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STABILISATEUR COMMANDÉ PAR MICROCONTRÔLEUR

Électronique Collection de circuits d'alimentation.

Godin Alexey Valerevich

Schéma, modes de fonctionnement de l'appareil

Les principales caractéristiques techniques du stabilisateur électronique

Circuit stabilisateur

Le stabilisateur fonctionne sur le principe de la correction de tension pas à pas en commutant les prises de l'enroulement de l'autotransformateur T2 à l'aide des touches triac Q1 ... Q6 sous le contrôle d'un microcontrôleur ( MK ) qui surveille le niveau de tension dans le réseau. Après avoir allumé la machine QF1 , la tension secteur est fournie au transformateur T1 et le microcontrôleur commence à fonctionner selon le programme spécifié.

Le rétroéclairage de l'écran s'allume et après 3 secondes, le message «PRÉPARATION AU TRAVAIL» apparaît sur l'écran ( Fig. 2 ). Les 7 secondes suivantes, le microprocesseur analyse la tension du réseau, et si elle est comprise entre 120 et 270 V , selon les résultats de la mesure, l'un des triacs VS1 ... VS6 s'ouvre , connectant ainsi l'un des six robinets de l' autotransformateur .

La charge est connectée au cinquième robinet (en bas du schéma) de l'autotransformateur via le disjoncteur QF1 , qui sert à limiter la consommation d'énergie. Dans ce cas, deux voltmètres «internes» induisent la tension du secteur dans la ligne supérieure de l' écran LCD et la tension de charge dans la ligne inférieure ( Fig. 3 ).

Si la tension est inférieure à 120 V ou supérieure à 270 V , la charge est mise hors tension. À ce moment, l'écran affiche la tension secteur actuelle sur la ligne supérieure et le message «MODE DE SÉCURITÉ» clignote sur la ligne inférieure ( Fig. 4 ).

PRÉPARATION AU TRAVAIL Dans ce cas, deux voltmètres «internes» induisent la tension du secteur dans la ligne supérieure de l'écran LCD et la tension de charge dans la ligne inférieure MODE DE PROTECTION

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Dès que la tension entre dans la plage de 120 ... 270V , la charge est à nouveau connectée.

En cas de panne de courant et d'apparition ultérieure, le microprocesseur redémarre automatiquement et après 10 secondes reconnecte la charge.

L'isolation galvanique des triacs avec MK est réalisée par des optocoupleurs U1 ... U6 . En cours de régulation, l'impulsion d'ouverture est retirée du triac sous tension et envoyée à un autre triac au moment où la sinusoïde passe par «0» , éliminant ainsi les «surtensions» dans les enroulements et les triacs. Cela est dû au fait que pendant 1 période d'une sinusoïde, le microcontrôleur mesure 100 fois l'état de l'amplitude de la tension du réseau! L'oscillogramme de ce processus est illustré à la Fig. 5 .

Cela est dû au fait que pendant 1 période d'une sinusoïde, le microcontrôleur mesure 100 fois l'état de l'amplitude de la tension du réseau! Oscillogramme de ce processus.

Fig.5

Pour que le circuit fonctionne correctement, il est nécessaire que les anodes triac et les fils des «voltmètres internes» soient connectés au fil de phase.

Construction et détails

Le contrôleur de stabilisateur ( Fig. 6 ) est assemblé sur une carte de circuit imprimé de 10 x 12 cm en fibre de verre à feuille unilatérale d'une épaisseur de 1,5 mm ( Fig. 7 ). et développé une carte de circuit imprimé avec deux transformateurs TPG 2-12 sur la carte.

Contrôleur de stabilisateur

Fig.6

Version PCB avec deux transformateurs TPG

Fig. 7

Alternativement, les LED HL1 ... HL8 peuvent être montées sur le côté des conducteurs imprimés, de sorte que lors de l'installation de la carte de circuit imprimé dans le boîtier, elles soient insérées dans les trous de 5 mm de diamètre percés dans le panneau avant de l'appareil.

Le contrôleur dans ce cas est installé (avec un joint sur le panneau avant) sur des racks de la hauteur correspondante, vissés sur le panneau avant du boîtier de stabilisateur avec des vis dans le store.

La valeur de la résistance de limitation de courant R22 doit être sélectionnée de sorte que le courant traversant les LED des optocoupleurs triac U1.1 ... U6.1 soit compris entre 8 et 10 mA . Dans le pont de diodes VD1 ... VD4 , les diodes Schottky 11DQ10 sont utilisées , en raison de la faible chute de tension qui les traverse. Résistances ajustables R2, fil R10 multitours SP5-2 ou SP5-3 . Il est conseillé d'utiliser des résistances constantes de type C2-23 ( métal - diélectrique ) R1, R5 ... R9 avec une puissance de dissipation au moins égale à celle indiquée dans le circuit. Le reste peut être de tout type. Les condensateurs électrolytiques C1, C2, C4, C5, C8, C9 peuvent être quelconques, avec la capacité indiquée sur le schéma et la tension non inférieure à celle indiquée pour eux. Condensateurs C3, C6, C7 - tout film ou céramique. Condensateurs C10 ... C15 - film pour une tension d'au moins 630V .

Les optocoupleurs triacs importés MOC3052 (U1 ... U7) sont sélectionnés car ils ne contiennent pas de contrôleurs intégrés pour la transition de tension jusqu'à zéro. Ce n'est pas nécessaire car la synchronisation de la mise hors tension d'un triac puissant et de la mise sous tension d'un autre s'effectue par programmation.

Triacs puissants VS1 ... VS6 - BTA 40-600 . Tous les triacs VS1 ... VS6 sont installés sur un seul dissipateur thermique, avec une surface de refroidissement d'au moins 800 cm 2 , de préférence à l'aide de pâte thermique pour assurer une dissipation thermique fiable. La puce stabilisatrice ( DA1 ) KR1158EN5A (B) doit être installée sur un dissipateur thermique d'au moins 80 cm 2 .

Le transformateur T1 est de fabrication artisanale, conçu pour une puissance globale de 8 W , ayant une section transversale du circuit magnétique de 2,3 cm 2 . Son enroulement réseau I est conçu pour une tension de secours maximale de 380 V , il contient 8669 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 0,1 mm . L'enroulement II contient 585 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 0,25 mm . À une tension nominale de 220 V, la tension d'enroulement de sortie doit être de 13,5 V à un courant de charge de 250 mA .

Personnalisation

La configuration de l'appareil est la suivante. Un voltmètre de référence (testeur numérique) est connecté au réseau. Circuit de contrôleur et est connecté au réseau. Les résistances de coupe R2 et R10 ajustent alternativement les deux voltmètres du stabilisateur interne aux lectures du voltmètre de référence. Pour calmer l'âme à l'aide de LATR, vous pouvez vous assurer que les LED HL2 ... HL7 sont commutées séquentiellement lorsque les seuils de 120, 137, 157, 179, 205, 235 et 270 V sont franchis.

Ceci termine la configuration de l'appareil.

Façons de changer de robinet

Il existe deux façons de commuter les prises de l'autotransformateur T2 .

MÉTHODE UN. Robinets de commutation «entrée» ( fig. 8 ).
Les clés Triac tiennent tête à l'autotransformateur, commutant les prises de sorte que la charge toujours retirée d'une prise ( n ° 5 du bas selon le schéma) soit dans la plage de tension de sortie requise 205 ... 235V .

Commutation de virage d'entrée

Fig. 8

Avantages: lors de l'enroulement d'un autotransformateur, il n'est pas nécessaire de prendre en compte un coefficient de surtension jusqu'à 380 V (380/220 = 1,7) , ce qui affecte à la fois les dimensions du noyau et la quantité de cuivre nécessaire pour l'enroulement. et il est possible d'utiliser des triacs basse tension BTA40-600 , car les triacs dépassant 270V déconnectent simplement l'autotransformateur du réseau.

Inconvénients: le courant traversant les triacs et l'enroulement primaire de l'autotransformateur est limité à 25A , et par conséquent, le courant d'enroulement de sortie est de 14,5A .

Conclusions: l' option de commutation «entrée» vous permet de supprimer 3 kW de puissance utile du triac BTA40-600 . Il y a une économie sur le cuivre, le noyau et les triacs.

Si la puissance du stabilisateur 3kW vous convient, alors ce circuit est pour vous! À mon avis, il présente plus d'avantages que d'inconvénients!

DEUXIÈME MÉTHODE. Commutation des robinets "à la sortie" ( fig. 9 ).

Commutation de prise

Fig. 9

La tension secteur est connectée à la branche n ° 2 . Les interrupteurs Triac se tiennent après l'autotransformateur, reliant à la charge le robinet sur lequel la tension est dans les limites nécessaires de 205 ... 235V .

Avantages: cette option de connexion vous permet de «retirer» la puissance utile du triac BTA 40-600 5,5 kW , soit presque 2 fois plus que l'option de commutation «entrée» .

Inconvénients: l' inconvénient est la nécessité de triacs conçus pour une tension de fonctionnement d'au moins 800 V (dans les trois prises supérieures de l'autotransformateur) et un nombre de tours multiplié par 1,7 de l'enroulement de l'autotransformateur.

Conclusions: pour éliminer les inconvénients ci-dessus, il sera nécessaire d'introduire une clé triac 80A supplémentaire puissante (TS142-80-8) dans le circuit juste avant l'autotransformateur, ce qui désactivera l'enroulement primaire (robinet n ° 2 à partir du bas selon le circuit) lorsque la tension secteur dépasse 120 .. .270V . Dans les versions analogiques, cela entraînera une complication importante du circuit du contrôleur, par conséquent, un circuit de commutation basé sur l'entrée est préférable. Dans la version microcontrôleur, cela peut être réalisé en ajoutant plusieurs lignes dans le programme microcontrôleur!

L'utilisation du triac BTA41 pas cher

Dans l'option de commutation «entrée», la puissance dans la charge sera de 1,2 kW . Tous les triacs peuvent être BTA41-600 . A la sortie de l'autotransformateur (avant chargement), il est nécessaire de mettre la machine QF2 à 6A , et d'utiliser la machine 10A comme QF1 .

Dans l'option de commutation «sortie», la puissance dans la charge sera de 2,2 kW . Pour ce faire, dans les trois branches supérieures selon le schéma, il est nécessaire d'utiliser des triacs BTA41-800 .

Ceci est nécessaire car la tension dans ces branches avec une tension de secours dans le réseau de 380V dépassera, ou sera proche de 600V . Le reste (inférieur) peut être BTA41-600 . A la sortie de l'autotransformateur (avant la charge), il est nécessaire de mettre la machine QF2 à 10A , et d'utiliser la machine à 20A comme QF1 .

Il a été testé qu'un courant maximum allant jusqu'à 13A peut circuler dans le triac BTA41 . Lorsque cette valeur est dépassée, les bornes des triacs commencent à s'estomper sous forme de fusibles, car leur section est de 0,6 mm 2 ( 0,6 x 1 mm ). Il est optimal de limiter le courant dans les triacs à 10A .

Littérature

  1. Godin A. Stabilisateur de tension de ligne haute tension avec puissance de charge jusqu'à 6 kW - Radio amateur, n ° 7/2005 , p. 36-40 .

Sur tous les problèmes liés à l'appareil décrit, vous pouvez obtenir des conseils en envoyant une demande à l'adresse e-mail de l'auteur indiquée au début de l'article.

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Auteur: Godin Alexey Valerievich, Moscou
Le matériel PS est protégé.
Date de publication 22/09/2006