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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dispositivo di controllo triac economico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Il dispositivo è destinato a prodotti di automazione domestica compatti ed economici. Collega e scollega in modo indipendente uno o più carichi a un'alimentazione a 220 V CA in base a un segnale logico esterno. In questo caso l'impulso che comanda il triac viene generato con una durata minima sufficiente ad aprirlo [1]. Inoltre, i tempi di accensione del carico sono legati agli istanti in cui la tensione di rete passa per lo zero e il carico riceve sempre un numero intero di periodi di tensione di rete. Ciò riduce il livello del rumore di commutazione, che è particolarmente importante per i carichi ad alta potenza, e garantisce inoltre che non vi sia alcuna componente CC della corrente di carico.
Nella fig. In figura 1 è mostrato lo schema di un dispositivo per il controllo indipendente di due carichi. Il carico 1 viene commutato dal triac VS2. È controllato dagli elementi DD1.1, DA1, VD2, VD3, R7, R9, R11, R12. Allo stesso modo, il carico 2 viene commutato dal triac VS3, che è controllato dagli elementi DD1.2, DA2, VD4, VD5, R8, R10, R13, R14. In questo modo è possibile controllare un numero qualsiasi di carichi, mentre C1, R1-R3 sono comuni a tutti. Gli elementi R4-R6, C2-C4, VD1, VD6, VD7, VS1, DA3 formano un alimentatore, la cui tensione viene fornita anche al dispositivo di controllo esterno. Fornisce una tensione di uscita di 12 V con una corrente di carico fino a 100 mA. L'unità funziona secondo il principio descritto nell'articolo [2] di un alimentatore con un condensatore di zavorra e un'unità di limitazione della tensione di uscita utilizzando un diodo zener e un transistor analogo a un tiristore. Ma invece di un SCR analogico viene utilizzato un vero e proprio dispositivo VS1, come mostrato in Fig. 1. Il mio precedente articolo [3] descrive una centralina triac sul timer KR1441VI1 con una durata fissa degli impulsi di controllo, e quindi il suo utilizzo nel caso di controllo di un carico con una componente induttiva è difficile. In questo articolo questa limitazione viene eliminata. I carichi possono essere lampade fluorescenti compatte (“a risparmio energetico”) con alimentatore elettronico. Se si scopre che una lampada a risparmio energetico collegata al dispositivo lampeggia periodicamente quando è spenta, dovresti provare a selezionare un triac con una corrente di dispersione inferiore e, se fallisce, bypassare la lampada con un resistore o un condensatore, come raccomandato nell’articolo [4]. I trigger del microcircuito DD1 vengono utilizzati per sincronizzare i momenti in cui i triac vengono accesi con le transizioni della tensione di rete attraverso lo zero. L'ingresso D di ciascun trigger è di controllo: gli viene fornito un segnale che determina se il carico corrispondente è acceso o spento. Il divisore R2R3 fornisce la fornitura di impulsi di clock agli ingressi C dei flip-flop nei momenti in cui la tensione istantanea nella rete passa attraverso il valore zero e cresce (sul filo di rete superiore nello schema rispetto a quello inferiore). Pertanto, gli impulsi di clock seguono ad una frequenza di 50 Hz in modo sincrono con la rete. Nel momento in cui il dispositivo è connesso alla rete, un impulso attraverso il circuito R1C1 imposta il dispositivo in modo che tutti i carichi siano spenti. Consideriamo il funzionamento del dispositivo utilizzando l'esempio della commutazione del carico 1. Dopo aver acceso l'alimentazione, il trigger DD1.1 è impostato su un livello alto sull'uscita inversa e su un livello basso sull'uscita diretta. Qui e sotto sono indicati i livelli logici relativi alla linea di alimentazione -12 V. Questo trigger è impostato sullo stesso stato quando il suo ingresso D (pin 5) è collegato al cavo di alimentazione negativo dopo che un impulso di clock arriva all'ingresso C ( perno 3). I diodi VD2 e VD3 sono aperti. Un livello alto attraverso il diodo VD2 viene fornito all'ingresso E (segnale di abilitazione avvio - pin 4) del timer DA1 e il suo ingresso S è impostato su un livello basso. Di conseguenza, l'uscita del timer DA1 (pin 3 e 7 collegati) è impostata su un livello alto. Nessuna corrente scorre attraverso l'elettrodo di controllo del triac VS2, il triac è chiuso, il carico 1 è scollegato. Quando l'ingresso D del trigger DD1.1 è collegato al cavo di alimentazione positivo, dopo che un impulso di clock arriva all'ingresso C, il trigger viene impostato su un livello alto sull'uscita diretta e su un livello basso sull'uscita inversa. I diodi VD2 e VD3 si chiudono. Lo stato del timer DA1 è determinato dai valori di tensione sulle uscite del divisore R11R7R9, che sono collegate agli ingressi E e S del timer. Le resistenze dei resistori di questo divisore sono selezionate in modo tale che la corrente fluisca attraverso l'elettrodo di controllo del triac VS2 quando il valore assoluto della tensione U2-i tra i suoi elettrodi 2 e 1 supera 9,8 V. L'ingresso del timer E ha una priorità più alta di S, e S ha una priorità più alta di R. L'ingresso del timer R è collegato al positivo della sua alimentazione. Pertanto il temporizzatore si trova in uno stato basso all'uscita, a meno che ciò non lo impediscano i segnali sugli ingressi E e S. Finché il valore assoluto della tensione U2-1 è inferiore a 9,8 V, un livello alto all'ingresso E consente l'impostazione sull'ingresso S. Una tensione di basso livello sull'ingresso S imposta il timer su uno stato di uscita alto. Attraverso l'elettrodo di controllo Triac VS2 non circola corrente, il carico 1 è scollegato. Se la tensione U2-i è maggiore di +9,8 V, la tensione sull'ingresso S supera la soglia di commutazione, quindi, con un segnale dall'ingresso R, il timer passa allo stato di uscita basso. La corrente scorre dall'elettrodo di controllo del triac VS2 attraverso il resistore limitatore di corrente R12 all'uscita del timer. Triac VS2 si apre e collega il carico 1 alla rete. Se U2-1 è inferiore a -9,8 V, entrambi gli ingressi E e S vengono portati a livello basso. Un ingresso E basso attiva lo stato basso dell'uscita del timer. La corrente scorre dall'elettrodo di controllo del triac VS2 attraverso il resistore limitatore di corrente R12 all'uscita del timer. Triac VS2 si apre e collega il carico 1 alla rete. Dopo l'apertura del triac VS2, la tensione ai suoi capi scende quasi a zero, a seguito del quale il timer DA1, come descritto sopra, passa in uno stato di alto livello all'uscita, la corrente attraverso l'elettrodo di controllo del triac VS2 si arresta, risultando economico controllo del triac. Se è necessario che il carico 1 venga acceso dopo aver collegato l'ingresso D del trigger DD1.1 con il filo negativo di alimentazione, e spento con il filo positivo, invertire i collegamenti degli ingressi S e R, nonché il uscite di questo trigger. I resistori R12 e R14 impostano la corrente degli elettrodi di controllo dei triac, che raggiunge 100 mA per la resistenza di 100 Ohm indicata nello schema. Questa corrente è sufficiente per aprire la maggior parte dei triac KU208G e tutti i TS106-10-4. Se i triac utilizzati vengono selezionati in modo tale da aprirsi con una corrente di 50 mA o sono installati triac estranei MAC16D o VTA216-500V, che garantiscono l'apertura con una corrente di 50 mA, è possibile aumentare la resistenza dei resistori R12 e R14 a 200 Ohm. Poiché il triac è controllato da una tensione di polarità negativa sull'elettrodo di controllo rispetto al suo elettrodo 1 collegato al filo comune, per alimentare il dispositivo è necessaria una tensione di polarità negativa. Il dispositivo proposto può essere alimentato anche dall'alimentatore del dispositivo di controllo, la cui uscita è collegata al condensatore C4, rispettando la polarità. In questo caso gli elementi R4-R6, C2, C3, VD1, VD6, VD7, VS1, DA3 non sono installati. In assenza di una componente induttiva evidente nel carico, il dispositivo consuma una corrente di circa 200...300 μA per carico. Tuttavia, per un avvio affidabile, l'alimentatore deve fornire almeno 6 mA di corrente di uscita al carico. Dovresti ricordare la connessione galvanica alla rete e prendere precauzioni. Il dispositivo deve essere collocato in un contenitore isolato e non essere collegato direttamente ad altri dispositivi diversi da quelli a cui si connette. Per aumentare la sicurezza elettrica si consiglia di collegare il filo comune di rete allo “zero”, l'altro filo di rete alla “fase”, come mostrato nello schema.
Se il dispositivo di controllo genera segnali logici di polarità positiva rispetto al filo comune, questi vengono alimentati tramite un dispositivo di adattamento, il cui schema è mostrato in Fig. 2. La resistenza del resistore R1 (in kilo-ohm) viene calcolata utilizzando la formula R1 = (Ux1-0,7 V) / 0,1 mA, dove UBX1 è la tensione del segnale di alto livello di polarità positiva (in volt). Il denominatore della formula è la corrente massima calcolata attraverso questo resistore 0,1 mA. Indicato nella fig. 2 la sua resistenza corrisponde ad un livello di segnale TTL elevato.
Se il dispositivo di controllo non dispone di un proprio alimentatore, può essere alimentato da un alimentatore bipolare con un condensatore di zavorra, il cui circuito è mostrato in Fig. 3. È progettato per fornire corrente in uscita fino a 100 mA a ciascuna tensione. Il dispositivo di controllo è alimentato da tensione positiva e quello proposto è alimentato da tensione negativa. Non è consigliabile sostituire il chip HEF4013BP con analoghi, poiché i suoi ingressi di conteggio sono dotati di trigger Schmitt. Tuttavia, è possibile utilizzare altri microcircuiti estranei della serie 4013B. Come ultima risorsa, è possibile utilizzare K561TM2, ma poi tra i pin 3, 11 e pin 7 è necessario collegare un diodo Schottky KD923A, KD922A, KD922B o 1N17-1N19 (anodo al pin 7), che impedisce il flusso di corrente attraverso la protezione interna diodi. Sebbene questa corrente non superi il valore consentito di 561 mA per la serie K10, porta a un funzionamento errato del microcircuito. I timer KR1441VI1 possono essere sostituiti con quelli importati simili ICM7555IPA, ILC555N, GLC555. È anche possibile utilizzare timer doppi, come GLC556, ICM7556IPD. Uno stabilizzatore integrato con una tensione di uscita di -12 V (DA3 in Fig. 1 e DA2 in Fig. 3) può provenire dalle serie KR1168EN12, KR1199EN12 o dal tipo importato 79L12. Il microcircuito KR1170EN5 (DA1 in Fig. 3) è sostituibile con un analogo 2931AZ-5. Transistor VT1 (vedi Fig. 2) - qualsiasi serie KT3107. Il triac MAS97A4 (VS1 in Fig. 3) può essere sostituito con MAS97A6, MAS97A8, nonché con qualsiasi serie VT131. SCR VS1 (vedi Fig. 1) - una qualsiasi delle serie KU251, MCR100, VT149. I diodi VD1, VD7 in Fig. 1 e VD3, VD4 in Fig. 3 appartengono alle serie KD105, 2D212, KD212 (eccetto KD212B e KD212G), D237 (eccetto D237V, D237G e D237L), KD243, 1N4001 - 1 N4007. I diodi KD521A possono essere sostituiti con altri diodi al silicio a bassa potenza. Diodo Zener KS216Zh (VD6 in Fig. 1) può essere sostituito con 2S216ZH, KS508V, 1 N4703, BZX55-C16. La tensione di stabilizzazione del diodo zener utilizzato dovrebbe essere compresa tra 15,5 e 16,5 V con una corrente di 2 mA. I condensatori con una capacità di 3,3 μF con una tensione nominale di 400 V (C2 in Fig. 1 e C1 in Fig. 3) vengono importati, contrassegnati con "AC", destinati all'inclusione in un circuito di corrente alternata. Letteratura
Autore: K. Gavrilov
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