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Dispositif pour remonter 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 ne permet pas de décompter la lecture, le dispositif 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 de l'enroulement est d'environ 2 kW. L'utilisation d'autres éléments vous permet d'augmenter la puissance en conséquence. L'appareil, assemblé selon le schéma proposé, est simplement inséré dans la prise 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 schéma de principe est montré dans la Fig. Les principaux éléments du dispositif sont l'intégrateur, qui est le pont de résistances R1-R4 et le condensateur C1, le pilote d'impulsions (diodes Zener D1, D2 et résistances R5, R6), le noeud logique (éléments DD1.1, DD2.1, DD2.2), le générateur d'horloge. (DD2.3, DD2.4), l'amplificateur (T1, T2), l'étage de sortie (C2, T3, Br1) et le bloc d'alimentation sur le transformateur Tr1. L'intégrateur est conçu pour isoler des signaux de tension du secteur qui synchronisent le fonctionnement du nœud logique. Ce sont des impulsions rectangulaires de niveau TTL aux entrées 1 et 2 de l'élément DD1.1. Le front du signal à l'entrée 1 DD1.1 coïncide avec le début de la demi-onde positive de la tension du secteur et la diminution 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 du secteur et le déclin 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 retiré du diviseur de résistance R1, R3, est limité à un niveau de 5V en utilisant une résistance R5 et une diode Zener D2, puis par une isolation galvanique sur l'optocoupleur OC1 est fourni au noeud logique. De même, un signal correspondant à l'intégrale de la tension de réseau est formé. 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 d'étage de sortie est généré à la sortie 4 de l'élément DD2.2. Aux moments nécessaires, le nœud logique module le signal de sortie avec le signal de l'oscillateur principal, fournissant une consommation d'énergie à haute fréquence. Pour assurer le processus d'impulsion de chargement, le 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 à la sortie du générateur et le rapport cyclique des impulsions sont déterminés par les paramètres des chaînes de temporisation C3-R20 et C4-R21. Ces paramètres peuvent être sélectionnés lors du réglage pour garantir la plus grande erreur de mesure de l'énergie électrique consommée par l'appareil. Le signal de commande de l'étage de sortie par 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 complète avec l'introduction de l'étage de sortie dans le mode de saturation du transistor T3 et son verrouillage fiable aux moments déterminés par le noeud logique. Seules les entrées de saturation et d'arrêt complet permettront au T3 de fonctionner dans les conditions difficiles de l'étage de sortie. Si l'ouverture et la fermeture complètes fiables de T3 ne sont pas assurées, et dans un délai minimum, elles cessent de surchauffer en quelques secondes. L'alimentation est construite selon le schéma classique. La nécessité de deux canaux de puissance est dictée par la fonction du mode étage de sortie. Assurez-vous 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 de 5 volts comme un fil commun. Il ne doit pas être mis à la terre ou connecté à des fils de réseau. La principale exigence pour l'alimentation est la possibilité de fournir un courant jusqu'à 2 A à la sortie de 36 V. Ceci est nécessaire pour que l'entrée d'un transistor à clé puissant de l'étage de sortie soit saturée à l'état ouvert. Sinon, cela va dissiper beaucoup de puissance et cela va échouer.

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 des structures MOSFET, car elles sont plus susceptibles d'être perturbées par le 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, on utilise un radiateur d'une surface d'au moins 50 cm2. 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 conçu 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. In, la tension de l'enroulement 3 doit être de 4 à 5 V. L'exigence principale est que l'enroulement 2 soit conçu pour un courant de 2 à 3 A. L'enroulement 3 est faible, sa consommation ne dépassant pas 50 mA. Le dispositif dans son ensemble est assemblé dans un boîtier. Il est très pratique (surtout à des fins de complot) d'utiliser à cette fin un boîtier provenant d'un régulateur de tension domestique, qui a été largement utilisé récemment pour alimenter les téléviseurs à lampe.

Ajustement

Soyez prudent lors du réglage du circuit! Rappelez-vous que toute la partie basse tension du circuit n’a pas une isolation galvanique 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. Avant de mettre l'appareil sous tension, il doit être placé dans un boîtier métallique robuste. L'utilisation d'un condensateur électrolytique (oxyde) n'est pas autorisée! Le bloc d'alimentation basse tension est contrôlé 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 l'alimentation du système de commande. L'intégrateur est contrôlé par un oscilloscope à deux faisceaux. A cette fin, le fil commun de l'oscilloscope est connecté au fil du secteur neutre (N), le premier fil du canal est connecté au point de connexion des résistances R1 et R3 et le second fil du canal aux points 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 chacun, déplacées le long de l'axe du temps par 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 sur l'axe temporel. Il est permis d'augmenter et de diminuer les impulsions en moins de 1 ms. Si le déphasage des signaux diffère de p / 2, alors il est corrigé en sélectionnant le condensateur C1. La pente du front 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 de signal affecteront la qualité du processus d'intégration, ce qui entraînera éventuellement 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, les condensateurs C3, C4 ou les résistances R20, R21 sont sélectionnés à cet effet. Le nœud 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 existe des signaux périodiques de forme rectangulaire déplacés l'un par rapport à l'autre selon l'axe des temps 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 rafale 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 nœud logique (déconnecter la résistance R22 de la sortie de l'élément DD2.2) et commander la cascade en fournissant une tension de +5 V au contact déconnecté de la résistance R22. Au lieu du condensateur C1, une charge 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 (quelques 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 avoir installé tous les éléments, restaurez toutes les connexions du circuit et vérifiez le fonctionnement du circuit. Il est recommandé d'effectuer le premier démarrage avec une valeur de capacité réduite du condensateur C2 d'environ 1 μF. Après avoir allumé l'appareil, laissez-le fonctionner pendant quelques minutes, en accordant une attention particulière au mode de température du transistor principal. 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 vérifiant 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 plus grand condensateur. La valeur limite de la capacité est déterminée par la valeur du courant impulsionnel de la charge. Son amplitude peut être évaluée en connectant l'oscilloscope parallèlement à la résistance R19. Pour les transistors KT848A, il ne doit pas dépasser 20 A. Si vous souhaitez augmenter la puissance de l'enroulement, vous devez utiliser des transistors plus puissants, ainsi que des diodes Br1. Mais il est préférable d'utiliser un autre circuit avec un étage de sortie sur quatre transistors. Il n'est pas recommandé d'utiliser trop de puissance de bobinage. En règle générale, 1 kW suffit. Si l'appareil fonctionne avec d'autres consommateurs, le compteur soustrayera l'alimentation de l'appareil, mais le câblage sera chargé avec une puissance réactive. Ceci doit être pris en compte pour ne pas désactiver le câblage.