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Dispositif d'enroulement des relevés de compteurs



Fig.1 Schéma électrique



L'appareil est conçu pour rembobiner les indications des compteurs électriques à induction sans changer leurs circuits de commutation. En ce qui concerne les compteurs électroniques et électromécaniques dont la conception est incapable de décompter la lecture, l'appareil vous permet d'arrêter complètement l'enregistrement au niveau de la puissance réactive du générateur. Avec les éléments indiqués sur le schéma, l'appareil est conçu pour une tension nominale de 220 V et la puissance d'enroulement est d'environ 2 kW. L'utilisation d'autres éléments vous permet d'augmenter la puissance en conséquence. Le dispositif, assemblé selon le schéma proposé, est simplement inséré dans la douille, et le compteur commence à compter dans la direction opposée. Tout le câblage reste intact. La mise à la terre n'est pas nécessaire.

Schéma de principe de l'appareil

Le diagramme schématique est représenté sur la Fig. Les principaux éléments du dispositif sont l'intégrateur, qui est le pont de résistance R1-R4 et le condensateur C1, le pilote d'impulsion (diodes Zener D1, D2 et résistances R5, R6), le nœud logique (éléments DD1.1, DD2.1, DD2.2) (DD2.3, DD2.4), l'amplificateur (T1, T2), l'étage de sortie (C2, T3, Br1) et l'unité d'alimentation sur le transformateur Tr1. L'intégrateur est conçu pour isoler de la tension secteur les signaux qui synchronisent le fonctionnement du nœud logique. Ce sont des impulsions rectangulaires de niveau TTL sur les entrées 1 et 2 de l'élément DD1.1. Le front de signal à l'entrée 1 DD1.1 coïncide avec le début de la demi-onde positive de la tension de secteur, et la baisse avec le début de la demi-onde négative. Le front de signal à l'entrée 2 DD1.1 coïncide avec le début de la demi-onde positive de l'intégrale de la tension de secteur, et la baisse avec le début de la demi-onde négative. Ainsi, ces signaux sont des impulsions rectangulaires synchronisées par le réseau et déplacées en phase l'une par rapport à l'autre d'un angle p / 2. Le signal correspondant à la tension secteur est éliminé du diviseur de résistance R1, R3, est limité à un niveau de 5 V en utilisant une résistance R5 et une diode Zener D2, puis une isolation galvanique sur l'optocoupleur OC1 est envoyée au noeud logique. De même, un signal correspondant à l'intégrale de la tension du réseau est généré. Le processus d'intégration est assuré par les processus de charge et de décharge du condensateur C1. Le noeud logique sert à générer des signaux de commande pour le transistor à clé puissant T3 de l'étage de sortie. L'algorithme de contrôle est synchronisé avec les signaux de sortie de l'intégrateur. Sur la base de l'analyse de ces signaux, un signal de commande de l'étage de sortie est généré à la sortie 4 de l'élément DD2.2. Aux moments nécessaires, le noeud logique module le signal de sortie avec le signal d'oscillateur maître, fournissant une consommation d'énergie à haute fréquence. Pour assurer le processus d'impulsion de la charge du condensateur de stockage C2 est l'oscillateur maître sur les éléments logiques DD2.3 et DD2.4. Il génère des impulsions de fréquence 2 kHz avec une amplitude de 5 V. La fréquence du signal en sortie du générateur et le rapport cyclique des impulsions sont déterminés par les paramètres des chaînes de distribution C3-R20 et C4-R21. Ces paramètres peuvent être sélectionnés lors du réglage pour garantir la plus grande erreur dans la mesure de l'énergie électrique consommée par l'appareil. Le signal de commande de l'étage de sortie à travers l'isolation galvanique sur l'optocoupleur OC3 est envoyé à l'entrée d'un amplificateur à deux étages sur les transistors T1 et T2. L'objectif principal de cet amplificateur est l'ouverture totale avec l'introduction de l'étage de sortie en mode de saturation du transistor T3 et son verrouillage fiable aux moments déterminés par le noeud logique. Seule l'entrée de saturation et l'arrêt total permettent au T3 de fonctionner dans les conditions de service intensif de l'étage de sortie. Si l'ouverture complète et la fermeture fiables de T3 ne sont pas assurées, et en un minimum de temps, elles se décomposent en quelques secondes en cas de surchauffe. L'alimentation électrique est construite selon le schéma classique. Le besoin de deux canaux d'alimentation est dicté par la caractéristique du mode d'étage de sortie. S'assurer qu'une ouverture fiable du T3 n'est possible qu'avec une tension d'au moins 12V, et pour l'alimentation des microcircuits, une tension stabilisée de 5V est nécessaire. Dans le même temps, il est seulement possible de considérer le pôle négatif de la sortie 5 volts comme un fil commun. Il ne doit pas être relié à la terre ou connecté aux fils du réseau. L'exigence principale pour l'alimentation électrique est la capacité à fournir un courant jusqu'à 2 A à la sortie de 36 V. Ceci est nécessaire pour l'entrée d'un transistor à clé puissant de l'étage de sortie à saturation dans l'état ouvert. Sinon, cela dissipera beaucoup de puissance, et cela échouera.

Pièces et construction

Les puces peuvent être utilisées: 155, 133, 156 et autres séries. Il n'est pas recommandé d'utiliser des micropuces basées sur les structures MOSFET, car elles sont plus sensibles aux interférences dues au fonctionnement d'une cascade puissante. Le transistor à clé T3 doit être installé sur un radiateur d'une surface d'au moins 200 cm2. Pour le transistor T2, un radiateur d'une surface d'au moins 50 cm2 est utilisé. Pour des raisons de sécurité, le boîtier métallique de l'appareil ne doit pas être utilisé comme radiateur. Le condensateur de stockage C2 ne peut être que non polaire. L'utilisation d'un condensateur électrolytique n'est pas autorisée. Le condensateur doit être évalué pour une tension d'au moins 400V. Résistances: R1 - R4, R15 type MLT-2; R18, R19 - fil d'une puissance d'au moins 10 W; autres résistances de type MLT-0.25. Transformateur Tr1 - toute puissance d'environ 100 W avec deux enroulements secondaires séparés. La tension de l'enroulement 2 doit être de 24 à 26. La tension de l'enroulement 3 doit être comprise entre 4 et 5 V. L'enroulement 2 doit être conçu pour un courant de 2 à 3 A. L'enroulement 3 est de faible puissance. L'appareil dans son ensemble est assemblé dans un boîtier. Il est très pratique (en particulier à des fins de conspiration) d'utiliser à cet effet un boîtier provenant d'un régulateur de tension domestique, qui a été largement utilisé ces dernières années pour alimenter les téléviseurs à lampe.

Ajustement

Soyez prudent lors du réglage du circuit! N'oubliez pas que toute la partie basse tension du circuit n'est pas isolée galvaniquement du réseau électrique! Il n'est pas recommandé d'utiliser le boîtier métallique de l'appareil comme radiateur pour le transistor de sortie. L'utilisation de fusibles est un must! Le condensateur de stockage fonctionne en mode limite, donc avant d'allumer l'appareil, il doit être placé dans un boîtier métallique robuste. L'utilisation d'un condensateur électrolytique (oxyde) n'est pas autorisée! L'unité d'alimentation basse tension est vérifiée séparément des autres modules. Il doit fournir un courant d'au moins 2 A à la sortie de 36 V, ainsi que 5 V pour alimenter le système de contrôle. L'intégrateur est contrôlé par un oscilloscope à deux faisceaux. A cet effet, le fil de l'oscilloscope commun est connecté au fil secteur neutre (N), le premier fil de canal est connecté au point de connexion des résistances R1 et R3 et le deuxième fil de canal est connecté au point de connexion R2 et R4. Sur l'écran, vous devriez voir deux sinusoïdes avec une fréquence de 50 Hz et une amplitude d'environ 150 V chacune, déplacées le long de l'axe du temps d'un angle de p / 2. En outre, la présence de signaux aux sorties des limiteurs est vérifiée en connectant l'oscilloscope parallèlement aux diodes Zener D1 et D2. Pour ce faire, connectez le câble de l'oscilloscope commun au point N du réseau. Les signaux doivent avoir une forme rectangulaire régulière, une fréquence de 50 Hz, une amplitude d'environ 5 V et doivent également être décalés d'un angle de p / 2 le long de l'axe du temps. Il est permis d'augmenter et de diminuer les impulsions en moins de 1 ms. Si le déphasage des signaux diffère de p / 2, il est corrigé en sélectionnant le condensateur C1. La pente de l'avant et la décroissance des impulsions peuvent être modifiées en sélectionnant les résistances des résistances R5 et R6. Ces résistances doivent être d'au moins 8 kΩ, sinon les limiteurs de niveau affecteront la qualité du processus d'intégration, ce qui conduira éventuellement à une surcharge du transistor de l'étage de sortie. Ensuite, installez le générateur, après avoir déconnecté la partie puissance du circuit du secteur. Le générateur doit générer des impulsions d'une amplitude de 5 V et d'une fréquence d'environ 2 kHz. La largeur d'impulsion est d'environ 1/1. Si nécessaire, des condensateurs C3, C4 ou des résistances R20, R21 sont sélectionnés à cet effet. Le noeud logique ne nécessite pas une installation correcte de l'ajustement. Il est conseillé de vérifier à l'aide d'un oscilloscope que sur les entrées 1 et 2 de l'élément DD1.1 il y a des signaux périodiques de forme rectangulaire décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle p / 2. A la sortie 4 DD2.2, des impulsions de 2 kHz sont générées périodiquement toutes les 10 ms, la durée de chaque salve est de 5 ms.
Le réglage de l'étage de sortie consiste à régler la base de courant du transistor T3 à un niveau d'au moins 1,5 -2 A. Ceci est nécessaire pour saturer ce transistor à l'état ouvert. Pour le réglage, il est recommandé de déconnecter l'étage de sortie avec un amplificateur du noeud logique (déconnecter la résistance R22 de la sortie de l'élément DD2.2) et de commander la cascade en fournissant une tension de +5 V au contact déconnecté de la résistance R22 directement de l'alimentation. Au lieu du condensateur C1, une charge de n sous la forme d'une lampe à incandescence de 100 watts est temporairement incluse. Le courant de la base T3 est réglé en sélectionnant la résistance de la résistance R18. Pour cela, il peut être nécessaire de sélectionner les amplificateurs R13 et R15. Après l'allumage de l'optocoupleur OC3, le courant de la base du transistor T3 devrait diminuer presque jusqu'à zéro (plusieurs μA). Un tel accord fournit le mode de fonctionnement thermique le plus favorable d'un transistor à clé puissant de la cascade de sortie.
Après la mise en place de tous les éléments, rétablir toutes les connexions dans le circuit et vérifier le fonctionnement de l'ensemble du circuit. Il est recommandé que le premier démarrage soit effectué avec une capacité réduite du condensateur C2 à environ 1 μF. Après avoir allumé l'appareil, laissez-le fonctionner pendant plusieurs minutes, en accordant une attention particulière au mode de température du transistor à clé. Si tout est en ordre - vous pouvez augmenter la capacité du condensateur C2. Augmenter la capacité à la valeur nominale est recommandé en plusieurs étapes, en contrôlant chaque fois le régime de température. La puissance de l'enroulement dépend principalement de la capacité du condensateur C2. Pour augmenter la puissance, vous avez besoin d'un condensateur plus gros. La valeur limite de la capacité est déterminée par la valeur du courant d'impulsion de la charge. Sa magnitude peut être estimée en connectant l'oscilloscope parallèlement à la résistance R19. Pour les transistors KT848A, il ne doit pas dépasser 20 A. Si vous voulez augmenter la puissance de l'enroulement, vous devrez utiliser des transistors plus puissants, ainsi que des diodes Br1. Mais il vaut mieux utiliser un autre circuit avec un étage de sortie sur quatre transistors. Il n'est pas recommandé d'utiliser trop de puissance d'enroulement. En règle générale, 1 kW suffit. Si l'appareil fonctionne en conjonction avec d'autres consommateurs, le compteur va soustraire la puissance de l'appareil de leur alimentation, mais le câblage sera chargé de puissance réactive. Ceci doit être pris en compte pour ne pas désactiver le câblage.