Устройство дистанционной блокировки потребителей электроэнергии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

Современные бытовые мощные электроприборы (электрочайники, микроволновые печи, стиральные машины, калориферы, пылесосы), особенно импортные, отличаются большим потреблением тока. В результате одновременного включения нескольких подобных устройств может произойти перегрузка электропроводки с неприятными последствиями.

Предлагаемое устройство исключает возможность подключения двух наиболее мощных выбранных пользователем потребителей электроэнергии (или двух их групп). Один из них более приоритетный - ведущий, другой - ведомый. Ведущий потребитель может быть включен в любое время, а ведомый - только тогда, когда ведущий отключен. Например, электрочайник - ведущий потребитель, а микроволновая печь - ведомый. В этом случае нельзя включить микроволновую печь в то время, пока электрочайник нагревает воду.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Принцип действия устройства основан на подаче радиосигнала на отключение цепи питания ведомого потребителя, пока ток потребления ведущего превышает некоторый пороговый уровень. Основа устройства - широко распространенный дистанционный дверной радиозвонок диапазона 433 МГц. В настоящее время такие звонки широко применяются в радиолюбительских конструкциях [1-3], в том числе для управления электропитанием [4]. Радиозвонок доработан и снабжен узлом управления. Для существенного уменьшения "загрязнения" эфира использовано импульсное излучение. Дальность действия радиозвонка - несколько десятков метров в зависимости от конкретной модели и условий размещения, что достаточно для указанных целей. Автор применил радиозвонок "CONSTA NS-9688C".

Предлагаемое устройство состоит из радиопередающей и радиоприемной частей. Первая используется на стороне ведущей нагрузки, вторая - на стороне ведомой. На рис. 1 показана схема блока управления передатчиком звонка. Трансформатор тока Т1 - датчик тока в цепи питания ведущей нагрузки. Использование этого трансформатора позволяет просто реализовать гальваническую развязку датчика [5-8].

Напряжение с вторичной обмотки трансформатора тока (около 50 мВ при токе нагрузки 10 А) проходит через разделительный конденсатор С1 на первый усилительный каскад на элементе DD1.1. Конденсатор С2 подавляет высокочастотные наводки и импульсные помехи на входе (вывод 1) элемента DD1.1. Применение логического элемента в качестве линейного усилителя вызвано стремлением наиболее полно задействовать элементы микросхемы DD1 [9].

Элемент "Исключающее ИЛИ" микросхемы К564ЛП2 аналогично элементам других микросхем структуры КМОП способен работать в линейном режиме как усилитель. Но для этого необходимо подать высокий уровень на один из его входов, превратив, тем самым, его в инвертор, а второй вход включить в цепь ООС. Коэффициент усиления элементов этого типа без обратной связи невелик - всего 25...30 на частоте 50 Гц. Однако этого достаточно.

Усиленный элементом DD1.1 сигнал через конденсатор С3 поступает на элемент DD1.2. Оба элемента охвачены цепями местных ООС и на частоте 50 Гц имеют коэффициент усиления 10...12 каждый. Сигнал с выхода элемента DD1.2 через конденсатор С4 поступает на формирователь прямоугольных импульсов, собранный на элементе DD1.3. Внутренний диод, соединенный катодом с выводом 8, а анодом - с общим проводом микросхемы DD1, открывается во время импульсов отрицательной полярности и закрывается во время импульсов положительной полярности, тем самым детектирует усиленный сигнал.

Если сигнал на входе (вывод 8) элемента DD1.3 ниже порога переключения, на выходе этого элемента - высокий уровень, транзистор VT1 закрыт, в противном случае транзистор VT1 открывается с частотой сети 50 Гц. Резистор R8 ограничивает импульсный ток коллектора транзистора VT1 на безопасном уровне. Конденсатор С5 заряжается, в результате чего на нем формируется постоянное напряжение высокого уровня в течение времени, пока включена ведущая нагрузка.

Это напряжение поступает на одновибратор на элементе DD1.4, на выходе которого формируется импульс высокого уровня длительностью 0,7R10C6 (около 1 с), что вполне достаточно для устойчивого срабатывания коммутационной части. Второй импульс той же длительности формируется при выключении ведущей нагрузки. Транзистор VT2 открывается на время этих импульсов, в результате чего напряжение питания подается на передатчик звонка, потребляющий ток несколько миллиампер. Диод VD1 ограничивает на безопасном уровне обратное напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT2.

Блок управления передатчиком получает питание от батареи GB1 типоразмера 23А напряжением 12 В передающего блока радиозвонка. Вместо батареи лучше применить сетевой блок питания с выходным стабилизированным напряжением 12 В.

Выход блока управления подключают к цепям питания радиопередатчика звонка, который доработке не подвергался. SB1 - кнопка звонка - оставлена для возможности ручного дистанционного управления ведомым потребителем электроэнергии. Конденсаторы С7 и С8 установлены в передающем блоке радиозвонка. Они сглаживают импульсы тока, потребляемого передатчиком, предотвращая их воздействие на блок управления.

Приемная часть устройства состоит из доработанного приемника радиозвонка и коммутационного блока, схема которого показана на рис. 2. Блок состоит из формирователя импульсов на транзисторе VT1, D-триггера DD1.1, переключательных транзисторов VT2 и VT3, оптоэлектронного ключа переменного тока на симисторном оптроне U1, мощном симисторе VS1, резисторах

Рис. 2 (нажмите для увеличения)

R3-R5 и конденсаторе С3. Радиоприемник дорабатывают так. С его печатной платы удаляют элементы бестрансформаторного блока питания, кроме VD5-VD8, HL3, С6, С7. На освободившееся место устанавливают новый блок питания: трансформатор Т1, диодный мост VD1-VD4, сглаживающий конденсатор С5, резисторы R8 и R9. Затем разрезают печатный проводник, подходящий к выводу 9 микросхемы ТС4069, между этим выводом и общим проводом устанавливают конденсатор С8, а в разрез проводника (показанный знаком "х") впаивают резистор R10. Выход радиоприемника - вывод 8 микросхемы ТС4069 соединяют с входом коммутационного блока. Несмотря на то что микросхему ТС4069 выпускают в разных корпусах, число выводов и их нумерация одинаковые.

Выходное напряжение нового блока питания 12...15 В подается на светодиоды HL1 и HL2 через токоограничивающий резистор R8. Микросхема DD1 и транзистор VT1 получают питание от параметрического стабилизатора напряжения, состоящего из резистора R9 и элементов VD5-VD8HL3, оставшихся от демонтированного бестрансформаторного сетевого блока питания радиозвонка. Светодиод HL3 использован еще и как индикатор наличия напряжения сети и исправности блока питания. В использованном автором радиозвонке применен светодиод RD314S (HL3 на рис. 2), а цепь VD5-VD8 содержит четыре диода. В некоторых других радиозвонках может быть цепь из двух или трех последовательно соединенных диодов, в таком случае напряжение параметрического стабилизатора может находиться в пределах 3,3...4,5 В. Это напряжение питает транзистор VT1 и микросхему DD1. Ее неиспользуемые входы подключены к общему проводу.

После подачи напряжения питания элементы С4, R6, R7 формируют импульс, устанавливающий триггер DD1.1 в состояние с низким уровнем на выводе 1. Транзистор VT2 закрыт, светодиод HL1 погашен. Транзистор VT3 открыт, ток его стока протекает через излучающий диод оптрона U1.2, в результате чего оптосимистор U1.1 и симистор VS1 открыты. Ведомая нагрузка, подключенная к выходу устройства, может быть подключена к сети, о чем сигнализирует горящий светодиод HL2.

При включении ведущей нагрузки импульс низкого уровня с выхода радиоприемника через цепь R1C1 поступает на затвор транзистора VT1, в результате чего этот транзистор закрывается. Цепь R1C1 и аналогичная цепь, добавленная в приемник, о которой сказано выше, предотвращают ложные срабатывания устройства от помех. Импульс высокого уровня со стока VT1 поступает на вход С триггера DD1.1 и переключает его. Транзистор VT2 открывается, a VT3 закрывается. Светодиод HL2 гаснет. Оптосимистор U1.1 и симистор VS1 закрываются. При этом ведомая нагрузка обесточена, о чем сигнализирует включенный светодиод HL1. При необходимости состояние устройства можно изменить на обратное, вручную нажимая на кнопку радиозвонка SB1.

Трансформатор тока Т1 (см. рис. 1) изготовлен на основе катушки реле РЭС10 (исполнение РС4.529.031 -05), которая использована как вторичная обмотка (II). Можно также использовать реле исполнений РС4.529.031-12 и РС4.529.031-20. Размер катушки позволяет поместить ее непосредственно в розетке питания мощного потребителя электроэнергии. Обмотка содержит 1100 витков, ее сопротивление - 45 Ом. На нее наматывают первичную обмотку (I) из двух витков изолированного провода сечением 2,5 мм2. Такой трансформатор тока обеспечивает напряжение 50 мВ на сопротивлении 47 Ом при токе нагрузки 10 А. Если ток нагрузки превышает 25 А, можно уменьшить число витков первичной обмотки до одного.

В устройстве можно использовать трансформаторы на ферромагнитных кольцевых магнитопроводах, конструкции которых описаны в [5-7]. При изготовлении следует принять коэффициент трансформации тока в пределах 1:300...1:1000. Также можно применить трансформаторы тока промышленного изготовления, например, для счетчиков электроэнергии [8].

Рис. 3

Трансформаторный датчик тока можно заменить резисторным, как показано на схеме рис. 3. Оптрон U1 обеспечивает гальваническую развязку блока управления передатчиком звонка от напряжения сети. В разрыв фазного провода нагрузки включен датчик тока - мощный резистор R1, напряжение с которого, пропорциональное току нагрузки, через токоограничивающий резистор R2 подведено к излучающему диоду отпрона U1.

Диод VD1 ограничивает обратное напряжение на излучающем диоде оптрона. Фототранзистор оптрона U1 включают вместо транзистора VT1 (см. рис. 1) с учетом того, что эти транзисторы разной структуры. Коллектор фототранзистора оптрона U1 подключают к плюсу источника питания, а эмиттер - к верхнему (по схеме) выводу резистора R8. Транзистор VT1, резистор R7 и все компоненты, расположенные на рис. 1 левее, не используют. Преимущество резисторного датчика тока - меньшее число деталей и отсутствие намоточных элементов, недостаток - наличие мощного тепловыделяющего резистора.

Рис. 4

Узел управления размещен в корпусе передатчика звонка над его печатной платой, как показано на рис. 4. Транзистор VT1 может быть с любым буквенным индексом из серии КТ361 или КТ3107. Транзисторы VT2 - любые из серии КТ3102. Диод VD1 - любой из серий КД509, КД510, КД521, КД522. Конденсаторы С2, С4, С8 - любые пленочные или керамические, остальные - оксидные импортные.

Рис. 5

Приемно-коммутационный узел устройства (см. рис. 2) размещен в унифицированном пластмассовом корпусе для силовых устройств с внешними размерами 120x120x75 мм, как показано на рис. 5. Платы радиоприемника и коммутационного узла прикреплены в корпусе винтами МЗ и соединены между собой проводами. Для светодиодов HL1-HL3 просверлены отверстия. Мощный симистор VS1 установлен на теплоотвод от процессора Pentium I.

В приемно-коммутационном узле (см. рис. 2) микросхему К561ТМ2 (DD1) можно заменить на КР1561ТМ2, все транзисторы из серии КП501 с любым буквенным индексом. Симисторный оптрон МОС3083М (U1) может быть заменен на МОС3081М, МОС3082М, МОС3051, МОС3052. Симистор ВТА139-800 (VS1) с максимальным током нагрузки 16 А можно заменить на ВТА139-600, а если ток нагрузки больше 16 А, но меньше 25 А, - на ВТА140-800 или ВТА140-600. Конденсатор C3 - К73-17 с номинальным напряжением 630 В. Светодиод АЛ307ЕМ (HL1) желтого цвета свечения можно заменить на АЛ307ЖМ. Этот светодиод сигнализирует о запрете включения ведомой нагрузки, поэтому он может быть красного цвета свечения АЛ307БМ или АЛ307КМ. Светодиод АЛ307ГМ (HL2) зеленого цвета свечения сигнализирует о возможности включения ведомой нагрузки, его можно заменить на АЛ307ВМ. Цепь VD5-VD8HL3 можно заменить стабилитроном из серий КС133-КС147 с любым буквенным индексом, катод которого включают к правому (по схеме) выводу резистора R9, а анод - к минусовому проводу питания.

Сетевой трансформатор блока питания Т1 - любой с номинальной мощностью 3...4 Вт и напряжением вторичной обмотки 9...11 В. Такие трансформаторы часто используются в бытовой радиоаппаратуре. Самодельный блок питания T1VD1-VD4C5 можно заменить готовым сетевым адаптером с выходным напряжением 12...15 В и током не менее 30 мА.

Налаживание устройства сводится к установке порога срабатывания блока управления передатчиком (см. рис. 1) от тока, потребляемого ведущей нагрузкой. В процессе налаживания подбирают число витков первичной обмотки (I) трансформатора тока Т1, а также устанавливают необходимое усиление элементов DD1.1 и DD1.2 подборкой резисторов R3 и R5 в пределах 300...1000 кОм. Коммутационный блок (см. рис. 2) налаживания не требует .

Литература

1. Нечаев И. Охранное устройство на базе беспроводного звонка. - Радио, 2011, № 9, с. 53, 54.
2. Нечаев И. Сигнализатор протечки на базе радиозвонка. - Радио, 2011, №3, с. 53, 54.
3. Нечаев И. Охранное устройство на базе радиозвонка. - Радио, 2007, № 9, с. 59, 60.
4. Нечаев И. Дистанционный выключатель питания. - Радио, 2011, № 7, с. 42, 43.
5. Нечаев И. Индикатор потребляемой мощности. - Радио, 1986, № 2, с. 49, 50.
6. Нечаев И. Индикатор потребляемой мощности. - Радио, 2000, № 11, с. 59.
7. Евсеев А. Применение преобразователя мощность - частота серии КР1095ПП1 в электронных устройствах. - Радио, 2008, № 10, с. 28-31.
8. Косенко С. Измеритель активной мощности на микросхеме ADE7755. - Радио, 2010, № 8, с. 19, 20.
9. Воскобойников М. Цифровые микросхемы в устройствах НЧ. - Радио, 1981, № 7/8, с. 37.

Автор: Д. Панкратьев

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива В Солнечной системе существовала алмазная планета 18.10.2018 Ученые из Швейцарии, Франции и Германии изучила состав метеоритов, которые упали на Землю в 2008 году, и заявили о том, что в далеком прошлом в Солнечной системе существовала планета, в недрах которой росли алмазные кристаллы. Как сообщает "Популярная механика", размеры этой планеты можно было сравнить с размерами Меркурия или Марса. Метеориты Алмахата Ситта пролетели над Нубийской пустыней в Африке в 2008 году. Некоторые из них упали в песок, что позволило исследователям обнаружить несколько сотен крупнозернистых космических камней - урейлитов. Внутри метеоритов обнаружились кристаллы алмаза диаметром до 100 мкм. Согласно одной из гипотез, объясняющих появление алмазов в метеоритах, они образуются в результате столкновения плотных, планетоподобных твердых тел. Вместе с тем, в нубийских метеоритах были обнаружены кристаллы, размеры которых в 100 раз больше, чем те, которые должны образовываться в таких условиях. Вторая гипотеза объясняет происхождение космических алмазов конденсацией углерода в облаках межпланетного газа и пыли - но такие кристаллы должны быть еще меньше. Исследователи предложили новое объяснение - алмазные кристаллы сформировались в недрах протопланеты еще до того, как она столкнулась с другим небесным телом и была разрушена. Анализ сульфида железа, который был найден в метеоритах, позволил ученым установить возможные размеры этой планеты. Согласно расчетам исследователей, эта протопланета должна была быть не меньше Меркурия, а, возможно, даже размером с Марс.

Другие интересные новости:

▪ Премиальный электромобиль Mercedes-Benz EQS

▪ Гормон любви вызывает агрессию

▪ Игровые ноутбуки Asus ROG с частотой обновления 300 Гц

▪ Bluetooth-адаптер для телефонов Motorola

▪ Стекло в косметике

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Вавилов Николай. Биография ученого

▪ статья Как передается пространство в живописи и графике? Подробный ответ

▪ статья Врач-методист. Должностная инструкция

▪ статья Тороидальный сварочный трансформатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Карточная цепь. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025