Индикатор сети был сделан по просьбе знакомого, проживающего в сельской местности. Частые отключения электричества  до суток,  вынудили его купить бензоагрегат - электростанцию.

Все как будто хорошо,  нагрузки работают, но не работает главная нагрузка -электронный газовый котел, что в зимнее время доставляет много неудобств.

 После проверки осциллографом качества синусоидального напряжения сети выдаваемого бензоагрегатом было определено, что форма синусоиды в пределах нормы, но частота сети составляла 62Гц.

После регулировки частоты до 50Гц, котел запустился.

Было решено сделать индикатор для быстрой подстройки и контроля сети бензоагрегата. В процессе разработки индикатор получил еще несколько полезных функций.

 Основные функции:

• измерение напряжения сети
• измерение частоты сети
• отсчет времени работы, после включения бензоагрегата ( для контроля времени наработки и заправки)
• возможность включения через индикатор нагрузку до 1 КВ
• контроль   напряжения в сети в пределах ~ 200 - 250В
• контроль частоты сети в пределах 49 - 51Гц
• при выходе напряжения или частоты сети за указанные пределы зажигается

светодиод «авария» красного цвета. Если в это время была включена нагрузка, она отключается и на индикаторе выводится только параметр, который вышел за порог контроля. При возврате параметра в норму, светодиод «авария» гаснет, нагрузка не включается. Но на индикации остается параметр, который вышел за порог контроля.

• режим встроенного контроля и демонстрации работы устройства.
• управление от двух кнопок

S1 -  «вкл./откл. нагрузка» при включении нагрузки загорается светодиод «нагрузка» желтого цвета.

S2 -  «Выбор режима индикации»

Индикация осуществляется на 4-х разрядный семисегментный светодиодный индикатор.

Существует два основных режима индикации:

• на индикацию выводятся поочередно, с интервалом 5сек., напряжение, частота, и время в следующем формате:

Рис.1 напряжение

Рис.2 частота

Рис.3 время

• на индикацию выводится только один измеряемый параметр. Для этого необходимо нажать кнопку  S2 при отображении выбираемого параметра. Повторное нажатие кнопки S2 приведет к возврату в режим индикации всех параметров.

Любое нажатие кнопок подтверждается звуковым сигналом.

Для демонстрации возможностей прибора и определенного контроля его функций реализован режим «ВСК» (встроенный контроль).

Для входа в данный режим в любой момент работы прибора, нужно нажать и удерживать кнопку S2 около 5сек. 

В режиме «ВСК» мигает светодиод «авария» и звучит звуковой  сигнал с периодом 1 сек.. На индикаторе последовательно изменяются показания напряжения, после выхода значения за пределы контроля, светодиод «авария» горит непрерывно  и постоянно звучит звуковой сигнал. При возврате значений в контролируемые пределы, мигает светодиод и прерывистый звуковой сигнал.

После проверки порогов напряжения, производится проверка порогов частоты и автоматический выход из  режима ВСК.

Во время  работы ВСК кнопки не работают, счет времени работы не прерывается.

Посмотреть все режимы работы можно на следующем видео

Схема. Рис.4

Прибор собран на контроллере PIC16F876A. Индикатор BQ-N516RD, работает в режиме по разрядной динамической индикации. Поэтому из-за существенного снижения тока нагрузки выводов контроллера, не применялись транзисторные ключи для коммутации разрядов индикатора.

Для питания  контроллера и индикатора применен стандартный трансформаторный блок питания с стабилизатором на микросхеме 7805. Трансформатор был взят готовый UC30S-2-06028 c выходным напряжением 6В и мощностью 2,8VA.

Цепь R1;R2;VD2;C6;R12;R13;R14 предназначена  для уменьшения сетевого напряжения  до уровня измерения АЦП контроллера и его выпрямления.  После выпрямления диодом VD2 и фильтрации С6 напряжение подается на вх. АЦП контроллера. На вход АЦП контроллера (вывод 2 RA0) поступает постоянное напряжение в пределах 0,8 – 1,5В. Резистором R13 можно подстроить значение сетевого напряжения при калибровке. Для АЦП выбрано опорным  напряжением,  питание контроллера 5В.

На транзисторе VT2 собран простейший формирователь прямоугольных импульсов амплитудой 5В, поступающие  на счетный вход встроенного таймера контроллера.

Синусоидальное напряжение с частотой сети снимается с анода VD2, который является еще и развязывающим элементом между переменным и выпрямленным напряжением.

На транзисторе VT1 собран ключ для управления нагрузкой.  При появлении на базе VT1  высокого уровня напряжения  включается светодиод «нагрузка» и драйвер МОС3063. Данный драйвер предназначен специально для управления симистором и обладает функцией контроля перехода сетевого напряжения через ноль. Т.е. включение симистора будет произведено при нуле на нем. Это благоприятно сказывается на плавности переходных процессах протекающие через симистор, снижению помех передаваемые в  сеть.

Симистор ВТ138  включен по схеме предложенной производителем драйвера. 

Симистор необходимо расположить на радиаторе площадью не менее 100см2 при мощности нагрузки 1000Вт.

Транзистор VT3 ключ для управления звуковым излучателем.

R21;С9 – цепь сброса контроллера

Программа написана на ассемблере  для контроллеров среднего семейства Microchip.

Конструкция. Рис.5

Индикатор собран на двух печатных платах А1 и А2. Плата А1 содержит высоковольтные цепи, трансформатор, радиатор с симистором,  клеймы для подключения сети и нагрузки.

Над платой А1 на стойках закреплена плата А2. На ней расположены индикатор, светодиоды, микроконтроллер.

В качестве корпуса использовался корпус  блока автоматов защиты сети. 

Передняя панель нарисована в программе FrontDesigner, отпечатана на лазерном принтере, заламинирована, приклеена на двухсторонний скотч и закреплена саморезами.

Настройка.

При правильной сборке, и исправных комплектующих устройство должно заработать сразу.

Для настройки необходимо снять крышку и подать напряжение 220В через разделительный трансформатор на клеймы входа.. Если нет трансформатора, то  строго соблюдая полярность, подключить сеть, соблюдая правила техники безопасности при работе с электроустановками..

При включении, предусмотрена некоторая пауза, для установления режима генератора. В это время на индикаторе, по кругу высвечивается сегменты индикатора, визуально - вращение.

Затем устройство входит в режим индикации, с 5 секундным переключением параметров.

Необходимо выбрать, когда на индикации будет напряжение и нажать кнопку S2, «выбор режима индикации». После этого подключить, образцовый прибор (обычно точности мультиметра достаточно) к клеймам нагрузки и выставить с помощью резистора R13 показания индикатора в соответствии с показаниями образцового прибора.  Калибровка напряжения закончена.

Измерение частоты сети, при применении  кварца Q1 4МГц калибровать нет необходимости.

Подключить лампу на 220В 100Вт к клеймам нагрузки. Нажать S1, при каждом нажатии лампа должна гаснуть или зажигаться. Дублируя свечением светодиода «нагрузка».

Зажечь лампу, нажать S2 и не отпускать в течении 5сек. Индикатор перейдет в режим встроенного контроля.

После окончания проверки  выключить индикатор, отключив сеть.

Возможна не большая погрешность времени за сутки непрерывной работы, не больше 5 минут. 

Подключение и варианты эксплуатации.

Индикатор можно использовать как индикатор промышленной  сети 220В.

Необходимо предусмотреть возможность отключения индикатора от сети.

При подключении к бензогенератору или к сети необходимо строго соблюдать правильность подключения «фазы», «нуля» ” и обязательно надежность "земли”. Поэтому электросеть должна быть обязательно трехпроводной (фазный – L, нулевой рабочий – N и нулевой защитный – PE).

При стационарном включении бензогенератора, его корпус нужно заземлить. Проще всего – объединить с общим проводником PE.

В зависимости от конструкции, у многих моделей при этом должен появиться явный «ноль». Если нет, то за условный ноль принимаем любой из двух контактов (ноль сажаем на землю).

Если один из выводов бензогенератора объединить с заземляющим проводником, получим и на бензогенераторе явно выраженные фазный и нулевой проводники.

скачать: схема,плата,прошивка