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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivo para bloqueo remoto de consumidores de electricidad. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Relojes, temporizadores, relés, interruptores de carga Los electrodomésticos modernos y potentes (hervidores eléctricos, hornos microondas, lavadoras, calentadores de aire, aspiradoras), especialmente los importados, se caracterizan por un alto consumo de corriente. Como resultado de la activación simultánea de varios de estos dispositivos, puede producirse una sobrecarga del cableado eléctrico con consecuencias desagradables. El dispositivo propuesto excluye la posibilidad de conectar los dos consumidores de electricidad más potentes seleccionados por el usuario (o dos grupos de ellos). Uno de ellos tiene mayor prioridad: el líder, el otro, el esclavo. El consumidor maestro se puede encender en cualquier momento y el esclavo, solo cuando el maestro está apagado. Por ejemplo, un hervidor eléctrico es el consumidor líder y un horno microondas es un esclavo. En este caso, no se puede encender el horno microondas mientras el hervidor eléctrico calienta el agua.
El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en enviar una señal de radio para apagar el circuito de alimentación del consumidor esclavo mientras el consumo de corriente del consumidor maestro supera un cierto nivel umbral. La base del dispositivo es un timbre inalámbrico muy utilizado en el rango de 433 MHz. Actualmente, este tipo de llamadas se utilizan ampliamente en diseños de radioaficionados [1-3], incluso para la gestión de energía [4]. La llamada por radio ha sido modificada y equipada con una unidad de control. Para reducir significativamente la "contaminación" del éter, se utilizó radiación pulsada. El alcance de la llamada de radio es de varias decenas de metros, según el modelo específico y las condiciones de ubicación, lo cual es suficiente para los fines especificados. El autor utilizó la llamada de radio "CONSTA NS-9688C". El dispositivo propuesto consta de partes transmisoras y receptoras de radio. El primero se utiliza en el lado de la carga motriz, el segundo en el lado de la carga motriz. En la Fig. La figura 1 muestra un esquema de la unidad de control del transmisor de llamadas. El transformador de corriente T1 es un sensor de corriente en el circuito de alimentación de la carga principal. El uso de este transformador permite implementar de forma sencilla el aislamiento galvánico del sensor [5-8]. El voltaje del devanado secundario del transformador de corriente (aproximadamente 50 mV con una corriente de carga de 10 A) pasa a través del capacitor de aislamiento C1 a la primera etapa del amplificador en el elemento DD1.1. El condensador C2 suprime las interferencias de alta frecuencia y el ruido impulsivo en la entrada (pin 1) del elemento DD1.1. El uso de un elemento lógico como amplificador lineal se debe al deseo de aprovechar al máximo los elementos del microcircuito DD1 [9]. El elemento "OR exclusivo" del microcircuito K564LP2, similar a los elementos de otros microcircuitos CMOS, es capaz de funcionar en modo lineal como amplificador. Pero para hacer esto, es necesario aplicar un nivel alto a una de sus entradas, convirtiéndola así en un inversor, y conectar la segunda entrada al circuito OOS. La ganancia de elementos de este tipo sin retroalimentación es pequeña: sólo 25...30 a una frecuencia de 50 Hz. Sin embargo, esto es suficiente. La señal amplificada por el elemento DD1.1 se alimenta a través del condensador C3 al elemento DD1.2. Ambos elementos están cubiertos por circuitos OOS locales y a una frecuencia de 50 Hz cada uno tiene una ganancia de 10...12. La señal de la salida del elemento DD1.2 a través del condensador C4 se suministra a un formador de pulso rectangular ensamblado en el elemento DD1.3. El diodo interno, conectado por el cátodo al pin 8 y el ánodo al cable común del microcircuito DD1, se abre durante los pulsos de polaridad negativa y se cierra durante los pulsos de polaridad positiva, detectando así una señal amplificada. Si la señal en la entrada (pin 8) del elemento DD1.3 está por debajo del umbral de conmutación, la salida de este elemento es alta, el transistor VT1 se cierra; de lo contrario, el transistor VT1 se abre con una frecuencia de red de 50 Hz. La resistencia R8 limita la corriente de pulso del colector del transistor VT1 a un nivel seguro. El condensador C5 se carga, como resultado de lo cual se forma un voltaje constante de alto nivel mientras la carga principal está encendida. Este voltaje se suministra a un solo vibrador en el elemento DD1.4, en cuya salida se forma un pulso de alto nivel con una duración de 0,7R10C6 (aproximadamente 1 s), que es suficiente para el funcionamiento estable de la parte de conmutación. . Se forma un segundo pulso de la misma duración cuando se apaga la carga del variador. El transistor VT2 se abre mientras duran estos pulsos, como resultado de lo cual se suministra tensión de alimentación al transmisor de campana, que consume una corriente de varios miliamperios. El diodo VD1 limita el voltaje inverso en la unión del emisor del transistor VT2 a un nivel seguro. La unidad de control del transmisor recibe energía de una batería GB1 de tamaño 23A con un voltaje de 12 V de la unidad transmisora del timbre de radio. En lugar de una batería, es mejor utilizar una fuente de alimentación con una tensión de salida estabilizada de 12 V. La salida de la unidad de control está conectada a los circuitos de alimentación del transmisor de radio del timbre, que no ha sido modificado. SB1 - botón de timbre - se deja para la posibilidad de control remoto manual del consumidor esclavo de electricidad. Los condensadores C7 y C8 están instalados en la unidad transmisora de timbre de radio. Suavizan los impulsos de corriente consumidos por el transmisor, evitando que afecten a la unidad de control. La parte receptora del dispositivo consta de un receptor de llamadas de radio modificado y una unidad de conmutación, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 2. El bloque consta de un modelador de impulsos en el transistor VT1, un disparador D DD1.1, transistores de conmutación VT2 y VT3, un interruptor de CA optoelectrónico en el optoacoplador triac U1, un potente triac VS1, resistencias
R3-R5 y condensador C3. El receptor de radio se modifica así. Los elementos de una fuente de alimentación sin transformador se retiran de su placa de circuito impreso, excepto VD5-VD8, HL3, C6, C7. Se instala una nueva fuente de alimentación en el espacio libre: transformador T1, puente de diodos VD1-VD4, condensador de suavizado C5, resistencias R8 y R9. Luego se corta el conductor impreso adecuado para el pin 9 del microcircuito TC4069, se instala el condensador C8 entre este pin y el cable común, y se suelda la resistencia R10 en el corte del conductor (que se muestra con el signo "x"). La salida del receptor de radio: el pin 8 del microcircuito TC4069 está conectado a la entrada de la unidad de conmutación. A pesar de que el microcircuito TC4069 se produce en paquetes diferentes, la cantidad de pines y su numeración son las mismas. El voltaje de salida de la nueva fuente de alimentación 12...15 V se suministra a los LED HL1 y HL2 a través de la resistencia limitadora de corriente R8. El microcircuito DD1 y el transistor VT1 reciben energía de un estabilizador de voltaje paramétrico que consta de la resistencia R9 y los elementos VD5-VD8HL3 que quedan de la fuente de alimentación de red sin transformador desmantelada del timbre de radio. El LED HL3 también se utiliza como indicador de la presencia de tensión de red y del estado de la fuente de alimentación. La llamada de radio utilizada por el autor utiliza un LED RD314S (HL3 en la Fig. 2) y el circuito VD5-VD8 contiene cuatro diodos. En algunas otras llamadas de radio puede haber una cadena de dos o tres diodos conectados en serie, en cuyo caso el voltaje del estabilizador paramétrico puede estar en el rango de 3,3...4,5 V. Este voltaje alimenta el transistor VT1 y el DD1. microcircuito. Sus entradas no utilizadas están conectadas a un cable común. Después de aplicar el voltaje de suministro, los elementos C4, R6, R7 forman un pulso que establece el disparador DD1.1 en un estado de nivel bajo en el pin 1. El transistor VT2 está cerrado, el LED HL1 está apagado. El transistor VT3 está abierto, su corriente de drenaje fluye a través del diodo emisor del optoacoplador U1.2, como resultado de lo cual el optosimistor U1.1 y el triac VS1 están abiertos. La carga esclava conectada a la salida del dispositivo se puede conectar a la red, lo que se indica mediante el LED iluminado HL2. Cuando se enciende la carga principal, un pulso de bajo nivel desde la salida del receptor de radio a través del circuito R1C1 ingresa a la puerta del transistor VT1, como resultado de lo cual este transistor se cierra. El circuito R1C1 y un circuito similar agregado al receptor mencionado anteriormente evitan interferencias de falsas alarmas del dispositivo. Un pulso de alto nivel del drenaje de VT1 va a la entrada C del disparador DD1.1 y lo conmuta. El transistor VT2 se abre y VT3 se cierra. El LED HL2 se apaga. El optosimistor U1.1 y el triac VS1 están cerrados. En este caso, la carga impulsada se desenergiza, lo que se indica mediante el encendido del LED HL1. Si es necesario, el estado del dispositivo se puede revertir presionando manualmente el botón de llamada de radio SB1. El transformador de corriente T1 (ver Fig. 1) se fabrica sobre la base de una bobina de relé RES10 (versión RS4.529.031 -05), que se utiliza como devanado secundario (II). También puede utilizar las versiones de relé RS4.529.031-12 y RS4.529.031-20. El tamaño de la bobina permite colocarla directamente en la toma de corriente de un potente consumidor de electricidad. El devanado contiene 1100 vueltas, su resistencia es de 45 ohmios. Sobre él se enrolla el devanado primario (I) a partir de dos vueltas de cable aislado con una sección transversal de 2,5 mm2. Un transformador de corriente de este tipo proporciona un voltaje de 50 mV con una resistencia de 47 ohmios con una corriente de carga de 10 A. Si la corriente de carga supera los 25 A, el número de vueltas del devanado primario se puede reducir a uno. El dispositivo puede utilizar transformadores sobre núcleos magnéticos de anillos ferromagnéticos, cuyos diseños se describen en [5-7]. Durante la fabricación, la relación de transformación actual debe tomarse dentro del rango de 1:300...1:1000. También se pueden utilizar transformadores de corriente fabricados industrialmente, por ejemplo, para contadores de electricidad [8].
El sensor de corriente del transformador se puede reemplazar por uno de resistencia, como se muestra en el diagrama de la Fig. 3. El optoacoplador U1 proporciona aislamiento galvánico de la unidad de control del transmisor de llamadas de la tensión de red. Se conecta un sensor de corriente a la rotura del cable de la fase de carga: una potente resistencia R1, cuyo voltaje, proporcional a la corriente de carga, se conecta a través de la resistencia limitadora de corriente R2 al diodo emisor U1. El diodo VD1 limita el voltaje inverso en el diodo emisor del optoacoplador. En lugar del transistor VT1, se enciende el fototransistor del optoacoplador U1 (ver Fig. 1), teniendo en cuenta el hecho de que estos transistores tienen estructuras diferentes. El colector del fototransistor del optoacoplador U1 está conectado al positivo de la fuente de alimentación y el emisor está conectado al terminal superior (según el circuito) de la resistencia R8. Transistor VT1, resistencia R7 y todos los componentes ubicados en la Fig. 1 a la izquierda, sin uso. La ventaja de un sensor de corriente de resistencia es un menor número de piezas y la ausencia de elementos de bobinado, la desventaja es la presencia de una potente resistencia generadora de calor.
La unidad de control está ubicada en la carcasa del transmisor de campana encima de su placa de circuito impreso, como se muestra en la Fig. 4. El transistor VT1 puede tener cualquier índice de letras de las series KT361 o KT3107. Transistores VT2: cualquiera de la serie KT3102. Diodo VD1: cualquiera de las series KD509, KD510, KD521, KD522. Condensadores C2, C4, C8: cualquier película o cerámica, el resto son óxidos importados.
La unidad de recepción y conmutación del dispositivo (ver Fig. 2) está alojada en una carcasa de plástico unificada para dispositivos de potencia con dimensiones externas de 120x120x75 mm, como se muestra en la Fig. 5. Las placas del receptor de radio y de la unidad de conmutación se fijan a la carcasa con tornillos MZ y se conectan entre sí mediante cables. Se perforan agujeros para los LED HL1-HL3. Se instala un potente triac VS1 en el disipador de calor del procesador Pentium I. En el nodo de recepción y conmutación (ver Fig. 2), el microcircuito K561TM2 (DD1) se puede reemplazar con KR1561TM2, todos los transistores de la serie KP501 con cualquier índice de letras. El optoacoplador triac MOS3083M (U1) se puede reemplazar por MOS3081M, MOS3082M, MOS3051, MOS3052. El triac VTA139-800 (VS1) con una corriente de carga máxima de 16 A se puede reemplazar por un VTA139-600, y si la corriente de carga es superior a 16 A, pero inferior a 25 A, por un VTA140-800 o VTA140- 600. Condensador C3 - K73-17 con una tensión nominal de 630 V. El LED amarillo AL307EM (HL1) se puede sustituir por AL307ZhM. Este LED señala que la carga impulsada tiene prohibido encenderse, por lo que puede ser rojo AL307BM o AL307KM. El LED verde AL307GM (HL2) indica la posibilidad de encender la carga accionada; puede ser reemplazado por un AL307VM. El circuito VD5-VD8HL3 se puede reemplazar con un diodo zener de la serie KS133-KS147 con cualquier índice de letras, cuyo cátodo está conectado al terminal derecho (según el diagrama) de la resistencia R9 y el ánodo a la potencia negativa. cable. El transformador de red de la fuente de alimentación T1 es cualquiera con una potencia nominal de 3...4 W y una tensión del devanado secundario de 9...11 V. Estos transformadores se utilizan a menudo en equipos de radio domésticos. La fuente de alimentación casera T1VD1-VD4C5 se puede reemplazar con un adaptador de red ya preparado con un voltaje de salida de 12...15 V y una corriente de al menos 30 mA. La configuración del dispositivo se reduce a configurar el umbral de respuesta de la unidad de control del transmisor (ver Fig. 1) a partir de la corriente consumida por la carga motriz. Durante el proceso de configuración, se selecciona el número de vueltas del devanado primario (I) del transformador de corriente T1 y se establece el refuerzo requerido de los elementos DD1.1 y DD1.2 seleccionando las resistencias R3 y R5 dentro del rango de 300. ..1000 kOhmios. La unidad de conmutación (ver Fig. 2) no requiere configuración. Literatura
Autor: D. Pankratiev
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