aplicar tensão anormal ao transceptor for considerado uma situação de emergência, é fácil calcular que o número total foi de 688. No entanto, esse efeito de esmagamento não causou nenhum dano à estação de rádio. Com a alimentação de controle da tensão nominal (+13,2 V), o dispositivo ligou e apresentou desempenho total. Este resultado do teste atesta a confiabilidade do dispositivo e permite que ele seja classificado como "à prova de falhas". Se o dispositivo for um pouco mais complicado, pode fornecer proteção adicional para o consumo de corrente e contra um aumento de emergência na tensão de RF no coletor do transistor de saída do transmissor. Tal aumento é possível com uma incompatibilidade do caminho do alimentador de antena ou excitação do estágio de saída. O esquema desta opção é mostrado na Fig. 2.
A proteção de corrente (sobrecarga e curto-circuito) é realizada usando o reed switch SF1 com a bobina L1 localizada nele. Quando a corrente consumida pelo transceptor aumenta acima do valor definido, o campo eletromagnético da bobina torna-se suficiente para fechar o contato controlado magneticamente. Como o reed switch está conectado em paralelo ao diodo zener VD2, ocorre um desligamento de emergência do dispositivo semelhante à situação de sobretensão. Os elementos VT2, C1, R4, VD4 formam uma zona de insensibilidade temporária de proteção à corrente de inrush que ocorre no momento em que o transceptor é ligado. Para a estação de rádio ALAN-78PLUS, este tempo é de 22 ms e pode ser ajustado selecionando o capacitor C1. Ao trabalhar com o dispositivo (Fig. 2), você deve primeiro ligar o transceptor e, em seguida, a chave seletora SA1. Definir a proteção de corrente para um nível de 2 ... 3 A é reduzido para selecionar o número de voltas da bobina L1, consistindo em 4-8 voltas do fio PEL 0,5 (aproximadamente) e movendo-o ao longo do interruptor reed (finamente) seguido de fixação com adesivo hot melt. Com uma carga incompatível (por exemplo, uma interrupção no caminho do alimentador da antena), a tensão de RF no coletor do transistor de saída do transmissor aumenta, o que é repleto de quebra de suas transições. Porém, neste caso, o diodo zener VD5 começa a conduzir corrente, o que abre o transistor VT3. A tensão positiva do coletor do transistor é fornecida ao eletrodo de controle do tiristor VS1. O dispositivo então desliga da mesma forma que outras emergências. O resistor R7 é selecionado de forma que o transceptor desligue quando o transmissor estiver operando na antena equivalente a 150 ohms, que corresponde a SWR-3. A junção do emissor do transistor VT2 (ver Fig. 2) deve ser desviada com um resistor com resistência de cerca de 10 kOhm. Autor: A.Sokolov, Moscou
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