Механический прерыватель тока своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 16.09.2024

В статье описание устройства, которое при последовательном включении с нагрузкой обеспечивают периодическое прерывание тока через нее .

DD1.6 остается низкий уровень, при этом транзистор VT1 закрыт, а нагрузка обесточена.

Времязадающая цепь генератора состоит из элементов R3, R4. Сб. При указанных на схеме номиналах частота управляющих импульсов равна примерно 100 Гц при скважности около 1 4. Подбирая эти элементы, можно изменять частоту генерации от 0,005 Гц до десятков килогерц.

Коммутирующий элемент — полевой транзистор IRFP2907 (VT1) в корпусе ТО-247АС способен работать при напряжении сток-исток 75 В и токе стока до 209 А. Рассеиваемая корпусом мощность достигает 470 Вт (с теплоотводом, разумеется). Транзистор обладает чрезвычайно низким сопротивлением открытого канала — всего 0,0045 Ом, что обеспечивает малое падение напряжения на канале. Теплоотвод также необходим при высокой частоте переключения (максимальная температура кристалла — 175 °С).

Главная же особенность рассматриваемого прерывателя — его универсальность по питающему напряжению, допускающая применение в самых разных конструкциях без каких-либо переделок, например, для регулирования температуры паяльника питанием его импульсным током (при этом можно заменить транзистор VT1 более слаботочным), для управления самодельной декоративной подсветкой новогодних елок, работой ламп указателя поворотов автомобиля, управления двигателями постоянного тока в прерывистом режиме и т. д

Устройство собрано проволочным монтажом на технологической плате размерами 40×35 мм (рис. 3). Резисторы R1 и R2 — С5-5. Остальные резисторы и конденсаторы — любые.

Максимальное напряжение питания прерывателя ограничено на уровне 75 В — максимальным напряжением сток-исток транзистора IRFP2907 Однако при испытании устройство успешно работало при напряжении до 100 В Для надежной работы при напряжении питания, большем 75 В транзистор IRFP2907 можно заменить на IRFP150N, IRFP260N, IRFP3710. Это n-канальные полевые транзисторы в корпусе ТО-247 с большим допустимым напряжением сток-исток, но меньшим током стока.

В устройстве использован преобразователь напряжения МАХ680 в корпусе DIP8, требующий для работы четыре конденсатора обвязки, но можно применить МАХ681 в корпусе DIP14. которому вообще не нужны внешние элементы. Микросхемы DD1 и DA1 на плате установлены в панели.

Следует отметить, что при напряжении питания прерывателя более 50 В на резисторах R1 и R2 выделяется чрезмерно большая мощность и чтобы предотвратить перегревание, их следует принудительно охлаждать вентилятором. Стабилитрон VD1 придется установить на теплоотвод.

Описанный прерыватель тока успешно работает уже два года при испытаниях электронных блоков на безотказность.

В прерывателях переменного тока обычно используются незапираемые тиристоры или симисторы.

Изменение полярности напряжения питающей сети обеспечивает выключение таких силовых приборов при уменьшении их токов до нуля. Таким образом, их недостаток, состоящий в том, что выключение с помощью импульсов управления невозможно, в прерывателях переменного тока нивелируется.
Более того, здесь указанное свойство может оказаться полезным, так как фактический разрыв силовой цепи без воздействия управляющих сигналов всегда происходит при почти нулевом токе, что снижает перенапряжения в случае индуктивной нагрузки (ниже этот вопрос рассмотрен подробней).
Прерыватели на тиристорах. Обратимся к прерывателю (рис. 4.8), подключенному к активной нагрузке с сопротивлением Ян.

Предполагаем, что входное напряжение — синусоидальное:

Система управления формирует в необходимые моменты времени импульсы для включения тиристоров. Через iyi и iy2 обозначены токи управляющих электродов.
В силовой электронике широко используют понятие угла управления. Применительно к рассматриваемому прерывателю углом управления называют угол сдвига по фазе между началом каждой положительной полуволны входного напряжения и соответствующим моментом включения тиристора, Г, а также равный ему угол сдвига по фазе между началом каждой отрицательной полуволны и соответствующим моментом включения тиристора, Пусть угол управления а равен нулю. Изобразим временные диаграммы (рис. 4.9), характеризующие прерывателя (хотя по оси абсцисс откладываются значения со/, такие диаграммы также называют временными, так как при постоянном значении со они также показывают развитие процессов во времени).

Так как а = О, в каждый момент времени один из тиристоров будет включен и напряжение иТ будет практически нулевым (как указывалось выше, напряжение на включенном тиристоре составляет примерно 1 В). Поэтому напряжение на нагрузке будет повторять входное напряжение.

Пусть а = 90 электрических градусов (эл. град.), что соответствует значению радиан (рад). В этом случае (рис. 4.10) действующее напряжение на нагрузке будет пониженным.
Очевидно, что при а 2 180 эл. град, напряжение на нагрузке будет нулевым.

Действующее значение ившх напряжения на выходе при измерении угла управления в радианах определяется выражением:

Эту зависимость называют регулировочной характеристикой. Фазовое регулированиеi рассмотренное на примере прерывателя на тиристорах, широко используется в силовой электронике. Оно характерно тем, что изменение напряжения на нагрузке достигается изменением угла управления.

Так как включение силовых приборов производится с помощью импульсов управления, фазовое регулирование называют также импульсно-фазовым управлением.
Недостатком устройств с фазовым регулированием является сильно отличающаяся от синусоидальной форма тока, потребляемого от сети (для активной нагрузки форма тока совпадает с формой напряжения м). Вследствие этого напряжение сети также искажается. ток содержит основную гармонику с частотой напряжения питающей сети и спектр высших гармоник. Первая гармоника тока отстает по фазе от напряжения питающей сети.

Если же угол управления — нулевой, то указанные искажения отсутствуют.

Использование импульсов управления обеспечивает включение тиристоров в строго заданные моменты времени и облегчает их режим работы. Однако достаточно часто используют простейшие схемы управления со сравнительно медленным нарастанием тока управления.

Обратимся к схеме с контактом кнопки или реле (рис.4.11).

При разомкнутом контакте S тиристоры не включаются. Пусть контакт замкнут, иа> 0 и тиристоры выключены. Тогда, в соответствии с изложенным. При этом будет протекать ток в цепи, содержащей следующие элементы: точка я, Z, А, S, цепь управления тиристора Г, (цепь управляющий электрод — катод), точка Б. Пренебрегая падением напряжения на диоде D2 и в цепи управления, получаем По мере роста напряжения ивх этот ток будет увеличиваться и тиристор Тх включится. Тиристор Г2, находящийся под обратным напряжением, естественно, является выключенным. На его управляющем рп — переходе (управляющий электрод — катод) имеется обратное напряжение, равное по модулю падению напряжения на диоде D2 (примерно 0,7 В), поэтому iy2 = 0. После включения тиристора, Г, и Т «1 В, поэтому iyX ~ 0 (включение тиристора автоматически снимает сигнал управления). При изменении полярности входного напряжения тиристоры меняются ролями.

Из изложенного следует, что очередной тиристор включается при малом по модулю, но заметном напряжении ивх, что вызывает скачок тока в силовой цепи. Кроме прочего это создает помехи.

Таким образом, данная схема обеспечивает работу прерывателя при угле управления, близком к нулю, не позволяет плавно изменять действующее напряжение на нагрузке и дает возможность только включать ее или отключать. Обратимся к схеме прерывателя на основе симистора (рис. 4.12).

Эта схема по своим свойствам полностью аналогична предыдущей. Но ток управления /у симистора VS может быть как положительным, так и отрицательным. Симистор включается, если исим > 0 (при этом iy

В рассматриваемой схеме роль контакта играет фототиристор оптопары U, Если система управления обеспечит протекание тока id через светодиод оптопары, фототиристор включится, потечет ток /у (положительный или отрицательный) и симистр VS включится. Такая схема управления является несоизмеримо более быстродействующей в сравнении с контактными, но и она неспособна включать симистор точно в начале каждой полуволны питающего напряжения.

Более совершенные схемы управления формируют качественные, с крутыми фронтами импульсы управления вне зависимости от напряжения на тиристоре (симисторе). Они обеспечивают включение прибора и в самом начале каждой полуволны напряжения питания, и в любой другой момент времени (если в силовой цепи имеется необходимое напряжение). Прерыватели, в которых силовые приборы включаются точно в момент перехода питающего напряжения через ноль, называют устройствами с контролем перехода фазы коммутируемого напряжения через ноль. Уровень помех у них пониженный.

Защита силовых приборов в прерывателях от перенапряжений является важной проблемой, так как превышение допустимого напряжения может вызвать пробой и выход приборов из строя.

Одной из причин возникновения перенапряжений является наличие даже небольшой индуктивности нагрузки или соединительных проводов.
Обратимся к схеме с активноиндуктивной нагрузкой (рис. 4.14).

Рассмотрим подробно процесс выключения тиристора.Пусть в начале рассматриваемого малого отрезка времени тиристор включен, но ток / вследствие изменения входного напряжения стремится к нулю (рис. 4.15). В момент времени t напряжение ивх изменяет полярность. С некоторой задержкой, вызванной влиянием индуктивности L, изменит полярность также ток / (момент времени г2). Обратный (отрицательный) ток i будет протекать из-за наличия избыточных зарядов в полупроводниковой структуре тиристора.

К моменту времени /3 избыточные заряды настолько уменьшатся, что увеличение модуля тока / прекратится. Напряжение ит к этому моменту станет отрицательным и практически сравняется с напряжением ивх. С момента времени начнется быстрое уменьшение по модулю тока /, вызванное дальнейшим уменьшением избыточных зарядов, причем скорость изменения тока будет определяться внутренними процессами в тиристоре вне зависимости от параметров внешней цепи. Это приведет к скачкообразному росту обратного напряжения. Максимальное по модулю значение Uмакс этого напряжения определяется выражением, где производная тока по времени в момент времени.

Так как uex (t$) 0> модуль напряжения Uмакс равен сумме модулей напряжений uex(t3) и L. Напряжение Uмакс может оказаться чрезмерно большим по модулю, вполне достаточным для пробоя тиристора. К моменту времени г4 напряжение на тиристоре сравняется с входным напряжением. Для предотвращения пробоя тиристоров (симисторов) в прерывателях достаточно часто используют дополнительные элементы. Обратимся к рекомендуемой схеме включения отечественного прерывателя (твердотельного оптоэлектронного реле) 5П19.10ТСВ110012 (напряжение изоляции 4000 В, среднеквадратичное значение коммутируемого напряжения 630 В, пиковое значение коммутируемого напряжения 1200 В, среднеквадратичное значение коммутируемого тока 100 А, импульсный коммутируемый ток 1000 А при длительности импульса 10 мс) (рис. 4.16).

Рассматриваемое устройство имеет оптоэлектронную гальваническую развязку входной и силовой цепей.

Для защиты от перенапряжений используется ДС цепочка (Д и С) а также варистор R2 (нелинейный резистор, ток которого начинает быстро возрастать после достижения напряжением некоторого порогового значения). br> Энергия, запасенная в индуктивности, при выключении тиристоров поглощается варистором и /С цепочкой, и перенапряжение ограничивается. Естественно, указанные элементы ограничивают перенапряжения, вызванные и другими причинами (например, кратковременным увеличением напряжения ивх).
Реверсивные однофазные прерыватели фактически содержат два рассмотренных обычных (нереверсивных) прерывателя и обеспечивают, к примеру, изменение направления вращения однофазных электродвигателей.

Трехфазный прерыватель (рис. 4.17) по существу состоит из 3 однофазных прерывателей. Нагрузки могут быть соединены в звезду (рис. 4.17, а) или в треугольник (рис.4.17, б).
Реверсивные трехфазные прерыватели обеспечивают изменение направления вращения трехфазных электродвигателей.
Преимуществами бесконтактных переключающих устройств в сравнении с контактными являются: эвг..
• большая допустимая частота переключений,
• большой срок службы,
• искробезопасность и взрывобезопасность,
• бесшумность,
• простота обслуживания и малые эксплуатационные расходы.

Концевые выключатели: виды, принцип работы и монтаж

Концевые выключатели в основном применяются в промышленной, бытовой автоматике, а также в электротехнических изделиях. По своим функциям устройства аналогичны обычному выключателю, имеются отличия лишь в конструктивности. Все виды таких датчиков действуют на мотор любого привода, а также пускатель и цепи освещения.

Концевым называется конечный выключатель, который устанавливается в системе управления формирования сигнала, дающего разрешение на дальнейшую работу схемы. Он, как правило, имеет несколько пар контактов (открытых и закрытых). Но существуют и бесконтактные концевики, которые состоят из инфракрасного светодиода и фотоэлемента, расположенных друг напротив друга.

Устройство

Выключатель концевой состоит из подвижных контактных элементов и неподвижных. Он имеет металлический корпус, в котором установлен весь механизм. Устройство выключателя приведено на схеме ниже.

Механический концевой выключатель (конструктивная часть)

Основным параметром концевиков является свободный ход штока выключателя, который в зависимости от модификации составляет 0,5-2,7 мм. Рабочий ход выключателей измеряется миллиметрами. Поэтому устройства могут использоваться с применением дополнительного рычага, который оснащается небольшим роликом.

Применение

Концевые выключатели применяются:

в мебельной продукции;
в автомобилестроении;
в быту и бытовой технике;
на производстве.

Концевые выключатели подразделяются на следующие виды:

механические;
бесконтактные;
герконовые;
ультразвуковые;
емкостные;
сенсорные (оптические);
индуктивные.

Механические

Механические концевики являются основным видом выключателей в строительстве, а также производстве и металлургии. Наличие резиновых уплотнений на контактной группе является защитой устройств от пыли и грязи.

Контакты механических концевиков способны выдерживать силу тока до 16 ампер.

Механические выключатели бывают:

кнопочные;
рычажные;
роликовые.

Бесконтактные

Бесконтактные концевики работают на транзисторном ключе, который обладает небольшим сопротивлением. К преимуществам таких устройств можно отнести отсутствие подгорания контактов, а также компактность.

Как подключить концевой выключатель

Прежде чем соединять провода устройств, необходимо отключить электричество, произведя переключение в щитке. Установка концевого выключателя требует тщательной настройки срабатывания.

Для монтажа и подключения прибора нужно зафиксировать дверь с помощью четырех саморезов так, чтобы она в закрытом состоянии надавливала на клавишу концевого выключателя, а в открытом — кнопка освобождалась. Подсоединить электроцепи выключателя через клеммную колодку к току 220 В.

Выключатель концевой в электрической цепи должен быть последним элементом перед питающим проводом.

Для входной двери

Концевой выключатель на входную дверь предназначен для обеспечения функционирования сигнализации и активации света в квартире. Целесообразнее устанавливать бесконтактные датчики, т. к. они занимают мало места и довольно надежны при эксплуатации.

Перед монтажом следует учитывать положение двери и концевика. Для подсоединение прибора электроцепи необходимо проводить на несгораемом основании в противопожарных целях. Работать по монтажу и настраивать выключатель следует сертифицированным инструментом.

Для шкафа-купе

Целю установки концевых выключателей является обеспечение автоматического освещения при открывании двери. Для начала необходимо проложить к шкафу электропроводку.

На торцах раздвижных дверей требуется установить дверной механический выключатель с напряжением 220 вольт. Все провода необходимо уложить в защищенных лотках. Затем производится разметка установки светильника и концевых.

После монтажа выполняется подключение проводов и налаживается работа концевых выключателей.

Для раздвижных дверей

Для раздвижных дверей монтаж концевого выключателя производится аналогично установке для мебели, но следует при этом применять ультразвуковой датчик.

Для распашных дверей

Для распашных дверей нужно применять механический кнопочный выключатель типа 4313WD. Провода к месту установки прокладываются в лотках. Наладку работы выключателя своими руками нужно выполнять аккуратно не повредив его, т. к. рабочий ход штока составляет 3,5 мм.

Для ворот

Для автоматического открытия и закрытия ворот применяются роликовые механические концевые выключатели. Сделать установку возможно только на откатных воротах, т. к. они имеют меньшие люфты механической части, чем распашные. На торцах ворот необходимо установить концевые, которые будут подключены на двигатель привода открытия и к пускателю.

При установке устройств выключателей на ворота проводники к электродвигателю подводятся в гофрированной трубе, а выключатель выбирается во влагостойком корпусе.

Для автомобиля

Установка концевых выключателей в машине необходима для функционирования сигнализации и освещения. На двери капота и багажника применяется простой кнопочный переключатель. Для дверей салона — бесконтактный. После подключения концевиков для авто следует настроить чувствительность работы охранной системы.

Фотогалерея

Основные концевые выключатели, изображены на фото.

Рычажный механический выключатель Кнопочный переключатель Бесконтактный датчик Роликовый выключатель

На видео представлено устройство концевых выключателей. Снято каналом chipdip.

Концевой выключатель для двери: принцип работы и схема подключения

Концевой выключатель является электрическим устройством, которое применяется в управленческих системах как датчик, формирующий сигнал в момент появления механического контакта подвижных механизмов. Какое у него устройство, каков его принцип работы и правила подключения? Об этом и другом далее.

Типы и применение

Концевик бывает защитным или функциональным. Первый используется, для того чтобы активировать движение вниз, а второй — регулярно включать и отключать свет или подобные предметы. Обе разновидности активно применяются в строительстве, машиностроении, металлургии и производственной автоматизированной сфере.

Также стоит указать, что он бывает роликовым, рычаговым, поплавковым и кнопочным. Есть микровыключатели, сфера применения которых это электроника и бытовые приборы.

Сфера применения оборудования

Кнопочные

Кнопочные проводники используются, для того чтобы включать освещение или другие электротехнические приборы воздействием на кнопку. Воздействие может быть как нажатием кнопки, так и нажатием удлиненного штока. Установка их занимает непродолжительное время.

Роликовые

Выключатели, являющиеся электромеханическими приборами, созданные для управления объектами. Широко распространены в промышленной и бытовой сфере.

Подобные устройства работают не благодаря электроимпульсу, а благодаря механическому воздействию на ролик. В момент усилия, замыкается или размыкается контакт, и подается сигнал управляющего или сигнализирующего типа.

Применяются подобные изделия в металлургии, строительстве и машиностроении.

Обратите внимание! Чаще всего, они снабжаются замыкающими и размыкающимися контактами, резиновыми уплотнителями.

Роликовая разновидность как просто подключаемая модель

Рычажные

Концевики, работающие благодаря исполнительному механизму или двери. Имеют схожий принцип работы, как у кнопочных моделей. Главным отличием является наличие рычажка, соединяемого с подвижной частью контактов. Стоит указать, что подобным образом работают поплавковые и ползунковые модели.

Оптические

Концевики, оснащенные инфракрасным светодиодом и особым транзистором, которые улавливают сигнал. Фототранзистор работает, вне зависимости от того, какое освещение. В момент прерывания светодиодного луча фотоэлемент закрывается. Так выключается исполнительный механизм, где он подключается.

Концевые выключатели, оснащенные при помощи инфракрасного светодиода и специального транзистора, которые улавливают фототранзистор.

Магнитные

Проводники, активирующиеся в момент приближения определенной пространственной точки. Настроены на магнит, который входит в конструкцию движущегося механизма. Имеют один или несколько ферромагнетичных контактов.

При приближении магнита, контакты замыкаются, и подается сигнал об этом в схему управления. Основное преимущество подобного устройства в полном отсутствии механического действия и заметном повышении срока службы.

Создается каждый магнитный концевик в корпусе стекла или пластика.

Обратите внимание! Обладает миниатюрными габаритами.

Автомобильные

Концевики, применяемые в сигнализации с освещением. Относятся к механической модели, поскольку обладает тем же принципом работы. По конструкции имеют один выход с подключаемым положительным потенциалом и отрицательную клемму — корпус, который зажимается к металлическому кузову. При этом необходимо, чтобы концевики были защищены от краски.

Шпиндельные

Концевики, ограничивающие механизм движения, использующийся как путевой выключатель. Могут быть применены там, где есть вращение вала. Благодаря вращающимся механизмам, переключается контактная группа ограничителя входа, вращающегося вала или путевого выключателя циклического управления.

Шпиндельная модель как наиболее просто работающая

Пневматические

Проводники, реагирующие на системное давление, которые останавливает подачу воздуха с каким-либо газом. Устройства, останавливающие сжатый воздух или другой газ благодаря нажатию управляющей кнопки или рычага. При этом есть разновидности, срабатывающие в момент достижения конкретного системного давления.

Правила подключения

Несмотря на достаточно простую конструкцию концевых выключателей, они используются в электрооборудовании, где есть сложные электрические цепи.

В итоге, подключать их должны специалисты, умеющие работать с принципиальным схемами подключения концевых выключателей. Подключение датчика происходит двумя проводами, красным и черным.

Первый находится под напряжением, второй без него. Установлены они в цепи так, как указано на схеме.

При срабатывании прибора создается щелчок. Индикаторный вид выключателя подключается так же, как и обычный механический. Есть еще третий провод зеленого цвета. О том, что сработал выключатель, будет сигнализировать светодиод со щелчком.

Обратите внимание! Сбой работы может происходит из-за запыленности с солнечным светом. Если сработает оптическая пара, то включится светоизлучающий диод.

Специфика подключения оборудования

Маркировка концевых выключателей

Каждое коммутирующее устройство обладает своей маркировкой. Если его расшифровать, то можно заполучить всю информацию о том, как работает конкретный концевой выключатель. Первые две цифры выключателя это буквенное обозначение, вторые две — номер серии, следующая — исполнение.

Следующие две цифры являются контактами, последующие — исполнением рабочих элементов и степенью защиты. Последние две цифры считаются климатическим исполнением и категорией применения. Как правило, кроме маркировки, каждое изделие имеет указание гарантии качества и производителя. Нередко эти данные прописываются рядом с маркировкой.

Таблица маркировки концевых выключателей

В целом, концевой выключатель является электротехническим прибором, который предназначен, чтобы размыкать и замыкать рабочую электроцепь.

Бывает механическим, кнопочным, роликовым, рычажным, бесконтактным, емкостным, индуктивным, оптическим, ультразвуковым, магнитным, автомобильным, шпиндельным и пневматическим.

Подключается по специальным электросхемам, основываясь на имеющихся технических особенностях. Имеет специальную маркировку, в зависимости от вида и применения.

Электронный прерыватель тока (К561ТМ2, КП741)

Для практического применения или различных экспериментов нередко требуется прерыватель постоянного тока, представляющий собой двухполюсник, периодически включающий и отключающий питание нагрузки. Особенно часто такой прерыватель требуется автомобилистам, например, для замены вышедших из строя термоэлектрических или электронных прерывателей тока в блоках указателей поворотов, аварийной сигнализации, дополнительных стоп-сигналов и проблесковых маячков.

Появление мощных МОП транзисторов с индуцированным каналом позволяет создать бесконтактный коммутатор нагрузки, падение напряжения на котором во включенном состоянии не превышает единиц-сотен милливольт при токе нагрузки 10 МА…25 А. Устройство, принципиальная схема которого приводится на рис. 5.14, работоспособно в интервале питающих напряжений 8…16 В. Максимальный ток управляемой нагрузки ограничен лишь параметрами примененного транзистора и в некоторых случаях может достигать нескольких сотен ампер.

Работает устройство так. При включении напряжения питания через коммутируемую нагрузку RH, резистор R3 и диод VD2 быстро заряжаются конденсаторы С2, СЗ. В качестве генератора импульсов используется мигающий светодиод HL1. Прямоугольные импульсы поступают на цепь из триггеров DD1.1, DD1.2, образующую делитель частоты на 4. Таким образом, на затвор полевого транзистора поступают прямоугольные импульсы, следующие со скважностью 2, и с размахом, равным напряжению питания микросхемы.

Когда на затворе транзистора VT1 имеется лог. 1, он открыт и на нагрузку поступает почти полное напряжение питания, а когда лог. 0 — транзистор закрывается, напряжение на правом по схеме выводе резистора R3 становится равным напряжению питания. Из этого следует, что накопительные конденсаторы С2, СЗ регулярно подзаряжаются в те моменты, когда нагрузка обесточена. Так как полевой транзистор в этом устройстве большую часть времени находится в статическом состоянии, то для его переключения энергия почти не расходуется. Основной потребитель тока — мигающий светодиод. Яркость вспышек в данном случае не имеет никакого значения, так как выбран микротоковый режим его работы. Пульсации напряжения на конденсаторах С2, СЗ не превышают 1,5 В.

Элементы VD1, R3 предназначены для защиты микросхемы и полевого транзистора от повреждения при повышении напряжения питания, вызванного, например, неисправностями автомобильного реле-регулятора напряжения. Предохранитель FU1 защищает транзистор при коротком замыкании в цепи нагрузки.

Частоту коммутации тока нагрузки можно увеличить вдвое, если левый вывод резистора R2 подключить к выв. 13 или 12 DD1.1. Недопустимо подключение цепи затвора VT1 напрямую к мигающему светодиоду. Схема тактового генератора на мигающем светодиоде выбрана для простоты и наглядности. Ее можно заменить другим экономичным генератором, построенным, например, на КМОП версии таймера 555 — ALD1504, ALD4503. При этом становится возможной работа генератора на звуковых частотах.

Конденсаторы С2, СЗ должны быть хорошего качества, так как при потере их емкости может произойти повреждение дорогостоящего полевого транзистора. Именно поэтому используются два параллельно включенных конденсатора. Можно использовать отечественные танталовые или ниобиевые конденсаторы серий К52, К53. Стабилитрон VD1 — любой маломощный стабилитрон на 12…15 В. Диод VD2 — любой кремниевый из серий КД503, КД510, Kfl521,1N4148. Микросхему К561ТМ2 можно заменить на КР1561ТМ2, К564ТМ2 или построить соответствующий узел на других счетчиках-делителях этих серий. Мигающий светодиод подойдет любой, например, L56BID, L816BRSRC/B. Следует отметить, что на него не должен попадать яркий свет, иначе возможна остановка генерации.

Максимальный коммутируемый ток нагрузки зависит от выбранного типа полевого транзистора. Для надежности и снижения потерь на открытом канале сток-исток транзистора желательно выбрать экземпляр с максимальным током стока, примерно вдвое большим, чем максимальный ток нагрузки. Для нагрузки, потребляющей ток до 25 А, подойдут n-канальные полевые транзисторы КП747А, КП783А, IRFP150, IRFP450, серий КП723, КП741, КП742. Для коммутации нагрузки с током потребления до 100 А подойдет транзистор IRF1704, имеющий сопротивление открытого канала не более 0,004 Ом. Можно использовать и параллельное включение двух-трех однотипных транзисторов. Если устройство будет применяться для коммутации ламп накаливания, следует обращать внимание на максимальный импульсный ток, который может выдерживать выбранный тип транзистора, так как сопротивление холодной вольфрамовой нити лампы накаливания примерно в 10 раз меньше, чем разогретой до рабочей температуры. При использовании прерывателя тока совместно с узлами, содержащими большие индуктивности (электромагнитное реле, звуковые излучатели), выводы сток-исток нужно зашунтировать маломощным стабилитроном на 30…40 В для защиты транзистора от выбросов напряжения самоиндукции.

Полевой транзистор устанавливают на небольшой теплоотвод. Так как при увеличении температуры кристалла растет и сопротивление открытого канала, желательно, чтобы температура корпуса транзистора при длительной работе на максимальном токе не превышала 60°С.

При монтаже микросхемы и транзистора обязательно следует принимать меры по защите от статического электричества.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008

Схема подключения концевого выключателя к пускателю

Сфера применения

Ограничитель типа ОИН-1 используется достаточно часто. Его подключают в вводные щитки или для учёта потребителей. Желательно подключать его до счетчика, чтобы обезопасить и его.

Маркировка от производителя

Если необходимо построить дом и подсоединить всю территорию усадьбы к источнику электрической энергии – в техническом плане для такого подключения уже прописана норма установки ОИН-1 для защиты от скачков напряжения. Но это указание выполняется в основном, как прописано в правилах устройства электроустановок – при воздушном вводе провода.

Переключатель на два направления (двухполюсный) также относится к электрическим коммутационным устройствам, как и обычный (однополюсный) выключатель. Но если последний позволяет только разорвать или соединить электрическую цепь, то переключатели могут оперировать несколькими соединениями. На рисунке ниже наглядно показаны их основные отличия.

Схематическое изображение различных коммутационных устройств

На рисунке показано:

обычный выключатель и вариант его подключения;
пример использования сдвоенного выключателя;
подключение двухполюсного выключателя;
коммутатор.

Заметим, что переключатели могут быть на два и более направлений, например, четырехполюсный или силовой трехфазный. О последних имеет смысл рассказать более подробно.

Трехфазные коммутаторы

Схема переключения обмоток электродвигателя

Обозначения на схеме:

А, В, С – фазы питания;
С1, С2, С3, С4, С5, С6 – выходы обмоток электродвигателя;
SA – трехполюсный силовой коммутатор.

Сфера применения

Маркировка от производителя

Вам это будет интересно Как составлять схемы

Многопозиционные коммутаторы модульного типа

Кулачковый пакетный переключатель — наиболее распространенный тип данных устройств, как и другие коммутаторы, он применяется для управления различными видами электрических нагрузок.

Сфера применения кулачковых коммутаторов довольно обширна, приведем несколько примеров их использования:

коммутационные щиты управления переменным и постоянным током;
системы аварийного выключения, автоматического ввода резерва, переключения режимов работы электродвигателей;
управление трансформаторными подстанциями и освещением;
оборудование для подстанций (управление заземлителями, секционными выключателями, разъединителями и т.д.);
переключение режимов нагревательного оборудования (включение, выключение, переключение электронагревательных элементов нагрузки);
выбор режима работы электросварочного оборудования и т.д.

Кулачковые переключатели состоят из нескольких пакетов (каждый из которых отвечает за коммутацию одной линии), помещенных в один корпус. На нижнем рисунке показано устройство такого пакета.

Пакет кулачкового коммутатора

Обозначения на рисунке:

Заметим, что пакетный рубильник (кулачковый коммутатор) может быть на несколько положений, включая нулевое, то есть когда контакты разъединены. На рисунке показано состояние коммутатора в нейтральном положении.

Схематическое изображение переключателя в нулевом положении

Коммутатор ABB в режиме нулевого положения

Заметим, что все основные характеристики коммутаторов указываются на корпусе устройств, там отображаются:

тип коммутатора;
номинальный ток, на который рассчитан переключатель;
схема и таблица коммутации;
класс защиты.

Ниже показана схема и таблица коммутации, изображенная на корпусе переключателя направления вращения SPAMEL.

Схема и таблица коммутации переключателя SPAMEL

Благодаря такой таблице наглядно видно, в каком положении, какие группы контактов соединяются.

Бесконтактный прерыватель электронной системы зажигания

Автолюбители, установившие на свой автомобиль электронную систему зажигания наверное уже оценили ее преимущества. Контактный же прерыватель продолжает по-прежнему доставлять хлопоты. Эрозия, окисление, загрязнение контактов заставляют автолюбителя периодически проводить работу по поддержанию их рабочего состояния. Избавиться от этих забот можно, если дополнить электронную систему зажигания формирователем импульсов с бесконтактным датчиком.

Известно несколько типов датчиков, способных работать в бесконтактных системах зажигания — фотоэлектрические, гальваномагнитные, параметрические. К параметрическим относят те датчики, в основе работы которых лежит превращение изменения измеряемой величины в изменение параметра — емкости, индуктивности, сопротивления, магнитного сопротивления. Наиболее доступен для изготовления в любительских условиях параметрический электромагнитный датчик. Его работа основана на свойстве магнитопровода катушки, в которой протекает переменный электрический ток, изменять свое магнитное сопротивление при введении в зазор магнитопроеода ферромагнетика с малым удельным магнитным сопротивлением.

В литературе неоднократно были описаны параметрические датчики для бесконтактной системы зажигания, например [1, 2, 3]. В этих конструкциях катушка датчика, намотанная на Ш-образном ферритовом магнитопроводе, входит в состав блокинг-генератора. У такого решения много недостатков — сложность изготовления в любительских условиях магнитопровода датчика, слишком малый зазор между магнитопроводом и переключающим диском, значительный потребляемый ток.

Эти электронные системы зажигания рассчитаны на подключение контактного прерывателя, поэтому входной узел у них построен таким образом, чтобы обеспечить ток через замкнутые контакты прерывателя 70…180 мА. Столь значительный ток выбран для уменьшения чувствительности системы к состоянию контактов прерывателя . Обязательным для электронной системы зажигания является узел подавления дребезга контактов. Применение же бесконтактного прерывателя позволяет исключить из системы узел подавления дребезга контактов, выбрать гораздо меньший ток входного узла и таким образом сделать ее более надежной и экономичной. В рамках этой статьи просто невозможно дать рекомендации по модернизации готовых систем зажигания, поскольку существует множество схемных решений как промышленных, так и любительских.

Принципиальная схема бесконтактного прерывателя показана на рис.1. Датчик представляет собой катушку 11, которая вместе с конденсатором СЗ входит в состав генератора, выполненного на транзисторах VT1.1, VT1.2 микросборки VT1. При вхождении зубца диска в зазор магнитопровода катушки происходит срыв колебаний генератора, так как энергия электромагнитного поля катушки расходуется на образование вихревого тока в зубце.

В этот момент ток коллектора транзистора VT1.1 уменьшается, вызывая увеличение напряжения на коллекторе. Триггер Шмитта, выполненный на транзисторах VT2, VT3, формирует сигнал с крутыми фронтом и спадом. Транзистор VT4 работает в режиме переключения.

Вхождение зуба переключающего диска в зазор датчика соответствует моменту замыкания контактов прерывателя. Эквивалентный угол замкнутого состояния контактов определяется в основном угловой шириной зубца диска; этот угол выбран равным 50°. Небольшая погрешность в определении угла замкнутого состояния контактов обусловлена гистерезисом триггера Шмитта.

Температурная стабилизация генератора обеспечена отрицательной обратной связью по постоянному току через резистор R2, включенный в цепь эмиттера транзистора VT1.1, диодной термокомпенсацией (диодное включение транзистора VT1.2) и применением согласованной пары транзисторов, размещенных на одном кристалле. Ток через эмиттерный переход транзистора VT1.2 вы бран небольшим, около 1,5 мА. Благодаря этим мерам стабильность режима генератора сохраняется в температурном интервале -48…+90°С.

Напряжение питания генератора и триггера Шмитта фиксировано стабилитроном VD1, что исключает зависимость момента зажигания от напряжения бортовой сети автомобиля. Светодиод HL1 служит для установки момента зажигания и визуального контроля работы прерывателя.

Катушка L1 намотана на кольцевом магнитопроводе типоразмера 1(7х4х2 из феррита 2000НМ. В магнитопроводе пропилен сквозной паз шириной 3 мм, а обмотка размещена на стороне, противоположной пазу. Обмотка состоит из 37+50 витков провода ПЭВ-2 0,12. Ширина намотки — 3,5…4 мм. Магнитопровод в месте намотки необходимо обмотать одним слоем лакоткани или покрыть несколькими слоями лака.

К обмотке припаивают выводы длиной 200 мм из провода МГТФ, изолируют места пайки и вставляют катушку в экранирующую коробку с прорезью спереди. Положение магнитопровода 5 в коробке 2 и размещение ее на крепежном фланце 1 иллюстрирует рис.2. Коробку можно изготовить из листовой латуни или меди (но не стали) толщиной 0,2…0,4 мм. Магнитопровод фиксируют относительно прорези, вставив в нее вкладыш из пористой резины, обернутый полиэтиленовой пленкой, после чего заливают коробку эпоксидной смолой.

После затвердевания смолы коробку припаивают к фланцу 1, выполненному из фольгированного стеклотекстолита, латуни или стали. Жгут выводов 3 закрепляют на фланце хомутом 4, фиксированным пайкой.

В электронном узле применены резисторы МЛТ, конденсаторы К1-7 (С1 — СЗ), К53-14 (С4, С5). Транзисторную сборку КР159НТ1Б заменять отдельными транзисторами крайне нежелательно, так как ухудшится стабильность генератора, особенно в области отрицательных значений температуры.

Все детали формирователя, кроме катушки L1, размещены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Плату, установленную в прочную, плотно закрывающуюся коробку, следует монтировать возможно ближе к прерывателю-распределителю автомобиля.

Налаживание формирователя сводится к подборке резистора R3. Подключив вольтметр к коллектору транзистора VT1.1, подбирают этот резистор по минимуму показаний вольтметра — напряжение должно быть 2…3 В. Затем вводят в прорезь датчика стальную пластину. При этом показания вольтметра должны увеличиться до 6…6,5 В.

Конструкция зубчатого диска, рассчитанного для установки на четырехцилиндровый двигатель, показана на рис.4. Диск можно изготовить из любой малоуглеродистой мягкой стали. Его фиксируют стопорными винтами на кулачке прерывателя.

На подвижной пластине просверлить в соответствии с рис.5 два отверстия сверлом диаметром 2,1 мм и нарезать резьбу М2,5 для крепления катушки-датчика. Восстановить соединение пластин и закрепить на подвижной пластине двумя винтами М2,5 фланец с датчиком. Установить пластины на место, надеть зубчатый диск на кулачок, отрегулировать положение его зубца в пазу датчика так, чтобы зазоры сверху и снизу были одинаковы и зафиксировать диск двумя стопорными винтами М2.

После выполнения всех электрических соединений включить зажигание и, поворачивая пусковой рукояткой коленчатый вал двигателя, убедиться в срабатывании бесконтактного прерывателя по зажиганию и погасанию светодиода. Затем можно приступить к установке момента зажигания. Методика этого процесса хорошо описана в инструкции по эксплуатации автомобиля. Моменту зажигания соответствует включение светодиода.

Плату формирователя можно встроить в кожух электронной системы зажигания.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
VT1	Транзисторная сборка	КР159НТ1Б	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
VT2, VT3	Биполярный транзистор	КТ361Г	2	Поиск в Aliexpress	В блокнот
VT4	Биполярный транзистор	КТ815А	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
VD1	Стабилитрон	КС170А	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
C1	Конденсатор	0.047 мкФ	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
C2	Конденсатор	4700 пФ	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
C3	Конденсатор	1000 пФ	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
C4	Электролитический конденсатор	10 мкФ 16 В	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
C5	Электролитический конденсатор	47 мкФ 16 В	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R1, R7	Резистор	4.7 кОм	2	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R2	Резистор	910 Ом	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R3	Резистор	7.5 кОм	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R4	Резистор	47 кОм	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R5	Резистор	620 Ом	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R6	Резистор	5.6 кОм	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R8	Резистор	3 кОм	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R9	Резистор	330 Ом	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
R10	Резистор	3.6 кОм	1	Поиск в Aliexpress	В блокнот
L1	Катушка индуктивности	1	Устанавливается в трамблере	Поиск в Aliexpress	В блокнот
HL1	Светодиод	АЛ307БМ	1	Красный	Поиск в Aliexpress	В блокнот
Добавить все

Использование в быту

Переключатели не так часто используются в быту, как выключатели, но, тем не менее, есть задачи, в которых без них обойтись невозможно. Например, когда необходимо управлять освещением с разных мест. Переключатели могут быть установлены на входе в комнату и возле кровати (чтобы не подниматься выключать свет) или в разных концах длинного коридора.

Реализация такой схемы управления довольно простая, ее изображение показано на рисунке ниже.

Схема включения освещения с двух разных мест

Обозначения на рисунке:

А, В – переключатели;
L – осветительный прибор.

При необходимости управлять освещением из большего количества мест, схему можно незначительно усложнить, добавив в нее промежуточный коммутатор.

Управление освещением из трех разных мест

Обозначения на рисунке:

A,B – двухпозиционные коммутаторы;
С – промежуточный двойной переключатель двух направлений;
L1 – осветительный прибор.

Предназначение и принцип действия ОИН-1

Устройство ограничителя импульсных напряжений необходимо для предохранения сети с показателем 380/220 В. Это классическое напряжение для работы электросетей. Резкие перепады напряжения могут образовываться из-за ударов молний. Из-за грозы также образуется контактная разность в почве.

Как выглядит устройство

Также напряжение может меняться из-за всплеска в электросети. Они образуются при подключении или выключении различных приборов в одну сеть. Резкие скачки могут образовываться при присоединении мощных электрических приборов или каких-нибудь систем.

Принцип действия прибора: изнутри ОИН-1 оснащен варистором. По принципу работы они похожи на разрядники, которые применялись раньше.

УЗИП в щитке

В таком случае устройство будет устанавливаться параллельно предохраняемой электроцепи.

Если же по каким-то причинам величина напряжения в сети станет больше разрешенной, прибор просто замкнет проводку, таким образом предупредив угрозу от включенных за ним бытовых приборов.

Чтобы понять, исправен прибор или нет, необходимо обратить внимание на цвет индикатора. Если он зеленый, то модуль будет в исправном состоянии, а если красный, то его необходимо поменять.

Читайте также: