Elektronika 2011-10 I.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

− układu pomiaru wielkości regulowanej,− źródła napięcia odniesienia o wartości odpowiadającej napięciuzadanemu (wspólnie dla wszystkich kanałów),− regulatora wraz z układem kalibracji.Ponadto zasilacz posiada:− układ sekwencyjnego pomiaru wartości napięcia w poszczególnychkanałach oraz napięcia zadanego,− układ alarmu.Rys. 1. Zasilacz trójfazowy [1] na tle stanowiska badawczegoFig. 1. Three-phase power supply [1] on the background of the researchW układzie podstawowym przedstawionym w widoku na rys. 1i schemacie ideowym z rys. 2 obciążenia zasilacza w poszczególnychfazach są połączone z przewodem neutralnym N. Pomiarnapięcia przemiennego na rezystancji obciążenia R 0oraz jegokonwersja na napięcie stałe odbywa się w sposób uproszczony,spełniający jednak podstawowe wymagania. Sygnał napięciowyz obciążenia R 0poprzez rezystory R 1– R 3doprowadzony jest dowzmacniacza W1 pracującego w konfiguracji niekonwencjonalnegoprostownika. Dla mierzonego napięcia wyjściowego o polaryzacjidodatniej układ pracuje jako wzmacniacz odwracającyo wzmocnieniu K~R 15/(R 1+R 2+R 3) a dla sygnału ujemnego stajesię wtórnikiem napięciowym z wejściem potencjometrycznym,napięcie na wyjściu wtórnika U wy~U weR 10/(R 1+R 2+R 3+R 10). Zewzględu na znaczne wartości napięcia na obciążeniu spadki napięciana szeregowych diodach impulsowych D 1i D 2mogą byćw pierwszym przybliżeniu pominięte. Mierzony sygnał napięciowydoprowadzono do wejścia prostownika poprzez trzy połączoneszeregowo rezystory R 1– R 3ze względu na niebezpieczeństwoprzekroczenia dopuszczalnej wartości napięcia, grożące zniszczeniemrezystorów oraz układu pomiarowego. Pomierzony, wyprostowanysygnał zostaje odfiltrowany za pomocą kondensatorówC 1i C 5.Regulatory PI, zbudowane w oparciu o wzmacniacze W5, W6i W7, zostały wykonane w konfiguracji sumatorów odwracających[4], do których doprowadzono sygnał proporcjonalny do napięciana obciążeniu o polaryzacji ujemnej oraz sygnał zadany z wyjściaW4 o polaryzacji dodatniej. Do kalibracji regulatorów przeznaczonesą potencjometry P 2, P 3, P 4a sygnał korekcji doprowadzonodo regulatorów poprzez rezystory R 20, R 24i R 28. Możliwość dokonaniakalibracji jest ze względów bezpieczeństwa niedostępnadla prowadzących badania, studentów i osób postronnych.Uzyskany na wyjściach regulatorów sygnał, doprowadzonyprzez połączone równolegle dwójki buforów CD4050 [2, 3], służydo kontroli pracy układów wykonawczych, którymi są triaki TRC1– TRC3 typu BTA16-600CRG, sterowane transoptorami typuMOC3043 [7].Do pomiaru napięć na wyjściach wzmacniaczy W1-W3 wykorzystanoscalony woltomierz typu ICL7107, wizualizacjawartości poszczególnych napięć na rezystancjach obciążeniaw poszczególnych fazach oraz wartości napięcia zadanego(W4) odbywa się cyklicznie; mierzone w danej chwili napięciejest doprowadzone do woltomierza poprzez jeden z kluczy zawartychw układzie U4 typu 4066, wybór czynnego (przewodzącego)klucza dokonywany jest zależnie od wysokiego stanujednego z wyjść licznika Johnsona U5 typu CD4017. Sygnałzegarowy sterujący licznikiem U5 generowany jest przezmultiwibrator astabilny zawarty w układzie scalonym U6 typuNE556, częstotliwość zegara sterującego licznikiem wynosi ok.0,2 Hz. Wybrany, mierzony sygnał z układu CD4066 doprowadzonyjest do wtórnika napięciowego W9, pełniącego rolę bufora(transformatora impedancji) a dalej do woltomierza cyfrowegoICL7107. Sterowane licznikiem Johnsona U5 tranzystoryT1-T4 umożliwiają wyświetlenie za pomocą 7-segmentowegowyświetlacza numeru kanału, w którym dokonywany jest pomiar.W omawianym układzie wyświetlanie zostało zrealizowane zapomocą bramek diodowych; rozwiązanie to jest oszczędniejszeukładowo od transkodera kodu 1 z 4 na kod wyświetlacza siedmiosegmentowego.Niebezpiecznym dla stanowiska badawczego stanem jest zaniknapięcia w jednej lub dwu fazach – nierównomierność ogrzewaniabadanej powierzchni prowadzi do odkształceń termicznychi zakłóca wynik pomiaru. Z tego też względu wprowadzono w zasilaczuukład alarmu, sygnalizującego fakt obniżenia napięciana obciążeniu poniżej zadanej wartości. Realizacja zadania odbywasię za pomocą komparatora W9, porównującego wartośćnapięcia z wyjścia wtórnika zrealizowanego na wzmacniaczuW8 z wartością zadaną przez potencjometr P5. Gdy na wyjściukomparatora pojawi się stan niski, kolektor tranzystora T 5będziew stanie wysokim, co zezwoli na pracę drugiej połówki multiwibratoraastabilnego U6, generującego pulsujący sygnał alarmu,zasilającego z wyjścia 9 (punkt pomiarowy 8 – „Alarm”) brzęczyko odpowiedniej głośności.W przedstawionym na rys. 2 układzie rezystancje obciążeńpołączone są z przewodem neutralnym N, sposób ten umożliwiaprosty pomiar napięcia na obciążeniu za pomocą niekonwencjonalnychprostowników, zbudowanych ze wzmacniaczy operacyjnychW1-W3.Modyfikacje układowe zasilaczaW przedstawionym na rys. 2 układzie zasilacza rezystancjeobciążeń połączone są z przewodem neutralnym N, sposóbten umożliwia prosty pomiar napięcia w obciążeniu za pomocąniekonwencjonalnych prostowników, zbudowanych ze wzmacniaczyoperacyjnych W1-W3. Gdy zachodzi konieczność, abyobciążenia były połączone z przewodami fazowymi, istnieje potrzebazmiany konstrukcji układu pomiaru napięć; jeden z możliwychsposobów rozwiązania problemu przedstawiono na rys. 3.Rys. 3. Pomiar napięcia w obciążeniu połączonym z przewodem fazowymFig. 3. Measurement of voltage at the load connected to the phase conductor62Elektronika 10/2011