УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ
POWER CONTROL DEVICE

Изобретение относится к электротехнике, в частности может быть использовано для регулирования мощности в электроприборах.
Известен регулятор мощности широкого профиля, содержащий один канал регулирования мощности на нагрузке (см. научно-технический журнал «Схемотехника» №3, 2000 год, стр. 3). Канал регулирования мощности содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), схему защиты, включающую в себя стабилитрон и тиристор, и схему управления, включающую в себя управляющее реле и нагрузку, один из выводов которой соединен с одним из выводов тиристора. В известном регуляторе изменение мощности на нагрузке производится при помощи АЦП и схемы управления.
Вышеуказанный регулятор мощности является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и поэтому выбран в качестве прототипа.
Недостатками вышеуказанного регулятора мощности являются:
- отсутствие возможности питания нагрузки напряжением постоянного тока;
- отсутствие сигнализации, включающейся при нарушении штатного режима питания нагрузки:
- невозможность отключения нагрузки от питания в случае короткого замыкания в цепи нагрузки, обрыва в цепи нагрузки, превышения напряжения питания нагрузки на 10% от заданного значения.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание устройства для регулирования мощности на нагрузке, оборудованного световой сигнализацией, включающейся при нарушении штатного режима работы, и обладающего возможностью питания нагрузки напряжением постоянного тока, отключения нагрузки от питания в случае короткого замыкания, обрыва или превышения напряжения в цепи нагрузки.
Достигаемым техническим результатом является обеспечение защиты, ограничивающей величину напряжения питания нагрузки, отключение питания в случае короткого замыкания или обрыва в цепи нагрузки, пробое первичной сети на выход регулируемого источника питания, оборудование устройства световой сигнализацией.
Для достижения технического результата в устройстве для регулирования мощности, содержащем схему защиты, включающую в себя стабилитрон, первый резистор и тиристор, схему управления включающую в себя аналого-цифровой преобразовать (АЦП), первое управляющее реле, нагрузку, один вывод которой соединен с одним из выводов тиристора, новым является то, что дополнительно введен регулируемый источник питания, блок сигнализации, в схему защиты введены диодный мост и предохранитель, первый вывод которого соединен с первым выводом второй контактной группы первого реле, второй вывод которой соединен с положительной клеммой регулируемого источника питания, второй вывод предохранителя соединен с первым выводом диодного моста, второй вывод которого подключен к отрицательной клемме регулируемого источника питания. Третий вывод положительной полярности и четвертый вывод отрицательной полярности диодного моста подключены соответственно через параллельно соединенные первый резистор и стабилитрон к управляющему входу тиристора, анод которого подключен к первому выводу диодного моста и первому выводу нагрузки, катод - к отрицательной клемме регулируемого источника питания и второму выводу диодного моста. Дополнительно введен второй резистор, первый вывод которого соединен со вторым выводом нагрузки и отрицательным выводом измерительного входа АЦП, а его положительный вывод соединен со вторым выводом второго резистора и катодом тиристора. В схему управления дополнительно введены кнопка, нерегулируемый источник питания, блок питания, второе реле, третий и четвертый резисторы, третье, четвертое реле, первые выводы обмоток которых подключены к цифровым выходам АЦП через третий и четвертый резистор соответственно, вторые выводы подключены к положительному выходу блока питания. Первые выводы контактных групп третьего и четвертого реле подключены к первому выводу обмотки второго реле, к положительной клемме блока сигнализации, вторые выводы подключены к положительному выходу блока питания, отрицательный выход которого соединен со вторыми выводами обмоток первого, второго, реле, отрицательными клеммами питания АЦП, блока сигнализации и нерегулируемого источника питания, положительная клемма которого соединена с положительной клеммой питания АЦП, с входом блока питания, с первым выводом кнопки и с первым выводом первой контактной группы первою реле, второй вывод которой соединен с первым выводом контактной группы второго реле, а второй вывод этой контактной группы соединен со вторым выводом кнопки и первым выводом обмотки первого реле.
Новая совокупность существенных признаков позволяет регулировать напряжением постоянного тока мощность на нагрузке, задействовать световую сигнализацию при нарушении штатного режима питания нагрузки, отключать питание в случае короткою замыкания в цепи нагрузки, обрыва в цени нагрузки, превышении напряжения питания нагрузки на 10% от заданного значения.
Изобретение реализуется схемой, представленной на фигуре.
Устройство для регулирования мощности содержит регулируемый источник питания 1, блок сигнализации 22, схему защиты 23, включающую в себя стабилитрон 4, первый резистор 6 и тиристор 5, схему управления, включающую в себя аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, первое управляющее реле 16. В схему защиты 23 введены диодный мост 3 и предохранитель 2, первый вывод которого соединен с первым выводом второй контактной группы первого реле 16, второй вывод которой соединен с положительной клеммой регулируемою источника питания 1. Второй вывод предохранителя 2 соединен с первым выводом диодного моста 3. Второй вывод диодного моста 3 подключен к отрицательной клемме регулируемого источника питания 1, третий вывод положительной полярности и четвертый вывод отрицательной полярности диодного моста 3 подключены соответственно через параллельно соединенные первый резистор 6 и стабилитрон 4 к управляющему входу тиристора 5, анод которого подключен к первому выводу диодного моста 3 и первому выводу нагрузки. Катод тиристора 5 подключен к отрицательной клемме регулируемою источника питания 1 и второму выводу диодного моста 3. Первый вывод второго резистора 7 соединен со вторым выводом нагрузки и отрицательным выводом измерительного входа АЦП 8, положительный вывод измерительного входа соединен со вторым выводом второго резистора 7 и катодом тиристора 5. В схему управления дополнительно введены кнопка 15, нерегулируемый источник питания 9, блок питания 12. второе реле 19, третий 13 и четвертый 14 резисторы, третье 11, четвертое 10 реле, первые выводы обмоток которых подключены к цифровым выходам АЦП 8 через третий 13 и четвертый 14 резистор соответственно. Вторые выводы обмоток третьего 11 и четвертого 10 реле подключены к положительному выходу блока питания 12. Первые выводы контактных групп третьего 13 и четвертого 14 реле подключены к первому выводу обмотки второго реле 19; вторые выводы подключены к положительному выходу блока питания 12, отрицательный выход которого соединен со вторыми выводами обмоток первого 16, второго 19 реле, отрицательными клеммами питания АЦП 8, блока сигнализации 22 и нерегулируемого источника питания 9, положительная клемма которого соединена с положительной клеммой питания АЦП 8, с входом блока питания 12, с первым выводом кнопки 15 и с первым выводом первой контактной группы первого реле 16, второй вывод которой соединен с первым выводом контактной группы второго реле 19, а второй вывод этой контактной группы соединен со вторым выводом кнопки 15 и первым выводом обмотки первого реле 1б. АЦП 8 интерфейсным выходом соединен с компьютером (на фигуре не показано).
Блок сигнализации 22 включает в себя первую 28 и вторую 29 светодиодные лампы, пятый 31 и шестой 30 резисторы, первый 26 и второй конденсаторы 27, первый 24 и второй 25 транзисторы. Эмиттеры транзисторов 24, 25 объединены между собой и подключены к отрицательному выходу нерегулируемого источника питания 10. База первого транзистора 24 соединена со вторым выводом пятого резистора 31 и неполярным выводом второго конденсатора 27. База второго транзистора 25 соединена со вторым выводом шестого резистора 31 и неполярным выводом первого конденсатора 26. Первые выводы резистров 30, 31 соединены между собой и подключены к первым выводам светодиодных ламп 28, 29, первому выводу обмотки второго реле 19 и первым выводам первой контактной группы четвертого реле 10 и первой контактной группы третьего реле 11. Вторые выводы светодиодных ламп 28, 29 подключены к полярным выводам конденсаторов 27, 26 и к коллекторам транзисторов 24, 25, соответственно.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение ~220 В подаемся к регулируемому 1 и нерегулируемому 9 источникам питания. Напряжение с нерегулируемого источника питания 9 поступает входы питания АЦП 8 и блока питания 12, который служит для снижения выходного напряжения нерегулируемого источника питания 9.
При нажатии на кнопку 15 замыкается ее контактная группа и напряжение с нерегулируемого источника питания 9 поступает на обмотки первого и второго реле 16 и 19. Переключаются первые контактные группы реле 16 и 19. Контактная группа реле 19 переключается в замкнутое состояние, контактные группы реле 11, 10 при этом находятся в разомкнутом состоянии.
Замкнутая вторая контактная группа реле 16 подает напряжение с регулируемого источника питания 1 на нагрузку, а первая контактная группа первого реле 16 замыкает цепь питания обмотки этого реле.
При отпускании кнопки 15 (кнопка 15 без фиксации контактной группы), питание на обмотку первого реле 16 продолжает поступать через первую контактную группу реле 16 и первую контактную группу второго реле 19. Данное подключение необходимо для того, чтобы при срабатывании аварийной сигнализации повторное включение кнопки 15 было возможно только после устранения причины срабатывания.
Схема защиты нагрузки от аварийных случаев работает следующим образом.
При пробое напряжения ~220 В первичной сети на выход регулируемого источника питания 1 это напряжение будет выпрямлено диодным мостом 3 и затем стабилизировано стабилитроном 4, резистор 6 необходим для ограничения тока на стабилитроне 4. Далее стабилизированное напряжение поступает на управляющий вход тиристора 5, который в свою очередь создает короткое замыкание в цели нагрузки (отключая тем самым ее питание) в течение времени, необходимого для перегорания предохранителя 2.
За отключение цепи питания нагрузки в аварийных случаях (превышение напряжения питания нагрузки, обрыв цепи нагрузки, короткое замыкание в цепи нагрузки) и включение аварийной сигнализации отвечает АЦП 8, который измеряет падение напряжения на втором резисторе 7, расположенном в цепи питания нагрузки.
В АЦП 8 установлены предельные значения измеряемого сигнала.
Если напряжение на измерительном входе АЦП 8 превысит значение установленного в нем предела, то через цифровой выход 1 АЦП 8, напряжение поступает на обмотку третьего реле 11. Контактная группа этого реле замыкает цепь питания обмотки второго реле 19. Переключается контактная группа второго реле 19, размыкая при этом цепь питания первого реле 16, которое в свою очередь размыкает цепь питания нагрузки и включает аварийную сигнализацию.
При обрыве/коротком замыкании в цепи нагрузки напряжение на измерительном входе АЦП 8 падает ниже установленного значения и через второй цифровой выход АЦП 8, напряжение поступает на обмотку четвертого реле 10. Контактная группа этого реле замыкает цепь питания обмотки второго реле 19. Переключается контактная группа второго реле 19, размыкая при этом цепь питания первого реле 16, которое в свою очередь размыкает цепь питания нагрузки и включает аварийную сигнализацию.
С помощью разработанного устройства проводились испытания, которые подтвердили, что новое техническое решение обеспечивает необходимую защиту нагрузки и регулирует на ней мощность в требуемом диапазоне.