電力消費者を遠隔遮断するための装置。スキーム、説明

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電力消費者を遠隔から遮断するための装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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現代の家庭用強力電気製品（電気ケトル、電子レンジ、洗濯機、ヒーター、掃除機）、特に輸入品は、消費電流が大きいのが特徴です。いくつかのそのようなデバイスが同時に作動した結果、電気配線の過負荷が発生し、不快な結果を招く可能性があります。

提案されたデバイスは、ユーザーが選択した XNUMX つの最も強力な電力消費者 (またはそのグループの XNUMX つ) を接続する可能性を排除します。そのうちの XNUMX つはリーダー、もう XNUMX つはスレーブです。マスターコンシューマはいつでも有効にできますが、スレーブコンシューマはマスターが無効になっている場合にのみ有効にできます。たとえば、電気ケトルは主要な消費者であり、電子レンジは従属的です。この場合、電気ケトルでお湯を沸かしている間は電子レンジの電源を入れることはできません。

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このデバイスの動作原理は、マスターの消費電流が特定のしきい値レベルを超えている間に、スレーブ消費者の電源回路をオフにする無線信号の供給に基づいています。このデバイスの基礎は、433 MHz 範囲で広く使用されているリモートドアベルです。現在、このような呼び出しは、電源管理 [1] など、アマチュア無線設計 [3-4] で広く使用されています。無線通話は改良され、制御ユニットが装備されています。エーテルの「汚染」を大幅に減らすために、パルス放射線が使用されました。無線通話の到達距離は、特定のモデルや設置条件にもよりますが、数十メートルであり、指定された目的には十分です。筆者は「CONSTA NS-9688C」の無線通話を使用しました。

提案装置は無線送信部と無線受信部から構成される。 1つ目は先頭負荷側で使用され、1つ目はスレーブ側で使用されます。図上。図１は、ベル送信機制御ユニットの図を示す。変流器 T5 は、先行負荷の電源回路内の電流センサーです。この変圧器を使用すると、センサーのガルバニック絶縁を簡単に実装できます [8-XNUMX]。

変流器の二次巻線からの電圧 (負荷電流 50 A で約 10 mV) は、絶縁コンデンサ C1 を通って DD1.1 素子の最初の増幅段に流れます。コンデンサ C2 は、要素 DD1 の入力 (ピン 1.1) での高周波干渉とインパルスノイズを抑制します。論理素子を線形増幅器として使用するのは、DD1 チップの素子を最大限に活用したいという要望によるものです [9]。

K564LP2 マイクロ回路の「XOR」要素は、CMOS 構造の他のマイクロ回路の要素と同様に、増幅器として線形モードで動作できます。ただし、そのためには、入力の 25 つにハイレベルを印加してインバータにし、30 番目の入力を OOS 回路に含める必要があります。フィードバックのないこのタイプの要素のゲインは小さく、50 Hz の周波数でわずか XNUMX ... XNUMX です。ただし、これで十分です。

DD1.1 素子で増幅された信号はコンデンサ C3 を介して DD1.2 素子に入力されます。両方の要素はローカル OOS 回路によってカバーされ、50 Hz の周波数でそれぞれ 10...12 のゲインを持ちます。素子ＤＤ１．２の出力からの信号はコンデンサＣ４を介して方形パルスの整形器に供給され、素子ＤＤ１．３で収集される。カソードが端子 1.2 に接続され、アノードが DD4 マイクロ回路の共通線に接続された内部ダイオードは、負極性パルス中に開き、正極性パルス中に閉じて、増幅された信号を検出します。

要素 DD8 の入力 (ピン 1.3) の信号がスイッチングしきい値を下回る場合、この要素の出力は High になり、トランジスタ VT1 が閉じます。そうでない場合は、ネットワーク周波数 1 Hz でトランジスタ VT50 が開きます。抵抗 R8 は、トランジスタ VT1 のコレクタのパルス電流を安全なレベルに制限します。コンデンサ C5 は充電され、駆動負荷がオンである限り高レベルの DC 電圧を生成します。

この電圧は DD1.4 素子上の単一のバイブレータに供給され、その出力で持続時間 0,7R10C6 (約 1 秒) のハイレベルパルスが形成されます。これは、スイッチングの安定した動作には十分です。一部。同じ持続時間の 2 番目のパルスは、先頭の負荷がオフになると形成されます。これらのパルス中にトランジスタ VT1 が開き、その結果、電源電圧がリンガー送信機に供給され、数ミリアンペアの電流が消費されます。ダイオード VD2 は、トランジスタ VTXNUMX のエミッタ接合における逆電圧を安全なレベルに制限します。

送信機制御ユニットは、無線通話送信機ユニットの電圧 1 V のサイズ 23A の GB12 バッテリーによって電力を供給されます。バッテリーの代わりに、12 V の安定した出力電圧を持つ主電源を使用することをお勧めします。

制御ユニットの出力は、変更されていないベル無線送信機の電源回路に接続されています。 SB1 - 呼び出しボタン - 電気のスレーブ消費者の手動遠隔制御の可能性のために左にあります。無線通話の送信部にはコンデンサC7、C8が搭載されています。送信機が消費する電流パルスを平滑化し、制御ユニットへの影響を防ぎます。

デバイスの受信部分は、修正された無線通話受信機とスイッチングユニットで構成されており、その図を図に示します。 2. このユニットは、トランジスタ VT1、D トリガー DD1.1、スイッチングトランジスタ VT2 および VT3 に基づくパルス整形器、トライアックフォトカプラ U1 の光電子 AC スイッチ、強力なトライアック VS1、抵抗で構成されています。

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R3-R5とコンデンサC3。こんな感じでラジオ受信機が完成していきます。トランスレス電源の要素は、VD5 ～ VD8、HL3、C6、C7 を除き、プリント基板から取り外されています。空いたスペースに新しい電源、トランス T1、ダイオードブリッジ VD1 ～ VD4、平滑コンデンサ C5、抵抗 R8 および R9 が設置されます。次に、TS9マイクロ回路の端子4069に適した印刷導体を切断し、この端子と共通線の間にコンデンサC8を取り付け、切断された導体(「x」記号で示す)に抵抗R10を半田付けします。無線受信機の出力 - TC8 チップのピン 4069 は、スイッチングユニットの入力に接続されています。 TC4069 チップは異なるパッケージで製造されているにもかかわらず、ピンの数とその番号は同じです。

新しい電源 12 ... 15 V の出力電圧は、電流制限抵抗 R1 を介して LED HL2 および HL8 に供給されます。チップ DD1 とトランジスタ VT1 は、無線通話の解体されたトランスレスネットワーク電源から残った抵抗 R9 と VD5 ～ VD8HL3 要素で構成されるパラメトリック電圧レギュレータによって電力供給されます。 HL3 LED は、主電源電圧の存在と電源の状態を示すインジケータとしても使用されます。筆者が使用している無線通話ではRD314S LED（図3のHL2）を使用しており、VD5-VD8回路には3,3つのダイオードが含まれています。他の無線通話では、4,5 つまたは 1 つのダイオードが直列に接続された回路がある場合があり、その場合、パラメトリックスタビライザーの電圧は 1 ～ XNUMX V の範囲になる可能性があります。この電圧は VTXNUMX トランジスタとDDXNUMXマイクロ回路。未使用の入力は共通のワイヤに接続されます。

電源電圧が印加された後、素子 C4、R6、R7 がパルスを生成し、トリガー DD1.1 をピン 1 で Low 状態に設定します。トランジスタ VT2 が閉じ、HL1 LED がオフになります。トランジスタVT3は開いており、そのドレイン電流はフォトカプラU1.2の発光ダイオードを通って流れ、その結果、オプトシミスタU1.1とトライアックVS1が開いています。デバイスの出力に接続された駆動負荷をネットワークに接続できます。これは、LED HL2 の点灯によって示されます。

駆動負荷がオンになると、ラジオ受信機の出力から R1C1 回路を介してローレベルのパルスがトランジスタ VT1 のゲートに入り、その結果、このトランジスタが閉じます。前述したように、受信機に追加された R1C1 回路と同様の回路により、混信による誤警報を防止します。ドレイン VT1 からのハイレベルパルスがトリガ DD1.1 の入力 C に供給され、トリガ DD2 が切り替わります。トランジスタ VT3 が開き、VT2 が閉じます。 LED HL1.1 が消灯します。オプトトライアック U1 とトライアック VS1 が閉じます。この場合、LED HL1 の点灯で示されるように、駆動負荷は非通電になります。必要に応じて、無線通話ボタン SBXNUMX を手動で押すと、デバイスの状態を元に戻すことができます。

変流器 T1 (図 1 を参照) は、二次巻線 (II) として使用されるリレーコイル RES10 (バージョン RS4.529.031 -05) に基づいて作成されています。リレーバージョン RS4.529.031-12 および RS4.529.031-20 も使用できます。コイルのサイズにより、強力な電力消費者の電源コンセントに直接配置できます。巻線は 1100 ターンあり、抵抗は 45 オームです。一次巻線 (I) は、断面積 2,5 mm2 の絶縁ワイヤを 50 回巻き付けて巻かれます。このような変流器は、負荷電流 47 A、抵抗 10 オームで 25 mV の電圧を供給します。負荷電流が XNUMX A を超える場合、一次巻線の巻数は XNUMX に減らすことができます。

このデバイスは、強磁性環状磁気回路上の変圧器を使用できます。その設計は [5-7] で説明されています。製造時、変流比は 1:300 ～ 1:1000 以内にする必要があります。たとえば電力計用に市販されている変流器を使用することも可能です [8]。

電力消費者を遠隔遮断するための装置
図。 3

図に示すように、トランス電流センサーを抵抗センサーに置き換えることができます。 3. フォトカプラ U1 は、ベル送信機制御ユニットを主電源電圧からガルバニック絶縁します。負荷の相線の断線には電流センサーが含まれています。強力な抵抗器R1であり、そこからの電圧は負荷電流に比例し、電流制限抵抗器R2を介して発光ダイオードU1に接続されます。

ダイオード VD1 は、フォトカプラの発光ダイオードの逆電圧を制限します。これらのトランジスタの構造が異なることを考慮して、フォトカプラ U1 のフォトトランジスタが、トランジスタ VT1 (図 1 を参照) の代わりにオンになります。フォトカプラU1のフォトトランジスタのコレクタは電源のプラスに接続され、エミッタは抵抗R8の上端（図によれば）に接続されています。トランジスタ VT1、抵抗 R7、および図にあるすべてのコンポーネント。左の1は使用しません。抵抗電流センサーの利点は部品点数が少なく、巻線要素がないことですが、欠点は強力な発熱抵抗器が存在することです。

電力消費者を遠隔遮断するための装置
図。 4

制御ユニットは、図に示すように、ベル送信機本体のプリント回路基板の上に配置されています。 4. トランジスタ VT1 には、KT361 または KT3107 シリーズの任意の文字インデックスを使用できます。トランジスタ VT2 - KT3102 シリーズのいずれか。ダイオード VD1 - KD509、KD510、KD521、KD522 シリーズのいずれか。コンデンサ C2、C4、C8 - 任意のフィルムまたはセラミック、残り - 輸入酸化物。

電力消費者を遠隔遮断するための装置
図。 5

装置の受信・切替部（図2参照）は、図に示すように、外形寸法120×120×75mmのパワーデバイス用一体型プラスチックケースに納められています。 5. ラジオ受信機と切替器の基板はM1ネジでケースに取り付けられ、配線で接続されています。 HL3～HL1 LED用の穴が開けられています。 Pentium I プロセッサーのヒートシンクには強力なトライアック VSXNUMX が搭載されています。

受信およびスイッチングユニット（図2を参照）では、K561TM2（DD1）マイクロ回路をKR1561TM2、KP501シリーズのすべてのトランジスタに任意の文字インデックスを付けて置き換えることができます。トライアックフォトカプラ MOS3083M (U1) は、MOS3081M、MOS3082M、MOS3051、MOS3052 に置き換えることができます。最大負荷電流 139 A のトライアック BTA800-1 (VS16) は BTA139-600 に置き換えることができ、負荷電流が 16 A を超え 25 A 未満の場合は BTA140-800 または BTA140-600 に置き換えることができます。コンデンサ C3 - K73-17、定格電圧 630 V。黄色の AL307EM (HL1) LED は AL307ZhM に置き換えることができます。この LED は駆動負荷のオン禁止を示すため、赤色の AL307BM または AL307KM になります。緑色に光る LED AL307GM (HL2) は、駆動負荷のスイッチがオンになる可能性を示します。AL307VM に置き換えることができます。 VD5 ～ VD8HL3 回路は、任意の文字インデックスを持つ KS133 ～ KS147 シリーズのツェナーダイオードに置き換えることができます。そのカソードは抵抗 R9 の右側 (図によると) 出力に接続され、アノードは負極に接続されます。電源線。

電源 T1 の主変圧器は、定格電力が 3 ～ 4 W、二次巻線電圧が 9 ～ 11 V の任意の変圧器です。このような変圧器は、家庭用無線機器でよく使用されます。自作電源 T1VD1-VD4C5 は、出力電圧 12 ～ 15 V、電流 30 mA 以上の既製のネットワークアダプタに置き換えることができます。

デバイスのセットアップは、結局のところ、先頭負荷によって消費される電流から送信機制御ユニット (図 1 を参照) の動作のしきい値を設定することになります。確立の過程で、変流器 T1 の一次巻線 (I) の巻数が選択され、素子 DD1.1 と DD1.2 の必要なゲインも抵抗 R3 と R5 の選択によって設定されます。 300 ～ 1000 kΩ 以内。スイッチングユニット（図2参照）は調整の必要がありません。

文学

Nechaev I. ワイヤレス通話に基づくセキュリティデバイス。 - ラジオ、2011 年、第 9 号、p. 53、54。
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著者: D. パンクラティエフ

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