В большинстве самодельных источников питания для аэроионизаторов акцент сделан на простоте и дешевизне изготовления устройства из подручных материалов. Ни о каких эксплуатационных удобствах речь не идет. Авторы предлагаемой статьи решили дополнить традиционный источник микроконтроллером, что позволило разнообразить режимы его работы.

Под управлением микроконтроллера аэроионизатор сможет работать не только в привычном непрерывном режиме, хотя и в нем предусмотрена возможность регулировать подаваемое на нее напряжение. Он будет включаться и выключаться с заданным периодом и автоматически прекращать работу по истечении установленного времени. Параметры всех режимов можно изменять с кнопочного пульта, наблюдая их значения на светодиодном цифровом индикаторе.

Основная часть схемы источника (без подключаемой к вилке ХР1 платы ввода/вывода) приведена на рис. 1.

Автоматизация аэроионизатора

Здесь можно выделить три основных функциональных узла.

Узел питания - бестрансформаторный. Это вполне оправдано при общем потребляемом от сети токе не более 15 мА. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное сетевое напряжение. Резистор R1 ограничивает амплитуду импульсов зарядного тока конденсатора С1. Выпрямленное напряжение через гасящие резисторы R14 и R15 питает оконечный каскад высоковольтного инвертора на полевом транзисторе VT4, а через резисторы R2-R4 (на них падает приблизительно 70 В) - стабилизатор напряжения +12 В на транзисторе VT1 для предварительных каскадов инвертора. Из напряжения +12 В с помощью интегрального стабилизатора DA1 получают +5 В для питания микросхем устройства.

Узел управления построен на базе микроконтроллера PIC16F628, который должен быть предварительно запрограммирован в соответствии с таблицей. Данные об установленном пользователем режиме работы источника микроконтроллер хранит во внутренней энергонезависимой памяти. Поэтому нет необходимости, включая ионизатор, каждый раз настраивать источник его питания заново - работа будет автоматически возобновлена в режиме, действовавшем в момент выключения.

Автоматизация аэроионизатора

(нажмите для увеличения)

Чтобы заблаговременно распознать этот момент, использованы два компаратора, встроенных в микроконтроллер. На их входы (выводы 1 и 18 DD1) поступает напряжение из диагонали резисторного моста R18-R21, причем во время работы прибора напряжение на выводе 18 DD1 выше, чем на его выводе 1. После отключения от сети напряжение на выводе 18 DD1 быстро спадает, а в цепи +5 ВII и на выводе 1 DD1 некоторое время остается почти неизменным благодаря цепи VD3C7. Обнаружив, что разность потенциалов выводов 18 и 1 изменила знак, микроконтроллер успевает записать в энергонезависимую память данные о режиме работы прежде, чем напряжение его питания упадет до значения, недостаточного для продолжения работы.

На выводы 10-13 микроконтроллера поступают сигналы от четырех установленных на плате ввода/вывода кнопок, с помощью которых управляют источником. Формируемые микроконтроллером в последовательной форме сигналы управления находящимися на той же плате двумя цифровыми светодиодными индикаторами сдвиговый регистр DD2 преобразует в параллельную форму. Индикация динамическая: в зависимости от уровней напряжения на выводах 6 и 9 DD1 в каждый момент времени работает лишь один из индикаторов.

Высоковольтный инвертор построен на транзисторах VT2-VT4 и импульсном трансформаторе Т1 - строчном от малогабаритного черно-белого телевизора. Импульсы прямоугольной формы частотой 150...350 Гц, генерируемые микроконтроллером DD1 на выводе 8, усиливают транзисторы VT2 и VT3 до амплитуды 10..-12В. После укорочения дифференцирующей цепью C8R13 эти импульсы открывают мощный КМОП-транзистор VT4, в цепь стока которого включена обмотка 5-7 трансформатора Т1. Диод VD4 - демпферный.

Импульсы с повышающей обмотки (9-11) трансформатора поступают на выпрямитель с умножением напряжения на диодных столбах VD6-VD11. Схема и конструкция такого выпрямителя общеизвестна. При его изготовлении можно воспользоваться рекомендациями статьи В. Утина "Варианты блока питания "Люстры Чижевского" ("Радио", 1997, № 10, с. 42, 43).

В зависимости от частоты повторения импульсов напряжение, подаваемое на ионизатор, изменяется в интервале 15...35 кВ, при необходимости его можно увеличить, добавив еще несколько ступеней умножения напряжения

Основная печатная плата источника, на которой находятся почти все изображенные на схеме (см. рис 1) элементы, показана на рис. 2. Плата - двусторонняя, причем детали устанавливают с обеих сторон. Конденсаторы С2 и С9 - К73-17, а оксидные - К50-35 или их аналоги. Остальные конденсаторы (кроме С10-С15) - керамические любого типа.

Автоматизация аэроионизатора

(нажмите для увеличения)

Трансформатор T1 с высоковольтным выпрямителем и гнездом XS1 для подключения ионизатора находятся в отдельном блоке. Конденсаторы С10-С15 - К73-13 или другие на напряжение не менее 10 кВ. Защитный резистор R17 должен выдерживать без пробоя между выводами полное выходное напряжение источника. Резисторы МЛТ-2 и им подобные рассчитаны всего на 1200 В и здесь не годятся. Подойдет, например, КЭВ-2. Можно составить резистор R17 из нескольких менее высоковольтных, соединив их последовательно.

Плата ввода/вывода собрана по схеме, изображенной на рис. 3 Нажатие на любую из кнопок SB1-SB4 не только подает команду микроконтроллеру, но и включает соответствующий светодиод HL1-HL4, давая пользователю возможность визуально убедиться, что команда подана. Резисторы R1 - R8 ограничивают ток элементов светодиодных индикаторов с общими катодами HG1 и HG2. При замене индикаторов указанного на схеме типа другими может потребоваться увеличить яркость их свечения, уменьшив номинал упомянутых резисторов.

Автоматизация аэроионизатора

Как и основная, плата ввода/вывода двусторонняя. Чертежи печатных проводников и схемы размещения элементов на обеих сторонах показаны на рис. 4. Плату крепят к передней панели корпуса низковольтного блока таким образом, чтобы десятичные точки на светодиодных индикаторах HG1 и HG2 оказались сверху (а не снизу, как обычно). Именно в таком положении цифры на индикаторах выглядят правильно (это предусмотрено программой микроконтроллера). Вилку ХР1 соединяют с одноименной на основной плате 16-проводным шлейфом.

Автоматизация аэроионизатора

Источник начинает работать через три секунды после включения в сеть и замыкания выключателя SA1 (см. рис. 1). Выведенное на цифровые индикаторы двузначное число - значение подаваемого на аэроионизатор высокого напряжения в киловольтах. Его можно изменять шагами по 1 кВ с помощью кнопок SB2 "Up" (вверх) и SB3 "Dw" (вниз). Состояние десятичных точек на индикаторах показывает, какой из возможных режимов работы установлен. Всего их шесть:

Светится десятичная точка на индикаторе HG1. Высокое напряжение вырабатывается непрерывно.

Светится десятичная точка на индикаторе HG2. Циклический режим с периодом 1...10 мин. В первой половине цикла высокое напряжение есть, во второй его нет.

Светятся десятичные точки на обоих индикаторах. Аналогичен режиму 1, но через заданное время (1...99 мин) высокое напряжение автоматически выключается.

Мигает десятичная точка на индикаторе HG1. Высокое напряжение на 1 с включено, на N с - выключено. Число N задают в интервале от 3 до 10.

Мигает десятичная точка на индикаторе HG2. Прибор работает, как в режиме 4, в течение заданного времени (1...99 мин), после чего высокое напряжение автоматически выключается.

Мигают десятичные точки на обеих индикаторах. Высокое напряжение плавно нарастает до максимального (35 кВ), затем плавно спадает до минимального (15 кВ). Период повторения цикла - 5 мин.

В режимах 3 и 5 по истечении заданного времени прибор "засыпает" - высокое напряжение выключено, индикаторы погашены. Выводят его из этого состояния нажатием на любую кнопку, после чего выдержка будет повторена.

Переключают режимы кратковременными нажатиями на кнопку SB1 "Set" (установка). Первое из них выключает высокое напряжение, а цифры на индикаторе начинают мигать, показывая при этом текущее значение параметра установленного режима, например, время, в течение которого высокое напряжение будет включено. Значение можно изменить с помощью кнопок "Up" и "Dw". Последующие нажатия на кнопку "Set" переключают режимы с соответствующим изменением состояния десятичных точек. Цифры на индикаторах перестают мигать,и новый режим начинает действовать, если удерживать кнопку "Set" нажатой более секунды.

Кнопка SB4 "Adj" (подстройка) предназначена для калибровки - приведения выходного напряжения в соответствии с показаниями индикатора. Напряжение измеряют киловольтметром, подключенным между гнездом XS1 и общим проводом. Можно воспользоваться, например, микроамперметром с током полного отклонения 50 мкА, соединив его последовательно с набором резисторов общим сопротивлением 1000 МОм.

Перед началом калибровки рекомендуется установить на индикаторах источника минимальное значение напряжения (15 кВ), хотя процедуру можно начинать с любого. После нажатия на кнопку "Adj" цифры на индикаторах будут мигать поочередно, сигнализируя, что режим калибровки включен. Оперируя кнопками "Up" и "Dw", подгоняют показания киловольтметра к значению, выведенному на индикаторы. Нажимают кнопку "Set". В этот момент микроконтроллер сохраняет в энергонезависимой памяти нужное для получения заданного напряжения значение частоты импульсов и увеличивает на 1 число на индикаторах. Кнопками "Up" и "Dw" вновь регулируют выходное напряжение и нажимают кнопку "Set". Эту процедуру повторяют необходимое число раз. Выходят из режима калибровки, удерживая кнопку "Set" нажатой более секунды.

Повторно включать источник ранее чем через минуту после выключения не следует.

Авторы: В.Секриеру, Е.Мунтяну, г.Кишинев, Молдавия

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Навигация

Инструкции по эксплуатации

Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.