 |
|||||
Copyright
©
Авторский
сайт Кравцова Виталия |
|||||
|
Фазовые регуляторы напряжения на цифровых микросхемах
Ранее рассмотренные фазовые регуляторы являются самостоятельными устройствами, не предполагающими их использование в качестве составной части более сложных устройств. Если требуется осуществлять регулирование напряжения дистанционно, с помощью компьютера по определённому алгоритму или в составе устройств автоматики - удобнее использовать цифровые фазовые регуляторы, не содержащие переменного резистора. Предложенный цифровой фазовый регулятор изменяет напряжение на нагрузке в зависимости от веса двоичного кода на входе. Код может формироваться как специальным переключателем, так и цифровыми устройствами, например реверсивным счётчиком, который позволит увеличивать и уменьшать напряжение с помощью двух кнопок "больше"/"меньше".
Принцип работы схемы основан на использовании четырёхразрядного двоичного реверсивного счётчика D2, на тактовый вход которого поступают импульсы с вспомогательного генератора (на элементе D1.3) частотой 1600 Гц. На вход SE разрешения установки параллельного кода с входов S1, S2, S4, S8 непрерывно, с частотой 100 Гц, поступают короткие импульсы с формирователя импульсов перехода через ноль полуволн сетевого напряжения ( элементы D1.1, D1.2). Генератор должен иметь фазовую привязку к началу полуволны сетевого напряжения, что достигается с помощью диода с вывода 4 МС D1.2 на вход генератора. Каждые 10 мс происходит запись установленного кода на входах S1-S8, а счётчик суммирует импульсы с генератора 1600 Гц с числом , записанным в счётчик и после переполнения (сумма достигает 16) на выходе переноса P появляется импульс, открывающий выходной транзистор, что приводит к появлению импульса отрицательной полярности на управляющем входе симистора. Время запаздывания импульса запуска относительно начала полупериода сетевого напряжения полностью зависит от установленного на входах S1-S8 кода. Если во всех разрядах входного кода "0", то до появления импульса запуска на выходе счётчик посчитает 16 импульсов частотой 1600 Гц за 10 мс, симистор будет запускаться в конце полупериода, а на нагрузке напряжение будет близко к нулю. Если на всех входах будут сигналы "1", то счётчик сразу после появления импульса перехода сетевой полуволны через ноль включит симистор и на нагрузке появится полное напряжение сети. Т.к. входной код может принимать 16 значений, приращение кода на единицу вызывает приращение фазового сдвига на 0,625 мс, соответственно меняется напряжение на нагрузке. При необходимости получения обратной зависимости выходного напряжения от веса кода на входах S1-S8 вход +/- счётчика (вывод 10) подключают к цепи -12В.
Чаще всего требуется регулировать напряжение на нагрузке не с нуля, а с определённого значения. Например, регулируется яркость свечения ламп накаливания на 220В, видимое свечение которых появляется при напряжении свыше 70В. Для смещения регулировочной характеристики увеличивают частоту генератора, что приводит к появлению определённого напряжения при нулевом значении кода на входах предварительной записи счётчика.
Действующее значение выходного напряжения не пропорционально фазовому сдвигу импульса запуска из-за синусоидальной формы входного напряжения. Оно определяется интегрированием кривой напряжения за период 10 мс (площадь под кривой). Приращение площади под кривой при равномерном приращении фазового сдвига не является равномерным, что приводит к нелинейности зависимости величины выходного напряжения от веса кода. Эта особенность присуща всем фазовым регуляторам переменного напряжения и должна учитываться при построении всех схем фазовых регуляторов.
Ниже представлена одна из конструкций на основе цифрового фазового регулятора - устройство для постепенного, в течении 30 мин, увеличения яркости ламп накаливания, предназначенная для будильника "мягкого пробуждения". В основе устройства лежит схема, подобная выше описанной.
Устройство посредством шнура от компьютерной мышки подключается к радиочасам. Вход пуска подсоединяется к выходу микросхемы часов, включающему радиоприёмник, стопа - к кнопке отключения сигнала на радиочасах, а выход устройства в цепь включения радиоприёмника. К выходным розеткам подключаются светильники - бра , торшеры и т.д., обеспечивающие постепенное нарастание освещения в комнате. Т.к. видимое свечение ламп накаливания появляется только при напряжении около 70 - 80В, частота генератора в схеме несколько выше 1600 Гц, чтобы обеспечить слабое свечение уже при коде "0000" на входе реверсивного счётчика. Из-за нелинейной зависимости изменения яркости ламп от кода счётчика, количество ступеней регулирования яркости в схеме ограничено до 10. Диоды на выходе счётчика D2 обеспечивают нарастание яркости ламп в течении 30 мин, а диоды, подключенные к выводу 1 МС D1.1 ограничивают до 10 число ступеней регулирования яркости. На последней ступени, на выходе D1.1, появляется сигнал логического "0", транзистор, подключенный к выходному оптрону открывается, обеспечивая включение радиоприёмника. Включенное состояние радиоприёмника и ламп накаливания сохраняется сколь угодно долго, пока владелец не нажмёт кнопку "Стоп" на радиочасах или на устройстве.
Конструктивно устройство собрано на печатной плате размером 78 х 65 мм и размещена в корпусе подходящего "Пилота" APC Surge Arrest E25. На корпусе "Пилота" установлена розетка для компьютерной мыши от несправной материнской платы компьютера, а шнур со штекером подключен напрямую к радиочасам. Точки подключения устройства к радиочасам полностью зависят от конкретного устройства и здесь не приводятся. Так как элементы схемы находятся под фазным напряжением сети, для исключения поражения электрическим током подключение к радиочасам осуществляется через оптроны.
Смотри далее:
1. Схемы фазовых регуляторов сетевого напряжения. Главная страница раздела.
2. Схемы регуляторов с использованием ждущего мультивибратора.
