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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Labor-Transformator-Steuergerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Ein Funkamateur benötigt oft geregelte Wechselspannung. Normalerweise wird es mit einem im Labor einstellbaren Spartransformator (LATR) gewonnen. Leider hat der LATR-Ausgang eine galvanische Verbindung mit dem Netzwerk und seine bewegliche Elektrode (Schieber) brennt oft durch. Dies führt nicht nur zu einer Beschädigung des Läufers selbst, sondern auch zu einem Ausfall der Wicklung. Und der Preis für einen guten LATR ist sehr hoch und nur wenige können ihn alleine herstellen. Es gibt eine seit langem bekannte Möglichkeit, die Spannung an der Last zu regeln, indem kein Spartransformator, sondern ein herkömmlicher Transformator mit mehreren durch Schalter geschalteten Sekundärwicklungen verwendet wird. Ein solcher Transformator ist beispielsweise in dem Artikel von A. Terskov „In Inkrementen von einem Volt“ („Radio“, 1993, Nr. 9, S. 24, 25) beschrieben. Sein Ausgang ist galvanisch vom Netz getrennt und die Ausgangsspannung kann in 1-V-Schritten von 0 bis 255 V eingestellt werden. Leider erschwert der ständige Berechnungsbedarf für die korrekte Umschaltung der Sekundärwicklungen eines solchen Transformators auf die gewünschte Spannung dessen Einsatz. Von einem monotonen Anstieg oder Abfall der Spannung in kleinen Schritten muss nicht gesprochen werden. Der Hauptnachteil einer solchen Lösung besteht jedoch darin, dass die Einstellung nur eines Schalters in die falsche Position die Last, insbesondere Niederspannungslasten, außer Betrieb setzen kann. Um solche Probleme zu vermeiden und die Verwendung des Transformators zu vereinfachen, wurde ein Gerät entwickelt, das im Folgenden vorgestellt wird. Ziel war es, Teile zu verwenden, die wahrscheinlich in den Beständen eines Funkamateurs zu finden sind. Der Block kann vereinfacht werden, dies wird jedoch später erläutert. Das Diagramm eines Labortransformators (ohne Steuereinheit) ist in Abb. 1 dargestellt. 1.1. Es unterscheidet sich vom Schema aus dem oben genannten Artikel von A. Terskov nur dadurch, dass die manuellen Schalter durch elektromagnetische Relais ersetzt werden. Ihre Kontaktgruppen K8.1-K255 sind so geschaltet, dass bei stromlosen Wicklungen aller Relais keine Ausgangsspannung anliegt. Dies geschieht, damit bei Transienten, die beim Anschluss des Transformators an das Netzwerk auftreten, am Ausgang keine Spannung auftritt. Die maximale Spannung (XNUMX V) am Ausgang liegt nur dann an, wenn alle Relais ausgelöst haben.
Im Gegensatz zum Original verfügt der Transformator T1 über eine zusätzliche Wicklung X mit einer Diodengleichrichterbrücke VD1 zur Versorgung der Relaiswicklungen und einen integrierten Spannungsregler DA1 zur Versorgung der Mikroschaltungen der Steuereinheit. Die Steuereinheit, deren Diagramm in Abb. dargestellt ist. 2 weist jedem der möglichen Werte der Ausgangsspannung (von 0 bis 255 V in Schritten von 1 V) einen Acht-Bit-Binärcode (entsprechend der Anzahl der Relais, die die Wicklungen schalten) zu. Eine Eins in einer beliebigen Ziffer dieses Codes bedeutet, dass das entsprechende Relais arbeiten soll, eine Null bedeutet, dass es den Anker freigeben soll.
Wenn die Spannung an der Primärwicklung des Transformators 230 V beträgt, entspricht die Ausgangsspannung in Volt der durch Drücken der Tasten SB1 und SB2 an den Anzeigen HG1-HG3 eingestellten Zahl. Während des Betriebs muss nicht mehr über die korrekte Schaltung der Sekundärwicklungen nachgedacht werden, was den Komfort und die Effizienz bei der Einstellung der gewünschten Ausgangsspannung erhöht. Allerdings ist zu beachten, dass das Steuergerät nicht die Ausgangsspannung misst, sondern nur deren „theoretischen“ Wert auf der Anzeige anzeigt. Aus diesem Grund kann die tatsächliche Ausgangsspannung von dem auf den Anzeigen angezeigten Wert abweichen, wenn die Spannung im Netz von der Nennspannung abweicht und unter dem Einfluss der Last. Herkömmlicherweise kann die Steuereinheit in mehrere Funktionseinheiten unterteilt werden. Dies ist ein umkehrbarer Zähler auf DD2-DD4-Mikroschaltungen mit Logiksteuerung auf einer DD1-Mikroschaltung, ein Codekonverter auf einer DS1-RPZU-Mikroschaltung und eine Anzeigeeinheit auf DD5-DD7-Mikroschaltungen. Auf dem Logikelement DD1.1 ist ein Impulsgenerator mit einer Frequenz von ca. 2 Hz aufgebaut. Element DD1.4 invertiert das Generatorsignal. Die Umkehrung ist erforderlich, damit die Zähler DD2–DD4 ihren Zustand ändern, wenn die Tasten SB1 und SB2 losgelassen werden, und nicht, wenn sie losgelassen werden. Stellen Sie die Spannung mit den Tasten SB1 (nach unten) und SB2 (nach oben) ein. Die Schaltkreise R1C3 und R3C4 unterdrücken das Prellen der Tastenkontakte. Während keine Taste gedrückt wird, wird der Steuereingang des Generators (Pin 1 DD1) auf einen niedrigen Logikpegel gesetzt. Wenn die Taste SB1 gedrückt wird, wird diesem Eingang über den Widerstand R9 und die Entkopplungsdiode VD4 eine Spannung mit hohem Pegel zugeführt. Nach einer Weile startet der Generator. Wenn die Taste kurz gedrückt wird, funktioniert der Generator nicht, aber bei jedem Tastendruck erscheint an seinem Ausgang ein einzelner Impuls. Mit jedem Impuls wird der Zähler um eins dekrementiert. Um einen abrupten Übergang in den 999-Zustand zu vermeiden, wenn die Zähler den Nullzustand erreichen, wird der Generator beim Erreichen von Null durch den niedrigen Logikpegel des Überlaufsignals von Pin 6 des Zählers DD7 über die VD4-Diode blockiert. Außerdem kann der Generator nur über die SB2-Taste gestartet werden. Die Funktion dieser Taste ist ähnlich, aber zusätzlich zum Starten des Generators sendet sie einen hohen Pegel an die Eingänge zur Steuerung der Zählrichtung (Pins 10) der Zähler DD2-DD4. Bei Erreichen des Maximalwerts von 255 wird der Spannungspegel am Ausgang des DD1.3-Elements niedrig und blockiert über die VD3-Diode den Betrieb des Generators. Da das Gerät nicht auf das gleichzeitige Drücken beider Tasten reagieren soll, wurde eine Sperreinheit eingebaut (Widerstände R2, R6, R7). Die Spannung vom Widerstand R2 wird an den Zählfreigabeeingang (Pin 5) des Zählers DD2 angelegt. Wenn beide Tasten gedrückt werden, geht dieser Spannungspegel hoch, wodurch die Impulszählung deaktiviert wird. Die R11C12-Schaltung dient zum Zurücksetzen der Zähler DD2-DD4 beim Anlegen der Versorgungsspannung. Sie können sie jederzeit durch Drücken der SB3-Taste zurücksetzen. Da die Ausgänge von 9 Zählern an eine gemeinsame Leitung angeschlossen sind, arbeiten die Zähler im Dezimalmodus und erzeugen an den Ausgängen eine dreistellige Dezimalzahl im Binär-Dezimal-Code – den eingestellten Wert der Ausgangsspannung. Diese Nummer wird den Adresseingängen des PROM DS1 zugeführt. Jeder darin enthaltene Wert der Ausgangsspannung entspricht einer Speicherzelle, in der das binäre Äquivalent einer binären Dezimalzahl aufgezeichnet ist. Beispielsweise lautet die Adresse 10 0011 0000 (binäre Dezimaldarstellung von 230) 11100110 (binäre Dezimaldarstellung von 230). Der Code von den Ausgängen des RPZU DS1 wird auf elektronische Schlüssel angewendet, die auf den Transistoren VT1-VT8 und den Steuerrelais K1-K8 aufgebaut sind. Auf Abb. In Abb. 2 zeigt ein Diagramm nur einer Taste, der Rest ist identisch. Schlüssel auf diskreten Transistoren können durch einen KR1109KT63 (ULN2803A)-Chip ersetzt werden, der acht solcher Schlüssel enthält. Die Zahl von den Ausgängen der Zähler wird auch der Anzeigeeinheit zugeführt, die aus Konvertern des binär-dezimalen Codes in die „sieben Elemente“ DD5-DD7 und LED-Anzeigen HG1-HG3 besteht. Der HG3-Indikator zeigt Einheiten an, HG2 - Zehner und HG1 - Hunderter von Volt. Auf dem Transistor VT9 ist ein Knoten zum Ausblenden einer unbedeutenden Null in der höherwertigen Ziffer des Indikators angebracht. Der Kollektor dieses Transistors ist mit dem Eingang der Austastanzeige des Codewandlers DD7 verbunden. Wenn der Zähler DD4 die Zahl 1 oder 2 enthält, wird über die Diode VD9 oder VD18 eine Spannung mit hohem Pegel an den Basiskreis des Transistors VT19 angelegt, der Transistor ist offen, die HG1-Anzeige leuchtet. Ebenso ist beim VT10-Transistor eine unbedeutende Nullaustasteinheit auf der HG2-Anzeige eingebaut. Wenn die Zahl im Zähler DD3 ungleich Null ist, wird über die Dioden VD10-VD20 eine Spannung mit hohem Pegel an die Basis des Transistors VT23 angelegt. Ein niedriger Logikpegel am VT10-Kollektor ermöglicht den Betrieb des DD6-Codekonverters und der HG2-Anzeige. Wenn der Zähler DD3 Null ist, aber der Transistor VT9 offen ist (im Zähler DD4 1 oder 2), wird die Low-Pegel-Spannung vom Kollektor des Transistors über die Diode VD6 an den Austasteingang des Codewandlers DD24 angelegt VT9. Auf die Dioden VD18-VD23 könnte verzichtet werden, indem Signale von den Überlaufausgängen der entsprechenden Zähler an die Basiskreise der Transistoren VT9 und VT10 angelegt werden. In diesem Fall blinken jedoch die erloschenen unbedeutenden Nullen, wenn die SB2-Taste gedrückt wird. Auf Wunsch kann die Anzeigeeinheit weggelassen werden und an den Transformatorausgang ein Wechselvoltmeter mit einer Messgrenze von 300 V angeschlossen werden. In diesem Fall können Sie auch den RPZU-Chip und den DD4-Zähler entfernen und die restlichen beiden vertauschen um im Binärmodus zu arbeiten. Die Signale an die Transistorschalter, die die Relais steuern, sollten in diesem Fall von den Ausgängen der Zähler geliefert werden. Die Genauigkeit der Einstellung der Ausgangsspannung hängt bei dieser Vereinfachung vom Fehler des Voltmeters ab. Die Leiterplatte für die Steuereinheit wurde nicht entwickelt, einige der Knoten können jedoch auf den in Abb. gezeigten Leiterplatten platziert werden. 3 und Abb. 4. Sie wurden früher für andere Geräte entwickelt, sind aber auch für das im Artikel vorgestellte geeignet. Die restlichen Elemente können auf einem Steckbrett montiert werden, indem ihre Anschlüsse mit einem Montagedraht verbunden werden. Die Sperrkondensatoren C5-C10 sind direkt an den Leistungspins der Mikroschaltungen installiert. Bitte beachten Sie, dass in Abb. In Abb. 3 sind die Nummern der Punkte zum Anschluss der Anzeigeplatine an die Ausgänge der Zähler farblich hervorgehoben. Diese Nummern stimmen mit den Kabelnummern des entsprechenden Kabelbaums im Diagramm von Abb. überein. 2.
Das Gerät verwendet MLT-Widerstände, alle Kondensatoren sind importiert. Anstelle der KT315G-Transistoren können Sie beliebige Transistoren derselben Serie verwenden. Darüber hinaus können die KT315G-Transistoren (VT1-VT8) durch 2SC945 und der Rest durch beliebige NPN-Transistoren mit geringer Leistung ersetzt werden. Die Dioden KD522A können durch KD521, KD510 mit beliebigem Buchstabenindex oder 1N4148 ersetzt werden. Ersetzen der Dioden KD243V - weit verbreitete Dioden 1N4007. Die Möglichkeit, Mikrochips der Serien K176 und K561 durch ihre importierten Gegenstücke zu ersetzen, wurde nicht getestet. Die Mikroschaltung KR573RF5 muss vor dem Einbau in das Gerät programmiert werden. Es ist erlaubt, es durch eine importierte Serie 2716 oder 27C16 zu ersetzen. Knöpfe und Schalter können alles sein. Die verwendeten Relais sind importierte RAS-1215, sie können durch andere mit einer Wicklungsbetriebsspannung von 12 V und mit Schaltkontakten ersetzt werden, die den gewünschten Laststrom schalten können. Der Wicklungswiderstand der eingesetzten Relais beträgt 400 Ohm. Der Transformator T1 kann gemäß den Empfehlungen von A. Terskov gewickelt werden, jedoch mit einer zusätzlichen Wicklung X für eine Spannung von 10 V, gewickelt mit einem Draht mit einem Durchmesser von mindestens 0,4 mm. Anstelle eines Magnetkreises PL 25x50x100 ist es jedoch besser, einen ShL-Magnetkreis mit geschlossenem Querschnitt zu verwenden - es ist viel einfacher, die Wicklungen nicht auf zwei, sondern auf einen Rahmen zu wickeln. Die Einrichtung des Geräts besteht darin, bei Bedarf die Frequenz des Generators am Element DD1.1 auszuwählen. Bei den im Diagramm angegebenen Werten der Elemente sind es etwa 2 Hz. Diese Frequenz sollte nicht zu hoch eingestellt werden, da die Relaiskontakte sonst stark funken und verbrennen. Es empfiehlt sich auch, die korrekte Programmierung des ROM zu überprüfen. Wenn die Indikatoren HG1-HG3 auf den Wert der Ausgangsspannung eingestellt sind, sollte der Binärcode dieser Zahl an den Ausgängen des RPZU DS1 erscheinen. Bei Bedarf können Sie die Spannungseinstellung beschleunigen, indem Sie einen zusätzlichen Schalter SA1 und eine Taste SB4 gemäß dem Diagramm in Abb. einführen. 5. Mit der darauf abgebildeten Schalterstellung SA1 funktioniert das Gerät wie gewohnt. Wenn der Schnelleinstellungsmodus aktiviert ist, werden alle Relais ausgeschaltet, wodurch die Spannung am Ausgang des Transformators auf Null gesetzt wird. Mit der Taste SB4 wird ein Widerstand R5 parallel zum Widerstand R35 geschaltet und dadurch die Frequenz des Generators um etwa das Fünffache erhöht. Jetzt können Sie schnell den gewünschten Wert am Indikator einstellen und dann, wenn Sie in den Normalmodus zurückkehren, am Ausgang die erforderliche Spannung erhalten.
Der Betrieb eines Transformators mit der beschriebenen Steuereinheit geht mit einem so unangenehmen Phänomen wie dem Durchbrennen der Relaiskontakte einher (was jedoch sowohl den LATR-Schieber als auch die Schalter betrifft). Wenn die Transformatorlast eine induktive Komponente enthält (z. B. einen Motor oder einen anderen Transformator), kann es erforderlich sein, die Relaiskontakte mit RC-Schutzschaltungen zu überbrücken (im Diagramm in Abb. 1 nicht dargestellt). Alternativ können Sie die Spannung auch ohne Last einstellen und anschließend die Last anschließen, dann brennen die Kontakte nicht durch. Abschließend stelle ich fest, dass die Verwendung des beschriebenen Steuergeräts nicht auf einen Labortransformator beschränkt ist, sondern beispielsweise in einem Netzteil eingesetzt werden kann. In diesem Fall sollten am Transformator nur die Primärwicklung, die Sekundärwicklungen II-VII und X sowie fünf Relais (K1 - K5) verbleiben. Die Spannung kann in 1-V-Schritten von 31 bis 1 V eingestellt werden, was für die meisten Labornetzteile völlig ausreicht. DS1-EPROM-Programmierdateien in verschiedenen Formaten mit demselben Inhalt können heruntergeladen werden von ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/trans.zip. Autor: E. Gerasimov
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