Ini adalah litar yang mempunyai bahagian logam kosong yang hidup! Berhati-hati dan ambil semua langkah berjaga-jaga untuk mengelakkan kecederaan kejutan elektrik. Juga, pastikan anda menggunakan fius keratan rendah (mA) pada wayar dari bateri kepada elektrod kawalan. Anda berurusan dengan 220V! Bilah logam pada triac (T2) sentiasa LIVE. Bagi anda yang mempunyai sedikit pengalaman dengan elektronik, projek ini tidak sepatutnya dijalankan. Seperti yang saya katakan dalam video, anda perlu memastikan di mana dalam soket "fasa" dan di mana kenalan "neutral" menggunakan penunjuk 220 V! Sentuhan kecil boleh menjadi fasa, tetapi bilah besar sentiasa NEUTRAL. Jangan ambil mudah apa-apa. Sentiasa pastikan tiada voltan sebelum menyentuh sesentuh.
Jadi ini adalah panduan untuk triac pensuisan DC. Kebanyakan orang tidak menyedari bahawa anda boleh memisahkan sumber arus terus tukar triac, seperti dalam rajah ini. Untuk memudahkan saya menggunakan BT136/600 dan pinoutnya ialah: T1, T2... T2 akan dimuatkan, T1 akan pergi ke neutral dan G adalah kawalan. Jadi, apa yang kita lakukan pada litar 220 V? wayar pergi menjadi beban, yang boleh berupa apa saja: ringan, peranti elektronik, dan kemudian menghubungi T2 triac. Kenalan T2 pergi ke T1 yang disambungkan ke wayar neutral, melengkapkan litar. Anda boleh menghidupkan dan mematikan triac menggunakan bateri yang berasingan. Jika anda mahu, anda boleh menggunakan pengubah langkah turun yang dikuasakan daripada talian yang sama yang anda perlu dapatkan tekanan berterusan untuk mengawal arus. Atau anda boleh gunakan rangkaian luaran Arus AC, terdapat banyak pilihan untuk mendapatkan arus DC untuk kawalan. Katakan anda menghasilkan litar yang berjalan pada DC dan anda ingin menghidupkan sesuatu pada AC, jadi ini bagus untuk itu. Baiklah, saya mempunyai bateri 6 volt, saya akan tunjukkan kepada anda sebentar lagi. Kami mengambil tolak dan memeriksa sama ada ia disambungkan ke bas neutral. Ianya sangat penting. Tidak perlu melakukan ini arah terbalik, pastikan terminal negatif ini berada pada neutral. Menggunakan penunjuk atau penguji, pastikan wayar ke soket elektrik disambung dengan betul. Jadi tolak adalah kepada neutral, dan adalah idea yang baik untuk meletakkan fius antara tolak dan neutral. Jika sesuatu terputus dalam triac, dan salah satu kenalan ditutup dengan elektrod kawalan, maka anda boleh mendapatkan 220 volt melalui bateri. Jadi letakkan fius di sini, pada ampere yang sangat rendah. Adalah lebih baik untuk menetapkannya kepada 50 miliamp. Jadi bagaimana jika ia berlaku litar pintas, ia akan berumur pendek dan bukan malapetaka. Sekarang kita mengambil tambah kami, ia melalui litar pensuisan dan kawalan dan memasuki elektrod kawalan tambah triac melalui perintang mengehadkan arus. Triac ini ialah BT136, dengan arus pemacu maksimum 35mA dan voltan saya rasa maks 12. Tetapi saya menggunakan 6. Jadi mengira rintangan perintang adalah sangat mudah, anda mengambil voltan anda dan membahagikannya dengan arus diperlukan dan anda mendapat tentangan dalam Omvh. Saya mengambil perintang 330 Ohm, dan bateri ini, seperti yang saya katakan, ialah 6.2 volt. Saya akan tunjukkan sekarang. Saya mempunyai kord sambungan yang disambungkan kepada lampu malam 7 watt, kuasa triac ini agak tinggi, mungkin 1000 atau 1500 watt. Pastikan ia berada di dalam heatsink dengan pes haba dan semuanya akan baik-baik saja. Bebannya... Saya tahu itu wayar hijau kabel, tetapi itu tidak penting. Anda membuat garisan menuju ke beban di dalam kes ini Ini adalah lampu 7 watt. Di sisi lain beban wayar merah disambungkan, bagus. Ini adalah sentuhan T2, badan adalah sebahagian daripadanya, kelopak badan dan sentuhan tengah pada triac ini ialah T2. T1 ialah kenalan pertama, ia disambungkan ke bas neutral. Bas neutral ini disambungkan ke neutral pendawaian rumah. Sekarang kita ambil bateri 6 volt. Anda mengambil wayar biasa dari neutral dan menyambungkannya ke negatif. Saya mempunyai fius kecil 100 miliamp, tetapi lebih baik untuk menetapkannya kepada 50 jika anda akan melakukan ini. Jadi pastikan anda bertaruh pada 50 di bahagian neutral. Kami menyambungkan kutub positif bateri ke perintang yang membawa kepada elektrod kawalan. Saya memancarkan lampu dengan hanya menyentuh bas neutral, menyambungkannya ke terminal negatif pada bateri. Semuanya sedia untuk dihidupkan. Saya akan tunjukkan semuanya. Kami akan melengkapkan litar dari bateri ke elektrod kawalan dan anda boleh melihat lampu menyala. Dan saya menyemaknya... Semuanya berfungsi dengan baik dan saya memeriksa penyambung pada lampu dan saya mendapat voltan penuh, yang bermaksud kawalan telah membuka sepenuhnya triac. Jadi ia benar-benar skim yang baik untuk memahami operasi triac. Anda kini boleh menghidupkan peranti AC anda. Seperti yang saya katakan... Saya akan biarkan ia bersambung. Adalah baik bahawa pada akhirnya. Jika terdapat litar pintas dalam triac, voltan fasa kami akan cuba pergi ke bateri ini. Oleh itu, buat fius sekecil mungkin. Apabila voltan tinggi cuba masuk, jika berlaku litar pintas, fius akan bertiup dan bateri akan baik. Okay, saya akan tunjukkan beberapa lagi kerja gerudi dan anda akan nampak kuasa itu tidak menjadi masalah. Saya akan pasangkan palamnya sebentar. Saya akan alihkan kamera supaya anda boleh melihat dengan lebih dekat. Luar biasa. Saya akan sentuh... Mati. Didayakan. Ditukar oleh bateri.
_
Menggunakan optothyristor
Optosimistors MOS301x, MOS302x, MOS303x, MOS304x, MOS306x, MOS308x
Optosimistors tergolong dalam kelas optocoupler dan menyediakan pengasingan galvanik yang sangat baik (kira-kira 7500 V) antara litar kawalan dan memuatkan. Unsur radio ini terdiri daripada LED inframerah yang disambungkan melalui saluran optik kepada triak silikon dua arah. Yang terakhir boleh ditambah dengan litar buka kunci yang dicetuskan apabila voltan bekalan melalui sifar.
Unsur radio ini amat diperlukan apabila mengawal triac yang lebih berkuasa, contohnya, apabila melaksanakan voltan tinggi atau geganti kuasa tinggi. Optocoupler sedemikian direka untuk membolehkan komunikasi antara litar logik dengan tahap voltan rendah dan beban yang dibekalkan voltan sesalur 220 V. Optosimistor boleh diletakkan dalam pakej DIP bersaiz kecil dengan enam pin, pinout dan struktur dalaman ditunjukkan dalam Rajah 1.
Jadual menunjukkan klasifikasi optosimistor mengikut magnitud arus hadapan melalui LED IFT, yang membuka peranti, dan voltan ulangan ke hadapan maksimum yang triac boleh tahan pada output (VDRM). Jadual juga mencatatkan sifat triac untuk dibuka apabila voltan bekalan melalui sifar. Untuk mengurangkan gangguan, adalah lebih baik untuk menggunakan triac yang terbuka apabila voltan bekalan melalui sifar.
Bagi elemen dengan pengesanan voltan bekalan sifar, peringkat keluarannya dicetuskan apabila voltan bekalan melebihi ambang tertentu, biasanya 5 V (maksimum 20 V). Siri MOS301x dan MOS302x lebih kerap digunakan dengan beban perintang atau dalam kes di mana voltan bekalan beban mesti dimatikan. Apabila triac berada dalam keadaan konduktor, penurunan voltan maksimum merentasi terminalnya biasanya 1.8V (maksimum 3V) pada arus sehingga 100mA. Arus pegangan (IH), yang mengekalkan kekonduksian peringkat keluaran optosimistor, adalah bersamaan dengan 100 μA, tidak kira (negatif atau positif) semasa separuh kitaran voltan bekalan.
Arus kebocoran luar keadaan peringkat keluaran (ID) berbeza-beza bergantung pada model optosimistor. Bagi optosimistors dengan pengesanan sifar, arus bocor boleh mencapai 0.5mA jika LED dihidupkan (arus mengalir JIKA).
LED inframerah mempunyai arus bocor terbalik sebanyak 0.05 µA (maksimum 100 µA), dan penurunan voltan hadapan maksimum 1.5 V untuk semua model optosimistor. Voltan terbalik LED maksimum yang dibenarkan ialah 3 volt untuk model MOS301x, MOS302x dan MOS303x dan 6 volt untuk model MOS304x. MOSZO6x dan MOSZO8x.
Ciri maksimum yang dibenarkan
maksimum arus yang dibenarkan melalui LED dalam mod berterusan - tidak lebih daripada 60mA.
maksimum arus impuls dalam keadaan menjalankan suis peringkat keluaran - tidak lebih daripada 1 A.
Jumlah pelesapan kuasa optosimistor tidak boleh melebihi 250 mW (maksimum 120 mW untuk LED dan 150 mW untuk peringkat output pada T - 25˚C).
Penggunaan optosimistors
Rajah 2 a-e menunjukkan pelbagai skim aplikasi tipikal optosimistors, berbeza antara satu sama lain dalam sifat beban dan kaedah menyambung beban dan kuasa.
Jalan Rintangan
Pengiraan rintangan perintang ini bergantung pada arus hadapan minimum LED inframerah, yang menjamin pencetus triac. Oleh itu, Rd = (+V - 1.5) / JIKA.
Sebagai contoh, untuk litar kawalan transistor untuk optosimistor dengan voltan bekalan +5 V (Rajah 3) dan voltan transistor terbuka (Uke us) bersamaan dengan 0.3 V, +V ialah 4.7 V, dan JIKA sepatutnya berada dalam julat antara 15 dan 50 ma untuk MOS3041. JIKA - 20 mA perlu diambil kira dengan mengambil kira pengurangan kecekapan LED sepanjang hayat perkhidmatan (rizab 5 mA), memastikan sepenuhnya operasi optocoupler dengan kelemahan arus secara beransur-ansur. Oleh itu kami mempunyai:
Rв = (4.7 - 1.5) / 0.02 = 160 Ohm.
Harus dipilih nilai piawai rintangan, iaitu, 150 Ohm untuk MOS3041 dan 100 Ohm untuk MOS3020.
Rintangan R
Perintang R tidak perlu disertakan apabila beban adalah rintangan semata-mata. Walau bagaimanapun, jika triac dilindungi oleh litar RP - CP, yang paling sering dipanggil litar pemadam percikan, perintang R memungkinkan untuk mengehadkan arus melalui elektrod kawalan optosimistor. Sesungguhnya, dalam kes beban induktif, arus yang melalui triac dan voltan yang digunakan pada litar adalah dalam antifasa. Oleh kerana triac tidak lagi menjadi konduktor apabila arus melalui sifar, kapasitor litar perlindungan CP boleh nyahcas melalui optosimistor. Kemudian perintang R mengehadkan arus nyahcas ini. Nilai minimum rintangannya bergantung pada voltan maksimum kapasitor dan arus maksimum yang dibenarkan untuk optosimistor, oleh itu untuk voltan bekalan 220 V:
Rmin = 220 V x 1.41 / 1A - 311 Ohm.
Sebaliknya, nilai R yang terlalu besar boleh menyebabkan kerosakan. Oleh itu, mereka menerima R - 330 atau 390 Ohms.
Rintangan RG
Perintang RG hanya diperlukan apabila impedans masukan elektrod kawalan adalah sangat besar, iaitu, dalam kes triac sensitif. Nilai perintang RG boleh berada dalam julat dari 100 hingga 500 ohm.
Perintang RG dan R memperkenalkan kelewatan dalam membuka kunci triac, yang akan menjadi lebih ketara semakin tinggi rintangan perintang ini. Rantaian Ra - Ca
Untuk mengehadkan kadar perubahan voltan dV/dt pada output optosimistor, litar snubber diperlukan (Rajah 2d).
Pilihan nilai perintang Ra bergantung pada sensitiviti triac dan voltan Va, bermula dari mana triac harus beroperasi. Oleh itu kami mempunyai:
R + Ra = Va / IG.
Untuk triac dengan arus kawalan IG = 25mA dan voltan pencetus Va = 20V kita dapat: R + Ra = 20 / 0.025 - 800 Ohm
atau: Ra = 800 - 330 = 470 Ohm.
Untuk membolehkan triac bertukar dengan cepat, syarat berikut mesti dipenuhi: dV / dt = 311 / Ra x Ca.
Untuk MOS3020 nilai maksimum dV / dt - 10 V/µs.
Oleh itu: Ca = 311 / (470 x 107) = 66 nF.
Kami memilih: Ca = 68 nF.
Komen.
Bagi rantai snubber, nilai eksperimen biasanya lebih disukai daripada pengiraan teori.
Perlindungan
Adalah amat disyorkan untuk melindungi triac dan optosimistor apabila beroperasi pada beban induktif atau apabila gangguan kerap menjejaskan rangkaian.
Untuk triac, litar RC pemadam percikan amat diperlukan. Untuk optosimistor dengan pengesanan sifar, seperti MOS3041, ini adalah wajar. Rintangan perintang R perlu ditingkatkan daripada 27 Ohm kepada 330 Ohm (kecuali untuk kes apabila triak terkawal tidak sensitif).
Jika model tanpa pengesanan sifar digunakan, maka rantai snubber Ra - Ca diperlukan.
Dalam amalan, selalunya terdapat keperluan untuk mengawal beberapa peranti elektrik yang berkuasa menggunakan litar digital (contohnya, mikropengawal). boleh jadi LED berkuasa menggunakan arus yang besar, atau peranti yang dikuasakan oleh rangkaian elektrik. Mari lihat penyelesaian biasa untuk masalah ini.
Jenis kawalan
Secara konvensional, tiga kumpulan kaedah boleh dibezakan:
- Kawalan beban DC.
- Suis transistor berdasarkan transistor bipolar.
- Suis transistor berdasarkan transistor MOS (MOSFET).
- suis transistor IGBT.
- Kawalan beban AC.
- Suis thyristor.
- Kunci triac.
- Kaedah sejagat.
- Relay.
Pilihan kaedah kawalan bergantung kepada kedua-dua jenis beban dan jenis logik digital yang digunakan. Jika litar dibina pada cip TTL, maka harus diingat bahawa ia dikawal oleh arus, berbeza dengan CMOS, di mana kawalan dijalankan oleh voltan. Kadang-kadang ia penting.
Suis transistor bipolar
Untuk semasa $I_(LED) = 0(,)075\,A$, arus kawalan hendaklah $\beta = 50$ kali kurang:
Mari kita ambil kejatuhan voltan merentasi peralihan asas pemancar untuk sama dengan $V_(EB) = 0(,)7\,V$.
Rintangan telah dibundarkan ke bawah untuk memberikan margin semasa.
Oleh itu, kami mendapati nilai rintangan R1 dan R2.
transistor Darlington
Sekiranya beban sangat kuat, maka arus yang melaluinya boleh mencapai beberapa ampere. Untuk transistor berkuasa pekali $\beta$ mungkin tidak mencukupi. (Selain itu, seperti yang dapat dilihat dari jadual, untuk transistor berkuasa ia sudah kecil.)
Dalam kes ini, lata dua transistor boleh digunakan. Transistor pertama mengawal arus, yang menghidupkan transistor kedua. Litar sambungan ini dipanggil litar Darlington.
Dalam litar ini, pekali $\beta$ bagi dua transistor didarab, menghasilkan pekali pemindahan arus yang sangat besar.
Untuk meningkatkan kelajuan mematikan transistor, anda boleh menyambungkan pemancar dan tapak setiap satu dengan perintang.
Rintangan mestilah cukup besar supaya tidak menjejaskan arus pemancar asas. Nilai biasa- 5…10 kOhm untuk voltan 5…12 V.
Transistor Darlington dihasilkan sebagai peranti berasingan. Contoh transistor tersebut diberikan dalam jadual.
Jika tidak, operasi kunci tetap sama.
Kekunci transistor kesan medan
Pada masa hadapan, kami secara khusus akan memanggil transistor kesan medan sebagai MOSFET, iaitu, transistor kesan medan dengan pintu terlindung (aka MOS, aka MOS). Mereka mudah kerana ia dikawal secara eksklusif oleh voltan: jika voltan pintu lebih besar daripada voltan ambang, maka transistor dibuka. Dalam kes ini, arus kawalan tidak mengalir melalui transistor semasa ia terbuka atau tertutup. Ini adalah kelebihan ketara berbanding transistor bipolar, di mana arus mengalir sepanjang masa transistor dibuka.
Selain itu, pada masa hadapan kami hanya akan menggunakan MOSFET saluran n (walaupun untuk litar tolak-tarik). Ini kerana transistor saluran-n lebih murah dan mempunyai prestasi yang lebih baik.
Litar suis termudah menggunakan MOSFET ditunjukkan di bawah.
Sekali lagi, beban disambungkan "dari atas", ke longkang. Jika anda menyambungkannya "dari bawah", litar tidak akan berfungsi. Hakikatnya ialah transistor terbuka jika voltan antara pintu dan sumber melebihi ambang. Apabila disambungkan "dari bawah," beban akan menghasilkan penurunan voltan tambahan, dan transistor mungkin tidak terbuka atau tidak terbuka sepenuhnya.
Dengan kawalan tolak-tarik, litar nyahcas kapasitor sebenarnya membentuk litar RC di mana arus nyahcas maksimum akan sama dengan
di mana $V$ ialah voltan yang mengawal transistor.
Oleh itu, cukup untuk memasang perintang 100 Ohm untuk mengehadkan arus cas dan nyahcas kepada 10 mA. Tetapi semakin besar rintangan perintang, semakin perlahan ia akan dibuka dan ditutup, kerana pemalar masa $\tau = RC$ akan meningkat. Ini penting jika transistor bertukar dengan kerap. Sebagai contoh, dalam pengawal PWM.
Parameter utama yang perlu anda perhatikan ialah voltan ambang$V_(th)$, arus longkang maksimum $I_D$ dan rintangan punca longkang $R_(DS)$ untuk transistor terbuka.
Di bawah ialah jadual dengan contoh ciri MOSFET.
| Model | $V_(th)$ | $\maks\I_D$ | $\maks\R_(DS)$ |
|---|---|---|---|
| 2N7000 | 3 V | 200 mA | 5 ohm |
| IRFZ44N | 4 V | 35 A | 0.0175 Ohm |
| IRF630 | 4 V | 9 A | 0.4 ohm |
| IRL2505 | 2 V | 74 A | 0.008 Ohm |
Nilai maksimum diberikan untuk $V_(th)$. Hakikatnya ialah untuk transistor yang berbeza, walaupun dari kumpulan yang sama, parameter ini boleh sangat berbeza. Tetapi jika nilai maksimum ialah, katakan, 3 V, maka transistor ini dijamin untuk digunakan litar digital dengan voltan bekalan 3.3 V atau 5 V.
Rintangan sumber saliran model transistor di atas agak kecil, tetapi harus diingat bahawa pada voltan tinggi beban terkawal, ini boleh membawa kepada pelepasan kuasa yang ketara dalam bentuk haba.
Litar pensuisan pantas
Seperti yang telah disebutkan, jika voltan di pintu masuk berbanding dengan sumber melebihi voltan ambang, maka transistor terbuka dan rintangan sumber saliran adalah rendah. Walau bagaimanapun, voltan apabila dihidupkan tidak boleh tiba-tiba melompat ke ambang. Dan pada nilai yang lebih rendah, transistor bertindak sebagai rintangan, menghilangkan haba. Jika beban perlu dihidupkan dengan kerap (contohnya, dalam pengawal PWM), maka adalah dinasihatkan untuk menukar transistor daripada keadaan tertutup kepada keadaan terbuka dan kembali secepat mungkin.
Sekali lagi, perhatikan lokasi beban untuk transistor saluran n - ia terletak "di atas". Jika anda meletakkannya di antara transistor dan tanah, disebabkan penurunan voltan merentasi beban, voltan sumber pintu mungkin kurang daripada ambang, transistor tidak akan terbuka sepenuhnya dan mungkin menjadi terlalu panas dan gagal.
Pemacu Transistor Kesan Medan
Jika anda masih perlu menyambungkan beban ke transistor saluran-n antara longkang dan tanah, maka terdapat penyelesaian. Anda boleh menggunakan cip siap pakai - pemandu sisi tinggi. Atas - kerana transistor berada di atas.
Pemacu untuk kedua-dua lengan atas dan bawah juga tersedia (contohnya, IR2151) untuk membina litar tolak-tarik, tetapi untuk menghidupkan beban ini tidak diperlukan. Ini adalah perlu jika beban tidak boleh dibiarkan "tergantung di udara", tetapi mesti ditarik ke tanah.
Mari kita lihat litar pemacu sisi tinggi menggunakan IR2117 sebagai contoh.
Litar ini tidak begitu rumit, dan penggunaan pemacu membolehkan anda menggunakan transistor dengan paling cekap.
IGBT
Satu lagi kelas peranti semikonduktor yang menarik yang boleh digunakan sebagai suis ialah transistor bipolar get terlindung (IGBT).
Mereka menggabungkan kelebihan kedua-dua MOS dan transistor bipolar: mereka dikawal voltan, mempunyai nilai maksimum yang besar tekanan yang dibenarkan dan arus.
Anda boleh mengawal suis pada IGBT dengan cara yang sama seperti suis pada MOSFET. Disebabkan fakta bahawa IGBT lebih banyak digunakan dalam elektronik kuasa, ia biasanya digunakan bersama dengan pemandu.
Sebagai contoh, menurut lembaran data, IR2117 boleh digunakan untuk mengawal IGBT.
Contoh IGBT ialah IRG4BC30F.
Kawalan Beban AC
Semua skema sebelumnya dibezakan oleh fakta bahawa beban, walaupun berkuasa, dikendalikan pada arus terus. Litar-litar tersebut mempunyai talian tanah dan kuasa yang jelas (atau dua talian - untuk pengawal dan beban).
Untuk litar AC, pendekatan yang berbeza mesti digunakan. Yang paling biasa ialah penggunaan thyristor, triac dan relay. Kita akan melihat geganti sedikit kemudian, tetapi buat masa ini mari kita bercakap tentang dua yang pertama.
Thyristor dan triac
Thyristor ialah peranti semikonduktor yang boleh berada dalam dua keadaan:
- terbuka - melepasi arus, tetapi hanya dalam satu arah,
- tertutup - tidak membenarkan arus melalui.
Memandangkan thyristor hanya menghantar arus dalam satu arah, ia tidak begitu sesuai untuk menghidupkan dan mematikan beban. Separuh masa untuk setiap tempoh arus ulang alik peranti melahu. Walau bagaimanapun, thyristor boleh digunakan dalam dimmer. Di sana ia boleh digunakan untuk mengawal kuasa, memotong sekeping kuasa yang diperlukan daripada gelombang kuasa.
Triac sebenarnya ialah thyristor dua arah. Ini bermakna ia membenarkan bukan separuh gelombang, tetapi gelombang penuh voltan bekalan beban.
Terdapat dua cara untuk membuka triac (atau thyristor):
- sapukan (sekurang-kurangnya sebentar) arus buka kunci pada elektrod kawalan;
- gunakan voltan yang cukup tinggi pada elektrod "berfungsi"nya.
Kaedah kedua tidak sesuai untuk kami, kerana voltan bekalan akan mempunyai amplitud malar.
Selepas triac dibuka, ia boleh ditutup dengan menukar kekutuban atau mengurangkan arus melaluinya kepada nilai yang kurang daripada arus pegangan yang dipanggil. Tetapi oleh kerana bekalan kuasa disediakan oleh arus ulang alik, ini akan berlaku secara automatik pada penghujung separuh kitaran.
Apabila memilih triac, adalah penting untuk mengambil kira magnitud arus pegangan ($I_H$). Jika anda mengambil triac berkuasa dengan arus pegangan tinggi, arus melalui beban mungkin terlalu kecil, dan triac tidak akan terbuka.
Kunci triac
Untuk pengasingan galvanik kawalan dan litar kuasa, lebih baik menggunakan optocoupler atau pemandu triac khas. Contohnya, MOC3023M atau MOC3052.
Optocoupler ini terdiri daripada LED inframerah dan phototriac. Phototriac ini boleh digunakan untuk mengawal suis triac yang berkuasa.
Dalam MOC3052, penurunan voltan merentasi LED ialah 3 V dan arus ialah 60 mA, jadi apabila menyambung kepada mikropengawal, anda mungkin perlu menggunakan suis transistor tambahan.
Triac terbina dalam direka untuk voltan sehingga 600 V dan arus sehingga 1 A. Ini cukup untuk mengawal kuasa perkakas rumah melalui triac kuasa kedua.
Pertimbangkan litar untuk mengawal beban rintangan (contohnya, lampu pijar).
Oleh itu, optocoupler ini bertindak sebagai pemandu triac.
Terdapat juga pemandu dengan pengesan sifar - contohnya, MOC3061. Mereka bertukar hanya pada permulaan tempoh, yang mengurangkan gangguan dalam grid kuasa.
Perintang R1 dan R2 dikira seperti biasa. Rintangan perintang R3 ditentukan berdasarkan voltan puncak dalam rangkaian bekalan kuasa dan arus buka kunci triac kuasa. Jika anda mengambil yang terlalu besar, triac tidak akan terbuka; jika terlalu kecil, arus akan mengalir dengan sia-sia. Perintang yang kuat mungkin diperlukan.
Adalah berguna untuk mengingati bahawa 230 V dalam rangkaian elektrik (standard semasa untuk Rusia, Ukraine dan banyak negara lain) adalah nilai voltan berkesan. Voltan puncak ialah $\sqrt2 \cdot 230 \approx 325\,V$.
Kawalan Beban Induktif
Apabila memandu beban induktif seperti motor elektrik, atau apabila terdapat bunyi pada talian, voltan mungkin menjadi cukup tinggi untuk menyebabkan triac terbuka secara spontan. Untuk memerangi fenomena ini, perlu menambah snubber pada litar - ini adalah kapasitor melicinkan dan perintang selari dengan triac.
Snubber tidak banyak memperbaiki keadaan pelepasan, tetapi lebih baik dengannya daripada tanpanya.
Kapasitor seramik mesti direka bentuk untuk voltan yang lebih besar daripada puncak dalam bekalan kuasa. Mari kita ingat sekali lagi bahawa untuk 230 V ini adalah 325 V. Adalah lebih baik untuk mengambilnya dengan rizab.
Nilai biasa: $C_1 = 0(,)01\,uF$, $R_4 = 33\,Ohm$.
Terdapat juga model triac yang tidak memerlukan snubber. Contohnya, BTA06-600C.
Contoh triac
Contoh triac diberikan dalam jadual di bawah. Di sini $I_H$ ialah arus pegangan, $\max\ I_(T(RMS))$ ialah arus maksimum, $\max\ V_(DRM)$ ialah voltan maksimum, $I_(GT)$ ialah arus buka kunci .
| Model | $I_H$ | $\maks\I_(T(RMS))$ | $\maks\V_(DRM)$ | $I_(GT)$ |
|---|---|---|---|---|
| BT134-600D | 10 mA | 4 A | 600 V | 5 mA |
| MAC97A8 | 10 mA | 0.6 A | 600 V | 5 mA |
| Z0607 | 5 mA | 0.8 A | 600 V | 5 mA |
| BTA06-600C | 25 mA | 6 A | 600 V | 50 mA |
Relay
Geganti elektromagnet
Dari sudut pandangan mikropengawal, geganti itu sendiri adalah beban yang kuat, dan satu induktif pada itu. Oleh itu, untuk menghidupkan atau mematikan geganti, anda perlu menggunakan, sebagai contoh, suis transistor. Gambar rajah sambungan dan juga penambahbaikan skim ini telah dibincangkan sebelum ini.
Geganti mengagumkan dengan kesederhanaan dan kecekapannya. Sebagai contoh, geganti HLS8-22F-5VDC dikawal oleh voltan 5 V dan mampu menukar beban yang menggunakan arus sehingga 15 A.
Geganti Keadaan Pepejal
Kelebihan utama geganti - kemudahan penggunaan - dibayangi oleh beberapa kelemahan:
- ini adalah peranti mekanikal dan sesentuh boleh menjadi kotor atau bahkan dikimpal antara satu sama lain,
- kelajuan pensuisan yang lebih rendah,
- arus yang agak besar untuk pensuisan,
- klik kenalan.
Beberapa kelemahan ini dihapuskan dalam apa yang dipanggil geganti keadaan pepejal. Ini sebenarnya, peranti semikonduktor dengan pengasingan galvanik, mengandungi di dalam litar penuh kunci berkuasa.
Kesimpulan
Oleh itu, kami mempunyai kaedah kawalan beban yang mencukupi dalam senjata kami untuk menyelesaikan hampir semua masalah yang mungkin timbul untuk seorang amatur radio.
Editor skema
Semua rajah dilukis dalam KiCAD. Akhir-akhir ini saya telah menggunakannya untuk projek saya, ia sangat mudah, saya mengesyorkannya. Dengan bantuannya, anda bukan sahaja boleh melukis litar, tetapi juga mereka bentuk papan litar bercetak.
- Tutorial
Semua orang tahu betapa bangganya orang Arduino dengan lampu berkelip.Memandangkan LED berkelip tidak menarik, kita akan bercakap tentang mengawal lampu pijar 220 volt, termasuk mengawal kecerahannya. Walau bagaimanapun, bahan itu juga digunakan untuk beberapa jenis beban lain. Topik ini agak digodam, tetapi maklumat tentang ciri yang perlu diambil kira tersebar di seluruh artikel dan topik di forum. Saya cuba menyusunnya dan menerangkan perbezaan antara skim dan mewajarkan pilihan komponen yang diperlukan.
Pemilihan Beban Terkawal
Terdapat banyak pelbagai jenis lampu Tidak semuanya boleh dilaraskan dalam kecerahan. Dan, bergantung pada jenis lampu, diperlukan cara yang berbeza pengurusan. Terdapat satu yang baik tentang jenis lampu. Saya hanya akan mempertimbangkan lampu yang beroperasi pada arus ulang alik. Untuk lampu sebegini, terdapat tiga cara utama untuk mengawal kecerahan (pemalapan tepi hadapan, pemalapan tepi belakang dan pemalapan sinus).Ilustrasi dalam format SVG mungkin tidak dipaparkan dalam pelayar lama dan terutamanya dalam IE
Mereka berbeza dalam bahagian mana tempoh arus ulang-alik melalui lampu. Anda boleh membaca tentang kebolehgunaan kaedah ini. Dalam artikel ini kita hanya akan bercakap tentang peredupan canggih, kerana ini adalah kaedah yang paling mudah dan paling biasa. Ia sesuai untuk mengawal kecerahan lampu pijar (termasuk lampu halogen), termasuk yang disambungkan melalui pengubah feromagnetik (bukan elektronik). Litar yang sama boleh digunakan untuk mengawal kuasa elemen pemanasan dan, sedikit sebanyak, motor elektrik, serta untuk menghidupkan/mematikan peralatan elektrik lain (tanpa kawalan kuasa).
Pemilihan asas unsur
Terdapat banyak pilihan berbeza untuk skim kawalan beban di Internet. Mereka berbeza dalam parameter berikut: Dua mata pertama ditentukan asas unsur. Selalunya, geganti digunakan untuk mengawal beban, sebagai elemen yang dibuktikan oleh pengalaman bertahun-tahun. Tetapi, jika anda ingin mengawal kecerahan lampu, ia mesti dihidupkan dan dimatikan 100 kali sesaat. Geganti tidak direka untuk beban sedemikian dan akan gagal dengan cepat, walaupun ia boleh bertukar begitu kerap. Jika MOSFET digunakan dalam litar, maka ia boleh dibuka dan ditutup pada bila-bila masa. Kita boleh membina RL, RC, dan dimer sinus. Tetapi kerana ia hanya mengalirkan arus dalam satu arah, anda memerlukan dua transistor setiap saluran. Selain itu, MOSFET voltan tinggi agak mahal. Cara paling mudah dan murah ialah menggunakan triac. Ia mengalirkan arus dalam kedua-dua arah dan menutup dirinya apabila arus berhenti mengalir melaluinya. Anda boleh membaca tentang cara ia berfungsi dalam artikel DiHalt. Selanjutnya, saya akan bergantung pada fakta bahawa anda mengetahui perkara ini.Modulasi fasa
Untuk mengawal kecerahan lampu, kita perlu membekalkan denyutan arus ke pintu gerbang triac pada saat arus melalui triac mencapai nilai tertentu. Dalam litar tanpa mikropengawal, pembahagi voltan boleh laras dan dinistor digunakan untuk ini. Apabila voltan pada triac melebihi ambang dinistor dibuka, arus mengalir ke pintu triac dan membukanya.Jika kawalan dijalankan dari mikropengawal, maka dua pilihan adalah mungkin:
- Berikan impuls pada masa yang tepat apabila diperlukan. Untuk melakukan ini, anda perlu menghantar isyarat kepada mikropengawal dari pengesan lintasan sifar voltan
- Sambungkan pembanding ke pintu triac, yang memasukkan isyarat daripada pembahagi voltan dan daripada keluaran analog mikropengawal
Kaedah kedua untuk mengawal triac adalah sangat mudah. secara pemrograman, tetapi disebabkan kekurangan pengasingan galvanik, saya tidak akan menggunakannya.
Pengasingan galvanik
Cara paling mudah untuk mengawal triac ialah menyambungkan pin mikropengawal ke pintu pagar. Malah terdapat satu siri khas triac BTA-600SW yang dikawal oleh arus rendah. Tetapi kemudian pengawal dan keseluruhan bahagian voltan rendah tidak akan dilindungi daripada gangguan yang bergerak melalui rangkaian isi rumah. Sesetengah daripada mereka mungkin cukup kuat untuk membakar mikropengawal, yang lain akan menyebabkan ranap. Di samping itu, masalah segera timbul dengan sambungan mikropengawal dengan komputer atau mikropengawal lain: adalah perlu untuk memisahkan talian komunikasi atau menggunakan garis pembezaan, kerana untuk mengawal triac terus dari kaki mikropengawal, sifar potensi untuknya mesti bertepatan dengan potensi sifar dalam rangkaian isi rumah. Untuk komputer atau mikropengawal lain yang serupa yang disambungkan pada titik lain pada rangkaian, potensi sifar hampir pasti berbeza. Akibatnya akan menjadi bencana.Cara mudah untuk menyediakan pengasingan galvanik: gunakan pemacu triac MOC30XX. Litar mikro ini berbeza:
- Voltan reka bentuk. Jika untuk rangkaian 110 volt, ada untuk 220
- Kehadiran pengesan sifar
- Arus yang membuka pemandu
Arus yang diperlukan untuk membuka adalah penting jika anda ingin memacu berbilang beban pada masa yang sama. Untuk MOC3051 ialah 15 mA, untuk MOC3052 ialah 10 mA. Pada masa yang sama, mikropengawal stm boleh melalui sendiri sehingga 80-120 mA, dan avr sehingga 200 mA. Nombor yang tepat perlu dilihat dalam lembaran data yang sepadan.
Imuniti bunyi/keupayaan menukar beban induktif
Mungkin terdapat gangguan dalam rangkaian elektrik yang menyebabkan triac terbuka atau merosakkannya secara spontan. Sumber gangguan mungkin:- Beban dikawal oleh triac (penggulungan motor)
- Penapis (snubber), terletak di sebelah triac dan direka bentuk untuk melindunginya
- Gangguan luar (kilat)
V- voltan maksimum di mana triac boleh beroperasi. Voltan puncak maksimum tidak lebih tinggi.
saya- Arus maksimum yang boleh dilalui oleh triac sendiri. Arus puncak maksimum biasanya lebih tinggi.
dV/dt - Kelajuan maksimum perubahan voltan merentasi triak tertutup. Jika nilai ini melebihi, ia akan terbuka secara spontan.
dI/dt- Kadar maksimum perubahan arus apabila triac dibuka. Jika nilai ini melebihi, ia akan terbakar kerana ia tidak mempunyai masa untuk dibuka sepenuhnya.
(dV/dt)c- Kadar maksimum perubahan voltan pada masa triac ditutup. Kurang dV/dt dengan ketara. Jika melebihi, triac akan terus mengalirkan arus.
(dI/dt)c- Kadar maksimum perubahan arus pada masa triac ditutup. Kurang ketara dI/dt. Jika melebihi, triac akan terus mengalirkan arus.
Butiran tentang sifat sekatan ini dan cara membuat penapis yang melindungi daripada melebihi nilai ini diterangkan dalam Nota Aplikasi AN-3008. Satu hanya boleh menambah bahawa terdapat triac 3Q yang nilai dV/dt dan dI/dtnya lebih tinggi daripada nilai konvensional kerana ketidakupayaan untuk bekerja dalam kuadran ke-4 (yang biasanya tidak diperlukan).
Pemilihan triak
Arus pensuisan maksimum
Arus pensuisan maksimum dihadkan oleh dua parameter: arus maksimum yang boleh dibawa oleh triac dan jumlah haba yang boleh anda keluarkan daripadanya. Segala-galanya mudah dengan parameter pertama, ia ditunjukkan dalam lembaran data. Tetapi jika anda melihat dengan teliti, maka pada arus 16 ampere, kira-kira 20 watt dilepaskan pada BTA16-600BW. Pemanas sedemikian tidak boleh lagi dimasukkan ke dalam kotak suis tanpa pengudaraan.Arus pensuisan minimum
Triac kekal konduktif selagi arus mengalir melaluinya. Arus minimum yang diperlukan ditunjukkan dalam lembaran data di bawah nama arus selak. Oleh itu, triac yang terlalu berkuasa tidak akan dapat menghidupkan mentol lampu berkuasa rendah kerana ia akan dimatikan sebaik sahaja isyarat kawalan hilang daripada Tetapi oleh kerana kita secara bebas menjana isyarat ini dengan mikropengawal, ia boleh menahan isyarat kawalan hampir sehingga penghujung separuh kitaran, dengan itu menghapuskan had pada beban minimum. Walau bagaimanapun, jika anda tidak mempunyai masa untuk mengeluarkan isyarat, triac tidak akan ditutup dan lampu tidak akan padam. Jika pemalar kurang dipilih, lampu yang beroperasi pada kecerahan kurang daripada penuh berkelip secara berkala.Penebat
Triac dalam perumah TO-220 boleh terlindung atau tidak diasingkan. Saya mula-mula membuat kesilapan dan membeli BT137, akibatnya radiator penyejuk telah bertenaga, yang dalam kes saya tidak diingini. Triac bertanda BTA diasingkan, yang bertanda BTB tidak.Perlindungan beban berlebihan
Jangan bergantung harap pemutus litar. Tengok pada spesifikasi, bila terlebih beban sebanyak 1.4 kali mesin mesti mati bukan lebih awal, daripada dalam sejam. Dan pembukaan pantas berlaku hanya apabila terbeban sebanyak 5 kali (untuk pemutus litar jenis C). Ini dilakukan supaya mesin tidak dimatikan apabila menghidupkan peranti yang memerlukan lebih banyak tenaga semasa permulaan berbanding semasa kerja tetap. Contoh peranti sedemikian ialah peti sejuk.Triac mesti dilindungi dengan fius yang berasingan, atau arus yang melaluinya mesti dipantau dan dimatikan apabila beban terlampau, membolehkan ia sejuk.
Perlindungan litar pintas
Apabila lampu pijar terbakar, nyahcas percikan dengan rintangan yang sangat rendah boleh terbentuk. Akibatnya, litar sebenarnya adalah litar pintas, yang membawa kepada keletihan triac.Triac boleh terbakar kerana dua sebab:
- Melebihi dI/dt. Triac tidak mempunyai masa untuk membuka sepenuhnya, arus tidak mengalir melalui seluruh kristal, kawasan panas tempatan terbentuk yang membakar kristal.
- Lebihan kamiran Joule I^2t. Menetapkan jumlah haba, pengumpulan yang dalam kristal akan membawa kepada kemusnahan kristal.
Melebihi kamiran Joule boleh dilawan sama ada dengan mengurangkan masa arus melalui triac atau dengan mengehadkan arus. Oleh kerana triac tidak akan ditutup sehingga arus melalui sifar, tanpa memperkenalkan pemutus litar tambahan adalah mustahil untuk menjadikan masa aliran semasa kurang daripada satu separuh kitaran. Yang berikut boleh digunakan sebagai pemutus sedemikian:
- Fius bertindak pantas. Fius biasa tidak akan berfungsi kerana triac akan terbakar sebelum ia berfungsi. Tetapi fius sedemikian lebih mahal daripada triac baru.
- Suis buluh/geganti. Jika anda boleh mencari yang boleh menahan arus tinggi jangka pendek.
Faedah tambahan boleh diperoleh daripada rintangan ini: dengan mengukur penurunan voltan merentasinya, anda boleh mengetahui arus yang mengalir melalui triac. Nilai yang terhasil boleh digunakan untuk menentukan litar pintas atau beban lampau dan mematikan triac.
Kesimpulan
Saya tidak menuntut ketepatan mutlak semua yang ditulis. Artikel itu ditulis untuk mengatur pengetahuan yang saya baca di Internet dan untuk memeriksa sama ada saya terlupa apa-apa. Khususnya, saya belum lagi menguji bahagian berkenaan perlindungan beban lampau dalam amalan. Jika saya tersilap di suatu tempat, saya berminat untuk mengetahui tentang ralat tersebut.Tidak ada satu rajah dalam artikel: mereka yang biasa dengan topik itu sudah mengetahuinya dengan hati, tetapi seorang pemula perlu melihat lembaran data untuk MOC3052 atau AN-3008 dan, mungkin, pada masa yang sama dia akan belajar sesuatu lain dan tidak akan melaksanakan skim siap sedia.
Kadang-kadang anda perlukan isyarat lemah daripada mikropengawal menghidupkan beban yang kuat, contohnya lampu di dalam bilik. Masalah ini amat relevan untuk pemaju. rumah pintar . Perkara pertama yang terlintas di fikiran ialah geganti. Tetapi jangan tergesa-gesa, ada cara yang lebih baik :)
Malah, relay adalah keadaan kucar-kacir. Pertama, ia mahal, dan kedua, untuk menggerakkan penggulungan geganti anda memerlukan transistor penguat, kerana kaki mikropengawal yang lemah tidak mampu melakukan prestasi sedemikian. Nah, ketiga, sebarang geganti adalah reka bentuk yang sangat besar, terutamanya jika ia adalah geganti kuasa yang direka untuk arus tinggi.
Jika kita bercakap tentang mengenai arus AC, lebih baik digunakan triak atau thyristor. Apa ini? Dan sekarang saya akan memberitahu anda.
Jika di jari, maka thyristor seperti diod, malah sebutannya serupa. Ia membenarkan arus mengalir ke satu arah dan tidak membenarkannya mengalir ke arah yang lain. Tetapi ia mempunyai satu ciri yang secara asasnya membezakannya daripada diod - input kawalan.
Jika input kawalan tidak digunakan arus pembukaan, Itu thyristor tidak akan melepasi arus walaupun dalam arah hadapan. Tetapi sebaik sahaja anda memberikan impuls yang singkat, ia segera terbuka dan tetap terbuka selagi terdapat voltan langsung. Jika keluarkan voltan atau tukar kekutuban, thyristor akan ditutup. Kekutuban voltan kawalan sebaiknya sepadan dengan kekutuban voltan anod.
Jika menyambung selari belakang-ke-belakang dua thyristor, maka ia akan berjaya triac- perkara yang bagus untuk menukar beban AC.
Pada separuh gelombang positif sinusoid satu berlalu, pada separuh gelombang negatif yang lain. Lebih-lebih lagi, mereka lulus hanya jika terdapat isyarat kawalan. Jika isyarat kawalan dikeluarkan, maka dalam tempoh seterusnya kedua-dua thyristor akan ditutup dan litar akan terputus. Kecantikan dan tidak lebih. Jadi ia harus digunakan untuk mengawal beban isi rumah.
Tetapi terdapat satu kehalusan di sini - kami menukar litar kuasa voltan tinggi, 220 volt. Dan kami mempunyai pengawal voltan rendah, berjalan pada lima volt. Oleh itu, untuk mengelakkan keterlaluan, perlu dilakukan hasil yang berpotensi. Iaitu, pastikan tiada garisan terus antara bahagian voltan tinggi dan voltan rendah sambungan elektrik. Sebagai contoh, lakukan pemisahan optik. Terdapat perhimpunan khas untuk ini - optodriver triac MOC3041. Perkara yang mengagumkan!
Lihat gambarajah sambungan - hanya beberapa bahagian tambahan dan anda mempunyai kuasa dan bahagian kawalan dipisahkan antara satu sama lain. Perkara utama ialah voltan yang mana kapasitor direka bentuk adalah satu setengah hingga dua kali lebih tinggi daripada voltan di salur keluar. Anda tidak perlu risau tentang gangguan kuasa apabila anda menghidupkan dan mematikan triac. Dalam optodriver itu sendiri, isyarat dibekalkan oleh LED, yang bermaksud anda boleh menyalakannya dengan selamat dari pin mikropengawal tanpa sebarang helah tambahan.
Secara umum, ia adalah mungkin tanpa decoupling dan ia juga akan berfungsi, tetapi ia dianggap bentuk yang baik sentiasa membuat hasil yang berpotensi antara bahagian kuasa dan kawalan. Ini termasuk kebolehpercayaan dan keselamatan keseluruhan sistem. Penyelesaian industri hanya diisi dengan optocoupler atau semua jenis penguat pengasing.
