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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Controllo economico del triac. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore Tra i più urgenti c'è la questione della riduzione del valore medio della corrente di controllo del triac. L'autore offre un approccio molto interessante per risolvere questo problema. L'utilizzo di un triac invece di due tiristori collegati in parallelo in parallelo è in molti casi più giustificato, poiché, tra l'altro, consente di ridurre le dimensioni e il costo del dispositivo. Tuttavia, i triac richiedono una corrente di controllo relativamente maggiore, che ne limita in qualche modo l'uso in semplici dispositivi senza trasformatore alimentati direttamente dalla rete tramite elementi di zavorra che assorbono la tensione in eccesso. Nei dispositivi di automazione domestica noti senza trasformatore, per ridurre la corrente del triac vengono utilizzati elementi intermedi optotiristori o relè. Il controllo a impulsi di un triac consente di ridurre significativamente la corrente di apertura media. Una soluzione simile è considerata in [1], dove è descritta una unità di controllo che genera impulsi di apertura all'inizio di ogni semiciclo della tensione di rete. Questo dispositivo funziona con successo in combinazione con un carico attivo, ma con un carico attivo-induttivo (avvolgimento di un motore elettrico o trasformatore), il suo funzionamento sarà insoddisfacente e in alcuni casi impossibile a causa dello sfasamento tra la tensione di rete e quella corrente nel circuito di carico, nonché a causa del tasso di limitazione dell'aumento della corrente di carico (effetto di basso carico). Il problema può essere risolto se si sincronizza il dispositivo con pause non della tensione di rete, ma della corrente di carico, ed è conveniente utilizzare il triac stesso come sensore di corrente di carico. La conclusione è che quando c'è una bassa tensione tra i terminali principali 1 e 2 del triac, cioè è aperto, la corrente lo attraversa, e se c'è una tensione positiva o negativa tra questi terminali, maggiore dell'apertura costante tensione, è chiuso. Pertanto, la tensione di sincronizzazione dovrebbe essere tra i terminali 1 e 2 del triac. Allo stesso tempo, a differenza delle centraline tradizionali che generano la corrente di apertura secondo il principio “no less”, il monitoraggio della tensione sul triac consente di ridurre significativamente la corrente di comando media, poiché si arresta automaticamente dopo l'apertura del triac. Nella fig. La Figura 1 mostra uno schema semplificato di un'unità di controllo triac che implementa il metodo descritto. Il sensore di stato del triac, assemblato sui transistor VT1 - VT3 e sui resistori R1, R4, R5 secondo il circuito descritto in [2], genera un livello di uscita elevato se il triac VS1 è aperto.
Non appena la tensione tra i terminali 1 e 2 di un triac chiuso supera i 12 V, si apre il transistor VT3 o VT1, VT2, a seconda della polarità di questa tensione. In entrambi i casi, il transistor VT4 si apre e una corrente di apertura lo attraversa, il resistore R6 e l'elettrodo di controllo del triac. Il valore di questa corrente (circa 0,15 A) determina la resistenza del resistore R6. Non appena il triac si apre, la tensione su di esso diminuirà a 1 ... 1,5 V, il che porterà alla chiusura di tutti i transistor e alla terminazione della corrente che apre il triac. Se la corrente attraverso il triac non raggiunge il limite della corrente di mantenimento, come potrebbe verificarsi nel caso di un carico attivo induttivo o di piccole dimensioni, il triac si chiuderà e il processo verrà ripetuto finché il triac non si aprirà in modo affidabile. Nel caso di un carico attivo normalmente è sufficiente un impulso di apertura, ma nel caso di un carico attivo-induttivo possono essere necessari più impulsi. Inoltre, con un carico attivo, il dispositivo consuma una corrente di circa 0,3 mA e in presenza di un componente induttivo - fino a 3 mA. Da quanto sopra ne consegue che la centralina si adatta al tipo di carico e genera una corrente strettamente sufficiente ad aprire il triac. Nella fig. La Figura 2 mostra uno schema pratico di una centralina triac. Il nodo è alimentato direttamente dalla rete AC, così come il carico RH. La tensione di rete raddrizza il raddrizzatore a semionda sui diodi VD5, VD6 e stabilizza il diodo zener VD15 a 4 V. La tensione di rete in eccesso viene estinta dal condensatore C3.
Il resistore R12 limita la corrente impulsiva attraverso i diodi raddrizzatori quando il dispositivo è acceso e il resistore R11 scarica il condensatore C3 dopo che il dispositivo è spento. Il condensatore C1 attenua le increspature della tensione raddrizzata. Una tensione stabilizzata di 15 V, staccata dai terminali A e D, alimenta anche l'unità funzionale, che determina lo scopo dell'intero dispositivo. L'unità funzionale deve consumare una corrente non superiore a 7 mA nel caso di carico attivo e non superiore a 5 mA nel caso di carico attivo-induttivo con cosφ>0,7. Il circuito di controllo del triac VS1 è costituito dal condensatore C2, dal resistore R10 e dal transistor VT5. La tensione accumulata su questo condensatore viene applicata all'elettrodo di controllo del triac VS1 attraverso il resistore R10 e il transistor VT5. La resistenza limita la corrente di apertura a 0,15 A. Nelle pause tra gli impulsi di apertura, il condensatore C2 viene caricato tramite il resistore R9 da una tensione stabilizzata. Allo stesso tempo, questo resistore, insieme al condensatore C1, forma un filtro RC che non consente al rumore impulsivo di passare dal circuito di controllo del triac al circuito di potenza delle unità funzionali e di controllo. Il transistor VT5 è controllato da un elemento logico ZILI - NOT, assemblato sul transistor VT2 e diodi VD1 - VD3. Il livello alto abilitato al controllo all'uscita dell'elemento logico sarà quando, in primo luogo, un livello basso dal nodo funzionale arriva al pin B del nodo di controllo, in secondo luogo, la tensione sul triac VS1 raggiunge 12 V e, in terzo luogo, il condensatore C2 viene caricato alla tensione di 10 V, sufficiente per aprire il triac. La tensione sul triac è monitorata dal suo sensore di stato, assemblato sui transistor VT3, VT4, VT6 e sui resistori R6, R8, R13 e R14, il cui funzionamento è descritto sopra. Dall'uscita del nodo funzionale, un segnale attivo di basso livello viene fornito al pin B e quindi all'ingresso del nodo di controllo di fase descritto di seguito, e ad uno degli ingressi dell'elemento logico ZILI - NOT. La tensione sul condensatore C2 è monitorata da un'unità montata sul transistor VT1 e sui resistori R3 - R5. Se il condensatore C2 viene caricato con una tensione di 10 V, il livello attivo basso dal collettore del transistor VT1 viene fornito a uno degli ingressi dell'elemento ZILI - NOT. Per ottenere un dispositivo completo (stabilizzatore termico, dimmer, ecc.) alla centralina triac descritta, è necessario collegare l'uno o l'altro blocco funzionale, che determinerà la funzione specificata del dispositivo. Nella fig. La figura 3 mostra uno schema di un'unità funzionale che consente, sulla base del dispositivo di controllo triac descritto, di realizzare uno stabilizzatore termico a due posizioni per un incubatore. Il sensore di temperatura è un transistor unigiunzione VT1. L'esperienza a lungo termine nel funzionamento di questo transistor in questa modalità ha dimostrato che ha una buona sensibilità e stabilità temporale ed è perfettamente adatto a questo ruolo.
La resistenza base del transistor VT1 è inclusa nel braccio del ponte di misura, costituito dai resistori R1 - R3 e dal resistore di sintonia R4 o R5, a seconda della posizione dell'interruttore SA1. La tensione di uscita del ponte viene fornita all'ingresso del comparatore assemblato sull'amplificatore operazionale DA1. Il resistore R6 fornisce una “isteresi” di temperatura di circa ±0,25°C. Se si utilizza un transistor KT117 con indice di lettere diverso, è necessario bilanciare prima grossolanamente il ponte selezionando la resistenza R3, poi precisamente con la resistenza R4 alla temperatura di +40 °C e con la resistenza R5 a +38 °C. Il ponte di misura e l'amplificatore operazionale sono alimentati da uno stabilizzatore parametrico VD1R7. Lo schema di un'unità funzionale che consente di implementare il controllo di fase di un triac è mostrato in Fig. 4.
Il principio di funzionamento del dispositivo si basa sulla rimozione di un segnale di sincronizzazione dal nodo di controllo (dal pin B) e sulla sua trasmissione con un ritardo regolabile a uno degli ingressi del nodo dell'elemento logico 3OR - NOT (al pin B). Il ritardo regolabile è formato da un dispositivo montato su quattro inverter. L'inverter DD1.1, attraverso un circuito in serie costituito dal diodo VD1 e dal resistore R1, mantiene il condensatore C1 in uno stato scarico mentre non c'è tensione sul triac (cioè il triac è aperto). Nel momento in cui sul triac appare una tensione di 12 V, l'alto livello negativo dell'elemento DD1.1 chiude il diodo VD1 e la carica del condensatore C1 inizia attraverso i resistori R2, R3. Non appena la tensione sul condensatore C1 raggiunge la soglia di attivazione del trigger Schmitt, montato sugli inverter DD1.3, DD1.4 e sui resistori R4, R5, commuterà. Il livello di uscita alto del trigger inverte l'elemento DD1.2, dopodiché il livello basso va all'ingresso dell'unità di controllo triac (al pin B). Il resistore R1 rallenta la scarica del condensatore C1, consentendo la formazione di una serie di impulsi di apertura in caso di carico attivo-induttivo. L'unità di controllo è stata testata con triac TS2 - 10, TS2 - 16, TS2 - 25, TS112 - 10, TS112 - 16, TS122 - 25. Senza alcuna selezione preliminare, hanno funzionato tutti stabilmente. Quando si utilizzano altri triac, si consiglia di selezionare il resistore R10 per ottenere la corrente di controllo di apertura necessaria raccomandata nella letteratura di riferimento. Un disegno del circuito stampato della centralina è mostrato in Fig. 5.
È realizzato in laminato di fibra di vetro su un lato con uno spessore di 1,5 mm. Letteratura
Autore: V.Volodin, Odessa, Ucraina
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