Предлагаемое устройство предназначено для отключения электроснабжения квартиры или дома в случае недопустимых значений сетевого напряжения.
При возвращении напряжения в норму электроснабжение включается с задержкой 50 с. Сделано устройство на базе промышленного реле TOMZN VPD1-60, приобретённого через Интернет. Это реле (рис. 1) имело слишком большое время срабатывания около 1 с и слишком высокое пороговое напряжение срабатывания 275 В. При этом контролировалась только положительная полуволна сетевого напряжения. Схема этого реле показана рис. 2.
Его блок питания собран на основе балластного конденсатора. Такой блок питания, по сути, является источником тока, который нагружен на две параллельные нагрузки — реле и узел управления. Это приводит к повышенному энергопотреблению при отключённом реле, поскольку излишний ток протекает через стабилитрон VD2. В таком источнике питания желательно подключать оба потребителя последовательно. Так и сделано в результате доработки.
Среди готовых изделий не удалось найти устройства с лучшими параметрами, поэтому было решено доработать это реле. Схема доработанного устройства показана на рис. 3. В результате доработки получены следующие параметры: время отключения при входном напряжении более 250 В и бросках напряжения в интервале 180…250 В — около 10 мс (зависит от типа реле); нижний порог срабатывания — 180 В с задержкой отключения 0,1 с; задержка включения после подачи питания — 50 с.
Работу индикации иллюстрирует рис. 4. Светодиод HL1 жёлтого свечения постоянно горит при наличии сетевого напряжения. Светодиод зелёного свечения светит постоянно при нормальном напряжении и мигает, пока идёт выдержка времени после восстановления питания. Красный светодиод включён постоянно при завышенном напряжении и мигает вместе с зелёным, если было завышенное напряжение. Синий светодиод светит при заниженном напряжении и мигает вместе с зелёным. если было снижение напряжения.
Микросхема в исходном варианте устройства была без маркировки и заменена микроконтроллером PIC12F675-I/SN. Изменилось только подключение третьего и четвертого выводов. Перед программированием нужно считать значение BandGap (биты конфигурации BG1:BG0: — калибровка сброса по снижению напряжения питания BOR). После записи прошивки программатором PICkit2 (Firmware Version 2.32.00) и программой PICkit2 (Version 2.61.00) эти биты обнуляются и больше не записываются. Но на работу устройства это будто бы не повлияло.
Программируют уже впаянную в плату микросхему через указанные точки подключения. Для контроля положительной и отрицательной полуволн сетевого напряжения в микроконтроллере задействован компаратор, сканирующий четыре порога срабатывания (рис. 4). При допустимом напряжении вершины синусоидального напряжения находятся в зеленой зоне. Продолжительность цикла сканирования вместе с прерыванием не превышает 1 мс. Интервал напряжений компаратора — 1/3 напряжения питания, т. е. примерно 1.6 В.
При налаживании устройства следует обязательно проконтролировать, чтобы фазный провод был подключён к клемме “L”, и соблюдать основные правила техники безопасности Сначала нужно отпаять резистор R3 от конденсатора С1. Предварительно надо подключить переменный резистор сопротивлением 10 кОм к питанию 5 В и общему проводу, а вывод подвижного контакта соединить с выводом 6 микросхемы.
Изменяя напряжение на этом выводе, надо записать значение напряжения срабатывания верхнего (положительная полуволна) и нижнего (отрицательная полуволна) порогов по красному светодиоду. На резисторах R6 и R7 сделана искусственная средняя точка для переменного синусоидального напряжения, поступающего с резистора R4. Для коррекции смещения синусоиды нужно подобрать R7. Напряжение U0 в точке соединения резисторов R6 и R7 должно быть равно среднему значению порогов срабатывания красного светодиода. Для примера (на рис. 4) U0 = (3,3+1,7)/2 = 2,5 В.
Восстановив соединение конденсатора С1 и резистора R3. надо подобрать резистор R4 в соответствии с желаемыми порогами срабатывания. Например, размах переменного напряжения на входе GP1 (вывод 6) микроконтроллера при напряжении сети 250 В должен быть 1,6 В (разность между максимальным положительным и максимальным отрицательным порогами). Значит, при напряжении сети 230 В размах переменного напряжения должен быть 1,6*230/250 = 1.5 В.
Особое внимание к конденсатору С2 — это плёночный конденсатор с маркировкой СВВ22. Некачественные пленочные конденсаторы часто теряют свою емкость при работе в качестве балластных конденсаторов. Нужно проверить конденсатор через две недели тестовой работы устройства.
Напряжение на резисторе R9 должно быть около 4 В (ток 40 мА) и не должно уменьшиться. Чтобы плата встала в штатный корпус, толщина пленочного конденсатора С1 должна быть не более 3 мм. Реле — T93-1H-24VDC. номинальное напряжение — 24 В. сопротивление обмотки — 590 Ом. в соответствии с номинальным током 24/590=0,04 А выбирают емкость конденсатора С2. она должна быть 0,56 мкФ.
Светодиод HL2 — для поверхностного монтажа типоразмера 0805, он используется как стабилитрон на напряжение 2 В и в наружной индикации не участвует. Остальные светодиоды — сверхъяркие с диаметром корпуса 3 мм. Доработанную плату (рис. 5) после налаживания покрывают слирго-канифольным раствором или лаком и просушивают.
Готовое устройство нужно включить на две недели для контроля вашей сети. Для этого напряжение сети подключают к выходным клеммам. Замыкают между собой входную и выходную клеммы “L” пока не сработает реле (замкнутся контакты К 1.1). Если реле по прошествии двух недель осталось включённым, то его можно устанавливать.
Типичная причина появления повышенного сетевого напряжения — обрыв нулевого (нейтрального) провода с последующим перекосом напряжений в трёхфазной сети. При напряжении более 270 В. вероятно, сработают варисторы в каком-либо подключённом устройстве. В таком случае при отключении реле между его контактами может возникнуть дуговой разряд, который может вывести их из строя. Поэтому перед устройством надо установить мощный варистор, например 32D431K, и автоматический выключатель на ток не более 16 А с магнитным расцепителем группы С (лучше группы В).
Ложное срабатывание защиты нежелательно для жёстких дисков и флеш-накопителей компьютеров. Длительное пониженное напряжение опасно для электродвигателей компрессорных холодильников, которые могут не запуститься и остаться в пусковом режиме с большим потреблением тока. Частые включения с интервалом несколько секунд опасны для блоков питания, в которых не успевают остыть NTC-резисторы, ограничивающие пусковой ток. Броски напряжения, которые характерны для плохих контактов в электрической цепи, в допустимом интервале напряжения также нежелательны для блоков питания.
i need to help