|
| |
|
Слаботочка Книги СПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МОЩНОСТИ В ЧАСТОТУ КР1095ПП1 Рис. 1 Сеть -220В R1 51к R2 66Q К нагрузке R3 D.1 .6В <--6В Общ VD1 Д818Е 2S RE Ш DAI КР1095ПП1А
R6 IM ,2D1 1МГц Табл.1 Номер вывода Буквенночдафровов помер выводя обозначение Назначение вывода
Основные характеристики микросхемы: Диапазон изменения входных сигналов (амплитудное значение), мВ 1.. 4000 Диапазон линейного изменения частоты выходных импульсов, Гц 2.. 8000 Напряжение питания, В ±6±5% Ток потребления, мА, не более 10 Диапазон рабочих температур,°С -60 . +60 интервалов, на которых производится измерение и перемножение мгновенных значений напряжения и тока Чем больше N, тем выше точность измерения. Следует особо отметить, что такой метод измерения и вычисления позволяет определить значение активной мощности, потребляемой нагрузкой. Напомню, что активная мощность Р определяется по формуле Р = и I Созф, а реактивная Q - по формуле Q = и I 8Пф, где и, I - действующие значения напряжения и тока, Ф - угол сдвига фаз между на пряжением и током. Рассмотрим работу микросхемы в типовом режиме - измерения мощности переменного тока (рис.1) Резисторы R1 и R2 образуют делитель сетевого напряжения, с которого сигнал, пропорциональный его величине, поступает на вход U1 микросхемы (второй вход U2 соединен с общим проводом) Напряжение на резисторе R3, являющемся датчиком тока, пропорционально величине тока нагрузки. Сигнал с датчика тока поступает на вход И (второй вход 12 соединен с общим проводом). На входы +U0 и -U0 подается образцовое напряжение (около 9 В) с параметрического стабилизатора напряжения R4, R5, VD1. При подаче напряжения питания и подключении нагрузки, на выводах микросхемы имеются следующие сигналы: - на выходе FT - импульсы тактовой частоты 1 МГц (частота основной гармоники кварцевого резонатора ZQ1); - на выходе FOP - импульсы с частотой, пропорциональной потребляемой нагрузкой мощности, - на выходе FON - постоянное напряжение -6 В; - на выходе FOC - импульсы с частотой, в 16 раз большей, чем частота импульсов на выходе FOP, - на выходе FO - импульсы с час- Рис. 2  тотой, в 2 раз меньшей, чем тактовая частота (те. около 3,81 Гц). Коэффициент преобразования произведения сигналов напряжения и тока в частоту Кцмс составляет примерно 1700 Гц/В2 и зависит от частоты тактового генератора и напряжения стабилизации VD1 (с уменьшением величины опорного напряжения Киме уменьшается). Зная коэффициенты преобразования датчика напряжения R1-R2 и датчика тока R3, несложно вычислить коэффициент преобразования мощности Кр в частоту Рвых- имс 3 R2 R1 + R2 где ph=uh-ih. Для указанных на схеме параметров он составляет около 2,2 Гц/Вт По выходу РОС коэффициент преобразования в 16 раз больше, чем по выходам POP и FON. Термины положительная мощность и отрицательная мощность являются условными. Они введены для того, чтобы микросхема чувствовала направление потока электрической энергии: от питающей сети к нагрузке или наоборот Как было указано выше, для схемы питания на- грузки, показанной на рис.1, импульсы снимаются с выхода положительной мощности FOR Если выводы подключения нагрузки и питающей сети поменять местами, то импульсы, пропорциональные величине мощности, появятся на выходе отрицательной мощности FON (на выходе POP при этом установится напряжение -6 В). Такого же эффекта можно достичь, если поменять местами подключение выводов U1 и U2 (либо выводов И и 12) микросхемы. Можно также сказать, что знак мощности определяется полярностью напряжения на датчике тока R3, определяемой, в свою очередь, направлением протекания тока через этот резистор. При построении устройств на базе данной микросхемы, частотную последовательность импульсов можно снимать с выходов POP и FON. Если удобнее работать с большей частотой, то выходной сигнал снимают с выхода РОС. Сигнал на этом выходе не зависит от знака мощности. Стабильность коэффициента преобразования мощности в частоту зависит от стабильности опорного напряжения и частоты кварцевого генератора. Высокая температурная стабильность опорного напряжения обеспечивается применением прецизионного стабилитрона с термокомпенсацией Д818Е или аналогичного (КС1Э1 и пр.). Для дополнительного повышения стабильности опорного напряжения питание ±6 В следует осуществлять от стабилизированного источника. Стабильность частоты можно повысить, поместив кварц в термостабилизированную камеру, однако в большинстве случаев в этом нет необходимости. Убедиться в том, что микросхема учитывает только активную мощность переменного тока, можно следующим образом. В качестве нагрузки подключают небумажный конденсатор, например, типа К73-17 емкостью 1 мкФ с максимальным напряжением не менее 400 В. При этом импульсы на выходе POP микросхемы должны отсутствовать. При использовании конденсаторов с большими потерями (например, МБГО - 400 В, 10 мкФ) на выходе POP могут присутствовать импульсы невысокой частоты (порядка 20...30 Гц). При проведении экспериментов с конденсаторами следует помнить, что в момент включения конденсатора через него протекает значительный ток, что вызывает всплеск напряжения в несколько де- HL1 ф R7 20к R8 2к R9 20к 2SVD7 КТ503Б R6 W ZQ1 -МГц DD1 К17бИЕ4 HS1 Ив-JA СТ2 /ОС
R1D 180 SA1 -rijCK R11 ЮОк сятков вольт на датчике тока. Если не принять мер к защите входа микросхемы, она выйдет из строя. Напряжение на входе ПМЧ можно ограничить двумя последовательно-встречно включенными стабилитронами КС133 или КС139, либо с помощью диодных ограничителей. На входы и или I можно подать постоянное напряжение положительной либо отрицательной полярности величиной не более 4 В. Микросхема может также работать и с пульсирующим однополярным напряжением, получающимся в результате одно-ипи двухполупериодного выпрямления. Рассмотрим применение микросхемы КР1095ПП1 в счетчике электрической энергии. Необходимость в таком счетчике может возникать в радиолюбительской практике, когда требуется измерить количество электричества, переносимое мощностью в единицы ватт или десятые доли ватта. В практике автора такая потребность возникала при измерении мощности холостого хода маломощных трансформаторов. Казалось бы, такую мощность можно вычислить, замерив напряжение и ток (их можно замерить с достаточной точностью). Но ток холостого хода содержит активную и реактивную составляющие, а мощность требуется измерить только активную. Разделить активную и реактивную составляющие тока непросто, и здесь очень удобен счетчик электроэнергии, учитывающий только активную составляющую мощности. Бытовые электросчетчики также учитывают активную мощность, но их разрешающая способность составляет десятки ватт. Так, например, широко распространенные счетчики СО-И446, СО-И449, СО-505 имеют передаточное число, то есть количество оборотов диска (обозначим его N), соответствующее количеству электроэнергии 1 кВт час, порядка 1000 (может находиться в диапазоне от 500 до 1300 оборотов). Несложно вывести, что скорость вращения диска счетчика (о (об/с) при мощности Р (кВт) может быть вычислена по формуле (О = 3600 По этой формуле можно определить, что при Р =1 Вт и N=1000 диск счетчика совершит 1 оборот за 3600 с. При этом будет велика погрешность измерения из-за трения в подвижных частях диска счетчика, а большая продолжительность одного оборота затрудняет процесс измерения Здесь и пригодится счетчик на микросхеме ПМЧ. Схема такого счетчика представлена на рис.2. Микросхема преобразователя мощности DA4 включена по типовой схеме. Разница только в том, что здесь добавлены диоды VD2 VD5, подключенные ко входам микросхемы. Назначение этих диодов - ограничивать напряжение, приложенное к выводам 2 и 16 микросхемы. При превышении напряжением значений +6 или -6 В открывается соответствующий диод, и ограничивает напряжение на входе микросхемы на уровне около 7 В. Вместо ограничительных диодов можно применять стабилитроны КС133А, КС139А, включенные последовательно-встречно. Такие цепи, из двух стабилитронов каждая, включаются между общим проводом и выводами 2 и 16 микросхемы Датчики напряжения и тока - такие же, как и в предыдущей схеме Для возможности регулировки сигнала с датчика напряжения установлен подстроечный резистор R2. Счетчик импульсов - трехразрядный. Каждый разряд выполнен на микросхеме К176ИЕ4 и семисегментном люминесцентном индикаторе ИВ-ЗА. Микросхема К176ИЕ4 представляет собой двоично-десятичный счетчик, совмещенный с дешифратором для преобразования двоичного кода в семисегментный код индикатора Изменение состояния счетчика происходит по спадам входных импульсов, а установка в исходное состояние производится подачей напряжения высокого уровня на вход R с помощью выключателя SA1 Пуск . Сигнал переноса снимается с выхода Р. Напряжение на сегменты индикатора подается непосредственно с выходов микросхемы DDI. При этом аноды индикатора питаются пониженным напряжением 9 В(номинальное напряжение составляет 20...30 В), однако яркость свечения при таком напряжении оказывается вполне достаточной Зато значительно упрощается схема, так как не требуются семь транзисторных ключей и отдельный источник питания анодов индикатора. Накал индикатора питается через токоограничительный резистор R10 (Окончание следует) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [26] 27 28 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||