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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dimmer triac. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione Il dimmer che portiamo all'attenzione dei lettori consente di regolare la luminosità dell'illuminazione interna, la potenza degli elementi riscaldanti domestici e la velocità di rotazione dei motori CA. Può anche essere utilizzato per ridurre la corrente di avviamento delle lampade a incandescenza, prolungandone la durata. Il dimmer è controllato da pulsanti, che consentono di accendere e spegnere il carico a una distanza notevole dall'oggetto controllato. E affinché il pulsante possa essere facilmente trovato al buio, accanto ad esso è installato un LED che si illumina solo quando le luci sono spente. Questo regolatore è realizzato sulla base del dispositivo descritto nell'articolo di S. Biryukov “Regolatori di potenza Triac” (Radio, 1996, n. 1, pp. 44 - 46). Al contrario, il dimmer proposto in questo articolo non è completamente disconnesso dalla rete, il che ha richiesto una modifica per ridurre il consumo di corrente. Di conseguenza, la corrente è scesa a 1,5 mA in tutte le modalità operative. Dopo la modifica, anche la gamma di controllo della potenza è stata ampliata. Con un carico di cento watt è circa il 99%. Lo schema del dimmer è mostrato in Fig. 1. Per controllare il triac VS1, è necessario un breve formatore di impulsi, una delle cui uscite è collegata al cavo di rete. Il driver è alimentato da una sorgente montata sugli elementi C2, R2, VD1 - VD3, C4, C5. I diodi VD1, VD2 svolgono le funzioni di un raddrizzatore. La tensione raddrizzata è stabilizzata a 10 V da un diodo zener VD3. I condensatori C4, C5 fanno parte del filtro di livellamento e C4 devia principalmente il rumore di rete ad alta frequenza, che non viene soppresso dal condensatore all'ossido C5 a causa della sua significativa induttanza parassita.
Con una tensione positiva all'anodo, la maggior parte dei triac può essere aperta da impulsi di qualsiasi polarità (rispetto al catodo) che arrivano all'elettrodo di controllo e con una tensione negativa - da impulsi di sola polarità negativa. Il terminale positivo dell'alimentazione del regolatore descritto è collegato al catodo del triac. Di conseguenza, si formeranno impulsi negativi sul suo elettrodo di controllo per qualsiasi polarità sull'anodo. Quando si utilizza il metodo dell'impulso di fase, la potenza nel carico viene regolata modificando la parte del semiciclo della tensione di rete, durante la quale il triac fa passare corrente. Per fare ciò è necessario selezionare l'inizio di ogni semiciclo della tensione di rete (corrisponde ad una tensione pari o prossima allo zero), e poi entro 10 ms (la durata di metà periodo della tensione di rete con frequenza di 50 Hz) per generare l'impulso di comando stesso. Pertanto, prima si apre il triac, maggiore sarà la potenza rilasciata al carico. Il formatore di impulsi con frequenza di 100 Hz è assemblato sugli elementi VT1, VT2, R4, R5, R8. Durante il semiciclo positivo della tensione di rete, il transistor VT1 è aperto, mentre durante il semiciclo negativo il transistor VT2 è aperto. Il resistore R5 limita la corrente di base dei transistor. Il resistore R8 funge da carico del collettore per entrambi i transistor. Quando la tensione di rete è prossima allo zero, entrambi i transistor sono chiusi e la tensione sui loro collettori è uguale alla tensione sul terminale negativo della fonte di alimentazione. In questo caso, all'ingresso 1 dell'elemento DD1.1 si formano brevi impulsi di polarità negativa, corrispondenti all'inizio di ogni semiciclo della tensione di rete. Quando il regolatore è acceso, all'ingresso 2 dell'elemento DD1.1 c'è una tensione corrispondente ad un livello logico alto, quindi gli impulsi negativi all'ingresso 1 di questo elemento vengono da esso invertiti e inviati alla base del transistor VT5, collegato secondo al circuito inseguitore dell'emettitore. La corrente che lo attraversa carica il condensatore C8 quasi alla tensione della fonte di alimentazione. Il condensatore viene scaricato attraverso il circuito R9, R10, R12, VT4. Quando viene scaricato ad una tensione corrispondente alla soglia, gli elementi DD1.2 e DD1.3 vengono commutati. La caduta di tensione che si verifica all'uscita 11 dell'elemento DD1.3 è differenziata dal circuito C9R13 e sotto forma di un impulso con una durata di circa 12 μs viene fornita attraverso l'inverter DD1.4 all'amplificatore di corrente sul transistor VT6, quindi all'elettrodo di controllo del triac VS1. Il resistore variabile R10 regola la durata di scarica del condensatore C8, che determina il momento in cui il triac viene acceso, e quindi la tensione effettiva al carico. Il diodo Zener VD5 garantisce un avvio affidabile del dispositivo di regolazione. Se è assente, nel primo momento in cui il regolatore viene acceso dopo un'interruzione del funzionamento, una corrente inizia a fluire attraverso la giunzione di controllo del triac e del transistor VT6, che impedisce la ricarica del condensatore del filtro C5 e impedisce la tensione di alimentazione dall'aumento al valore nominale. Il resistore R15 limita la corrente attraverso la giunzione di controllo del triac. La necessità di tale limitazione non è causata dalla garanzia del funzionamento sicuro del diodo zener e del triac (un impulso di corrente così breve non può disabilitarli), ma da un possibile deterioramento dell'efficienza del dimmer. Sull'inverter DD2.1 e sul trigger DD3.1 è assemblato un dispositivo di controllo per l'accensione e lo spegnimento del dimmer, sul transistor VT4 - un'unità per la commutazione graduale del carico e sugli elementi DD2.2, DD2.3, VT7, HL1 - un'unità di retroilluminazione per il pulsante SB1 (SB2 - SBn ). Quando il regolatore viene inizialmente acceso o dopo una perdita di tensione di rete, la catena C3R3 genera un impulso positivo sull'ingresso R del trigger DD3.1, impostandolo sullo stato zero, in cui il carico è spento. L'elemento DD3.1 reagisce a una caduta di tensione positiva sull'ingresso C e, ogni volta che appare, cambia il suo stato in quello opposto. La catena R1C1 sopprime il rimbalzo dei contatti del pulsante SB1. Attraverso il resistore R1 viene impostata anche la tensione all'ingresso dell'inverter DD2.1. Quando si preme il pulsante SB1, si verifica una caduta di tensione positiva all'uscita di questo elemento, commutando il trigger DD3.1 allo stato singolo. Un livello logico alto, che appare all'uscita diretta del trigger, consente il funzionamento dell'elemento logico DD1.1. Allo stesso tempo, attraverso il resistore R6, il condensatore C6 viene caricato a quasi 10 V. All'aumentare della tensione su questo condensatore, la tensione al gate del transistor VT4 aumenta e la resistenza del suo canale diminuisce gradualmente, raggiungendo un minimo di 5.. 7 s dopo l'inizio della carica del condensatore C6. E poiché il canale del transistor VT4 in serie con il resistore R10 è collegato al circuito di scarica del condensatore C8, la potenza nel carico aumenta gradualmente fino al livello impostato dal resistore R10. Il resistore R11 crea una polarizzazione negativa minima sul gate del transistor VT4, che garantisce che il dimmer sia completamente spento con resistenza zero nel resistore R10. Questo offset è necessario anche affinché all'accensione del dimmer il carico venga immediatamente acceso. Il condensatore C7 devia il resistore R11 con tensione alternata, escludendolo dal circuito di scarica del condensatore C8. Un basso livello di tensione dall'ingresso inverso del trigger DD3.1 chiude il transistor VT3 e impedisce la commutazione degli inverter DD2.2 e DD2.3. Di conseguenza, il transistor VT7 rimane chiuso, non scorre corrente attraverso di esso e il LED HL1 incluso nel suo circuito di emettitore non si accende. La prossima volta che si preme il pulsante SB1 (SB2-SBn), il trigger torna allo stato zero. Lo zero logico dalla sua uscita 13 impedisce la commutazione dell'elemento DD1.1 e l'uscita di quest'ultimo è impostata su un livello logico alto, che mantiene lo stato aperto del transistor VT5. Di conseguenza, il condensatore C8 verrà caricato alla tensione massima e il carico verrà diseccitato. Il livello zero logico presente in questo momento sull'uscita 12 del trigger aprirà il transistor VT3, attraverso il quale il condensatore C6 si scaricherà rapidamente e il dimmer sarà pronto per riaccendersi. L'alto livello di tensione logica dall'uscita 12 del trigger andrà anche agli ingressi 13 e 9 degli elementi logici DD2.2, DD2.3 e consentirà loro di far passare gli impulsi negativi dal carico dei transistor VT1, VT2. Questi impulsi apriranno brevemente il transistor VT7 e il LED HL1 incluso nel circuito dell'emettitore si accenderà. Il resistore R14 limita la corrente media attraverso il LED in modo da non sovraccaricare l'alimentatore, altrimenti la sua tensione inizierà a diminuire. Tutte le parti del dimmer, ad eccezione del triac VS1 e del LED HL1, sono montate su un circuito stampato in fibra di vetro a lato singolo. Il disegno della scheda è mostrato in Fig. 2, a, e la posizione delle parti su di esso è in Fig. 2, b.
Durante l'installazione è possibile utilizzare resistori fissi C2 - ZZN o MLT e qualsiasi resistore variabile della resistenza indicata sullo schema elettrico. Condensatori C1, C2, C8 - K73-15, K77 - 3 e altri della serie K70 - K78, il condensatore C2 deve essere progettato per una tensione di almeno 250 V. Condensatore C3 - qualsiasi ossido, C4, C9 - ceramica KM - 5, K10 - 17, C5 - K50 - 24 o K50 - 29, C6, C7 - K53 - 14. Al posto dei diodi, KD510, KD509 con qualsiasi indice di lettere possono funzionare . Diodo Zener VD3 - qualsiasi con una tensione di stabilizzazione di 10 V. I transistor VT1, VT2 possono essere qualsiasi struttura pnp in silicio a bassa potenza con un coefficiente di trasferimento di corrente superiore a 100. Transistor VT3, VT6, VT7 - silicio a bassa potenza, VT5 - Serie KT201 con qualsiasi indice di lettere. Sono adatti anche i transistor al silicio a bassa potenza della struttura npn, ma in questo caso è necessario includere un diodo VD4 nel dispositivo, mostrato nello schema con una linea tratteggiata. Il diodo protegge la giunzione dell'emettitore dalla rottura della tensione inversa che appare su di essa ogni volta che il transistor VT5 viene spento. Transistor ad effetto di campo della serie KP305 con qualsiasi indice di lettere. Il fusibile FU1 deve essere progettato per una corrente non inferiore alla corrente di carico. La configurazione di un dimmer si riduce alla selezione del resistore R11. Innanzitutto interrompono il circuito che collega il pin 2 dell'elemento DD1.1 e il pin 13 del trigger DD3.1. Quindi il pin 2 di DD1.1 è collegato al suo pin 1. Successivamente, il cursore del resistore R10 viene impostato nella posizione più bassa secondo lo schema. Al posto del resistore R11, collegare un resistore variabile con una resistenza di 100 kOhm e impostare il cursore in una posizione tale che la resistenza inclusa nel circuito sia zero. Successivamente, accendere il dimmer nella rete e attendere che all'uscita della fonte di alimentazione venga stabilita la tensione nominale di 10 V. Quindi, utilizzando un oscilloscopio, monitorando la forma degli impulsi di corrente nel carico, aumentare la resistenza del resistenza variabile (R11) finché il triac VS1 non smette di aprirsi. Successivamente, il carico viene acceso e spento più volte, controllando ogni volta se il transistor VT4 chiude in modo affidabile il triac VS1. Quindi il resistore variabile viene sostituito con uno costante e viene ripristinata la connessione tra il pin 2 dell'elemento DD1.1 e il pin 13 del trigger DD3.1. Se lo si desidera, installando e selezionando il resistore R12, è possibile garantire che la resistenza massima del resistore R10, che funziona come un reostato, corrisponda alla tensione zero sul carico. Affinché la minima tensione possibile scenda sul triac quando il carico è completamente acceso, questo dovrebbe aprirsi il più rapidamente possibile dopo l'inizio del semiciclo. A tale scopo il generatore di impulsi per il passaggio per lo zero della tensione di rete deve generare impulsi sufficientemente brevi. La loro minimizzazione si ottiene selezionando i resistori R4 e R8. Non è desiderabile ridurre la resistenza del resistore R5, poiché ciò aumenterà il consumo energetico. Il dimmer ha una caratteristica così buona: se il carico è stato acceso, dopo una breve perdita di tensione nella rete (per un periodo non superiore a 2 minuti), si riaccenderà. Ciò si verifica perché il condensatore C5 nel filtro di alimentazione si scarica molto lentamente, per cui nessuna porta logica commuta. Quando si configura un dimmer e il suo utilizzo pratico, è necessario ricordare che tutti i suoi elementi, compreso l'asse del resistore variabile, sono sotto tensione di rete. Per limitare la corrente attraverso il LED HL1, si consiglia di spostare la resistenza R14 dal circuito di base del transistor VT7 al suo circuito di emettitore, riducendo la resistenza R14 a 0,5...1 kOhm. Autore: A.Rudenko, Kharkov, Ucraina
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