This page has been robot translated, sorry for typos if any. Original content here.

Пристрій для відмотування показань електролічильників



Рис.1. Схема електрична принципова



Пристрій призначений для відмотування показань індукційних електролічильників без зміни їх схем включення. Стосовно до електронних та електронно-механічних лічильників, у конструкцію яких закладено нездатність до зворотного відліку показань, пристрій дозволяє повністю зупинити облік до рівня реактивної потужності генератора. При зазначених на схемі елементах пристрій розрахований на номінальну напругу мережі 220 В і потужність відмотування приблизно на 2 кВт. Застосування інших елементів дозволяє відповідно збільшити потужність. Пристрій, зібране за пропонованою схемою, просто вставляється в розетку, і лічильник починає рахувати у зворотну сторону. Вся електропроводка залишається недоторканою. Заземлення не потрібно.

Принципова схема пристрою

Принципова схема приведена на рис.1. Основними елементами пристрою є інтегратор, що представляє собою резистивний міст R1-R4 і конденсатор С1, формувач імпульсів (стабілітрони D1, D2 і резистори R5, R6), логічний вузол (елементи DD1.1, DD2.1, DD2.2), тактовий генератор (DD2.3, DD2.4), підсилювач (Т1, Т2), вихідний каскад (С2, Т3, Br1) і блок живлення на трансформаторі Tr1. Інтегратор призначений для виділення з мережевої напруги сигналів, синхронізують роботу логічного вузла. Це прямокутні імпульси рівня ТТЛ на входах 1 і 2 елементи DD1.1. Фронт сигналу на вході 1 DD1.1 збігається з початком позитивної напівхвилі мережевої напруги, а спад - з початком негативної напівхвилі. Фронт сигналу на вході 2 DD1.1 збігається з початком позитивної напівхвилі інтеграла мережевої напруги, а спад - з початком негативної напівхвилі. Таким чином, ці сигнали є прямокутні імпульси, синхронізовані мережею і зміщені по фазі відносно один одного на кут p / 2. Сигнал, відповідний напрузі мережі, знімається з резистивного дільника R1, R3, обмежується до рівня 5 В за допомогою резистора R5 і стабілітрон D2, потім через гальванічну розв'язку на оптроні ОС1 подається на логічний вузол. Аналогічно формується сигнал, відповідний інтегралу напруги мережі. Процес інтегрування забезпечується процесами заряду і розряду конденсатора С1. Логічний вузол служить для формування сигналів управління потужним ключовим транзистором Т3 вихідного каскаду. Алгоритм управління синхронізований вихідними сигналами інтегратора. На основі аналізу цих сигналів, на виході 4 елементи DD2.2 формується сигнал управління вихідним каскадом. У необхідні моменти часу логічний вузол модулює вихідний сигнал сигналом генератора, що задає, забезпечуючи високочастотне енергоспоживання. Для забезпечення імпульсного процесу заряду накопичувального конденсатора С2 служить задає генератор на логічних елементах DD2.3 і DD2.4. Він формує імпульси частотою 2 кГц амплітудою 5 В. Частота сигналу на виході генератора, і шпаруватість імпульсів визначаються параметрами времязадающих ланцюгів С3-R20 і C4-R21. Ці параметри можуть підбиратися під час налаштування для забезпечення максимальної похибки обліку електроенергії, споживаної пристроєм. Сигнал управління вихідним каскадом через гальванічну розв'язку на оптроні ОС3 надходить на вхід двокаскадного підсилювача на транзисторах Т1 і Т2. Основне призначення цього підсилювача - повне відкриття з введенням в режим насичення транзистора Т3 вихідного каскаду і надійне замикання його в моменти часу, які визначаються логічним вузлом. Тільки введення в насичення і повне закриття дозволять транзистору Т3 функціонувати в важких умовах роботи вихідного каскаду. Якщо не забезпечити надійне повне відкриття і закриття Т3, причому за мінімальний час, то він виходить з ладу від перегріву протягом декількох секунд. Блок живлення побудований за класичною схемою. Необхідність застосування двох каналів харчування продиктована особливістю режиму вихідного каскаду. Забезпечити надійне відкривання Т3 вдається тільки при напрузі живлення не менше 12В, а для живлення мікросхем необхідно стабілізовану напругу 5В. При цьому загальним проводом можна лише умовно вважати негативний полюс 5 вольта виходу. Він не повинен заземлюватися або мати зв'язок з проводами мережі. Головною вимогою до блоку живлення є можливість забезпечити струм до 2 А на виході 36 В. Це необхідно для введення потужного ключового транзистора вихідного каскаду в режим насичення у відкритому стані. В іншому випадку на ньому буде розсіюватися велика потужність, і він вийде з ладу.

Деталі та конструкція

Мікросхеми можуть застосовуватися будь-які: 155, 133, 156 та інших серій. Не рекомендується застосування мікросхем на основі МОП - структур, так як вони більш схильні до впливу наведень від роботи потужного ключового каскаду. Ключовий транзистор Т3 обов'язково встановлюється на радіаторі площею не менше 200 см2. Для транзистора Т2 застосовується радіатор площею не менше 50 см2. З міркувань безпеки в якості радіаторів не слід використовувати металевий корпус пристрою. Накопичувальний конденсатор С2 може бути тільки неполярних. Застосування електролітичного конденсатора не допускається. Конденсатор повинен бути розрахований на напругу не менше 400В. Резистори: R1 - R4, R15 типу МЛТ-2; R18, R19 - дротяні потужністю не менше 10 Вт; інші резистори типу МЛТ-0.25. Трансформатор Tr1 - будь-який потужністю близько 100 Вт з двома роздільними вторинними обмотками. Напруга обмотки 2 повинно бути 24 - 26. В, напруга обмотки 3 повинно бути 4 - 5 В. Головна вимога - обмотка 2 повинна бути розрахована на струм 2 - 3 А. Обмотка 3 малопотужна, струм споживання від неї складе не більше 50 мА. Пристрій в цілому збирають в будь-якому корпусі. Дуже зручно (особливо в цілях конспірації) використовувати для цього корпус від побутового стабілізатора напруги, які в недалекому минулому широко використовувалися для харчування лампових телевізорів.

Налагодження.

При налагодженні схеми дотримуйтеся обережності! Пам'ятайте, що не вся низьковольтна частина схеми має гальванічну розв'язки від електричної мережі! Не рекомендується в якості радіатора для вихідного транзистора використовувати металевий корпус пристрою. Застосування плавких запобіжників - обов'язково! Накопичувальний конденсатор працює в граничному режимі, тому перед включенням пристрою його потрібно розмістити в міцному металевому корпусі. Застосування електролітичного (оксидного) конденсатора не допускається! Низьковольтний блок живлення перевіряють окремо від інших модулів. Він повинен забезпечувати струм не менше 2 А на виході 36 В, а також 5 В для живлення системи управління. Інтегратор перевіряють двулучевой осциллографом. Для цього загальний провід осцилографа з'єднують з нульовим проводом електромережі (N), провід першого каналу під'єднують до точки з'єднання резисторів R1 і R3, а провід другого каналу - до точки з'єднання R2 і R4. На екрані повинні бути видно дві синусоїди частотою 50 Гц і амплітудою близько 150 В кожна, зміщені між собою по осі часу на кут p / 2. Далі перевіряють наявність сигналів на виходах обмежувачів, підключаючи осцилограф паралельно стабілітрон D1 і D2. Для цього загальний провід осцилографа з'єднують з точкою N мережі. Сигнали повинні мати правильну прямокутну форму, частоту 50 Гц, амплітуду близько 5 В і також повинні бути зміщені між собою на кут p / 2 по осі часу. Допускається наростання і спад імпульсів протягом не більше 1мс. Якщо фазосмещенія сигналів відрізняється від p / 2, то його коригують підбираючи конденсатор С1. Крутизну фронту і спаду імпульсів можна змінювати, підбираючи опору резисторів R5 і R6. Ці опору повинні бути не менше 8 кОм, в іншому випадку обмежувачі рівня сигналу будуть впливати на якість процесу інтегрування, що в підсумку буде призводити до перевантаження транзистора вихідного каскаду. Потім налагоджують генератор, відключивши силову частину схеми від електромережі. Генератор повинен формувати імпульси амплітудою 5 В і частотою близько 2 кГц. Шпаруватість імпульсів приблизно 1/1. При необхідності для цього підбирають конденсатори С3, С4 або резистори R20, R21. Логічний вузол за умови правильного монтажу налагодження не вимагає. Бажано тільки переконатися за допомогою осцилографа, що на входах 1 і 2 елементи DD1.1 є періодичні сигнали прямокутної форми, зміщені відносно один одного по осі часу на кут p / 2. На виході 4 DD2.2 повинні періодично через кожні 10 мс формуватися пачки імпульсів частотою 2 кГц, тривалість кожної пачки 5 мс.
Налаштування вихідного каскаду полягає в установці струму бази транзистора Т3 на рівні не менше 1.5 -2 А. Це необхідно для насичення цього транзистора в відкритому стані. Для настройки рекомендується відключити вихідний каскад з підсилювачем від логічного вузла (від'єднати резистор R22 від виходу елемента DD2.2), і управляти каскадом подаючи напругу +5 В на від'єднаний контакт резистора R22 безпосередньо з блоку живлення. Замість конденсатора С1 тимчасово включають нА-грузку у вигляді лампи розжарювання потужністю 100 Вт. Струм бази Т3 встановлюють підбираючи опір резистора R18. Для цього може знадобитися ще підбір R13 і R15 підсилювача. Після запалювання оптрона ОС3, струм бази транзистора Т3 повинен зменшуватися майже до нуля (кілька мкА). Така настройка забезпечує найбільш сприятливий тепловий режим роботи потужного ключового транзистора вихідного каскаду.
Після налаштування всіх елементів відновлюють всі з'єднання в схемі і перевіряють роботу схеми в зборі. Перше включення рекомендується виконати з зменшеним значенням ємності конденсатора С2 приблизно до 1 мкФ. Після включення пристрою дайте йому попрацювати кілька хвилин, звертаючи особливу увагу на температурний режим ключового транзистора. Якщо все в порядку - можете збільшувати ємність конденсатора С2. Збільшувати ємність до номінального значення рекомендується у декілька етапів, кожен раз перевіряючи температурний режим. Потужність відмотування в першу чергу залежить від ємності конденсатора С2. Для збільшення потужності потрібен конденсатор більшої ємності. Граничне значення ємності визначається величиною імпульсного струму заряду. Про його величині можна судити, підключаючи осцилограф паралельно резистору R19. Для транзисторів КТ848А він не повинен перевищувати 20 А. Якщо потрібно збільшити потужність відмотування, доведеться використовувати більш потужні транзистори, а також діоди Br1. Але краще для цього використовувати іншу схему з вихідним каскадом на чотирьох транзисторах. Не рекомендується використовувати занадто велику потужність відмотування. Як правило, 1 кВт цілком достатньо. Якщо пристрій працює спільно з іншими споживачами, лічильник при цьому віднімає з їх потужності потужність пристрою, але електропроводка буде завантажена реактивною потужністю. Це потрібно враховувати, щоб не вивести з ладу електропроводку.