Carsevolution.ru

КАРС Эволюшн
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Наладка и исследование регулятора мощности

Наладка и исследование регулятора мощности

Сегодня на блоге публикую статью, с которой выступает в Конкурсе наш постоянный читатель, писатель и комментатор – Алексей Сидоркин, известный также под ником Alex S. Статья участвует в Конкурсе статей лета 2017 г. Алексей не раз принимал участие в Конкурсах, привлекая внимание читателей, и вызывая живое обсуждение.

На этот раз статья – целое исследование с применением компьютерного моделирования и построения графиков в программе Excel. Программу, кстати, можно будет скачать в конце статьи.

Итак, слово Автору:

Электронная нагрузка 60Вт 30В 10А с функцией теста емкости аккумуляторов ( ZPB30A1)

Электронная нагрузка – устройство, основное назначение которого, нагружать источники питания для проверки их характеристик и разряжать аккумуляторы для определения их реальной емкости. Электронная нагрузка представляет собой испытательное оборудование с двумя режимами работы: проверка емкости аккумуляторов и проверка характеристик блоков питания. Устройство имеет несколько видов защит, таких как, защита от перегрева, защита от подключения с обратной полярностью и другие, также может автоматически ограничивать ток, при превышении максимальной допустимой мощности. Для работы нагрузки необходим отдельный внешний источник питания с напряжением 12 Вольт, способный обеспечивать ток не менее 0,5 Ампера.

Особенности:

  • Выбор одного из двух режимов работы: режим электронной нагрузки или режим проверки емкости аккумулятора.
  • Большой радиатор с активным охлаждением, регулировка скорости вращения в зависимости от температуры радиатора
  • Светодиодная индикация, отображающая текущие характеристики
  • Удобное управление с помощью энкодера
  • Зуммер
  • Функция автоматического сохранения: может сохранять параметры конфигурации при отключении питания; восстановить все параметры и состояние после включения питания.
  • Защита: защита от перегрева, защита от перегрузки, защита от превышения напряжения, защита от обратной полярности и контроль напряжения источника питания.
  1. Данная нагрузка может работать как тестер аккумуляторов считая емкость и энергоемкость, при этом напряжение меряется автоматически схемой (за вычетом падения на проводах подключения) или автоматически переключается на измерение с помощью дополнительного провода (если он подключен). Во время измерения нагрузка показывает на нижнем индикаторе текущий ток, а на верхнем ( переключаясь емкость и энергоемкость к данному моменту ). По окончанию можно просмотреть оба параметра.
  2. Так же она может работать в режиме только нагрузки. Плюс данного режима в том, что она показывает ток на нижнем индикаторе и напряжение на верхнем (при этом на верхнем индикаторе показывается только напряжение), что довольно удобно можно видеть “просадку” напряжения при изменении тока. В таком режиме она не меряет реальное напряжение на нагрузке через дополнительный кабель, а только напряжение, попадающее на схему нагрузки через подключаемые провода, таким образом напряжение измеряется не точно, учитывая падение на подключаемых проводах.
  3. Переключение режимов осуществляется зажатием кнопки «старт» при включении.
  4. Требования к источнику питания ограничиваются мощностью встроенного вентилятора. При старте нагрузка раскручивает его на максимум. Если напряжение “просядает” ниже положенного, то выводится ошибка. Поэтому нужен БП 12В выдающий минимум 0,2А-0,3А иначе нагрузка не включится.
  5. Ток задается от 0,2А до 10А с шагом либо 0,1 либо 0,01 (шаг выбирается нажатием на ручку энкодера).
  6. Мощность автоматически ограничивается снижением тока нагрузки.
Читайте так же:
Камри регулировка замка капота

Требования к источнику питания:

  • Постоянное напряжение 12V напряжение (варьируется в пределах 11-14V )
  • Ток не менее 0,5 А
  • В случае несоответствия заданным требованиям – на экран будет выводится сообщение: ERR6
  • Блок питания в комплект не входит.

Технические характеристики:

  • Режим работы: CC – Constant Current, режим постоянного тока
  • Ток разряда: 0.20-9.99A с шагом 0.1 А или 0.01A
  • Максимальная погрешность тока разряда: 0,7% -0.01A
  • Максимальная погрешность теста емкости: 0.5A 2,5%, 1,5% 2A, 5A и выше 1,2%
  • Напряжение отсечки (прекращения работы): от 1.0 В до 25.0В с шагом 1V или 0,1 V
  • Диапазон напряжения разряда: 1.00В-30.00В
  • Максимальная погрешность измерения напряжения: 1% + — 0,02 В
  • Максимальная мощность: 60 Вт
  • Автоматическое ограничение максимального тока при достижении максимальной мощности, например, до 3А, при напряжении 20 В.
  • Максимальные значения для тестирования емкости аккумуляторов:: 999.9Ah или 9999Wh, остановка тестирования при достижении установленного порога (при достижении минимального из этих двух значений, тест прекращается)
  • Управление вентилятором осуществляется в автоматическом режиме
  • Размер платы: 100 мм Х 70мм Х 57мм
  • Размер вентилятора: 50 * 50 * 15 мм
  • Общий размер: 105 * 70 * 55 мм
  • Вес: 175 грамм

Защита:

  • Защита от перегрева «otP»
  • Защита от перезаряда «oPP»,
  • Защита от превышения напряжения «ouP»
  • Защита от неправильной полярности
  • Защита источника напряжения питания

Инструкция по эксплуатации электронной нагрузки:

1. Настройка
Настройка устройства (по умолчанию включен режим электронной нагрузки)
Подключить к прибору блок питания, держа нажатой кнопку старт-стоп (красная кнопка) до вывода на дисплей надписи " Fun*". Далее вращением ручки, установить нужный режим:
«Fun1 » — режим электронной нагрузки, «Fun 2 » – режим теста емкости аккумулятора.

Нажмите кнопку старт-стоп до сигнала зуммера для сохранения настроек — установленный режим будет активирован при каждом следующем включении прибора, пока не будет сменен (так же прибор запоминает выставленные значения напряжения и тока, но не запоминает режим биппера).
Также, для настройки зуммера, поворотом ручки, установите режим
«bEon» – зуммер включен, «bEoF» – зуммер выключен.

Читайте так же:
Регулировка фар акцент 2008г

2. Режим электронной нагрузки:
Подключите к прибору источник питания 12V, тестер загрузится в режиме электронной нагрузки, в остановленном состоянии («RUN» не горит, в противном случае нажмите на кнопку старт-стоп, чтобы выключить нагрузку).
Подключите испытуемый источник питания к тестовому порту (P + P — ) с соблюдением полярности подключения.

Установка значения тока и напряжения: Поверните ручку настройки чтобы установить значение текущего тока, сначала в целых, а после нажатия на ручку потенциометра — в десятых долях Ампер. О разрядности свидетельствует один из двух светодиодов, которые находятся между цифровыми индикаторами. О режиме настройки — один из боковых индикаторов с соответствующей подписью. Значение тока — устанавливается на нижнем индикаторе, напряжения — не верхнем.

После этого, аналогично надо установить значение нижнего допустимого порога напряжение — по достижении которого нагрузка отключится.

Нажмите кнопку старт-стоп, для старта работы нагрузки, после чего активируется красный диод с подписью «RUN».

Установленное значение тока разряда применяется к проверяемому источнику питания. В это время на верхнем дисплее будет отображаться фактическое входное напряжения тестируемого источника питания, когда напряжение падает ниже установленного предела диод «RUN» будет мигать одновременно с звуковым сигналом тревоги зуммера.
В ходе теста, ручкой потенциометра можно изменять значение нагрузочного тока, для изменения нижнего порога напряжения — нужно остановить тест кнопкой старт и установить нужное значение.

3. Режим тестирования емкости аккумулятора:

Перед началом тестирования, аккумуляторы должны быть заряжены при помощи соответствующего зарядного устройства.
Установите прибор в режим тестирования емкости аккумулятора, подключите контакты аккумулятора к разъемам тестового порта тока (P + P — ), если вы используете 4х проводный фиксатор аккумуляторов, то вторую пару проводов нужно подключить к тестовому порту напряжения ( V + V -).

Поверните ручку, чтобы установить ток разряда — целые, и десятые значения, аналогично тому как это было описано для режима электронной нагрузки. А так же напряжение разряда при котором нагрузка будет отключена, после ввода установок (они так же запоминаются), нажать кнопку старт.

После старта прибор автоматически определит режим работы 2-4 линии, при 2 линиях режим JS-2, при 4х — JS-4, в случае некорректного подключения – ERROR.

В случае ошибки остановите тест и проверьте проводку, и начните тест сначала.

Читайте так же:
Регулировка клапанов рейсер сагита

В процессе тестирования, нижний индикатор прибора показывает текущий ток (режим CC), а верхний — по кругу будет выводить значения

  • текущего напряжения аккумулятора в Вольтах
  • Емкости в Ач
  • Количество отданной энергии в Вч.

После достижения минимального напряжения, прибор отображает данные в Ач, которые будут быстро мигать сопровождаемые сигналом зуммера.

Нажмите кнопку старт-стоп или на кнопку энкодера на ручке, чтобы выключить зуммер. Далее можно повернуть ручку, чтобы посмотреть данные разряда:

  • Емкость разряда Ач (на фото выше)
  • Энергию разряда Wh
  • Напряжение разряда V

Нажмите кнопку старт-стоп для сброса установок и возврата в исходные параметры настройки.

Дополнительная информация:

1. В процессе тестирования аккумулятора можно регулировать ток разряда, а если вам нужно перенастроить значение напряжения разряда, то можно приостановить процесс, нажав кнопку старт-стоп и изменить значение. При паузе прибор вернется на страницу настроек, но данные по процессу тестирования не теряются, если необходимо, вы можете долгим нажатием кнопки старт-стоп очистить данные до 0.000Ah).

2. Тестер автоматически сохраняет настройки параметров, и состояние процесса тестирования, в случае отказа источника питания, или отключения электричества, при возобновлении питания все данные восстанавливаются автоматически.

Схема регулятора мощности

Основным элементом регулировки является симистор BTA06-600, который же и триак.

Вы же можете его заменить на почти любой симистор из серии BTA, к примеру BTA12-60, BTA24-600 и другие.

При этом можно не проводить пересчёт номиналов элементов.

Покупая симистор, учитывайте то, что первые цифры – максимальный ток, который он пропускает в открытом состоянии.

Вторая же группа цифр – максимальное обратное напряжение данного симистора.

Вот, например, возьмём триак BTA06-600 – получается, что его ток 6 ампер, а напряжение 600 В.

Его хватит для регулировки устройства, нагрузка которого будет мощностью 800 Вт.

Также советую брать запас по току при выборе симистора – изменения в цене будут незначительны, однако надёжность конструкции повыситься.

Мощность резистора R1 должна быть 0,25 Вт для того, чтобы даже при использовании регулятора на 3000 Вт резистор будет холодным.

К переменному резистору нет особых требований, так что можете брать любой, что вам приглянулся.

Конденсатор C1 же должен быть пленочным и с напряжением 400 В.

Предохранитель следует выбрать в зависимости от тока нагрузки.

Светодиод можно не устанавливать в схему, но тогда вместо диода VD1 придётся установить перемычку.

Предохранитель F1 можно установить на отдельной колодке или же на самом проводе, при этом выведя колпачок его корпуса на заднюю панель устройства.

Читайте так же:
Регулировка карбюратора stihl 210

Самостоятельная сборка

В состав типовой схемы регулятора на симисторах входят следующие обязательные узлы и элементы:

  • выпрямительные диоды (или мостик);
  • регулировочный резистор, ручка которого выводится на переднюю панель самодельного устройства;
  • ограничивающий динистор любого типа;
  • симистор BTA16-000;
  • индикаторный светодиод вместо неонки;
  • предохранитель.

После того как все эти детали спаяны в схему, потребуется проверить порядок работы каждого из отдельных модулей. Для этого необходимо пройтись по всей цепочке от входа до нагрузки.

Выпрямленное диодами переменное напряжение 220 Вольт через регулировочный резистор поступает сначала на ограничивающий элемент, а затем – на управляющий электрод BTA16-000. В зависимости от положения ручки потенциометра симистор будет открываться больше или меньше, изменяя величину мощности, отдаваемую в нагрузку. По этому описанию собранная схема проверяется на корректность ее сборки и работы.

Посредством такого несложного регулятора удается плавно изменять выходную мощность паяльника или настольной лампы, например.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3.

Рис. 3 Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

  • напряжение на входе – до 40 В,
  • напряжение на выходе – до 32 В,
  • диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей :

  • Транзисторы КТ815 ВD139,
  • Транзистор КТ814 ВD140,
  • Транзистор КТ803 2N5067.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, — это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков — это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Читайте так же:
Как регулируют воздушный режим почвы

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

Схема регулятора мощности на симисторе

  • Пр. 1 — предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 — токоограничительный резистор — служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 — потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 — основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 — динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 — симистор — главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Как работает регулятор

Основная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Как регулируется выходная мощность в регуляторах

Список элементов схемы

  • R1 — 100K
  • R2 — 1M
  • R3 — 220K
  • R4 — 47K
  • R5 — 22K
  • R6 — 330R
  • R7 — 10K
  • R8 — 220R
  • P1, P2 — 100K
  • C1 — 120 пФ
  • C2, C6 — 100 нФ
  • C3 — 10 нФ
  • C4 — 470 нФ
  • C5 — 220 нФ
  • C7 — 22 мкФ
  • D1 — 1N4148
  • D2 — BAT 42
  • T1 — BC547B
  • IO1 — ICL7107
  • T — любой кремниевый транзистор
  • Q1, Q2 — светодиодные дисплеи

Вот такая получилась универсальная штука для радиолюбительской лаборатории. Работает и как мощное зарядно-разрядное устройство, и как электронная нагрузка, и как обычный регулируемый блок питания.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector