Економічний пристрій керування симісторами. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

Пристрій призначений для компактних та економічних виробів побутової автоматики. Воно незалежно підключає та відключає одне або кілька навантажень до мережі змінного струму напругою 220 В залежно від зовнішнього логічного сигналу. При цьому імпульс, що управляє симістором, формується мінімальної тривалості, достатньої для його відкриття [1].

Крім того, забезпечена прив'язка моментів включення навантаження до моментів переходу напруги мережі через нуль, причому в навантаження завжди надходить ціле число періодів напруги. Це знижує рівень комутаційних перешкод, що особливо важливо для потужних навантажень, а також гарантує відсутність постійної складової струму навантаження.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

На рис. 1 показана схема пристрою для незалежного керування двома навантаженнями. Навантаження 1 комутує симістор VS2. Ним керують елементи DD1.1, DA1, VD2, VD3, R7, R9, R11, R12. Аналогічно навантаження 2 комутує симістор VS3, яким керують елементи DD1.2, DA2, VD4, VD5, R8, R10, R13, R14. Так можна керувати будь-яким числом навантажень, причому С1, R1-R3 - загальні для всіх. Елементи R4-R6, С2-С4, VD1, VD6, VD7, VS1, DA3 утворюють блок живлення, напруга якого подається також на зовнішній пристрій. Він забезпечує вихідну напругу 12 В при струмі навантаження до 100 мА. Блок працює за принципом описаного в статті [2] блоку живлення з баластним конденсатором та вузлом обмеження вихідної напруги на стабілітроні та транзисторному аналогу триністора. Але замість аналога триністора застосовано реальний прилад VS1, як показано на рис. 1.

У моїй попередній статті [3] описаний вузол управління симистором на таймері КР1441ВІ1 з фіксованою тривалістю імпульсів, що управляють, а тому його застосування у разі управління навантаженням з індуктивної складової важко. У цій статті це обмеження усунуто. Навантаженнями можуть бути компактні люмінесцентні (енергозберігаючі) лампи з електронним баластом. Якщо з'ясувалося, що підключена до пристрою енергозберігаюча лампа у вимкненому стані періодично спалахує, потрібно спробувати підібрати симистор із меншим струмом витоку, а якщо це не вдалося, зашунтувати лампу резистором або конденсатором, як рекомендовано у статті [4].

Тригери мікросхеми DD1 служать для синхронізації моментів включення симісторів із переходами напруги мережі через нуль. Вхід D кожного тригера керуючий - на нього подається сигнал, який визначає увімкнення або вимкнення відповідного навантаження.

Дільник R2R3 забезпечує надходження тактових імпульсів на входи тригерів в моменти, коли миттєва напруга в мережі проходить через нульове значення і зростає (на верхньому за схемою мережному проводі відносно нижнього). Таким чином, тактові імпульси йдуть із частотою 50 Гц синхронно з мережею. У момент увімкнення пристрою в мережу імпульс через ланцюг R1C1 встановлює пристрій так, щоб усі навантаження були вимкнені.

Розглянемо роботу пристрою на прикладі комутації навантаження 1. Після включення живлення тригер DD1.1 встановлюється стан високого рівня на інверсному виході і низького рівня на прямому виході. Тут і далі логічні рівні вказані щодо лінії живлення -12 В. У такий же стан встановлюється цей тригер при з'єднанні його входу D (висновок 5) з мінусовим проводом живлення після надходження на вхід С (висновок 3) тактового імпульсу. Діоди VD2 та VD3 відкриваються. Високий рівень через діод VD2 надходить на вхід Е (сигнал роздільної здатності запуску - виведення 4) таймера DA1, а на його вході S встановлюється низький рівень. В результаті на виході таймера DA1 (з'єднані висновки 3 та 7) встановлюється високий рівень. Через електрод керуючий симістора VS2 струм не йде, симістор закритий, навантаження 1 відключена.

При з'єднанні входу D тригера DD1.1 з плюсовим проводом живлення після надходження на вхід С тактового імпульсу тригер встановлюється стан високого рівня на прямому виході і низького рівня на інверсному виході. Діоди VD2 та VD3 закриваються. Стан таймера DA1 визначається значеннями напруги на виходах дільника R11R7R9, які підключені до входів Е та S таймера. Опір резисторів цього дільника підібрані так, що через керуючий електрод симістор VS2 протікає струм, коли абсолютне значення напруги U2-i між його електродами 2 і 1 перевищує 9,8 В.

Вхід Е таймера має більший пріоритет, ніж S, a S - більший, ніж R. Вхід R таймера з'єднаний із плюсом його живлення. Тому таймер знаходиться в стані низького рівня на виході, якщо цьому не перешкоджають сигнали на входах Е і S. Поки абсолютне значення напруги U2-1 менше 9,8 В, високий рівень на вході Е дозволяє установку входу S. Напруга низького рівня на вході S встановлює таймер високого рівня на виході. Через керуючий електродсимістора VS2 струм не йде, навантаження 1 відключена.

Якщо напруга U2-i більше +9,8, то напруга на вході S перевищує поріг перемикання, тому сигналом з входу R таймер переходить в стан низького рівня на виході. З керуючого електрода симистори VS2 через струмообмежувальний резистор R12 на вихід таймера втікає струм. Симистор VS2 відкривається та підключає навантаження 1 до мережі.

Якщо напруга U2-1 менше -9,8, встановлюється напруга низького рівня на обох входах Е і S. Низький рівень на вході Е перемикає таймер в стан низького рівня на виході. З керуючого електрода симистори VS2 через струмообмежувальний резистор R12 на вихід таймера втікає струм. Симистор VS2 відкривається та підключає навантаження 1 до мережі.

Після відкривання симістора VS2 напруга на ньому падає майже до нуля, в результаті чого таймер DA1, як описано вище, переходить у стан високого рівня на виході, струм через електрод керуючий симістора VS2 припиняється, в результаті чого досягається економічне управління симістором.

Якщо необхідно, щоб навантаження 1 включалася після з'єднання входу D тригера DD1.1 з мінусовим проводом живлення, а відключалася - з плюсовим, місцями змінюють підключення входів S і R, а також виходів цього тригера.

Резистори R12 і R14 задають струм управляючих електродів симісторів, який досягає 100 мА для зазначеного на схемі опору 100 Ом. Такий струм достатній для відкривання більшості симісторів КУ208Г та всіх ТС106-10-4. Якщо використовуються симістори відібрані так, що вони відкриваються струмом 50 мА або встановлені зарубіжні симистори MAC16D або ВТА216-500В, які гарантовано відкриваються струмом 50 мА, то опір резисторів R12 і R14 можна збільшити до 200 Ом.

Так як симистор управляється напругою мінусової полярності на керуючому електроді щодо його електрода 1, з'єднаного із загальним дротом, то для живлення пристрою потрібна напруга мінусової полярності.

Пропонований пристрій можна живити і від блоку живлення пристрою, вихід якого підключають до конденсатора С4, дотримуючись полярність. В цьому випадку елементи R4-R6, C2, C3, VD1, VD6, VD7, VS1, DA3 не встановлюють. За відсутності помітної індуктивної складової у навантаженні пристрій споживає струм близько 200...300 мкА на одне навантаження. Проте для надійного запуску джерело живлення має забезпечувати вихідний струм щонайменше 6 мА на навантаження.

Слід пам'ятати про гальванічний зв'язок з мережею і дотримуватися запобіжних заходів. Пристрій повинен бути поміщений в ізольований корпус і не з'єднуватись безпосередньо з іншими пристроями, крім тих, які він комутує. Для підвищення електробезпеки мережний провід, що є загальним, рекомендується з'єднувати з "нулем", інший мережний провід - з "фазою", як показано на схемі.

Рис. 2

Якщо пристрій, що управляє, виробляє логічні сигнали плюсової полярності щодо загального дроту, їх подають через узгоджувальне пристрій, схема якого показана на рис. 2. Опір резистора R1 (у кіломах) розраховують за формулою R1 = (Uвx1-0,7) /0,1 мА, де UBX1 - напруга сигналу високого рівня плюсової полярності (у вольтах). У знаменнику формули – максимальний розрахунковий струм через цей резистор 0,1 мА. Вказане на рис. 2 його опір відповідає високому рівню сигналу ТТЛ.

Рис. 3

Якщо керуючий пристрій не має власного блоку живлення, його можна живити від двополярного блоку живлення з баластним конденсатором, схема якого показана на рис. 3. Він розрахований на вихідний струм до 100 мА за кожною напругою. Від плюсової напруги живиться керуючий пристрій, а від мінусової - пропонований.

Мікросхему HEF4013BP небажано замінювати аналогами, оскільки її лічильні входи оснащені тригерами Шмітта. Тим не менш, можливе застосування інших зарубіжних мікросхем серії 4013В. У крайньому випадку можна використовувати і К561ТМ2, але тоді між висновками 3, 11 і висновком 7 слід включити діод Шотки КД923А, КД922А, КД922Б або 1N17-1N19 (анодом до висновку 7), який запобігає протіканню струму через внутрішні захисні. Хоча цей струм не перевищує допустиме для серії К561 значення 10 мА, він призводить до некоректної роботи мікросхеми.

Таймери КР1441ВІ1 можна замінити на аналогічні імпортні ICM7555IPA, ILC555N, GLC555. Можливе застосування та здвоєних таймерів, таких як GLC556, ICM7556IPD.

Інтегральний стабілізатор з вихідною напругою -12 (DA3 на рис. 1 і DA2 на рис. 3) може бути з серій КР1168ЕН12, КР1199ЕН12 або імпортний типу 79L12. Мікросхема КР1170ЕН5 (DA1 на рис. 3) замінна аналогом 2931AZ-5.

Транзистор VT1 (див. рис. 2) – будь-який із серії КТ3107. Симистор МАС97А4 (VS1 на рис. 3) можна замінити на МАС97А6, МАС97А8, і навіть будь-яким із серії ВТ131. Триністор VS1 (див. рис. 1) – будь-який із серій КУ251, MCR100, ВТ149.

Діоди VD1, VD7 на рис.1 і VD3, VD4 на рис.3 - із серій КД105, 2Д212, КД212 (крім КД212Б та КД212Г), Д237 (крім Д237В, Д237Г та Д237Л), КД243 Діоди КД1А можна замінити іншими малопотужними кремнієвими. Стабілітрон

КС216Ж (VD6 на рис. 1) можна замінити на 2С216Ж, КС508В, 1 N4703, BZX55-C16. Напруга стабілізації використовуваного стабілітрону повинна знаходитися в межах 15,5... 16,5 при струмі 2 мА.

Конденсатори ємністю 3,3 мкФ з номінальною напругою 400 В (С2 на рис. 1 та С1 на рис. 3) – імпортні з маркуванням "АС", призначені для включення в ланцюг змінного струму.

література

1. Володін В. Економічне управління симистором. – Радіо, 2003, № 6, с. 27, 28.
2. Цесарук Н. Імпульсний стабілізатор конденсаторного блоку живлення. – Радіо, 1999, № 11, с. 39.
3. Гаврилов К. Застосування мікросхеми КР1441ВІ1. – Радіо, 2011, № 6, с. 34-36.
4. Мороз К. Усунення миготіння люмінесцентної енергозберігаючої лампи. – Радіо, 2012, №4, с. 41.

Автор: К. Гаврилов

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву В Африці також можуть побудувати синхротрон 22.03.2015 Нині у світі налічується близько 50 синхрононів. Якщо не брати до уваги Антарктиди, Африка залишається єдиним континентом на Землі, де досі немає подібної установки. Можливо, незабаром цей недолік буде усунено - у листопаді у французькому комплексі European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) у Греноблі відбудеться міжнародна зустріч учених, під час якої буде обговорено будівництво першого африканського синхротрону. Синхротрон є одним із найпоширеніших видів циклічних прискорювачів частинок. Частинки, розігнані у прискорювачі до високих енергій, генеруватимуть рентгенівське випромінювання, яке вчені збираються використовувати у медичних та екологічних дослідженнях. На будівництво синхротрону планується витратити близько 200 мільйонів доларів, а запустити установку африканські дослідники мають намір не раніше як за 10 років. Будівництво та експлуатація прискорювача здійснюватиметься спільними зусиллями країн Африки, Європи та США, крім того, вчені сподіваються, що появу синхротрону в Африці має залучити на континент кваліфікованих науковців.

Інші цікаві новини:

▪ Квантовий секундомір

▪ Виробництво технології TSMC 16FinFET Plus

▪ Динамічні головки із застосуванням бамбука та аналога опала

▪ Діти як засіб від гіпертонії

▪ Вакуумний ліфт

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Історії з життя радіоаматорів. Добірка статей

▪ стаття Камін для бджіл. Поради домашньому майстру

▪ стаття Що таке GBAS? Детальна відповідь

▪ стаття Перша допомога при ударі струмом. Медична допомога

▪ стаття Стикування монітора Електроніка 6105 з IBM PC. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Поїдання склянки. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024