Russian Hamradio - Стабилизатор с микроконтроллерным управлением 120-270 вольт (6 ступеней) с точностью на выходе 205-235 Вольт для активно-индуктивной нагрузки до 6 кВт.
Стабилизатор с микроконтроллерным управлением 120-270 вольт (6 ступеней) с точностью на выходе 205-235 Вольт для активно-индуктивной нагрузки до 6 кВт.
Эта схема является самой последней разработкой в серии схем стабилизаторов напряжения сети. В ней учтены все недостатки в работе предыдущих схем, а также пожелания по увеличению надежности стабилизатора. Для этого в схему был введен узел контроля на микросхеме DD2 за состоянием выходов микроконтроллера DD1, и датчик управления на транзисторах VT7-VT10 функцией которого является также контроль за состоянием симисторов.
Работоспособность контроллера при напряжении в сети, B . . . .95...380
Принцип работы интерфейса стабилизатора на ЖК дисплее аналогичен стабилизатору для активной нагрузки на страничке
В силовом узле применен метод непосредственного управления симисторами постояным током. Такой метод не создает помех и искажений в форме сетевой синусоиды по сравнению с методом управлением на оптосимисторах МОС 3061 или МОС 3052, используемых в более ранних разработках.
Силовой автотрансформатор Т3 подключен по схеме коммутации "по входу", что позволяет использовать низковольтные симисторы и экономить на меди и габаритах сердечника.
Алгоритм работы контроллера:
После включения стабилизатора в сеть, в первый момент все симисторы закрыты. Левый вывод датчика управления VD10 через обмотку трансформатора подключен к нулю. Микроконтроллер в течении 5 секунд анализирует состояние сети. Поскольку все симисторы закрыты, то на коллекторе VT10 присутствуют импульсы высокого уровня, которые совпадают по фазе с напряжением.
По истечении 5 секунд происходит включение одной из ступеней стабилизатора в зависимости от состояния сети. Оно происходит по фронту импульса, который сдвигается по фазе, если стабилизатор в момент переключения нагружен на комплексную активно-реактивную нагрузку, таким образом переключение происходит в точке перехода тока через ноль. Если открыт хотя бы один симистор, то напряжение на правой стороне VD10 DF10 выше (или равно) напряжения на левой стороне, и на коллекторе VT 10 стабильно низкий уровень сигнализирует, что какой-то из симисторов открыт и запрещает переключение со ступени на ступень до момента закрытия всех симисторов.
Если напряжение в сети меняется, то контроллер снимает управляющее напряжение с работающего симистора. На коллекторе VT10 появляются импульсы высокого уровня и по фронту первого импульса микроконтроллер разрешает включение другого симистора. И так каждый раз при изменении сетевого напряжения. Таким образом осуществляется контроль за состоянием симисторов, исключающий одновременное включение ступеней и межобмоточных замыканий автотрансформатора.
Конструкция и детали: Все детали в схеме являются доступными, поэтому аналоги не приводятся. Исключением являются прошитый микроконтроллер AT mega 8535-16PI и ЖК дисплей MT 16S2H (D) которые можно и получить по почте. Контроллер стабилизатора собран на печатной плате 80 x 155 мм. из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5-2 мм.
Файл печати устройства (110,0 kb) выполнен с помощью программы Sprint Layout 4.0, которая позволяет выводить рисунок на печать в зеркальном отображении и очень удобна для изготовления печатных плат при помощи лазерного принтера и утюга. Если у Вас нет программы Sprint Layout 4.0, то ее можно скачать Как вариант, светодиоды HL1—HL8 можно смонтировать со стороны печатных проводников, чтобы при установке печатной платы в корпус они вставлялись в отверстия диаметром 5 мм, просверленные в передней панели устройства. Контролер в этом случае устанавливается (печатью к передней панели) на стойки соответствующей высоты, прикрученые к передней панели корпуса стабилизатора винтами в патай. Номинал токоограничительного резистора R 14 необходимо подобрать так, чтобы ток протекающий через светодиоды оптотранзисторов U1.1...U6.1 был в пределах 9...10мА. Подстроечные резисторы R2, R12 проволочные многооборотные СП5-2 или СП5-3. Постоянные резисторы R6...R11 желательно использовать типа С2-23 (металлодиэлектрические) c мощностью рассеивания не менее той, что указана в схеме. Остальные - могут быть любого типа. Конденсаторы C1,C2,С4,С5,С7,С11,С13 могут быть любыми, с емкостью, указанной на схеме, и напряжением не ниже для них указанных. Конденсаторы C3,С6,C9,С10,С12 — любые пленочные или керамические. Конденсаторы C14-C19 — пленочные на напряжение не ниже 630В. Транзисторные оптроны РС817 (U1...U6) служат для гальванической развязки логического контроллера от силовой части стабилизатора. Мощные симисторы VS1...VS6 ТС142-80 не ниже 8 класса. Все симисторы VS1...VS6 устанавливаются на один теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 1600 кв.см. с использованием изолирующих керамических или слюдяных прокладок, желательно с использованием термопасты для обеспечения надежного теплоотвода. Каждую из микросхем стабилизаторов (DA1) L7905CV и (DA2) L7805CV необходимо установить на отдельный теплоотвод не менее 100 см2.
Трансформатор T1 самодельный, рассчитанный на габаритную мощность 20 Вт, имеющий площадь сечения магнитопровода 5,5 см2. Его сетевая обмотка I, рассчитана на максимальное аварийное напряжение сети 380 В, содержит 8669 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм. Обмотки II и III содержат 650 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм, обмотка IV содержит 200 витков провода диаметром 0,1 мм. При номинальном напряжении сети 220 В напряжение выходных обмоток II и III должно составлять 15 Вольт при токе в нагрузке 400 мА, а обмотки IV - 5 Вольт при токе 50 мА.
Трансформатор Т2 типа ТПК (ТПГ) 2 х 5 вольт - измерительный, и служит для гальванической развязки сети от микроконтроллера.
Автотрансформатор T3 на 6 кВт, также самодельный, намотанный на тороидальном ленточном сердечнике габаритной мощностью 4 кВт. Общее число витков автотрансформатора, состоящего из частей, составляет 255 витков. Первая часть обмотки 0-1 мотается проводом (шиной) сечением 10 кв.мм. Части обмоток 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6 мотаются шиной сечением 25,0 кв.мм. Часть обмотки 6-7 мотается проводом сечением 12,5 кв.мм. Такое сечение необходимо, для того чтобы автотрансформатор не грелся в процессе длительной эксплуатации. Части обмоток имеют соответственно 130, 19, 21, 25, 28, 32 витков, начиная снизу по схеме. Напряжение на нагрузку снимается с точки соединения частей обмоток 5-6 и 6-7.
При изготовлении автотрансформатора при неизвестном значении магнитной проницаемости Вмах сердечника, для того, что бы не ошибиться в выборе отношения витков на вольт, необходимо провести .
Для правельной работы схемы НЕОБХОДИМО, в точности соблюсти все межсхемные подключения. В частности катоды всех симисторов объединяют общей шиной и подключаются к общему проводнику схемы контроллера.
Настройка:
После сборки платы контроллера в первую очередь необходимо проверить работоспособность блока питания во всем рабочем диапазоне стабилизатора. Для этого необходимо нагрузить микросхемы стабилизаторов DA1, DA2 сопротивлениями 24 Ом на 2 Вт и меняя ЛАТРом входное напряжение на Т1 с 220 до 110 Вольт убедиться в наличии стабильного напряжения +5В на выходе DA2 и -5B на выходе DA1. Если напряжение просаживается, то необходимо заменить трансформатор Т1 на более мощный. Блок питания во всем рабочем диапазоне должен надежно выдавать 200 мА. Настройка сводится к следующему: К сети подключается эталонный вольтметр (цифровой тестер). Схема контроллера также включается в сеть. Подстроечным резистором R2 внутренний вольтметр входного напряжения (верхняя строка ЖК дисплея) настраивается на показания эталонного вольтметра. От этой настройки зависит точность переключния стабилизатора со ступени на ступень по заданным порогам. По завершению с помощью ЛАТРа можно убедиться в последовательном переключении светодиодов HL2-HL7 при пересечении порогов 120,137,157,179,205,235 и 270 Вольт. Внутренний вольтметр выходного напряжения настраивается резистором R12 на показания эталонного вольтметра в самом конце, когда к контроллеру будет присоединена силовая часть и автотрансформатор Т3.
Т.к для отечественных симисторов характерен большой разброс тока управления, то для настройки силовой части необходимо подобрать ток управления резисторами R24-R29 для соответствующего силового симистора по минимальному падению напряжения на переходе анод/катод в открытом состоянии. Для этого к аноду симистора и нулю нужно подключить лампу накаливания мощностью 100-200 Вт и цифровым тестером контролировать наименьшие показания напряжения между анодом и катодом симистора.
После окончания вышеуказанных процедур можно подключать автотрансформатор к силовым симисторам. Не забудьте настроить внутренний вольтметр выходного напряжения (нижняя строка ЖК дисплея), который настраивается резистором R12 на показания эталонного вольтметра. Они нужны только для контроля выходного напряжения стабилизатора и никак не влияют на его работу.
Скачать схему стабилизатора с микроконтроллерным управлением 120-270 вольт (6 ступеней) с точностью на выходе 205-235 Вольт для активно-индуктивной нагрузки до 6 кВт.
схему стабилизатора с сайта автора http://godinav.narod.ru/AVR_120-270_6st_TC142.html
Скачать