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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Transceiver-Schutzgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation Es kann vorkommen, dass Transceiver aufgrund eines falschen Anschlusses an die Stromquelle oder eines plötzlichen Spannungsanstiegs ausfallen. Das vorgeschlagene Gerät trägt in diesen Fällen zum Schutz der Ausrüstung bei. Statistiken über Reparaturen von Transceiver-Geräten zeigen, dass bis zu 30 % der Ausfälle auf Stromausfälle zurückzuführen sind. Typische Notfallsituationen sind das Überschreiten der Versorgungsspannung (Überspannung) und die Nichtbeachtung der Polarität (Verpolung). Einige Benutzer schaffen es, auf mysteriöse und unverständliche Weise eine Kombination dieser Situationen zu schaffen. Besonders hervorzuheben ist, dass die Anfälligkeit eines Radiosenders stark zunimmt, wenn eine nicht standardmäßige (auch selbstgebaute) Sicherung und eine Stromquelle mit unverhältnismäßig großer Stromreserve verwendet wird. In solchen Fällen erweist sich der interne Schutz des Transceivers als unwirksam und die Folgen von Unfällen werden sehr schwerwiegend und manchmal katastrophal. Der unvermeidliche Massenausfall teurer und knapper Komponenten macht die Wiederherstellung eines „toten“ Transceivers unrentabel. Bei Unfällen werden vor allem verschiedene Halbleiterbauelemente – Dioden, Transistoren, integrierte Schaltkreise – beschädigt. Ihre Eigenschaften können sich ändern, es kann zum Ausfall oder Bruch von Übergängen oder zur thermomechanischen Zerstörung des Gehäuses kommen. Widerstände, Wicklungsprodukte und Hintergrundbeleuchtungslampen fallen aus. Es kann zum Aufquellen oder Explodieren von Oxidkondensatoren, zum Ablösen und Verbrennen von Leiterbahnen, zum Verkohlen von Platinenabschnitten und zur Verformung von thermoplastischen Teilen kommen. Die gesamte Ablehnungssammlung stammt aus der Praxis. Notfallsituationen entstehen unter folgenden Umständen: ungeschicktes Handeln eines unerfahrenen Benutzers, versehentlicher Fehler oder Fahrlässigkeit eines geschulten Bedieners, vorsätzliche Schädigung durch eine unbefugte Person, technische Störung des Stromversorgungssystems. Leider ist kein Radiosenderbesitzer vor solchen Risiken gefeit. Daher entstand die Idee, ein Gerät zum zuverlässigen Schutz des Transceivers in Notsituationen zu entwickeln. Das Gerät blockiert die Stromversorgung des Funkgeräts, wenn eine ungewöhnliche Spannung im Bereich von -50 bis +50 V empfangen wird. Es hat auch andere nützliche Eigenschaften, zum Beispiel erzeugt es keinen Spannungsabfall im Stromkreis des Transceivers und erfordert auch nicht die zwingende Verwendung einer Sicherung. Die Schutzgeschwindigkeit beträgt nicht weniger als 2 ms und hängt von der Art der Notfallsituation ab. Das Schema der Schutzvorrichtung ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Wenn am Eingang des Geräts eine Spannung positiver Polarität mit einem Pegel von weniger als 10 V ankommt, fließt Strom durch den Stromkreis VD1R1K1VT1, der jedoch nicht ausreicht, um das Relais K1 auszulösen. Bei einer Eingangsspannung von 10...15 V wird das Relais aktiviert und versorgt den Transceiver mit Strom. Wenn die Spannung während des Betriebs 15 V überschreitet, beginnt die Zenerdiode VD2, Strom zu leiten, wodurch der Thyristor VS1 geöffnet wird. Die Spannung an der Anode des Thyristors sinkt, der Transistor VT1 schließt und die Wicklung des Relais K1 wird stromlos. Da es durch nichts umgangen wird, werden die Relaiskontakte in einer minimalen Zeit (eigentlich 0,5...2 ms) freigegeben. Dadurch wird der Transceiver von der Hochspannungsquelle getrennt. Die Zenerdiode VD3, deren Verwendung nicht erforderlich ist, schneidet einen kurzen Spannungsstoß ab, der bei einem sehr hohen Spannungsanstieg möglich ist. Wenn eine Nothochspannung abrupt vom Nullpegel am Eingang des Geräts ankommt, erreicht sie den Transceiver überhaupt nicht, da der elektronische „Latch“ VD2VS1VT1 mehrere Größenordnungen schneller reagiert, als Relais K1 Zeit zum Ansprechen hat. Im Falle einer Polaritätsumkehr wird dem Transceiver auch keine Spannung negativer Polarität zugeführt, da das Relais aufgrund der Diode VD1, die durch die umgekehrte Spannung geschlossen wird, nicht funktioniert. Nach einer Notbetätigung des Schutzes erfolgt die Rückkehr in den Ausgangszustand durch kurzzeitiges Wegnehmen der Eingangsspannung. Es wurden zwei Designoptionen für das Gerät erstellt. Im ersten Fall werden die Geräteteile im K1-Relaisgehäuse montiert, das als KUTS-1-Relais (Pass RA.362.900) von inländischen Farbfernsehern verwendet wird. Es hat einen Wicklungswiderstand von 560 Ohm und arbeitet mit einer Spannung von etwa 5 V. Die Gesamtabmessungen des Geräts (45 x 45 x 15 mm) ermöglichen die Platzierung im Inneren des Transceivers oder außerhalb auf der Abdeckung. Eine andere Option ist sehr praktisch - in einem zylindrischen Kunststofffolienbehälter. Der Behälter hat einen Durchmesser von 30 und eine Länge von 50 mm. Das fertige Produkt wird mit Epoxidharz gefüllt und in die Unterbrechung des Netzkabels des Transceivers eingebaut (ähnlich einem Überspannungsschutzfilter). Hier verwenden wir ein kompakteres Relais RES47 (Pass RF4.500.409) mit einem Wicklungswiderstand von 175 Ohm. In diesem Fall sollte der Widerstand R1 einen Widerstandswert von 110 Ohm haben. Geeignet sind auch alle anderen Relais, die mit einer Spannung von 5...6 V arbeiten und einen Strom von mindestens 3 A schalten können (z. B. Relais der TRC-Serie von TTI). Der Transistor VT1 kann durch aktuelle Schalter der Serien KR1014, KR1064 mit den Indizes A, B oder deren Analoga ZVN2120, VN2410 ersetzt werden. Anstelle einer VD1-Diode reicht auch jede andere mit einem Durchlassstrom von mindestens 0,3 A und einer Sperrspannung von mindestens 400 V, zum Beispiel KD209A. Die Zenerdiode VD2 kann durch D814 oder KS515A ersetzt werden. Der Thyristor VS1 kann mit den Indizes E-I ausgestattet sein, und es wird empfohlen, Proben zu verwenden, die für maximale Empfindlichkeit ausgewählt wurden. Die Einrichtung des Geräts beginnt mit der Auswahl des Widerstands R1, um sicherzustellen, dass das Relais bei einer Eingangsspannung von 9,5 bis 10 V arbeitet. Anschließend wird die Spannung langsam und gleichmäßig erhöht, um sicherzustellen, dass das Relais bei 14,5 bis 15 V abfällt. Bei Bedarf kann die Abschaltspannung durch Auswahl der Zenerdiode VD2 geändert werden. Der Autor hat den ALAN-78 PLUS CB-Transceiver getestet, der mit der vorgeschlagenen Schutzvorrichtung ausgestattet ist. Das Testverfahren simulierte eine Reihe der gefährlichsten Notfallsituationen, nämlich eine Kombination aus Verpolung und Überspannung. Darüber hinaus wurde bewusst ein Faktor eingeführt, der den Unfall verschlimmerte: Anstelle einer herkömmlichen 2-A-Sicherung wurde eine Brücke aus dickem Draht installiert. Unter normalen Bedingungen garantiert eine solche, so könnte man sagen, „Gesetzlosigkeit“ eine umfassende und irreversible Zerstörung der elektronischen Elemente eines jeden Transceivers. Während der Tests wurde das Gerät wiederholt an Stromquellen (Netzteile PS-30, B5-48, B5-71, Transformator OSM-220/36 V) angeschlossen, die folgende Parameter hatten: -13,8 V (32 A); +16 V (10 A); -16 V (10 A); + 30 V (10 A); -30 V (10 A); -36 V (50 Hz, 5 A); +50 V (2 A); -50 V (2 A). Jede Testspannung wurde dem Transceiver automatisch über ein Softwaregerät zugeführt, das gemäß dem in der Tabelle angezeigten Zyklogramm arbeitete.
Durch das erweiterte Testregime war es möglich, Notfallsituationen unterschiedlicher Dauer zu simulieren und gleichzeitig die Stabilität des Schutzes gegen transiente Vorgänge zu testen. Wenn jeder Umstand, dass an den Transceiver eine abnormale Spannung angelegt wird, als Notfallsituation betrachtet wird, lässt sich leicht berechnen, dass ihre Gesamtzahl 688 betrug. Dennoch hat eine solche vernichtende Wirkung dem Radiosender keinen Schaden zugefügt. Beim Anlegen der Steuerspannung der Nennspannung (+13,2 V) schaltete sich das Gerät ein und zeigte die volle Funktionalität. Dieses Testergebnis gibt Aufschluss über die Zuverlässigkeit des Geräts und ermöglicht die Einstufung als „narrensicher“. Wenn wir das Gerät etwas komplizieren, kann es einen zusätzlichen Schutz für den Stromverbrauch und gegen einen Notfallanstieg der HF-Spannung am Kollektor des Senderausgangstransistors bieten. Eine solche Erhöhung ist möglich, wenn der Antennen-Speisepfad nicht angepasst ist oder die Ausgangsstufe erregt ist. Das Schema dieser Option ist in Abb. 2.
Der Stromschutz (Überlast und Kurzschluss) erfolgt über einen Reed-Schalter SF1 mit einer darauf befindlichen Spule L1. Wenn der vom Transceiver aufgenommene Strom über den eingestellten Wert ansteigt, reicht das elektromagnetische Feld der Spule aus, um den magnetisch gesteuerten Kontakt zu schließen. Da der Reed-Schalter parallel zur Zenerdiode VD2 geschaltet ist, kommt es zu einer Notabschaltung des Gerätes, ähnlich wie bei Überspannung. Die Elemente VT2, C1, R4, VD4 bilden eine Zone vorübergehender Schutzunempfindlichkeit gegenüber dem Einschaltstrom, der beim Einschalten des Transceivers auftritt. Für den Radiosender ALAN-78PLUS beträgt diese Zeit 22 ms und kann durch Auswahl des Kondensators C1 angepasst werden. Beim Arbeiten mit dem Gerät (Abb. 2) müssen Sie zuerst den Transceiver und dann den SA1-Kippschalter einschalten. Bei der Einstellung des Stromschutzes auf einen Wert von 2 bis 3 A kommt es darauf an, die Anzahl der Windungen der Spule L1 auszuwählen, die aus 4 bis 8 Windungen des PEL 0,5-Drahts besteht (ungefähr) und sie (genau) entlang des Reed-Schalters zu bewegen. Anschließend erfolgt die Fixierung mit Heißkleber. Wenn die Last nicht übereinstimmt (z. B. eine Unterbrechung im Antennen-Speisepfad), steigt die HF-Spannung am Kollektor des Senderausgangstransistors an, was mit einem Zusammenbruch seiner Übergänge verbunden ist. In diesem Fall beginnt jedoch die Zenerdiode VD5, Strom zu leiten, was den Transistor VT3 öffnet. Die positive Spannung vom Transistorkollektor wird der Steuerelektrode des Thyristors VS1 zugeführt. Das Gerät schaltet sich dann ähnlich wie bei anderen Notfällen ab. Der Widerstand R7 ist so gewählt, dass der Transceiver ausgeschaltet wird, wenn der Sender mit dem Äquivalent einer 150-Ohm-Antenne arbeitet, was SWR-3 entspricht. Der Emitterübergang des Transistors VT2 (siehe Abb. 2) muss mit einem Widerstand mit einem Widerstand von ca. 10 kOhm überbrückt werden. Autor: A.Sokolov, Moskau
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