ПРИБОР ДЛЯ ЗАПУСКА АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ И ПРОВЕРКИ БЛОКОВ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к конструкциям, используемым в области электроэнергетики и связи, в частности при ремонте автономных источников питания (далее - АИП) и определении неисправного блока стабилизации напряжения и управления (далее - БСНАУ).
При локализации неисправности термоэлектрогенератора (далее - ТЭГ) АИП необходимо убедиться в исправности БСНАУ каждого ТЭГа. БСНАУ включает клапан подачи газа, подает напряжение на образование искры розжига ТЭГ. Количество БСНАУ и ТЭГ может достигать 10 штук, это зависит от модификации АИП. В полевых условиях оперативно проверить правильность работы каждого БСНАУ затруднительно, в связи с этим приходится демонтировать БСНАУ и перевозить его в лабораторию для проверки качества его работы. Это значительно увеличивает время устранения неисправности ТЭГ.
При запуске АИП требуется источник напряжения 24 вольта. При этом используются две аккумуляторные батареи напряжением по 12 вольт. Они соединяются последовательно для получения 24 вольт. Две батареи имеют значительный вес и их переноска вызывает неудобство. В данном приборе применяется одна батарея с повышающим преобразователем.
Аналоги данного прибора для запуска АИП и проверки БСНАУ неизвестны.
Задачей полезной модели является повышение эффективности проведения ремонта и запуска АИП.
Техническим результатом полезной модели является создание и применение устройства, позволяющего запускать АИП и, в случае необходимости, оперативно определять неисправный БСНАУ.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается путем объединения в одном корпусе источника напряжения 24 В и модуля для проверки БСНАУ, контролирующего напряжение стабилизации БСНАУ, включение поджига, напряжение включения и удержания клапана подачи газа.
Электрическая блок-схема прибора представлена на Фиг. 1.
Прибор состоит из аккумулятора 12 В (1), регулируемого импульсного преобразователя 12/24 В и мощностью 800 Вт (2), модуля проверки БСНАУ (3), зарядного устройства для аккумулятора (4) со стабилизацией зарядного тока и автоматическим отключением по окончанию заряда.
Импульсный преобразователь (2) построен по схеме Step-Up [1, 2]. Он имеет микропроцессорное управление, дисплей (5) и клавиатуру (6). Выходное напряжение может регулироваться от 12 до 80 В, защита по току - от 0,01 до 10 А. Также он может быть использован в качестве аварийного источника питания оборудования связи напряжением 24-48-60 В.
Электрическая схема модуля проверки БСНАУ (3) представлена на Фиг. 2.
Модуль состоит из трех компараторов (5, 6, 7) и стабилизатора напряжения питания (8). Компараторы настраиваются на напряжения включения поджига, включения и удержание клапана подачи газа. Компараторы рассчитываются по методике [1]. Резистор (9) имитирует нагрузку БСНАУ - «клапан». Резистор (10) имитирует нагрузку БСНАУ - «поджиг».
На Фиг. 3 представлена упрощенная схема преобразователя Step-Up.
Повышенное напряжение на выходе получается следующим образом: входное напряжение подается на конденсатор входного фильтра Cin (11) и поступает на последовательно соединенные катушку индуктивности L (12) и коммутирующий транзистор VT (13). В точку соединения катушки и стока транзистора подключен диод VD (14). К другому выводу диода подключены нагрузка Rн (15) и шунтирующий конденсатор Cout (16).
Транзистор VT (13) управляется схемой управления (17), которая вырабатывает сигнал управления стабильной частоты с регулируемым коэффициентом заполнения импульсов. Диод VD (14) в нужные моменты времени блокирует нагрузку от ключевого транзистора.
Когда открыт ключевой транзистор, правый по схеме вывод катушки L (12) соединяется с отрицательным полюсом источника питания Uin. Нарастающий ток (сказывается влияние индуктивности) от источника питания протекает через катушку и открытый транзистор, в катушке накапливается энергия. В это время диод VD (14) блокирует нагрузку и выходной конденсатор от ключевой схемы, тем самым предотвращая разряд выходного конденсатора через открытый транзистор. Нагрузка в этот момент питается энергией, накопленной в конденсаторе Cout (16). В этот момент, напряжение на выходном конденсаторе падает.
Как только напряжение на выходе станет несколько ниже заданного, которое определяется настройками схемы управления (17), ключевой транзистор VT (13) закрывается, и энергия, запасенная в дросселе, через диод VD (14) подзаряжает конденсатор Cout (16), который подпитывает нагрузку. При этом ЭДС самоиндукции катушки L (12) складывается с входным напряжением и передается в нагрузку, следовательно, напряжение на выходе получается больше входного напряжения. Уровень напряжения зависит от настройки схемы управления (17), его можно поднять до 80 В. По достижении выходным напряжением установленного уровня стабилизации схема управления (17) открывает транзистор VT (13), и процесс повторяется с фазы накопления энергии.
Схема зарядного устройства показана на Фиг. 4.
Источник постоянного тока с выходным напряжением 15-17 В на схеме не показан. Он подключается к разъему Х1 (18).
На элементах VT1 (19) и DA1 (20) реализован стабилизатор тока заряда [3]. Резистором R2 (21) определяется ток заряда. DA2 (22) - компаратор отключения батареи при окончании заряда. VT2 (23) - используется в качестве ключа подачи зарядного тока в аккумулятор. Конденсатор С1 (24) служит для запуска зарядного устройства при включении питания 220 В. Аккумуляторная батарея подключается к разъему Х2 (25), светодиод, сигнализирующий процесс заряда, подключен к Х3 (26). По окончании заряда светодиод отключается. Резистором RV1 (27) можно регулировать напряжение окончания заряда батареи [1]. Транзистор VT1 (19) установлен на алюминиевый теплоотвод.
Моделирование работы устройства и трассировка печатных плат проводились в интегрированной среде разработки «Proteus 8.5» [4, 5].
Предлагаемый в данной полезной модели прибор не имеет аналогов, в связи с чем считается «новым».
Источники информации:
1. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых устройств / Г.И. Волович. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 528 с.
2. Браун М.; Попов С.Л. (перевод) Источники питания. Расчет и конструирование / Браун М. - М.: МК Пресс, 2007. - 288 с.
3. Регулируемые стабилизаторы напряжения [Электронный ресурс]. URL: https://rudatasheet.ru/datasheets/lm217-lm31 (дата обращения 08.07.2019).
4. Краткий учебный курс PROYEUS [Электронный ресурс]. URL: http://oproteus.narod.ru (дата обращения 09.07.2019).
5. Журнал «Радиоежегодник 2013. Выпуск 24. Proteus по-русски». [Электронный ресурс]. URL: www.rlocman.ru/radioyearbook (дата обращения 09.07.2019).