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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전기 소비자의 원격 차단 장치. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 시계, 타이머, 릴레이, 부하 스위치 현대 가정용 강력한 전기 제품(전기 주전자, 전자레인지, 세탁기, 공기 히터, 진공 청소기), 특히 수입 제품은 높은 전류 소비가 특징입니다. 이러한 여러 장치를 동시에 활성화하면 전기 배선의 과부하가 발생하여 불쾌한 결과를 초래할 수 있습니다. 제안된 장치는 사용자가 선택한 가장 강력한 두 전기 소비자(또는 그 중 두 그룹)를 연결할 가능성을 배제합니다. 그 중 하나는 리더, 다른 하나는 노예의 우선 순위가 더 높습니다. 마스터 소비자는 언제든지 켤 수 있고, 슬레이브 소비자는 마스터가 꺼진 경우에만 켤 수 있습니다. 예를 들어 전기 주전자는 주요 소비자이고 전자 레인지는 노예입니다. 이 경우 전기 주전자가 물을 가열하는 동안에는 전자레인지를 켤 수 없습니다.
장치의 작동 원리는 마스터 소비자의 전류 소비가 특정 임계값 수준을 초과하는 동안 슬레이브 소비자의 전원 회로를 끄기 위해 무선 신호를 보내는 것을 기반으로 합니다. 이 장치의 기본은 433MHz 범위에서 널리 사용되는 원격 무선 초인종입니다. 현재 이러한 호출은 전력 관리[1]를 포함하여 아마추어 무선 설계[3-4]에 널리 사용됩니다. 무선 호출이 수정되어 제어 장치가 장착되었습니다. 에테르의 "오염"을 크게 줄이기 위해 펄스 방사선이 사용되었습니다. 무선 호출 범위는 특정 모델 및 배치 조건에 따라 수십 미터로 지정된 목적에 충분합니다. 저자는 무선 호출 "CONSTA NS-9688C"를 사용했습니다. 제안된 장치는 무선 송신부와 무선 수신부로 구성된다. 첫 번째는 구동 부하 측에 사용되고 두 번째는 구동 부하 측에 사용됩니다. 그림에서. 그림 1은 호출 송신기 제어 장치의 다이어그램을 보여줍니다. 변류기 T1은 선두 부하의 전원 공급 회로에 있는 전류 센서입니다. 이 변압기를 사용하면 센서의 갈바닉 절연을 간단하게 구현할 수 있습니다[5-8]. 변류기의 50차 권선 전압(부하 전류 10A에서 약 1mV)은 절연 커패시터 C1.1을 통해 요소 DD2의 첫 번째 증폭기 스테이지로 전달됩니다. 커패시터 C1는 요소 DD1.1의 입력(핀 1)에서 고주파 간섭 및 임펄스 잡음을 억제합니다. 선형 증폭기로서 논리 소자를 사용하는 것은 DD9 마이크로 회로 [XNUMX]의 소자를 최대한 활용하려는 욕구에서 비롯됩니다. 다른 CMOS 마이크로 회로의 요소와 유사한 K564LP2 마이크로 회로의 "Exclusive OR" 요소는 선형 모드에서 증폭기로 작동할 수 있습니다. 그러나 이렇게 하려면 입력 중 하나에 높은 레벨을 적용하여 인버터로 전환하고 두 번째 입력을 OOS 회로에 연결해야 합니다. 피드백이 없는 이러한 유형의 요소 이득은 작습니다. 25Hz 주파수에서 30...50에 불과합니다. 그러나 이것으로 충분합니다. 요소 DD1.1에 의해 증폭된 신호는 커패시터 C3을 통해 요소 DD1.2로 공급됩니다. 두 요소 모두 로컬 OOS 회로로 보호되며 50Hz의 주파수에서 각각 10...12의 이득을 갖습니다. 커패시터 C1.2를 통한 요소 DD4의 출력 신호는 요소 DD1.3에 조립된 직사각형 펄스 셰이퍼에 공급됩니다. 음극으로 핀 8에 연결되고 양극으로 DD1 마이크로 회로의 공통 와이어에 연결된 내부 다이오드는 음극 펄스 동안 열리고 양극 펄스 동안 닫혀 증폭된 신호를 감지합니다. 요소 DD8의 입력(핀 1.3) 신호가 스위칭 임계값보다 낮으면 이 요소의 출력이 높고 트랜지스터 VT1이 닫히고 그렇지 않으면 트랜지스터 VT1이 50Hz의 네트워크 주파수로 열립니다. 저항 R8은 트랜지스터 VT1 콜렉터의 펄스 전류를 안전한 수준으로 제한합니다. 커패시터 C5는 충전되어 있으며, 그 결과 선행 부하가 켜져 있는 동안 일정하고 높은 레벨의 전압이 형성됩니다. 이 전압은 요소 DD1.4의 단일 진동기에 공급되며 출력에서 0,7R10C6(약 1초) 지속 시간의 높은 레벨 펄스가 형성되며 이는 스위칭 부분의 안정적인 작동에 충분합니다. . 구동 부하가 꺼지면 동일한 지속 시간의 두 번째 펄스가 형성됩니다. 트랜지스터 VT2는 이러한 펄스 기간 동안 열리며 그 결과 공급 전압이 벨 송신기에 공급되어 수 밀리암페어의 전류를 소비합니다. 다이오드 VD1은 트랜지스터 VT2의 이미터 접합에서 역전압을 안전한 수준으로 제한합니다. 송신기 제어 장치는 무선 벨 송신 장치의 1V 전압으로 23A 크기의 GB12 배터리로부터 전력을 공급받습니다. 배터리 대신 출력 전압이 12V로 안정화된 전원 공급 장치를 사용하는 것이 좋습니다. 제어 장치의 출력은 수정되지 않은 벨 라디오 송신기의 전원 회로에 연결됩니다. SB1 - 벨 버튼 - 슬레이브 전기 소비자의 수동 원격 제어 가능성을 위해 남아 있습니다. 무선벨 송신부에는 커패시터 C7, C8이 설치되어 있습니다. 이는 송신기에서 소비되는 전류 펄스를 평활화하여 제어 장치에 영향을 미치지 않도록 합니다. 장치의 수신 부분은 수정된 무선 호출 수신기와 스위칭 장치로 구성되며 그 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 1. 블록은 트랜지스터 VT1.1의 펄스 셰이퍼, D-트리거 DD2, 스위칭 트랜지스터 VT3 및 VT1, 트라이악 옵토커플러 U1의 광전자 AC 스위치, 강력한 트라이악 VSXNUMX, 저항기로 구성됩니다.
R3-R5 및 커패시터 C3. 라디오 수신기는 이렇게 수정되었습니다. VD5-VD8, HL3, C6, C7을 제외하고 무변압기 전원 공급 장치의 요소는 인쇄 회로 기판에서 제거됩니다. 빈 공간에는 변압기 T1, 다이오드 브리지 VD1-VD4, 평활 커패시터 C5, 저항 R8 및 R9 등 새 전원 공급 장치가 설치됩니다. 그런 다음 TC9 마이크로 회로의 핀 4069에 적합한 인쇄 도체가 절단되고 커패시터 C8이 이 핀과 공통 와이어 사이에 설치되며 저항 R10이 도체 절단부에 납땜됩니다("x" 기호로 표시됨). 무선 수신기의 출력 - TC8 마이크로 회로의 핀 4069은 스위칭 장치의 입력에 연결됩니다. TC4069 마이크로 회로가 다른 패키지로 생산된다는 사실에도 불구하고 핀 수와 번호는 동일합니다. 새로운 전원 공급 장치 12...15V의 출력 전압은 전류 제한 저항 R1을 통해 LED HL2 및 HL8에 공급됩니다. 마이크로 회로 DD1과 트랜지스터 VT1은 저항 R9와 라디오 벨의 해체된 무변압기 네트워크 전원 공급 장치에서 남은 VD5-VD8HL3 요소로 구성된 파라메트릭 전압 안정기로부터 전력을 공급받습니다. HL3 LED는 주 전압의 존재와 전원 공급 장치의 상태를 나타내는 표시로도 사용됩니다. 저자가 사용한 무선 통화는 RD314S LED(그림 3의 HL2)를 사용하며 VD5-VD8 회로에는 3,3개의 다이오드가 포함되어 있습니다. 일부 다른 무선 호출에는 직렬로 연결된 4,5개 또는 1개의 다이오드 체인이 있을 수 있으며, 이 경우 파라메트릭 안정기의 전압은 1~XNUMXV 범위에 있을 수 있습니다. 이 전압은 트랜지스터 VTXNUMX 및 DDXNUMX에 전원을 공급합니다. 미세 회로. 사용하지 않는 입력은 공통 와이어에 연결됩니다. 공급 전압을 적용한 후 요소 C4, R6, R7은 트리거 DD1.1을 핀 1에서 로우 레벨 상태로 설정하는 펄스를 형성합니다. 트랜지스터 VT2가 닫히고 LED HL1이 꺼집니다. 트랜지스터 VT3은 열려 있고 그 드레인 전류는 광 커플러 U1.2의 방출 다이오드를 통해 흐르며 그 결과 광 커플러 U1.1과 트라이 액 VS1이 열립니다. 장치의 출력에 연결된 슬레이브 부하를 네트워크에 연결할 수 있으며 이는 조명된 LED HL2로 표시됩니다. 선행 부하가 켜지면 회로 R1C1을 통한 무선 수신기 출력의 로우 레벨 펄스가 트랜지스터 VT1의 게이트로 들어가고 결과적으로 이 트랜지스터가 닫힙니다. 위에서 설명한 R1C1 회로 및 수신기에 추가된 유사한 회로는 간섭으로 인한 장치의 잘못된 경보를 방지합니다. VT1 드레인의 하이 레벨 펄스는 트리거 DD1.1의 입력 C로 이동하여 이를 전환합니다. 트랜지스터 VT2가 열리고 VT3이 닫힙니다. HL2 LED가 꺼집니다. Optosimistor U1.1 및 triac VS1이 닫혀 있습니다. 이 경우 구동 부하에 전원이 공급되지 않으며 이는 HL1 LED가 켜져 있음을 나타냅니다. 필요한 경우 SB1 무선 통화 버튼을 수동으로 눌러 장치 상태를 되돌릴 수 있습니다. 변류기 T1(그림 1 참조)은 10차 권선(II)으로 사용되는 RES4.529.031 릴레이 코일(버전 RS05 -4.529.031)을 기반으로 만들어집니다. 릴레이 버전 RS12-4.529.031 및 RS20-1100을 사용할 수도 있습니다. 코일의 크기로 인해 강력한 전기 소비자의 전원 콘센트에 직접 배치할 수 있습니다. 권선에는 45 회전이 포함되어 있으며 저항은 2,5Ω입니다. 2차 권선(I)은 단면적이 50mm47인 절연 전선 10회전으로 감겨 있습니다. 이러한 변류기는 부하 전류 25A에서 저항 XNUMXΩ에서 XNUMXmV의 전압을 제공합니다. 부하 전류가 XNUMXA를 초과하면 XNUMX차 권선의 권선 수를 XNUMX로 줄일 수 있습니다. 이 장치는 강자성 링 자기 코어에 변압기를 사용할 수 있으며 그 설계는 [5-7]에 설명되어 있습니다. 제조시 전류 변환 비율은 1:300...1:1000 범위 내에서 이루어져야 합니다. 예를 들어 전기 계량기용으로 산업적으로 제조된 변류기를 사용할 수도 있습니다[8].
변압기 전류 센서는 그림 3의 다이어그램과 같이 저항기로 교체할 수 있습니다. 1. 옵토커플러 U1은 주전원 전압으로부터 통화 송신기 제어 장치를 갈바닉 절연합니다. 전류 센서는 부하 위상 단선에 연결됩니다. 강력한 저항 R2은 부하 전류에 비례하는 전압이 전류 제한 저항 R1를 통해 방출 다이오드 UXNUMX에 연결됩니다. 다이오드 VD1은 옵토커플러 방출 다이오드의 역전압을 제한합니다. 옵토커플러 U1의 포토트랜지스터는 트랜지스터 VT1(그림 1 참조) 대신 스위치 온되며, 이러한 트랜지스터는 구조가 다르다는 점을 고려합니다. 광 커플러 U1의 포토 트랜지스터 컬렉터는 전원의 양극에 연결되고 이미 터는 저항 R8의 (회로에 따라) 상단 단자에 연결됩니다. 트랜지스터 VT1, 저항 R7 및 그림 1에 있는 모든 구성 요소. 왼쪽 XNUMX개, 사용되지 않음. 저항 전류 센서의 장점은 부품 수가 적고 권선 요소가 없다는 점이며, 단점은 강력한 발열 저항이 있다는 것입니다.
제어 장치는 그림 4에 표시된 것처럼 인쇄 회로 기판 위의 벨 송신기 하우징에 있습니다. 1. 트랜지스터 VT361은 KT3107 또는 KT2 시리즈의 모든 문자 인덱스를 사용할 수 있습니다. 트랜지스터 VT3102 - KT1 시리즈의 모든 것. 다이오드 VD509 - KD510, KD521, KD522, KD2 시리즈 중 하나입니다. 커패시터 C4, C8, CXNUMX - 모든 필름 또는 세라믹, 나머지는 수입된 산화물입니다.
장치의 수신 및 스위칭 장치(그림 2 참조)는 그림 120에 표시된 것처럼 외부 치수가 120x75x5mm인 전원 장치용 통합 플라스틱 하우징에 들어 있습니다. 1. 라디오 수신기와 스위칭 장치 보드는 MZ 나사로 하우징에 부착되고 와이어로 서로 연결됩니다. LED HL3-HL1에 구멍이 뚫려 있습니다. 펜티엄 I 프로세서의 방열판에는 강력한 트라이악 VSXNUMX이 설치되어 있습니다. 수신 및 스위칭 노드(그림 2 참조)에서 K561TM2(DD1) 마이크로 회로는 KP1561 시리즈의 모든 트랜지스터에 문자 인덱스가 있는 KR2TM501로 대체될 수 있습니다. 트라이액 옵토커플러 MOS3083M(U1)은 MOS3081M, MOS3082M, MOS3051, MOS3052로 대체할 수 있습니다. 최대 부하 전류가 139A인 VTA800-1(VS16) 트라이악은 VTA139-600으로 교체할 수 있으며, 부하 전류가 16A를 초과하고 25A 미만인 경우 VTA140-800 또는 VTA140-을 사용하여 교체할 수 있습니다. 600. 정격 전압이 3V인 커패시터 C73 - K17-630. 노란색 LED AL307EM(HL1)은 AL307ZhM으로 교체할 수 있습니다. 이 LED는 구동 부하가 켜지는 것이 금지되어 있음을 나타내므로 빨간색 AL307BM 또는 AL307KM일 수 있습니다. 녹색 LED AL307GM(HL2)은 구동 부하를 켤 가능성을 나타내며 AL307VM으로 교체할 수 있습니다. VD5-VD8HL3 회로는 문자 인덱스가 있는 KS133-KS147 시리즈의 제너 다이오드로 교체할 수 있습니다. 이 다이오드의 음극은 저항 R9의 오른쪽(다이어그램에 따라) 단자에 연결되고 양극은 음극 전원에 연결됩니다. 철사. T1 전원 공급 장치의 네트워크 변압기는 정격 전력이 3~4W이고 9차 권선 전압이 11~1V입니다. 이러한 변압기는 가정용 무선 장비에 자주 사용됩니다. 자체 제작 전원 공급 장치 T1VD4-VD5C12는 출력 전압이 15...30V이고 전류가 최소 XNUMXmA인 기성 네트워크 어댑터로 교체할 수 있습니다. 장치 설정은 구동 부하에 의해 소비되는 전류로부터 송신기 제어 장치(그림 1 참조)의 응답 임계값을 설정하는 것으로 요약됩니다. 설정 과정에서 변류기 T1의 1.1차 권선(I) 권선 수가 선택되고 요소 DD1.2 및 DD3의 필요한 강화는 5 범위 내에서 저항 R300 및 R1000를 선택하여 설정됩니다. ..2kΩ. 스위칭 장치(그림 XNUMX 참조)에는 설정이 필요하지 않습니다. 문학
저자: D. 판크라티예프
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