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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Dispositif de blocage à distance des consommateurs d'électricité. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Horloges, temporisateurs, relais, interrupteurs de charge Les appareils électroménagers puissants modernes (bouilloires électriques, fours à micro-ondes, machines à laver, radiateurs, aspirateurs), en particulier ceux importés, se caractérisent par une consommation de courant élevée. En raison de l'activation simultanée de plusieurs de ces dispositifs, une surcharge du câblage électrique peut se produire avec des conséquences désagréables. Le dispositif proposé exclut la possibilité de connecter les deux consommateurs d'électricité les plus puissants sélectionnés par l'utilisateur (ou deux de leurs groupes). L'un d'eux est plus prioritaire - le chef, l'autre - l'esclave. Le consommateur maître peut être activé à tout moment, mais le consommateur esclave ne peut être activé que lorsque le maître est désactivé. Par exemple, une bouilloire électrique est un consommateur majeur et un four à micro-ondes est un esclave. Dans ce cas, vous ne pouvez pas allumer le four à micro-ondes pendant que la bouilloire électrique chauffe l'eau.
Le principe de fonctionnement de l'appareil est basé sur la fourniture d'un signal radio pour éteindre le circuit d'alimentation du consommateur esclave, alors que la consommation de courant du maître dépasse un certain seuil. La base de l'appareil est une sonnette à distance largement utilisée dans la gamme 433 MHz. Actuellement, de tels appels sont largement utilisés dans les conceptions de radio amateur [1-3], y compris pour la gestion de l'alimentation [4]. L'appel radio a été modifié et équipé d'une unité de contrôle. Pour réduire significativement la "pollution" de l'éther, un rayonnement pulsé a été utilisé. La portée de l'appel radio est de plusieurs dizaines de mètres, selon le modèle spécifique et les conditions de placement, ce qui est suffisant pour les fins indiquées. L'auteur a utilisé l'appel radio "CONSTA NS-9688C". Le dispositif proposé se compose d'éléments d'émission et de réception radio. Le premier est utilisé du côté de la charge principale, le second - du côté de l'esclave. Sur la fig. 1 montre un schéma de l'unité de commande de l'émetteur de sonnerie. Le transformateur de courant T1 est un capteur de courant dans le circuit d'alimentation de la charge principale. L'utilisation de ce transformateur permet de réaliser facilement l'isolation galvanique du capteur [5-8]. La tension de l'enroulement secondaire du transformateur de courant (environ 50 mV à un courant de charge de 10 A) traverse le condensateur d'isolement C1 jusqu'au premier étage d'amplification de l'élément DD1.1. Le condensateur C2 supprime les interférences haute fréquence et le bruit impulsionnel à l'entrée (broche 1) de l'élément DD1.1. L'utilisation d'un élément logique comme amplificateur linéaire est motivée par le désir d'utiliser pleinement les éléments de la puce DD1 [9]. L'élément "XOR" du microcircuit K564LP2, de la même manière que les éléments des autres microcircuits de la structure CMOS, est capable de fonctionner en mode linéaire en tant qu'amplificateur. Mais pour cela, il est nécessaire d'appliquer un niveau haut à l'une de ses entrées, la transformant ainsi en onduleur, et d'inclure la deuxième entrée dans le circuit OOS. Le gain des éléments de ce type sans rétroaction est faible - seulement 25 ... 30 à une fréquence de 50 Hz. Cependant, cela suffit. Le signal amplifié par l'élément DD1.1 à travers le condensateur C3 est envoyé à l'élément DD1.2. Les deux éléments sont couverts par des circuits OOS locaux et à une fréquence de 50 Hz ont un gain de 10...12 chacun. Le signal de la sortie de l'élément DD1.2 à travers le condensateur C4 est fourni au conformateur d'impulsions rectangulaires, collectées sur l'élément DD1.3. La diode interne, reliée par la cathode à la borne 8, et l'anode au fil commun du microcircuit DD1, s'ouvre lors des impulsions de polarité négative et se ferme lors des impulsions de polarité positive, détectant ainsi un signal amplifié. Si le signal à l'entrée (broche 8) de l'élément DD1.3 est inférieur au seuil de commutation, la sortie de cet élément est haute, le transistor VT1 est fermé, sinon le transistor VT1 s'ouvre avec une fréquence réseau de 50 Hz. La résistance R8 limite le courant d'impulsion du collecteur du transistor VT1 à un niveau sûr. Le condensateur C5 est chargé, ce qui lui permet de générer une tension continue de niveau élevé tant que la charge d'entraînement est activée. Cette tension est fournie à un seul vibrateur sur l'élément DD1.4, à la sortie duquel une impulsion de haut niveau d'une durée de 0,7R10C6 (environ 1 s) est formée, ce qui est tout à fait suffisant pour un fonctionnement stable de la commutation partie. La deuxième impulsion de même durée est formée lorsque la charge principale est éteinte. Le transistor VT2 s'ouvre pendant ces impulsions, à la suite de quoi la tension d'alimentation est fournie à l'émetteur de sonnerie, qui consomme un courant de plusieurs milliampères. La diode VD1 limite la tension inverse à la jonction d'émetteur du transistor VT2 à un niveau sûr. La centrale émettrice est alimentée par une batterie GB1 de taille 23A avec une tension de 12 V de la centrale émettrice d'appel radio. Au lieu d'une batterie, il est préférable d'utiliser une alimentation secteur avec une tension de sortie stabilisée de 12 V. La sortie de l'unité de contrôle est connectée aux circuits d'alimentation de l'émetteur radio de sonnerie, qui n'a pas été modifié. SB1 - bouton d'appel - gauche pour la possibilité de télécommande manuelle du consommateur esclave d'électricité. Les condensateurs C7 et C8 sont installés dans l'unité émettrice de l'appel radio. Ils lissent les impulsions de courant consommées par l'émetteur, les empêchant d'affecter l'unité de commande. La partie réceptrice de l'appareil se compose d'un récepteur d'appel radio modifié et d'une unité de commutation, dont le schéma est illustré à la Fig. 2. Le bloc se compose d'un formateur d'impulsions basé sur un transistor VT1, un déclencheur D DD1.1, des transistors de commutation VT2 et VT3, un interrupteur optoélectronique AC sur un optocoupleur triac U1, un triac puissant VS1, des résistances
R3-R5 et condensateur C3. Le récepteur radio se finalise ainsi. Les éléments d'une alimentation sans transformateur sont retirés de sa carte de circuit imprimé, à l'exception de VD5-VD8, HL3, C6, C7. Une nouvelle alimentation est installée dans l'espace libéré : transformateur T1, pont de diodes VD1-VD4, condensateur de lissage C5, résistances R8 et R9. Ensuite, le conducteur imprimé est coupé, adapté à la borne 9 du microcircuit TS4069, un condensateur C8 est installé entre cette borne et le fil commun, et une résistance R10 est soudée dans le conducteur coupé (indiqué par le signe "x"). La sortie du récepteur radio - broche 8 de la puce TC4069 est connectée à l'entrée de l'unité de commutation. Malgré le fait que la puce TC4069 soit produite dans des boîtiers différents, le nombre de broches et leur numérotation sont les mêmes. La tension de sortie de la nouvelle alimentation 12 ... 15 V est fournie aux LED HL1 et HL2 via la résistance de limitation de courant R8. La puce DD1 et le transistor VT1 sont alimentés par un régulateur de tension paramétrique, composé d'une résistance R9 et d'éléments VD5-VD8HL3 restants de l'alimentation réseau sans transformateur démantelée de l'appel radio. La LED HL3 est également utilisée comme indicateur de la présence de tension secteur et de la santé de l'alimentation. L'appel radio utilisé par l'auteur utilise la LED RD314S (HL3 sur la Fig. 2) et le circuit VD5-VD8 contient quatre diodes. Dans certains autres appels radio, il peut y avoir un circuit de deux ou trois diodes connectées en série, auquel cas la tension du stabilisateur paramétrique peut être comprise entre 3,3 ... 4,5 V. Cette tension alimente le transistor VT1 et le Microcircuit DD1. Ses entrées inutilisées sont connectées à un fil commun. Après application de la tension d'alimentation, les éléments C4, R6, R7 génèrent une impulsion qui met la gâchette DD1.1 à l'état bas sur la broche 1. Le transistor VT2 est fermé, la LED HL1 est éteinte. Le transistor VT3 est ouvert, son courant de drain traverse la diode émettrice de l'optocoupleur U1.2, à la suite de quoi l'optosimistor U1.1 et le triac VS1 sont ouverts. La charge entraînée connectée à la sortie de l'appareil peut être connectée au réseau, ce qui est indiqué par la LED allumée HL2. Lorsque la charge d'entraînement est activée, une impulsion de bas niveau provenant de la sortie du récepteur radio via le circuit R1C1 pénètre dans la grille du transistor VT1, à la suite de quoi ce transistor se ferme. Le circuit R1C1 et un circuit similaire ajouté au récepteur, comme mentionné ci-dessus, empêchent les fausses alarmes d'interférences. Une impulsion de niveau haut provenant du drain VT1 est envoyée à l'entrée C du déclencheur DD1.1 et la commute. Le transistor VT2 s'ouvre et VT3 se ferme. La LED HL2 s'éteint. Optotriac U1.1 et triac VS1 fermés. Dans ce cas, la charge entraînée est désexcitée, comme indiqué par la LED HL1 allumée. Si nécessaire, l'état de l'appareil peut être inversé en appuyant manuellement sur le bouton d'appel radio SB1. Le transformateur de courant T1 (voir Fig. 1) est réalisé sur la base de la bobine de relais RES10 (version RS4.529.031 -05), qui est utilisée comme enroulement secondaire (II). Vous pouvez également utiliser les versions de relais RS4.529.031-12 et RS4.529.031-20. La taille de la bobine permet de la placer directement dans la prise de courant d'un puissant consommateur d'électricité. Le bobinage contient 1100 tours, sa résistance est de 45 ohms. L'enroulement primaire (I) y est enroulé à partir de deux tours de fil isolé d'une section de 2,5 mm2. Un tel transformateur de courant fournit une tension de 50 mV à une résistance de 47 ohms à un courant de charge de 10 A. Si le courant de charge dépasse 25 A, le nombre de tours de l'enroulement primaire peut être réduit à un. Le dispositif peut utiliser des transformateurs sur des circuits magnétiques annulaires ferromagnétiques dont les conceptions sont décrites dans [5-7]. Lors de la fabrication, le rapport de transformation actuel doit être compris entre 1:300 et 1:1000. Il est également possible d'utiliser des transformateurs de courant fabriqués dans le commerce, par exemple pour les compteurs d'électricité [8].
Le capteur de courant du transformateur peut être remplacé par un capteur de résistance, comme indiqué sur le schéma de la Fig. 3. L'optocoupleur U1 assure l'isolation galvanique de l'unité de commande de l'émetteur de sonnerie de la tension secteur. Un capteur de courant est inclus dans la rupture du fil de phase de la charge - une résistance puissante R1, dont la tension, proportionnelle au courant de charge, est connectée via la résistance de limitation de courant R2 à la diode émettrice U1. La diode VD1 limite la tension inverse sur la diode émettrice de l'optocoupleur. Le phototransistor de l'optocoupleur U1 est allumé à la place du transistor VT1 (voir Fig. 1), en tenant compte du fait que ces transistors ont des structures différentes. Le collecteur du phototransistor de l'optocoupleur U1 est connecté au plus de la source d'alimentation et l'émetteur est connecté à la borne supérieure (selon le schéma) de la résistance R8. Le transistor VT1, la résistance R7 et tous les composants situés sur la fig. 1 à gauche, ne pas utiliser. L'avantage d'un capteur de courant à résistance est un plus petit nombre de pièces et l'absence d'éléments d'enroulement, l'inconvénient est la présence d'une puissante résistance génératrice de chaleur.
La centrale est placée dans le corps de l'émetteur de sonnerie au-dessus de sa carte de circuit imprimé, comme indiqué sur la fig. 4. Le transistor VT1 peut être avec n'importe quel index de lettre de la série KT361 ou KT3107. Transistors VT2 - l'une des séries KT3102. Diode VD1 - n'importe laquelle des séries KD509, KD510, KD521, KD522. Condensateurs C2, C4, C8 - tout film ou céramique, le reste - oxyde importé.
L'unité de réception et de commutation de l'appareil (voir fig. 2) est placée dans un boîtier en plastique unifié pour les appareils de puissance avec des dimensions extérieures de 120x120x75 mm, comme indiqué sur la fig. 5. Les cartes du récepteur radio et de l'unité de commutation sont fixées au boîtier avec des vis M1 et reliées entre elles par des fils. Des trous sont percés pour les LED HL3-HL1. Un puissant triac VSXNUMX est installé sur un dissipateur thermique du processeur Pentium I. Dans l'unité de réception et de commutation (voir Fig. 2), le microcircuit K561TM2 (DD1) peut être remplacé par KR1561TM2, tous les transistors de la série KP501 avec n'importe quel index alphabétique. L'optocoupleur Triac MOS3083M (U1) peut être remplacé par MOS3081M, MOS3082M, MOS3051, MOS3052. Le triac BTA139-800 (VS1) avec un courant de charge maximum de 16 A peut être remplacé par BTA139-600, et si le courant de charge est supérieur à 16 A, mais inférieur à 25 A, par BTA140-800 ou BTA140-600. Condensateur C3 - K73-17 avec une tension nominale de 630 V. La LED jaune AL307EM (HL1) peut être remplacée par AL307ZhM. Cette LED indique l'interdiction d'allumer la charge entraînée, elle peut donc être rouge AL307BM ou AL307KM. La LED AL307GM (HL2) de lueur verte indique la possibilité d'allumer la charge entraînée, elle peut être remplacée par AL307VM. Le circuit VD5-VD8HL3 peut être remplacé par une diode zener de la série KS133-KS147 avec n'importe quel indice de lettre, dont la cathode est connectée à la sortie droite (selon le schéma) de la résistance R9 et l'anode au négatif fil d'alimentation. Le transformateur secteur de l'alimentation T1 est un transformateur d'une puissance nominale de 3 ... 4 W et d'une tension d'enroulement secondaire de 9 ... 11 V. De tels transformateurs sont souvent utilisés dans les équipements radio domestiques. Une alimentation autonome T1VD1-VD4C5 peut être remplacée par un adaptateur réseau prêt à l'emploi avec une tension de sortie de 12 ... 15 V et un courant d'au moins 30 mA. La mise en place de l'appareil revient à régler le seuil de fonctionnement de l'unité de commande de l'émetteur (voir Fig. 1) à partir du courant consommé par la charge en tête. Lors du processus d'établissement, le nombre de tours de l'enroulement primaire (I) du transformateur de courant T1 est sélectionné et le gain nécessaire des éléments DD1.1 et DD1.2 est également défini par une sélection de résistances R3 et R5 dans les 300 ... 1000 kOhm. L'unité de commutation (voir Fig. 2) ne nécessite aucun réglage. littérature
Auteur : D. Pankratiev
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