Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Длительное отклонение сетевого напряжения более чем на 10 % от номинального значения 220 В во многих районах нашей страны, к сожалению, стало нередким явлением. При повышенном (до 240...250 В) напряжении в сети значительно сокращается срок службы осветительных приборов, увеличивается нагрев трансформаторных блоков питания и двигателей в компрессорах холодильников.

Снижение сетевого напряжения ниже 160... 170 В вызывает значительное увеличение нагрузки на ключевые транзисторы в импульсных блоках питания (это может привести к их перегреву и последующему тепловому пробою), а также заклинивание двигателей в компрессорах холодильников, что тоже приводит к их перегреву и выходу из строя.

Еще большие колебания напряжения у однофазных потребителей, питающихся от трехфазной сети, возникают в случае обрыва нулевого провода на участке от точки подключения потребителя к четырехпроводной сети до трансформаторной подстанции. В этом случае вследствие перекоса фаз напряжение в розетке может изменяться от нескольких десятков вольт вплоть до линейного 380 В, что неминуемо приведет к повреждению практически всей сложной бытовой техники, подключенной к розетке. Избежать неприятностей, связанных с экстремальными колебаниями напряжения в сети, поможет предлагаемый стабилизатор.

Для стабилизации напряжения сети в бытовых условиях используют в основном феррорезонансные стабилизаторы. К числу их недостатков следует отнести искажение синусоидальной формы выходного напряжения (к примеру, холодильник к такому стабилизатору подключать запрещается), ограниченную мощность стабилизаторов бытового назначения (300...400 Вт) при значительных массогабаритных показателях, невозможность работы без нагрузки, узкий диапазон стабилизации и выход из строя при повышенном напряжении в сети.

От указанных недостатков свободен компенсационный стабилизатор напряжения, структурная схема которого показана на рис. 1.

Работает он по принципу ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмотки автотрансформатора Т1 с помощью симисторных ключей Q2-Q6 под управлением микроконтроллера (МК), следящего за уровнем напряжения в сети.

Примененный в стабилизаторе способ оценки амплитуды сетевого напряжения крайне прост в реализации и обеспечивает вполне достаточную для данного применения точность измерения. Однако он накладывает ряд ограничений на возможное применение устройства. Прежде всего, частота сетевого напряжения должна оставаться постоянной (50 Гц). Это условие может нарушаться, например, если энергоснабжение производится от автономного дизель-генератора. Кроме того, точность измерения уменьшается с ростом нелинейных искажений формы сетевого напряжения, возникающих при работе близко расположенных мощных потребителей с сильно выраженным индуктивным характером нагрузки.

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 2.

(нажмите для увеличения)

По записанной в памяти программе МК DD1 производит измерение сетевого напряжения в каждом периоде (20 мс). С делителя R1R2 отрицательные полуволны сетевого напряжения, проходя через стабилитрон VD1, формируют на нем импульсы с амплитудой, определяемой напряжением стабилизации стабилитрона, в данном случае 10 В. С делителя R3R4, уменьшающего амплитуду полученного сигнала до ТТЛ уровня (рис. 3), эти импульсы приходят на линию 0 порта А, настроенную на ввод.

С помощью подстроечного резистора R4 нижний уровень сигнала на входе МК установлен на 0,2. ..0,3 В ниже уровня лог. 0. При комнатной температуре и стабилизированном напряжении питания уровень напряжения перехода цифрового входа КМОП микросхемы из состояния лог. 1 в состояние лог. 0 (и обратно из 0 в 1 с некоторым гистерезисом, которым в данном случае можно пренебречь ввиду его постоянного значения) остается практически постоянным.

Как видно из рис. 3, при изменении сетевого напряжения от 145 до 275 В длительность импульсов, соответствующих лог. 0, изменяется примерно от 0,5 до 6 мс. Измеряя длительность этих импульсов, программа МК вычисляет уровень сетевого напряжения в текущем периоде. (R4.1 - сопротивление части резистора R4 от нижнего - по схеме - вывода до движка).

После включения стабилизатора сетевое напряжение контролируется в течение 5 с. Если оно находится в пределах 145...275 В, мигает зеленый светодиод HL2 "Нормальное", в противном случае загораются светодиод HL3 "Низкое" или HL1 "Высокое" (в зависимости от значения сетевого напряжения). В таком состоянии стабилизатор находится до тех пор, пока напряжение в сети не войдет в заданные пределы.

Если по прошествии 5 с напряжение в сети остается в допустимых пределах, МК выдает команду на открывание сими-стора VS1, через который автотрансформатор Т1 подключается к сети. После этого МК еще в течение 0,5 с производит контрольные замеры сетевого напряжения, а затем, в зависимости от результата измерения, открывает один из симисторов VS2-VS6, тем самым подключая нагрузку к одному из пяти отводов автотрансформатора. Гальваническая развязка симисторов с МК осуществляется тиристорными оптро-нами U1- U6.

В процессе регулирования открывающий импульс снимается с включенного симистора в конце полупериода синусоиды сетевого напряжения. После этого программа МК выдерживает паузу 4 мс, а затем подает открывающий импульс на другой симистор. Длительность задержки между переключениями симисторов может быть увеличена изменением в начале программы (в блоке описания констант) соответствующего значения времени задержки (см. комментарии в исходном тексте программы). Увеличение этого времени до 10... 15 мс необходимо в случае, если к стабилизатору подключена индуктивная нагрузка с коэффициентом мощности меньше 0,7...0,8.

При отклонении сетевого напряжения за допустимые пределы автотрансформатор вместе с нагрузкой отключается симистором VS1. Светодиоды HL1-HL8 индицируют состояние стабилизатора и уровни напряжения в сети.

В зависимости от величины сетевого напряжения U выводы дополнительных обмоток автотрансформатора переключаются в следующем порядке:

- U<145 В - нагрузка отключена, горит красный светодиод HL3 ("Низкое");

- 145<U<165 В - нагрузка подключена к выводу 7 (далее для краткости указаны только номера выводов, к которым подключена нагрузка), горит красный светодиод HL8 ("+20 %"), мигает HL3 ("Низкое");

- 165<U<190 В - вывод 7, горит HL8 ("+20 %");

- 190<U<205B - выводы 8 и 8', горит желтый светодиод HL7 ("+10 %");

- 205<U<235 В - вывод 1, горит зеленый светодиод HL6 ("0 %");

- 235<U<245 В - выводы 6 и 6', горит желтый светодиод HL5 ("-7,5 %");

- 245<U<265 В - вывод 5', горит красный светодиод HL4 ("-15 %");

- 265<U<275 В - вывод 5', горит красный светодиод HL4 ("-15 %"), мигает HL1 ("Высокое");

- U>275 В - нагрузка отключена от сети, горит красный светодиод HL1 ("Высокое").

Для предотвращения беспорядочного переключения симисторов в случае, если сетевое напряжение находится на пороге переключения отводов автотрансформатора, в программу введен некоторый "гистерезис" в срабатывании. Например, если при увеличении сетевого напряжения от 189 до 190 В будет произведено переключение нагрузки с отвода "+20 %" на "+10 %",

Автор: С. Коряков, г. Шахты Ростовской обл.; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Плоская Вселенная не обязательно бесконечна 08.10.2026

Как устроено пространство Вселенной - один из фундаментальных вопросов современной космологии. На первый взгляд может показаться, что если пространство не имеет заметной кривизны, то оно должно простираться бесконечно во всех направлениях. Однако геометрия и топология пространства - не одно и то же, поэтому плоская Вселенная вовсе не обязана быть бесконечной. Новые результаты американских ученых позволяют увереннее говорить о геометрии космоса, но одновременно показывают, почему вопрос о его истинных размерах остается открытым. Ключом к определению геометрии Вселенной стал космический микроволновый фон (CMB) - излучение, сохранившееся с ранних этапов ее развития. Оно представляет собой своеобразный космический снимок очень молодой Вселенной, а распределение температуры в этом излучении содержит информацию о свойствах пространства, через которое свет распространялся на протяжении миллиардов лет. Анализируя характерные особенности CMB, исследователи могут проверять, соответствует ли н ...>>

Музыкальный плеер New Matter Sudo SP-01 08.10.2026

Смартфон давно объединил в одном корпусе практически все устройства, которые раньше человеку приходилось носить с собой по отдельности. Однако именно это удобство для некоторых пользователей стало недостатком: прослушивание музыки постоянно соседствует с уведомлениями, звонками и другими функциями телефона. Стартап New Matter решил обратиться к идее самостоятельного музыкального гаджета и представил портативный плеер Sudo SP-01, внешний вид которого явно отсылает к классическим iPod. Новинка получила компактный металлический корпус размером 103,5х58,6х8,5 мм. Внутри предусмотрено 64 ГБ встроенной памяти, а расширить ее можно с помощью карты microSD объемом до 1 ТБ. Таким образом, Sudo SP-01 рассчитан прежде всего на хранение крупной музыкальной коллекции непосредственно на устройстве, без необходимости постоянно обращаться к памяти смартфона или подключать внешние накопители. Одной из наиболее заметных деталей плеера стало фирменное колесо прокрутки. Оно напоминает легендарный Cl ...>>

Новая ткань одновременно охлаждает человека и получает энергию от движений 07.10.2026

Одежда обычно выполняет довольно простую задачу: защищает тело от окружающей среды и помогает поддерживать комфортную температуру. Однако современные материалы постепенно превращают привычные предметы гардероба в своеобразные носимые устройства, способные не только регулировать теплообмен, но и получать энергию непосредственно от человека. Исследователи из Университета Иллинойса разработали именно такой материал - напечатанную на 3D-принтере ткань, которая одновременно охлаждает тело и вырабатывает электричество во время движения. Новая технология создана в Инженерном колледже Грейнджера. Основой материала служит композит на базе оксида циркония, нанесенный на текстильную подложку. В состоянии покоя такая поверхность способна отражать до 96% солнечного излучения, благодаря чему одежда значительно меньше нагревается под воздействием солнечных лучей. Одновременно материал помогает отводить тепло, выделяемое самим человеком, за счет его излучения в инфракрасном диапазоне. Особенно и ...>>

Случайная новость из Архива Бесплатный телевизор Telly с дополнительным экраном для рекламы 21.05.2023 Американский стартап Telly представил телевизор, доступный бесплатно для пользователей, но с одной особенностью - постоянное присутствие рекламных баннеров. Новый телевизор состоит из основного дисплея Theatre с диагональю 55" и разрешением 4K, а также дополнительного дисплея под названием Smart Display. Smart Display постоянно отображает виджеты с новостями, погодой, курсами акций и, главное, с рекламными баннерами. Реклама на Smart Display не прерывает воспроизведение контента на основном дисплее. Однако, если основной дисплей остается неактивным, телевизор автоматически включится для показа объявлений. Кроме того, пользователям предлагается участвовать в опросах, за которые они могут получать подарочные карты от таких компаний как Netflix, Starbucks и другие. В политике конфиденциальности Telly упоминается, что компания может собирать информацию о просматриваемом аудио- и видеоконтенте, поисковые запросы и "физическое присутствие вас и любых других лиц, использующих телевизор в любой момент времени". Пользователь имеет право отказаться от сбора данных, но в этом случае обязуется вернуть телевизор. Если этого не произойдет, компания спишет $500 с указанной при заключении договора банковской карты. Телевизор управляется операционной системой Telly OS с функцией голосового ассистента, 40 играми и поддержкой музыкальных сервисов. В саундбаре, разделяющем оба экрана, есть камера. Она пригодится для видеозвонков и фитнес-приложений с отслеживанием движений. В Telly уверяют, что камеру можно закрыть встроенной шторкой. Поставки 500 000 бесплатных телевизоров начнутся этим летом.

Другие интересные новости:

▪ Стоунхендж для южного неба

▪ ТВ для мобильников: ожидается сумасшедший рост

▪ Протез руки с использованием технологий Формулы-1

▪ Nestle увеличивает потребление ветряной электроэнергии

▪ Зарядка электромобиля за 10 минут

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Соединение нескольких AVI файлов. Искусство видео

▪ статья Движутся ли континенты? Подробный ответ

▪ статья Педагог-организатор. Должностная инструкция

▪ статья Ловушка для вора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Запись внутри яйца. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026