Indicatori de curent continuu și utilizarea acestora

Indicatori de curent continuu și utilizarea acestora

N. Taranov, București

Dezvoltarea diferitelor dispozitive electronice există problema de a controla prezența curentului în circuitele lor. Dispozitivele gata de măsurare sunt de multe ori lipsesc, drumuri sau incomod de utilizat. În aceste cazuri, sunt utilizate unitățile de control încorporate. Pentru problema AC este rezolvată relativ pur și simplu prin intermediul unor transformatoare de curent, elemente magnetosensitive de inducție, și așa mai departe. D. Pentru DC, ca în mod obișnuit, această sarcină mai greu. Articolul descrie unele dintre dispozitivele de control existente în prezența unui circuit de curent continuu (denumit indicatori DC în continuare, abreviat - IPT), avantajele și dezavantajele lor, soluțiile de circuit propuse pentru a îmbunătăți caracteristicile acestor dispozitive.

IPT sunt în general incluse în diferența de circuit controlat. Unii IPT pot răspunde la câmpul magnetic generat de elemente purtătoare de curent a circuitului controlat [1], dar curenții la controlat scăzută sunt complexe și în acest articol nu sunt luate în considerare. IPT poate fi caracterizat prin următorii parametri principali și caracteristici:
1) deltaU - cădere de tensiune pe IPT controlată pe toată gama de curenti. Pentru a minimiza impactul IPT pe circuitul de controlat și de a reduce pierderea de putere, încearcă să reducă la minimum deltaU;
2) Izn curent nominal de funcționare (presupunând că valoarea medie a curentului controlat);
3) Imin, Imax - frontiera controlată interval de variație de curent, ceea ce indică în mod fiabil faptul prezenței sale;
4) natura semnalului de ieșire indicator (nivelele TTL strălucire LED-uri, etc) ...;
5) prezența sau absența unor surse suplimentare de energie pentru IPT;
6) prezența sau absența cuplajului galvanic semnalului de ieșire IPT cu un circuit controlat.

Referindu-se la elementul curent sens - un senzor de curent (DT) se disting;
- IPT cu un circuit de sarcină în serie;
- IPT DT semiconductoare (senzori Hall magnitodiodami, magnetoresistors, etc ...);
- IPT magnitokontaktnye (pe comutatorul de stuf de pe releu de curent);
- IPT cu elemente magnitonasyschayuschimisya.

IPT Principiul acțiunii în concordanță cu sarcina în circuitul (Fig. 1)

Este că circuitul controlat decalaj inclus un element de încărcare (NE), în care o cădere de tensiune, atunci când fluxurile de curent în circuitul controlat. Acesta este furnizat la convertorul de semnal (PS), unde convertit într-un semnal care indică prezența curentului în circuit.

Este evident că pentru acest tip de deltaU IPT depinde de valoarea curentului controlat și sensibilitatea SM. Cu cât este mai sensibil SS, cea mai mică rezistența NE poate fi aplicat, și, prin urmare, va fi mai puțin deltaU.

În cel mai simplu caz NE - un rezistor. Avantajul acestui NE - simplitate, costuri reduse. Dezavantaje - pierderile de putere va fi mare la sensibilitate scăzută la SS NE, în special în controlul curenților mari, dependența UA privind valoarea curentului care curge prin IPT. Îngustează intervalul de schimbare de curent controlată (acest dezavantaj este neglijabil atunci când curentul de control în intervalul îngust al valorii sale). Ca un exemplu practic, ia în considerare circuitul IPT de acest tip. Fig. 2 este o indicație schematică dacă curentul de încărcare pentru baterie. Așa cum acționează NE rezistorul R1, precum și PS - lanț R2, HL1.

Balastul rezistor R2 are o rezistență de 100 ohm, HL1 LED are un curent nominal de 10 mA (de exemplu, tipul AL307B) și rezistența rezistorului R1 va depinde de intensitatea curentului de încărcare controlată.

Când curentul stabilizat de încărcare de 10 mA (de exemplu, baterie 7D-01), rezistenta R1 poate fi omisă. La un curent de încărcare de 1 Un rezistor R1 va fi de aproximativ 3,5 ohmi. Cădere de tensiune IT, în ambele cazuri, va fi egală cu 3.5 V. Pierderea de putere la un curent de 1 A a fost de 3,5 wați. Este evident că acest sistem nu este acceptabil pentru curenți de încărcare mari. Mai multe reduce pierderile de putere în IPT poate fi, dacă vă reduce rezistența rezistor de balast R2. Dar a face acest lucru nu este de dorit, deoarece aleatoare aruncări de încărcare curenților pot deteriora HL1 LED-uri.

Dacă aplicăm NES la dependența neliniară a căderii de tensiune a puterii fluxului de curent poate îmbunătăți în mod semnificativ caracteristicile IPT. De exemplu, se obțin rezultate bune prin înlocuirea rezistorul R1 la un lanț de patru diode conectate în direcția înainte, așa cum se arată în Fig. 3.

Ca diode VD1-VD4 poate aplica orice diode redresoare de siliciu cu un curent de funcționare admisibilă nu mai mică decât valoarea curentului controlat. (Pentru mai multe tipuri de LED-uri este suficient lanț de trei diode). Rezistor R2 poate, în acest caz, a redus la o valoare de 30 ohmi.

Într-un astfel de sistem controlat curenti gama IPT se extinde și se extinde de la 10 mA la Imax, unde Imax - este curentul maxim de funcționare al diodelor. HL1 cu LED-uri de luminozitate luminescență este aproape constantă pe întreaga gamă de curenți controlate.

Acest aparat IC KR1401UD2B convenabil în construirea a patru IPT, de exemplu, sub controlul separat de încărcare patru baterii simultan. În acest circuit prejudecată R1, R2, și punctul A - comun pentru toate cele patru canale.

Dispozitivul poate controla și curenți de înaltă tensiune. În acest scop, este necesar să se reducă rezistența rezistor R3 și pentru a recalcula disiparea de putere. Experimentele au fost realizate folosind ca R3 coadä NDV 2. Când diametrul firului de 1 mm și o lungime de 10 cm sale indică în mod fiabil curenții în intervalul de 200 mA. 10 A (în cazul în care creșterea lungimii firului, limita inferioară a intervalului este mutat la un curenti slabi). Astfel, nu deltaU depășește 0,1 V.

Când dispozitivul de finalizare mic este convertit la IPT cu prag reglabil declanșare (Fig. 5).

O astfel de IPT poate fi aplicat cu succes în diferite sisteme de protecție a dispozitivelor de curent, ca bază pentru siguranța controlat electronic și t. D.

Rezistor R4 este pragul ajustat IPT preluare. Ca R4 este convenabil de a folosi rezistor multitură, de exemplu, tipuri de SP5-2, DST-39 și t. D.

Dacă este necesar izolare galvanică între circuitul de comandă și dispozitivele controlate (CC) este convenabil de a folosi optocuploare. Este suficient loc de LED-uri HL1 optocuplor conectate, de exemplu, așa cum se arată în Fig. 6.

Pentru a se potrivi cu semnalul de ieșire al IPT dispozitive digitale de control aplicabile declanșare Schmitt. Fig. 7 este o coordonare IPT diagrama cu CM de la TTL-logica. Aici 5 V CC - Codul penal al tensiunii de alimentare a circuitelor digitale.

IPT PTP semiconductor este descris în literatura de specialitate. Pentru jambon de interes în utilizarea magnetic IPT K1116KP1 cip de tip [2] (acest cip utilizat pe scară largă în unele tastatură de calculator de producție sovietică). Schema IPT a acestei este prezentată în Fig. 8.

L1 bobina este plasat pe circuitul magnetic din oțel magnetic moale (preferabil permalloy), care joacă rolul unui concentrator magnetic. O formă tipică și mărimea concentrator magnetic prezentat în Fig. 9.

Circuit DA1 plasat în concentrator gap magnetic. În fabricarea sa, este necesar să se caute pentru a reduce decalajul. Experimentele cu o varietate de miezuri magnetice au fost efectuate, în special, inele aplicate tăiate din conductele de apă convenționale, carote prelucrate capete dinamice ale golurilor marcate de oțel transformator.

Cel mai ieftin și simplu de fabricat (în condiții de amatori) inele feliate din conductele de apă 1/2 și 3/4 inch dovedit. Inele au fost tăiate din tuburi, astfel încât lungimea inelului diametru egal. Apoi, aceste inele este de dorit să se încălzește la o temperatură de 800 ° C și se răcește lent în aer (do recoacere). Aceste inele au practic nici o remanență și funcționează bine în IPT.

Eșantionul experimental a avut un circuit magnetic al țevii de apă 3/4 inch în diametru. bobinaj este înfășurat NDV 2 1 mm diametru. La 10 bobine Imin = 8 amperi la 50 transformă Imin = 2 A. Trebuie remarcat faptul că sensibilitatea IPT depinde de poziția de cip în decalajul magnetic. Acest fapt poate fi utilizat pentru a regla sensibilitatea IPT.

Cele mai eficiente au fost inele de miezuri de capete magnetice sisteme dinamice, dar producția lor în condiții de amatori dificilă.

Pentru radio de interes incontestabil sunt IPT electromagnetice pe comutator stuf și relee de curent. IPT pe switch-uri stuf sunt fiabile și ieftine. Principiul de funcționare al IPT este ilustrat în Fig. 10, o.

Mulți amatori de radio găsi, probabil, o tastatură vechi de la PC la switch-uri stuf sovietic-a făcut. Aceste switch-uri stuf sunt ideale pentru punerea în aplicare a IPT. Sensibilitatea IPT depinde de:
- numărul de spire în lichidare (creșterea numărului de rotații crește și sensibilitatea);
- înfășurare configurație (înfășurare optimă, a cărei lungime este aproximativ egală cu lungimea becului stuf);
- raportul dintre diametrul exterior al comutatorului stuf și diametrul interior al înfășurării (cu cât mai aproape este de 1, sensibilitatea va fi mai mare IPT).

Diagrama schematică IPT prezentată în Fig. 11, b.

Înfășurării L1 - în plus - de bază, L2 lichidare. Dacă activați L1 și L2, conform înfășurării, rezistenta R1 tuningul este posibil pentru a crește sensibilitatea IPT de multe ori în comparație cu opțiunea de IPT, DT care nu are înfășurări suplimentare. Dacă activați L1 și L2 de lichidare contra, ajustarea rezistor R poate reduce sensibilitatea IPT de multe ori. Un experiment a fost realizat cu această schemă în parametpax elementele sale:
- înfășurarea L1 - 200 spire de sârmă NDV 2 cu diametrul de 0,06 mm; înfășurată direct pe comutator reed tip CEM-2;
- înfășurarea L2 - 10 spire de sârmă SEW- 2 0,8 mm în diametru plăgii peste L1 bobina.

Următoarele valori ale Imin:
- când, conform includerii 0.1 înfășurări. 2 A;
- atunci când porniți pe tejghea -2 înfășurări. 5 A.

Puteți consulta calcule releu de curent [4] În cazul în care este nevoie.

IPT Diagrama schematică a acestui tip este prezentată în Fig. 12.

Sunt de interes pentru unele elemente magnitonasyschayuschimisya IPT. Ei au folosit proprietatea miezuri feromagnetice schimbare permeabilitatea atunci când sunt expuse la un câmp magnetic exterior. In cel mai simplu caz acest tip IPT este un transformator de curent alternativ cu o înfășurări suplimentare așa cum se arată în Fig. 13.

Aici, o tensiune de curent alternativ este transformat de la L2 la L3 bobina de înfășurare. Tensiunea de la înfășurarea L3 și dioda VD1 detectează taxe condensatorul C1. În continuare este furnizat un element de prag. In absenta curentului din bobina de tensiune L1 generată pe condensatorul C1 este suficient pentru a declanșa elementul de prag. La trecerea prin bobina L1 DC magnetic saturate. Aceasta conduce la o reducere a tensiunii alternantă a înfășurării coeficientului de transmisie L2 L3 în înfășurarea și reducând tensiunea la bornele condensatorului C1. Când se ajunge la o anumită valoare comută elementul de prag. Choke L4 elimină penetrarea circuitului de măsurare de tensiune alternativă într-o constantă și controlată elimină circuitul de măsurare de manevră conductanțe controlat de circuit.

Sensibilitatea dispozitivului poate fi reglat:
- selectarea numărului de rotații ale înfășurărilor L1, L2, L3;
- alegerea tipului de transformatoare magnetice;
- ajustarea pragului de comutare a elementului de prag.

Avantajele dispozitivului - ușurința de implementare, lipsa contactelor mecanice.

Un dezavantaj semnificativ l - penetrarea tensiunii alternative de IPT în circuitul controlat (condensatoare cu toate acestea, în cele mai multe aplicații, circuitul controlat sunt ocolesc, ceea ce reduce acest efect). Penetrarea AC tensiune la circuitul controlat scade odată cu creșterea raportul dintre numărul de înfășurări L2 și L3 la numărul de rotații ale înfășurărilor L1 și L4 este crescută sufoca inductanță.

In mod semnificativ parametrii mai bine IPT are acest circuit tip prezentat în Fig. 14.

Aici, miezul magnetic al transformatorului este format din două miezuri de ferită, înfășurări L1 și L3 sunt înfășurate pe ambele inele, iar bobina L1 și L4 - diferite inele, astfel încât acestea sunt induse reciproc tensiune de offset. design de circuit magnetic este ilustrat în Fig. 15.

Pentru claritate, miezurile sunt separate, în proiectarea reale, acestea sunt presate împreună.

In acest tip IPT practic nici penetrarea tensiunii alternative a circuitului de măsurare în circuitul controlat și, practic, nici un circuit de măsurare a șuntului conductanțe controlat. Modelul experimental a fost fabricat IPT prezentat schematic în Fig. 16.

Pe invertoare D1.1-D1-3 asamblate generator de impulsuri ciclu de lucru ridicat (aplicarea acestor impulsuri reduce substanțial consumul de energie IPT). In absenta excitatie firului de legătură pinii 2, 3 cipuri cu rezistoare R1, R2 și condensatorul C1, ar trebui să includă un rezistor de 10 de 100 ohmi.

Elemente C2, NW, VD2, VD3 formeaza un dublor de tensiune redresor. invertor D1.4 împreună cu LED-uri HL1 asigură impulsuri de indicare disponibilitate prag la transformatorul de ieșire (L3 lichidare).

Acest semn a fost folosit inel de ferită IPT BT (utilizat în celule de memorie de calculator), măsurând 8x4x2 mm. Înfășurările L2 și L3 au 20 de spire de sârmă PEL-2 cu diametrul de 0,1 mm, bobinaj L1 și L4 - 20 spire din sârmă PEL-2 0,3 mm în diametru.

Acest eșantion afișat încrezător că curent este controlată în lanțul în intervalul de 40 mA. 1 A. Căderea de tensiune pe IPT la un curent de 1 Un circuit controlat nu depășește 0,1V. Rezistorul R4 poate fi ajustat prag, permițând utilizarea ca element activ în dispozitivul IPT circuit de protecție la suprasarcini.

3. Dispozitiv de comutare a echipamentelor electronice. Ed. G. Ya. Rybina. - M. Radio și Comunicații, 1985.

4. Stupel F. Calculul și proiectarea de relee electromagnetice. - M. Gosenergoizdat, 1950._