Подключение симистора к ардуино: Регулятор силы света (диммер) на Arduino и симисторе: схема и программа

Содержание

диммер / Arduino / stD

Здравствуйте.

Вначале коротко о том как работает диммер. Переменное напряжение в розетке выглядит так…


заметкаЯ обрисовал схему работы переменного напряжения упрощённо. На самом деле, там где на рисунке написано 220, напряжение больше, где-то 310. Напряжение растёт от нуля до максимума, а 220 находятся где-то во второй трети полуволны. То есть 220 это что-то типа среднего напряжения. Однако сути работы диммера это не меняет.

Кстати, есть приборы, у которых включатель сделан не в виде тупого тумблера, а с использованием микросхемы, которая замыкает контакты именно в момент перехода через ноль. Таким образом снижается нагрузка на прибор и на сеть. Ведь по сути, включение прибора это ни что иное как замыкание, и значит лучше это делать в момент наименьшего напряжения, а ни когда оно уже выросло.

Если интересно как работает переменка, и откуда она берётся, то загляните сюда.


Если сейчас подключить лампочку, то она будет гореть с максимальной яркостью. Чтобы уменьшить яркость, нужно от начала каждой полуволны (нижней и верхней) отрезать кусочек. То есть чтоб зажечь лампочку в половину накала, надо сделать так…


50%

Чем то это похоже на обычный ШИМ постоянного напряжения, только для переменки используется не транзистор, а симистор.

Чтоб отрезать кусочек полуволны, нужно ловить переход напряжения через ноль и через какое-то время подавать импульс открывающий симистор (закрывается симистор сам по себе, при переходе через ноль). Поскольку частота в сети равна 50Гц, то соответственно переход через ноль происходит каждые 10мс. Таким образом получается следующая схема работы: когда мы хотим зажечь лампочку на 80% яркости, нужно поймать переход через ноль, и подать импульс на семистор спустя две миллисекунды — семистор будет открыт в течении последующих восьми миллисекунд. Если нужно чтоб яркость была 30%, то подаём импульс через семь миллисекунд, семистор будет открыт в течении оставшихся трех миллисекунд…


30%

Ну а если хотим чтоб лампочка горела в полную силу, то подаём импульс сразу же после перехода через ноль.

Схема подключения…

U4 — это симистор. РС817 — оптопара для детектирования нуля (РС817 можно заменить на РС814, тогда не понадобится диодный мост — BR1). MOC3022 — оптопара для подачи импульса на симистор (подойдёт любая MOC302x, а вот MOC304x и MOC306x не подходят, см. спойлер). Таким образом получается полная гальваническая развязка с микроконтроллером.

MOCУ MOC304x и MOC306x есть встроенный детектор нуля, который не даёт возможности открывать симистор когда заблагорассудится, а только в момент перехода через ноль. Соответственно получается следующее: мы ловим переход, выжидаем паузу, и подаём импульс, импульс приходит, но оптопара не открывает симистор, так как ждёт перехода. В результате ничего не работает.

Не подходит:


Выше, в заметке, я писал что есть приборы, которые включаются в момент перехода через но

Arduino запускает TRIAC для EL Wire, без оптоизолятора

Похоже, классный проект.

буквальный ответ

Оптоизолятор не является необходимым в этом приложении.

Поскольку вы генерируете 100 В, 1000 Гц для питания EL от относительно изолированного аккумулятора (а не от сети), проблема безопасности гораздо меньше.

Системы без оптоизолятора обычно подключают вывод А1 симистора, подключенный к VCC микроконтроллера (в вашем случае, к источнику питания + 3 В), используя «запуск по отрицательному току затвора», как рекомендовано .

Вывод цифрового выхода на вашем микроконтроллере соединен резистором с затвором симистора. Когда цифровая логика тянет штырь затвора на низком уровне (по направлению к GND микроконтроллера), триак срабатывает и полностью включается. Пока симистор включен, контакты А1 и А2 действуют так, как будто они замкнуты вместе. Отключить триак немного сложнее.

(Некоторые системы без оптоизолятора соединяют вывод А1 симистора с выводом GND микроконтроллера, используя «запуск положительного тока затвора», что не рекомендуется. Как я недавно узнал, зацепление вывода «GND» микроконтроллера к A1 и протягивание затвора через резистор до +3 В или даже +5 В не работает правильно с триаком логического уровня.)

Попытайтесь нарисовать свою схему и выложить детали так, чтобы было очевидно, что:

  • один конец выхода инвертора надежно соединен с напряжением микроконтроллера (вероятно, + 3 В) и контактом А1 симистора
  • другой конец выхода инвертора («горячая сторона») напрямую или косвенно не связан ни с чем где-либо рядом с микроконтроллером — кроме симистора, и даже в этом случае горячая сторона только косвенно подключается через провод EL к выводу A2 триака

альтернативный подход

Если вы собираетесь использовать только одну жилу провода EL, почему бы вам не подключить его непосредственно к выходу инвертора и использовать FET (а не симистор) для подключения и отключения входа инвертора к напряжению +3 В ?

Симисторный регулятор мощности своими руками — ABC IMPORT

Содержание статьи:

В статье мы расскажем о том, как изготовить симисторный регулятор мощности своими руками. Что такое симистор? Это прибор, построенный на кристалле полупроводника. У него аж 5 p-n-переходов, ток может проходить как в прямом, так и в обратном направлении. Но эти элементы широкое распространение в современной промышленной аппаратуре не получили, так как у них высокая чувствительность к помехам электромагнитной природы.

Также они не могут работать при высокой частоте тока, выделяют большое количество тепла, если производят коммутацию больших нагрузок. Поэтому в промышленной аппаратуре используют IGBT-транзисторы и тиристоры. Но симисторы тоже не стоит упускать из виду – они дешевые, у них маленький размер, а самое главное – высокий ресурс. Поэтому они могут использоваться там, где перечисленные выше недостатки не играют большой роли.

Как работает симистор?

Вам будет интересно:Подключение стиральной машины к электросети: правила безопасности и порядок работ

Встретить сегодня симисторный регулятор мощности можно в любой бытовой технике – в болгарках, шуруповертах, стиральных машинках и пылесосах. Другими словами, везде, где есть необходимость в плавной регулировке частоты вращения двигателя.

Вам будет интересно:Датчики «Ардуино»: описание, характеристики, подключение, отзывы

Регулятор работает как электронный ключ – он закрывается и открывается с определенной частотой, которая задается схемой управления. Когда прибор отпирается, полуволна напряжения проходит через него. Следовательно, к нагрузке поступает небольшая часть минимальной мощности.

Можно ли сделать самому?

Многие радиолюбители изготавливают своими руками симисторные регуляторы мощности для различных целей. С его помощью можно контролировать нагрев жала паяльника. Но, к сожалению, на рынке готовые устройства встретить можно, но довольно редко.

У них низкая стоимость, но часто приборы не отвечают требованиям, которые предъявляются потребителями. Именно поэтому намного проще, оказывается, не купить готовый регулятор, а сделать его самостоятельно. В этом случае вы сможете учесть все нюансы использования прибора.

Схема регулятора

Давайте рассмотрим простой симисторный регулятор мощности, который можно использовать с любой нагрузкой. Управление фазово-импульсное, все компоненты традиционные для таких конструкций. Нужно применять такие элементы:

  • Непосредственно симистор, рассчитанный на напряжение 400 В и ток 10 А.
  • Динистор с порогом открывания 32 В.
  • Для регулировки мощности используется переменный резистор.
  • Ток, который протекает через переменный резистор и сопротивление, заряжает конденсатор с каждой полуволной. Как только конденсатор накопит заряд и напряжение между его пластинами будет 32 В, откроется динистор. При этом конденсатор разряжается через него и сопротивление на управляющий вход симистора. Последний при этом открывается, чтобы ток прошел к нагрузке.

    Чтобы изменить длительность импульсов, нужно подобрать переменный резистор и пороговое напряжение динистора (но это постоянная величина). Поэтому придется «играть» с сопротивлением переменного резистора. В нагрузке мощность оказывается прямо пропорциональна сопротивлению переменного резистора. Диоды и постоянный резистор использовать не обязательно, цепочка предназначена для того, чтобы обеспечить точность и плавность регулировки мощности.

    Как работает устройство

    Ток, который протекает через динистор, ограничивается постоянным резистором. Именно с его помощью происходит корректировка длины импульса. С помощью предохранителя происходит защита цепи от КЗ. Нужно отметить тот факт, что динистор в каждой полуволне открывается на один и тот же угол.

    Поэтому выпрямление протекающего тока не происходит, можно подключить даже индуктивную нагрузку к выходу. Поэтому использоваться может симисторный регулятор мощности и для трансформатора. Для того чтобы подобрать симисторы, нужно учесть, что для нагрузки в 200 Вт необходимо, чтобы ток был равен 1 А.

    В схеме используются такие элементы:

  • Динистор типа DB3.
  • Симисторы типа ВТ136-600, ТС106-10-4 и аналогичные с номиналом по току до 12 А.
  • Полупроводниковые диоды германиевые – 1N4007.
  • Электролитический конденсатор на напряжение более 250 В, емкость 0,47 мкФ.
  • Переменный резистор 100 кОм, постоянные – от 270 Ом до 1,6 кОм (подбираются опытным путем).
  • Особенности схемы регулятора

    Такая схема является самой распространенной, но можно встретить и небольшие ее вариации. Например, иногда вместо динистора ставят диодный мостик. В некоторых схемах встречается цепочка из емкости и сопротивления для подавления помех. Существуют и более современные конструкции, в которых применяется схема управления на микроконтроллерах. При использовании такой схемы вы получаете точную регулировку тока и напряжения в нагрузке, но реализовать ее сложнее.

    Подготовительные работы

    Для того чтобы собрать симисторный регулятор мощности для электродвигателя, вам достаточно придерживаться такой последовательности:

  • Сначала нужно определить характеристики прибора, который будет подключаться к регулятору. К характеристикам можно отнести: число фаз (либо 3, либо 1), необходимость в точной корректировке мощности, напряжение и ток.
  • Теперь нужно выбрать конкретный тип устройства – цифровой или аналоговый. После этого можно осуществить выбор компонентов по мощности нагрузки. В принципе, для моделирования можно использовать специально программное обеспечение.
  • Рассчитайте тепловыделение. Для этого умножьте два параметра – номинальный ток (в Амперах) и падение напряжения на симисторе (в Вольтах). Все эти данные можно найти среди характеристик элемента. В итоге вы получите мощность рассеяния, выраженную в Ваттах. Исходя из этого значения, нужно выбрать радиатор и кулер (при необходимости).
  • Закупите все необходимые элементы или подготовьте их, если они у вас имеются.
  • Теперь можно приступить непосредственно к сборке устройства.

    Сборка регулятора

    Прежде чем собрать по схеме симисторный регулятор мощности, нужно выполнить ряд действий:

  • Осуществите разводку дорожек на плате и подготовьте площадки, на которых нужно установить элементы. Заранее предусмотрите места для монтажа симистора и радиатора.
  • Установите все элементы на плате и припаяйте их. В том случае, если у вас нет возможности сделать печатную плату, допускается использование навесного монтажа. Провода, которыми соединяются все элементы, должны быть как можно короче.
  • Обратите внимание на то, соблюдена ли полярность при подключении симистора и диодов. Если отсутствует маркировка, прозвоните элементы мультиметром.
  • Проверьте схему, используя мультиметр в режиме измерения сопротивления.
  • Закрепите на радиаторе симистор, желательно использовать термопасту для лучшего контакта поверхностей.
  • Всю схему можно установить в пластиковом корпусе.
  • Установите в крайнее левое положение ручку переменного резистора и включите прибор.
  • Измерьте значение напряжения на выходе устройства. Если вращать ручку резистора, напряжение должно плавно увеличиваться.
  • Как видите, изготовленный своими руками симисторный регулятор мощности – это полезная конструкция, которую можно использовать в быту практически без ограничений. Ремонт этого устройства копеечный, так как себестоимость довольно низкая.

    Источник

    принцип работы, применение, устройство и управление ими

    В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера – светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным – Вы уж меня простите . Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы что-то захотите добавить – буду только рад).

    Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено. Начнем.


    Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру.

    1.1 Подключение нагрузки через резистор.
    Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах.

    Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА . Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн.

    Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн

    Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать – ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно – простота.

    1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.
    Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор!


    Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ . При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе – ограничительный. Может варьироваться в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любойn-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность – чтоб не перегрелся.

    Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались).
    BC547.pdf — Даташит на биполярный транзистор BC547

    1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.
    Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА. Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе. Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки.

    Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности.


    При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов:
    – так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор.
    – транзистор управляется малыми токами и если выход микроконтроллера, к которому подключен затвор, окажется в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начнет открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи. Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.
    У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом.

    Для применения можно порекомендовать мощные транзисторы IRF630, IRF640. Их часто используют и поэтому их легко достать.
    IRF640.pdf — Даташит на полевой транзистор IRF640

    1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.
    Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока.


    Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда.
    ULN2003.pdf — Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003

    2 НАГРУЗКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
    Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока (чаще всего 220v), то тут все сложней, но не на много.

    2.1 Подключение нагрузки при помощи реле.
    Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов.

    Достоинства такого способа большой коммутируемый ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость/частота включения и механический износ деталей.

    2.2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).
    Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака). Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль). Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора – это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.


    Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.


    Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения. С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов – большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе – нужны цепи подавления.

    Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы типа BT138.
    BT138.pdf

    2.3 Подключение нагрузки при помощи твердотельного реле.
    С недавних пор у радиолюбителей появилась очень замечательная штука – твердотельные реле. Представляют они из себя оптические приборы (еще их называют оптореле), с одной стороны, в общем случае, стоит светодиод, а с другой полевой транзистор со светочувствительным затвором. Управляется эта штука малым током, а манипулировать может значительной нагрузкой.


    Подключать твердотельное реле к микроконтроллеру очень просто – как светодиод – через резистор.
    Достоинства налицо: малые размеры, отсутствие механического износа, возможность манипулировать большим током и напряжением и самое главное оптическая развязка от опасного напряжения. Нагрузка может быть как постоянного, так и переменного тока в зависимости от конструкции реле. Из недостатков следует отметить относительную медлительность (чаще всего для коммутации используется полевик) и довольно значительную стоимость реле.

    Если не гнаться за завышенными характеристиками можно подобрать себе прибор по приемлемой цене. Например, реле CPC1030N управляется током от 2мА, при этом способно коммутировать нагрузку переменного и постоянного тока 120мА и 350v (очень полезная для радиолюбителей вещь!)
    BT138.pdf — Даташит на симистор (триак) BT138
    CPC1030N.pdf — Даташит на твердотельное реле CPC1030N

    Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома . Первое что приходит на ум — реле . Но не спешите, есть способ лучше 🙂

    В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

    Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры . Что это такое? А сейчас расскажу.

    Симистор BT139
    Схема включения из даташита на MOC3041

    Если на пальцах, то тиристор похож на диод , даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход .
    Если на управляющий вход не подать ток открытия , то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется . Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

    Если соединить встречно параллельно два тиристора , то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

    На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

    Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный , работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку . То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение . Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041 . Замечательная вещь!
    Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

    Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

    Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома . Первое что приходит на ум — реле . Но не спешите, есть способ лучше:)

    В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

    Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры . Что это такое? А сейчас расскажу.

    Если на пальцах, то тиристор похож на диод , даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход .
    Если на управляющий вход не подать ток открытия , то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется . Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

    Если соединить встречно параллельно два тиристора , то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

    На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

    Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный , работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку . То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение . Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041 . Замечательная вещь!
    Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

    Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

    Эта статья посвещенна в основном тем экпериментаторам, которые уже попробовали моргать светодиодыми с помощью Arduino и хотели бы попробовать применить свои контроллеры и приобретенные знания для более серьезных и полезных вещей. Также она будет интересная людям желающим систематизировать свои знания относительно возможности управления силовой нагрузкой и коммутации электрических цепей с помощью одноплатных контроллеров Arduino и им подобных плат.

    Для начала давайте рассмотрим характеристики платы. Для примера возьмем Arduino Nano:

    Микроконтроллер Atmel ATmega168 или ATmega328
    Рабочее напряжение (логическая уровень) 5 В
    Входное напряжение (рекомендуемое) 7-12 В
    Входное напряжение (предельное) 6-20 В
    Цифровые Входы/Выходы 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
    Аналоговые входы 8
    Постоянный ток через вход/выход 40 мА
    Флеш-память 16 Кб (ATmega168) или 32 Кб (ATmega328) при этом 2 Кб используются для загрузчика
    ОЗУ 1 Кб (ATmega168) или 2 Кб (ATmega328)
    EEPROM 512 байт (ATmega168) или 1 Кб (ATmega328)
    Тактовая частота 16 МГц
    Размеры 1.85 см x 4.2 см

    Питание контроллера осуществляется через mini-USB или от нерегулируемого источника 6-20В (вход Vin соединенный со табилизатором напряжения).

    Некоторые входы Arduino дуплексированны, тоесть могут выполнять несколько функций, например Pin 3, 5, 6, 9, 10, и 11 помимо возможности дискретных входов и выходов (задается программно) может выполнять функцию ШИМ с разрешением 8 бит и это пригодится нам чуть позже. максимальные выходные характеристики выходов контроллера 5В при токе 40мА

    Вернемся к теме данной статьи, первым и самым простым методом управления нагрузкой как постоянного, так и переменного тока является реле . Суть работы которого заключается в управлении контактной группой на выходе (11, 12, 14), подачей напряжения на катушку на входе (А1, А2), которая по средствам магнитной силы двигает свой сердечник в свою очередь механически связанный с контактной группой. У реле есть один большой плюс – это гальваническая развязка между силовой цепью которую оно коммутирует и цепью управления, которая чаще всего низковольтная, в нашем случае катушка реле управляется 5V постоянного тока (DC) напрямую с любого выхода Arduino. Выходная контактная группа обычно состоит из 3 контактов: общий контакт, нормально закрытый NC, и нормально открытый NO. Общая схема реле выглядит следующим образом.


    Сборка из 4 реле.


    Таким образов с помощью реле можно коммутировать нагрузку до 10 А (согласно спецификации самого реле). Для программной реализации используется функция: digitalWrite(pin, value) . Где value принимает значение HIGH или LOW. Практическая схема, а также программа для управления лампой 250W 220V приведена в статье .

    Если же необходимо плавное управление нагрузкой, подходящим инструментом бедет ШИМ регулирование . Как известно выходы ардуино не могут выдавать аналоговых значений в диапазоне 0…5 В, но возможно менять скважность сигнала тем самым получая эффект плавно рагулировки яркости светодиода или скорости электромоторчика. В программе используется функция: analogWrite(pin, value) , в которой value принимает значение от 0…255 (переод работы цикла). Частота же ШИМ сигнала приблизительно 490 Hz.

    Для плавной регулировки яркости более мощной нагрузки (постоянного тока), чем обычный светодиод нам понадобится транзисто . Есть как готовые сборки (драйверы) с транзиторами для Arduino. Пример использования транзистора в статье , но также довольно просты в использовании простые транзисторы, цена их будет значительно ниже. В примере будет рассмотрен полевой транзистор STP16NF06 . Это N канальный транзистор, что значит без напряжения на затворе транзистор будет закрыт. Суть прибора заключается в управлении проводимостью канала сток – исток с помощью небольшого напряжения на затворе. Ниже фото устройства собранного мной для управления светододными лентами.


    Сток ( drain ) – подача высокого напряжения
    Затвор ( gate ) – управляющее напряжения с вых Arduino
    Исток ( source ) – протекает ток со стока, когда транзистор открыт

    Для наглядности привожу одну из своих схем по управлению светодиодными лентами.


    Datasheet на транзистор также прикладываю к этой статье. Наиболее интересующие нас пареметры:

    Vgs.th – должно быть в нашем случае не выше 5В. Vgs должно быть не меньше напряжения управляющего сигнала. Чтобы убедиться пропустит ли транзистор достаточный ток при подаче 5В от ардуино достаточно посмотреть на характеристику Id(Vgs).


    Также обратите внимание что рассеивающая способность зависит от типа корпуса, для корпуса TO-220 она выше.

    Существуют более специфичные схемы управления нагрузкой, например для управления мощными светодиодами, которые приобретают все большую поплярность. Пример такого управления я приводил в статье посвещенной фитолампам (). Особенность этих светодиодов заключается в отсутсвии токоограничивающих резисторов в цепи светодиода, значит постоянное значение тока 300mA для 1W светодиодов и до 700mA для 3W светододов должен поддерживать драйвер . При этом драйвер должен изменять значение своего выходного напряжения в зависимости от количества подключаемых светодиодов, так как светодиоды подключаются последовательно величина напряжения будет равна сумме падений напряжения на каждом светододе для 3W светодиодов это порядка 3V, значит для 5 светодиодов нам понадобится 15V на выходе драйвера и 700mA соответсвенно. Для уравления такими светодиодами я использую драйвер . Есть модификации как для установки на плату так и для наружной установки.


    Устройсво имеет сравнительно невысокую стоимость и высокое качество сборки. Часто блоки питания и драйверы Mean well используются в промышленной автоматике.

    Интересующие нас параметры:

    Входное напряжение DC 9…56 В
    Выходное напрядение 2…52 Вт
    Постоянный выходной ток ток 600 мА
    Вход диммирования 0.8…6 В

    Устройство имеет вход для диммирования состояние выкл при V 2.5V DC. Таким образом драйвер можно напрямую подключать к платам ардуино с выходом ШИМ 5V.

    Это все методы коммутации нагрузки, которые я хотле рассмотреть сегодня, конечно существуют и други схемы, с применением контакторов, импульсных реле и твердотельных реле, но о них я напишу в слюдеющей статье.

    Драйвера мощных светодиодов meanwell LDD-700H datasheet приобрести можно на Aliexpress
    Транзистор N канальный STP16NF06 MOSFET

    В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера – светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите:). Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы что-то захотите добавить – буду только рад).
    Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено. Начнем.

    Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру.

    1.1 Подключение нагрузки через резистор.
    Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах.

    Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА . Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн.

    Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн

    Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать — ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно – простота.

    1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.
    Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор!

    Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ . При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе – ограничительный. Может варьироваться в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любой n-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность — чтоб не перегрелся.

    Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались).
    — Даташит на биполярный транзистор BC547

    1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.
    Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА. Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе. Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки.

    Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности.

    При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов:
    — так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор.
    — транзистор управляется малыми токами и если выход микроконтроллера, к которому подключен затвор, окажется в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начнет открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи. Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.
    У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом.

    1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.
    Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока.

    Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда.
    — Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003

    Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока (чаще всего 220v), то тут все сложней, но не на много.

    2.1 Подключение нагрузки при помощи реле.
    Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов.

    Достоинства такого способа большой коммутируемый ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость/частота включения и механический износ деталей.
    Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла — реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене.

    2.2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).
    Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака). Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль). Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора — это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.


    Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.

    Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения. С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов — большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе — нужны цепи подавления.

    Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы типа BT138.

    Triac — управление питанием сети переменного тока с помощью Triac — Arduino-совместимые экраны

    ОСТОРОЖНО : этот модуль предназначен для прямого подключения к сети переменного тока, и его неправильное использование может привести к ПОРАЖЕНИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ и ПОЖАРУ. Используйте этот модуль только в том случае, если у вас уже есть опыт работы с сетевыми цепями переменного тока, и тщательно следуйте рекомендациям по безопасности, приведенным внизу этой страницы.


    Triac Nanoshield можно использовать для управления устройствами, подключенными к электросети с напряжением 127 В или 220 В переменного тока (переменного тока), используя контакты ввода-вывода вашего Arduino.Is идеально подходит для таких приложений, как:

    • Переключение или диммирование лампы (также проверьте наноэкран Zero Cross).
    • Управление бытовыми приборами, такими как настольные лампы, электрические духовки, кофеварки, вентиляторы и т. д.
    • Управление электрическими воротами

    Существует 4 варианта контактов ввода/вывода для активации симистора (D3#, D5#, D6# и D9#), которые можно легко выбрать с помощью перемычек на плате. Если этих четырех вариантов недостаточно, есть еще 7 вариантов, которые можно выбрать с помощью перемычек на нижней стороне платы (D2, D4, D7, A2, A3, A4 и A5).Симистор активируется при наличии высокого логического уровня на соответствующем выводе ввода-вывода и деактивируется при низком логическом уровне на соответствующем выводе.

    Симистор активируется через оптопару, а вывод симистора, контактирующий с радиатором, изолирован изнутри. Это удерживает переменное напряжение от микроконтроллера и других цепей постоянного тока.

    Характеристики

    • Управление нагрузками переменного тока в 127В и 220В.
    • Доступен с 25-мм радиатором для токов до 2.5А или с 50мм радиатором для токов до 5А (см. график тока ниже).
    • Активация 5В или 3,3В, через оптопару.
    • 4 варианта использования выходного контакта, выбираемые вручную перемычками, и 7 дополнительных контактов, выбираемых перемычками под пайку.
    • Светодиод, указывающий, включен или выключен симистор.

    !Соединения

    Симисторная схема

    Симисторные соединения

    !Проводка Arduino

    На следующей схеме показано, как подключить Triac Nanoshield напрямую к Arduino UNO или Arduino Mega.

    Подключение к Arduino UNO (нажмите, чтобы увеличить)

    Подключение к Arduino Mega (нажмите, чтобы увеличить)

    !Возможность переключения

    Максимальный рекомендуемый ток переключения в зависимости от температуры окружающей среды

    Ограничения по току, указанные выше, относятся к условиям, в которых нет потока воздуха (например, когда платы установлены внутри корпуса). Вы можете расширить эти ограничения, добавив дополнительный поток воздуха через вентиляторы или отверстия в корпусе для охлаждения компонентов.

    Электрические характеристики

    • Электропитание: осуществляется через контакт VCC в диапазоне от 4,5 В до 5,5 В (обычно 5 В).

    • Логический уровень: симистор можно активировать логическим уровнем 5В или 3,3В.

    !Рекомендации по безопасности

    Пожалуйста, следуйте приведенным ниже рекомендациям, прежде чем использовать этот Nanoshield или любое другое устройство, которое напрямую подключено к сети переменного тока.

    • Имейте в виду, что переменный ток в сети может быть очень опасным. Несчастные случаи могут привести к травмам и даже смерти. Следовательно, используйте это оборудование только в том случае, если у вас есть предварительные знания о сетевых электрических цепях и если вы абсолютно уверены в том, что делаете. Если вы новичок и начинаете играть с электроникой, не используйте этот Nanoshield или любое другое оборудование, имеющее прямое подключение к сети переменного тока.
    • Подтвердите, что электрическая установка в месте, где вы работаете, соответствует местным правилам техники безопасности и имеет установленный автоматический выключатель дифференциального тока (RCCB).
    • Никогда не прикасайтесь к устройству и не беритесь за него, когда оно подключено к сети переменного тока — всегда выключайте автоматический выключатель перед подключением проводов или выполнением любой ручной настройки в системе.
    • Этот Nanoshield не имеет предохранительных устройств, таких как предохранители или автоматические выключатели — вы должны установить их снаружи в соответствии с конкретными потребностями вашего проекта.
    • Если вы хотите включить этот модуль в коммерческий продукт, проверьте требования, применимые к процессам сертификации безопасности в вашем регионе.

    Самодельный диммер переменного тока мощностью 8800 Вт для Arduino

    Наличие мощного цифрового диммера, которым можно управлять с помощью Arduino, — это настоящее удовольствие. Я использую его для управления своим тепловым пистолетом, резаком и дрелью. Работает как шарм и не ломает пот.

    Итак, в этом уроке я покажу вам, как я сделал этот мощный диммер.

    Несмотря на то, что я не буду вдаваться в подробное объяснение теории, я собрал отличные, простые для понимания ресурсы по концепциям, используемым для создания диммера.

    Этот проект вдохновлен инструкцией DIY_Bloke о диммере переменного тока при переходе через ноль. Он очень подробно объясняет, как работает схема обнаружения перехода через ноль и как симистор можно использовать для управления подачей питания на устройства переменного тока, которые могут быть затемнен, так что посмотрите его учебник, если вы понятия не имеете, что такое пересечение нуля и симисторы.

    Вторым важным ресурсом для изучения симисторов является YouTuber по имени Chris’s Workbench. Он исследует работу симисторов и схем, которые на них построены, а также исследует, что на самом деле означают параметры в таблице данных симистора, так что посмотрите видео. на его канале за отличное обучающее упражнение.

    Другой набор ресурсов представляет собой набор видео, одно от ElectroNoobs, а другое от GreattScott! на youtube они подробно объясняют, как работает контроль фазового угла с обнаружением перехода через ноль.

    Если вы предпочитаете смотреть видео, то ниже приведено видео на YouTube для того же урока, который я сделал.

    Шаг 1: Внимание!

    Сеть переменного тока — это не то, с чем можно поиграться, и особенно в этом проекте задействованы мощные токи, что делает его мгновенно опасным, пожалуйста, будьте осторожны, и если это ваш первый проект, связанный с сетью переменного тока.

    Шаг 2: Комплектующие и инструменты

    TRIAC BTA41

    TIRAC Driver OptuCouler: MOC3021

    Оптопедер нулевой кросс 4N35, Arduino, я использую Nano,

    Bridge Rectifier

    Резисторы:

    1K 1 / 4W200 Ом 1 Вт (снуббер)

    200O 200Hm 1 / 4W

    47K 1 / 4W X2

    47K 1 / 4W X2

    100 Ом 1/4 Вт

    400V 100NF Конденсатор

    AC Plug / контактор, я использую гнездо для женщин 16a, заключенный в нефте маленькая коробка. Так что все закрыто, что делает его более безопасным.

    Доска для сборки схемы.

    Радиатор, я, вероятно, переборщил с этим массивным радиатором, но, согласно моему опыту, лучше перебить радиатор, чем использовать меньший, и особенно с этими большими токами, я не хотел рисковать тем, что все станет слишком горячим.

    для провода, я использовал медный провод 4 мм.

    И некоторые инструменты: Провода для подключения. Паяльник. Паяльная проволока. Немного радиатора и изоленты. Термопаста.

    Шаг 3: Сборка

    Это схема, я припаял оптопару, драйвер симистора на первичную плату и выполнил простые соединения, я также сделал отдельный модуль для сети снаббера, потому что я проводил некоторые испытания и приходилось подключать и отключать снабберную цепь, но вы можете построить ее на той же печатной плате.

    Сборка будет сильно зависеть от выбранных вами компонентов. Просто будьте терпеливы и осторожны, потому что соединения просты, но вы не хотите ошибиться с таким смертельным напряжением.

    Нанесите термопасту на заднюю часть, прежде чем прикреплять ее к радиатору, для лучшей теплопроводности.

    Шаг 4: Код

    Код представляет собой модифицированную версию кода, разработанного electronoobs Zero-Cross Detection Project, и основным параметром, определяющим продолжительность задержки, является «доблесть».Он управляет задержкой в ​​микросекундах для включения ворот после обнаружения пересечения нуля.

    Каждый раз, когда обнаруживается пересечение нуля, задержка увеличивается на 20 микросекунд, пока не достигнет 6000, после чего она возвращается к нулю, чтобы начать все сначала. Если этот код не имеет для вас никакого смысла, просмотрите ресурсы во введении.

    Загрузите его отсюда:

    Шаг 5: Готово!

    Я надеюсь, вам понравилась эта сборка моего диммера переменного тока Arduino, для более интересных будущих проектов, следуйте за мной и, пожалуйста, подпишитесь на мой канал YouTube!

    Если вы хотите сделать прототип печатной платы дешевым, с поразительной устойчивостью и контролем качества, загляните на сайт ww.PCBWay.com, где вы можете получить 10 двухслойных печатных плат всего за 5 долларов, и не только это, они также предлагают услугу сборки печатных плат, начиная с 30 долларов, поэтому, будь то гибкие печатные платы или многослойные высококачественные схемы, вы можете сделать их на невероятная цена от PCBWay

    Спасибо!

    Регулятор мощности симистора

    Внимание!

    Электричество может убить вас. Если вы не знаете, что делаете, не делайте этого. Вы были предупреждены.

    Зачем это делать?

    Теперь, когда я вырабатываю собственную солнечную энергию, я хотел иметь возможность максимально использовать эффективное его использование.В Великобритании система льготных тарифов означает, что вам платят за производство электроэнергии, даже если вы сами ее используете. Некоторые приборы, напр. чайник, потребляет много энергии. Это будет только бесплатная энергия, если вы производите больше солнечной энергии, чем использует чайник. Это делает смысл иметь чайник меньшей мощности, кипятить его чуть медленнее, чтобы вы использовали только солнечную энергию. В противном случае вам придется пополнить счет. власть, импортируя ее, что стоит денег.

    Я понял, что если бы я мог уменьшить энергию, используемую для питания чайника, до имеющийся солнечный избыток, я мог часто кипятить чайник бесплатно.Еще лучше включить погружной нагреватель для предварительного нагрева воды. Это снизит затраты на нагрев воды за счет бесплатной солнечной энергии. На самом деле более эффективно использовать солнечный водонагреватель, электрический бит полностью, но у меня нет ни одного из них, и мой весь доступный пространство на крыше уже отведено под фотоэлектрические панели.

    Управление симистором. Это помогает?

    Традиционный способ пропорционального управления сетевым электричеством заключается в использовании триак. Эти 3-контактные устройства могут быть активированы для работы в качестве сетевого выключателя.Один раз они включены, они остаются включенными до тех пор, пока напряжение на них не изменится на противоположное. Это будет происходить каждую половину цикла переменного тока. Чтобы точно контролировать мощность, вам нужно знать, где вы находитесь в цикле сети, так что вы можете включить симистор в соответствующем месте.

    Одна проблема с этим подходом заключается в том, что хотя средняя мощность, приложенная к нагрузке, меньше обычной общей, когда симистор включен, ток, который он потребляет, такой же, как и при полной нагрузке. Это может сделать весь проект бесполезным.Счетчик потребления должен чередовать импорт и экспорт. Когда симистор выключен, вы не используете энергию, бесплатную или иную. Когда симистор включен, потребляемый ток будет таким же, как и при движении загрузить полностью, т.е. максимум. Этот мгновенный ток превысит энергию, вырабатываемую солнечные панели. Вопрос был в том, заставляет ли это счетчик вращаться? Это зависит от того, как счетчик суммирует мощность с течением времени.

    Время для эксперимента. Я ожидал, что эксперимент провалится, но мне любопытно.

    Детектор пересечения нуля

    Мне нужен был способ определения точки пересечения нуля сетевого цикла. Один из способов сделать это — использовать специальный оптотранзистор переменного тока. Это можно разместить непосредственно через сеть переменного тока, последовательно с резистором, чтобы уменьшить пиковый ток. К сожалению, мощность, рассеиваемая резистором, возрастает. с квадратом напряжения. При 120 В переменного тока это сойдет с рук, но при 220 В переменного тока резистор, вероятно, будет тратить 3 или более Вт.

    Итак, я решил использовать трансформатор, чтобы уменьшить Напряжение переменного тока снижено до более разумного уровня. Трансформатор может также генерировать источник питания для остальная электроника. Трансформатор, который я использовал, относится к типу 6V-0-6V с центральным отводом. Я использовал это, потому что у меня был один запасной. Это не лучший выбор. Если вы ищете источник питания с высокой эффективностью, посмотрите в другую сторону. Это не так. Это простая схема, но я опишу расчеты Раньше я выбирал значения компонентов, так как это может помочь другим людям чтобы увидеть процесс.А еще лучше купите себе копию Искусство электроники, Хорровиц и Хилл. Отличная книга, но можно более новое издание, пожалуйста?

    Детектор пересечения нуля представляет собой оптоустройство с 2 светодиодами, расположенными вплотную друг к другу. управляющий одним фототранзистором, х21АА1М. Это работает очень хорошо. Подключен через внешние обмотки трансформатора, (6 + 6) * √2 = пиковое значение 17 В на выходе трансформатора. Вычитание прямого напряжения на светодиоде, 2,4 В, дает пиковое значение 14,6 В на резисторе.Для управляющего тока 10 мА V=IR, R=V/I, R = 14,6/10 мА = 1,5 кОм. что дает нам пиковый ток 15 мА. Быстрая проверка мощности, P = IV, P = 15 мА * 14,6 = пиковая мощность 0,22 Вт, /√2 для средней мощности 0,15 Вт, так безопасное рассеяние.

    Цепь драйвера симистора

    Мы хотим электрически изолировать все эти высокие опасные напряжения. от остальной части цепи. Итак, в этом случае используйте оптоизолированный симистор. в МОС3020. Это включает симистор с более высоким номинальным током, т.е. БТА25-600CW.Это устройство на 25А. Более чем способен включить чайник. Он имеет изолированный выступ, поэтому вы можете установить его на радиатор корпуса. без риска получить удар током.

    Схема привода симистора проста. Он работает только с резистивными нагрузками. Если вы хотите управлять индуктивной нагрузкой, вам понадобятся демпфирующие цепи. возможно на обоих симисторах и более сложных сигналах привода. И, признаюсь, я скопировал эту схему из заметки по применению. Там было сказано, что резистор затвора должен быть 180 Ом, но у меня его не было. поэтому вместо этого я поставил 2 резистора по 100 Ом последовательно.Что не за горами.

    Резистор светодиода выбирал по: минимальному току на включение (из даташита) 10мА, Напряжение возбуждения 5 В, прямое напряжение на светодиоде составляет 1,5 В (из таблицы данных), поэтому 3,5В на резисторе. 3,5/10 мА = 350 Ом макс. 220 Ом дает нам 16 мА, безопасная маржа.

    Контроллер Ардуино

    Остальной функционал системы обеспечивает Ардуино. Он питается от нерегулируемого входа 9 В с платы блока питания. принимает сигнал прерывания от детектора пересечения нуля, и посылает управляющие импульсы на опто-симистор.

    Исходный код Arduino

    Сигнал обнаружения нуля поступает на контакт 2 Arduino, вход прерывания. Это сконфигурировано для генерации прерывания при CHANGE. Это произойдет в начале и в конце импульса детектора пересечения нуля. Безопасно подключать аналоговый выход детектора к цифровому входу. потому что он включает в себя триггер Шмитта, что предотвращает многократное прерывания на медленных или шумных фронтах. Транзистор детектора перехода через ноль питается от контакта 3.Вы могли бы просто жестко подключить его до 5В, но я решил включить управление транзистором программно.

    В этой трассировке вы можете увидеть прерывание пересечения нуля (зеленый), которое производит импульс каждые 10 мс и последовательность симисторных импульсов, задержанных от перехода через нуль импульс по выбранной фазе. Напряжение зеленой дорожки было сдвинуто вверх на 6 В, чтобы сделать график легче увидеть.

    Таймер 1 используется для генерации всех необходимых значений времени через конечный автомат. Возможные состояния: ZERO, PHASE, PWM HI, PWM LO .В начале периода пересечения нуля, который происходит непосредственно перед физическое пересечение нуля сетевого цикла, вы получаете прерывание. Прочитав состояние порта, вы можете определить будь то начало или конец импульса. В начале импульса мы входим в состояние ZERO . Это очистит любые выходные сигналы, убедиться, что привод симистора отключен до того, как напряжение сети станет отрицательным.

    Когда происходит окончание прерывания перехода через ноль, мы знаем, что находимся в начале следующий сетевой цикл.Теперь мы входим в состояние PHASE . Это запускает задержку с использованием Timer1. Задержка зависит от желаемой фазы, на которой мы хотим включить симистор. Когда таймер истекает, мы входим в состояние PWM HI . Симистор включается на короткое время период, опять же, рассчитанный с использованием Timer1. Когда таймер истекает, мы входим в состояние PWMLO . Это выключает симисторный привод. Но симистор сейчас находится в проводящем состоянии так будет гореть до следующей смены напряжения в сети. Я решил многократно импульсировать симистор, поэтому PWM LO возвращается к PWMHI . до последовательность останавливается при поступлении следующего прерывания пересечения нуля.

    Таймер тактируется тактовой частотой процессора 16 МГц, разделенной на предскаляр 8. Итак, у нас есть тактовая частота 2 МГц, т.е. 0,5 мкс на отсчет таймера. Полупериод сети на частоте 50 Гц составляет 10 мс, поэтому у нас есть 20000 отсчетов таймера за полупериод. Я решил использовать мкс в качестве единиц измерения в коде, поэтому макрос COUNTS(x) просто умножает счетчик мкс на 2, чтобы получить счетчик таймера.

    Напряжение на нагрузке будет функцией синуса. Для резистивного нагрузки, мощность (P=IV) будет синусоидальной функцией 2 .Распределение мощности Таким образом, за полупериод можно рассчитать. Нам нужно интегрировать функцию синуса 2 . Моя математика ерунда поэтому я посмотрел это здесь.

    ∫sin 2 (x).dx = (0,5 * x) - (0,25 * sin(2x))

    На приведенном выше графике показаны синус, квадрат синуса и интеграл для полупериода. Зеленая кривая показывает, как мгновенная мощность изменяется в течение цикла. Интеграл имеет смысл рисовать так. (0.5*х) часть просто стрит линия от 0 до π/2. Вы можете видеть, как (0,25 * sin(2x)) вычитается из этого, в результате чего рябь на кривой. Кривая синуса 2 симметрична, поэтому середина интеграла должен лежать на линии (0,5 * x).

    Отступление: интересно, функция синуса 2 очень похожа на мощность выход солнечных батарей. Когда солнце движется по небу в поперечном направлении (по азимуту), угол, который образует панель с ним является функцией косинуса. Когда солнце движется вверх и вниз по вертикали (отношение), он вычерчивает часть другой функции косинуса.Количество солнечного света падение на панель, таким образом, является функцией косинуса 2 , чисто в результате геометрии панели относительно положения солнца.

    Я написал простой скрипт на Python для расчета набора из 100 бинов, которые делят мощность распределяется по циклу сети примерно на равные количества. Это используется для создания Таблица мощность лут 50Гц . Это преобразует мощность в процентах в число мкс. необходимо подождать перед включением симистора.Если вы хотите запустить это на частоте 60 Гц, вы можете жестко запрограммировать другую таблицу, или можно измерить частоты путем сравнения времени между последовательными пересечениями нуля прерывает. Затем это можно было бы использовать для выбора между двумя таблицами. В этом Таким образом, вы можете автоматически подстраиваться под различные частоты сети.

    Таблица поиска мощности должна быть немного смещена, так как PHASE режим начинается позже, чем фактическое пересечение нуля. Я могу оценить это время взяв среднюю точку между двумя фронтами импульса пересечения нуля.Мне нужно вычесть это число как этап «уже сделал это». Это не точно, но погрешность невелика. Вы можете видеть на временной диаграмме симистора, что форма сигнала пересечения нуля не является симметричным. Думаю это из-за неравномерной нагрузки на трансформатор вызвано питанием, потребляемым Arduino. Если у вас оптодетектор с питанием от сети у вас не будет этой нагрузки, и форма сигнала должна быть симметричной.

    Таблица предполагает идеальный синус функция, но это разумное приближение.Итак, теперь мы можем запросить мощность в процентах, и симистор будет включаться при правильное время для подачи этой мощности на нагрузку.

    Bluetooth-связь

    Я хотел иметь возможность общаться с устройством удаленно, поэтому выбрал Bluetooth в качестве стандартного протокола. я купил дешево Bluetooth-модули на ебее. Они просты в интерфейсе, имея встроенный вход от 5 до 3,3 В. преобразователи уровня. Он действует как последовательный интерфейс. Вы можете напрямую подключить их к контактам Rx и Tx Arduino.Если вы используете выход порта для питания модуля, его можно включить под программным управлением. Это дает дополнительный бонус отключения модуля Bluetooth. при сбросе платы. Это позволяет использовать интерфейс FTDI на в то же время, так что вы можете загрузить код на плату с модулем bluetooth подключен, разделяя линии Rx и Tx, без повреждения последовательных данных.

    Теперь я могу управлять фазой симистора с помощью телефона Android. Есть полезное приложение под названием БлуТерм который позволяет подключаться к последовательному устройству Bluetooth, а также отправлять и получать данные.Протокол команды, который я придумал, прост. «sxx\n», где «xx» — требуемая мощность в процентах.

    Собрав все воедино, я теперь могу контролировать мощность, подаваемую на нагрузку с помощью моего телефона. Я не заморачивался с причудливым приложением для телефона. Это может прийти позже. Я проверял с лампой накаливания. Очевидно, что с низкой энергией это не сработает. флюоресцентная лампа.

    Тест чайника

    Теперь у нас есть все необходимое для проведения теста. Я выбрал время, когда солнечные батареи генерировали меньше, чем мощность моего чайника.Чайник довольно маломощный, 1800 Вт. Однажды вечером панели генерировали 960 Вт. Я установил выходную мощность на 40% с помощью команды «s40» на моем телефоне. Когда я переключил чайник включен, счетчик мощности показал 834 Вт. В доме у меня больше ничего не было включено, пара маломощных серверов, маршрутизатор, точка доступа WiFi, всего менее 80 Вт.

    Глядя на импорт электрический счетчик, он не двигался. Это один из старых сортов с вращающийся алюминиевый диск. Чайник закипел медленнее, чем обычно.Симистор нагрелся (я до сих пор не получил адекватный теплоотвод на нем). Успех!

    Заключение

    Я не думал, что эксперимент сработает, так как, очевидно, период пикового тока превышает мгновенный ток обеспечивается солнечной батареей. Вывод должен быть такой а) счетчик импорта суммирует импортную и экспортную мощность, б) энергия хранится где-то еще, или в) я что-то пропустил.

    В счетчиках с вращающимся алюминиевым диском диск действует как интегратор.Здесь энергия суммируется. Итак, это работает, только если вы иметь счетчик, который интегрируется в течение длительного периода времени, т.е. по крайней мере полупериод сети. Если счетчик принимает только мгновенный ток импорта, умножить на напряжение и проинтегрировать его, эксперимент провалится, счетчик покажет чистый импорт.

    Старые счетчики не были рассчитаны на экспортную мощность. Они явно иметь некоторую форму «исправления», чтобы предотвратить их движение назад но это предположительно механическое, возможно фрикционная трещотка на диске? Они по-прежнему суммируют положительный и отрицательный токи.

    Однако счетчики должны учитывать и реактивную мощность. Если у вас есть реактивные нагрузки, то ток и напряжение не совпадают по фазе. Провайдер не должен брать с вас плату за реактивную мощность, поэтому они должны справляться с током, текущим обратно в сеть. Это говорит о том, что конструкция счетчиков должна суммировать как положительные, так и отрицательные токи.

    Мне нужно повторить эксперимент с другим счетчиком импорта.

    Будущее развитие

    Мне нужно поставить адекватный радиатор на симистор, который сильно нагревается для обычного использования.Для всего этого нужен сейф! Он также нуждается в некоторой фильтрации для предотвращения электромагнитных помех.

    Для полной системы необходимо знать доступную избыточную мощность. Это нужно было бы подтолкнуть к нему через интерфейс Bluetooth. Ему также потребуется более низкий порог, при котором он всегда будет импортировать энергию, иначе вы не сможете вскипятить чайник ночью. Я бы еще добавил набор кнопочных переключателей и светодиодов. У меня было бы 3 кнопки: «выкл», «эко» и «полный». Светодиод на каждом переключателе будет показывать состояние — медленно меняющийся зеленый светодиод для экономичного режима, яркость пропорциональна имеющейся избыточной мощности.Сердитое мигание красный светодиод на кнопке «полный», чтобы показать любую использованную импортированную мощность. Кнопка «Выкл» может иметь светодиод, который также показывает Bluetooth. статус соединения.

    Я также хотел бы посмотреть на другую силовую цепь. Вместо того, чтобы использовать симистор, Я мог бы выпрямить сеть, а затем обрезать ее на ВЧ с помощью полевого транзистора или IGBT. Это может вести фильтр для удаления RF и хранения энергии между импульсами. тогда я могу управлять чайником с переменным напряжением постоянного тока вместо прерываемого переменного тока. Это должно работа с любым импортным счетчиком.

    Схемы подключения внешних цепей Arduino

    — Electronics Projects Circuits

    Транзисторы Arduino, светодиоды, двигатели, МОП-транзисторы, различные электронные компоненты, схемы соединений, которые будут очень полезны для проектов Arduino, схемы Arduino или для тех, кто плохо знаком с программированием Arduino… Принципиальные схемы просты для понимания Подробные исследования… Electronics Projects, Схемы подключения внешних цепей Arduino «проекты ардуино», Дата 2019/08/04

    Транзисторы

    Arduino, светодиоды, двигатели, МОП-транзисторы, различные электронные компоненты, схемы соединений, которые будут очень полезны для проектов Arduino, схемы Arduino или для тех, кто плохо знаком с программированием Arduino… Принципиальные схемы просты для понимания Подробное изучение цветовые коды резисторов, используемых в соединениях схемы Arduino ….

    Список схем подключения Arduino

    Кнопка Arduino GND, подключение кнопки 5 В, подключение кнопки 12 В, встроенная подтяжка, использование потенциометра, фоторезистора, входы оптопары

    Светодиод Arduino, лампа, двойные светодиоды, соединения двухцветных светодиодов, реле Arduino, Mosfet, зуммер, соединения усилителя звука, симистор Arduino, соединения динамиков, двигатель постоянного тока Arduino, светодиодная лента RGB, соединения энкодера

    Двунаправленный преобразователь уровня напряжения 3,3 В в 5 В, двунаправленный преобразователь уровня напряжения 3.3В в 5В с преобразователем ТТЛ/КМОП, Преобразователь ТТЛ/КМОП (6 входов/выходов) с делителем напряжения,

    Микрофон Arduino, соединения серводвигателя Arduino, репликация порта Arduino, использование 7 сегментов, сегмент Arduino 7 (общий анод), мультиплексор, светодиодная матрица

    ЖК-дисплей Arduino HITACHI 44780, Arduino I2C с ЖК-дисплеем HITACHI 44780, ЖК-дисплей Arduino NOKIA (базовый) с 7 сегментами для использования с Arduino MAX7221 (общий анод)

    Привод униполярного шагового двигателя Arduino (Basic 1), Привод биполярного шагового двигателя Arduino A (Basic 1), подключение графического ЖК-дисплея через Arduino I2C

    SD-карта Arduino, простая 3.Подключение источника питания 3 В, датчик температуры Arduino (LM35), часы реального времени (DS1307), видео, подключение VGA

    Клавиатура Arduino, подключение клавиатуры PS2, ИК-приемник Arduino, связь с ИК-передатчиком, MIDI-интерфейс Arduino, несколько кнопок с использованием 1 аналогового входа

    Цифровой датчик температуры (DS18B20), простой датчик дождя с Arduino, вход переменного тока, расширитель портов (PCF8574xx), сдвиг (74HC595), моторный привод (L298), шаговый привод (L293)

    Подключение EEPROM через I2C, датчик расстояния Arduino, цифровой потенциометр (MCP4161), ЦАП (MCP4921)

    Узел RS485, контроллер DMX (базовый), цветовые коды резисторов, коды керамических конденсаторов, код полиэфирной пленки и майларового конденсатора, кнопка по умолчанию, простое спасение, поворотный энкодер

    Логический анализатор Arduino, чувствительность к току, тестер компонентов Arduino (базовый), таблица сравнения простых транзисторов

    Пример схемы подключения Arduino

    источник: http://www.pighixxx.com/abc-arduino-basic-connections/

    СПИСОК ССЫЛОК ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ФАЙЛОВ (в формате TXT): LINKS-25931.zip

    Попробуйте симистор — марка:

    Gunther Kirsch/MAKE

    В мире существуют миллиарды симисторов. Почти в каждом диммере лампы, каждой электрической плите и многих контроллерах двигателей мощность регулируется симистором, отсекающим часть каждого положительного и отрицательного импульса переменного тока.

    Когда я начал писать об этом вездесущем полупроводнике для второго тома моей Энциклопедии электронных компонентов , я не ожидал, что найду много нового.Ведь симистор был изобретен более 50 лет назад. Представьте мое удивление, когда я понял, что у него могут быть некоторые низковольтные приложения постоянного тока. Ведь им можно управлять даже с помощью Arduino! Именно тогда я решил, что мы с триаком должны познакомиться лично.

    Тестирование, Тестирование…

    Комбинируя пять кремниевых сегментов, симистор обладает неожиданными возможностями. Как транзистор, он переключает ток. В отличие от транзистора, он не различает плюс и минус.Вы можете пропускать через него электроны в любом направлении, и он не будет возражать. Точно так же он будет реагировать либо на прямое, либо на отрицательное смещение на выводе затвора. Он также является «регенеративным», продолжая пропускать ток даже после снятия смещения затвора.

    Типичный симистор с идентифицированными затвором и основными клеммами.

    Иногда треугольники в символе имеют открытые центры, и символ может быть перевернут или повернут. Эти вариации не имеют значения. Затвор помечен G, а основные входные/выходные клеммы помечены A1 и A2 (или иногда T1 и T2, или MT1 и MT2).Если клеммы не обозначены на схеме, клемма A1 всегда является ближайшей к затвору, а напряжение на затворе всегда измеряется относительно клеммы A1.

    Схематический символ симистора напоминает два диода, расположенных спиной к спине, что указывает на его функциональность.

    Пока затвор имеет тот же потенциал, что и A1, симистор блокирует ток в обоих направлениях. Когда напряжение затвора колеблется выше или ниже, чем A1, симистор будет проводить ток в любом случае. Выше уровня, известного как ток фиксации, поток будет продолжаться, даже если напряжение затвора упадет до нуля.Поток продолжается до тех пор, пока не упадет ниже уровня, известного как ток удержания. Эти параметры указаны как IL и IH в описаниях симисторов.

    Тестовую схему можно безопасно макетировать, потому что, хотя симисторы предназначены для работы с напряжением 110 В переменного тока или выше, многие из них будут работать с напряжением 12 В постоянного тока или меньше и могут переключать светодиоды вместо лампочек. Я выбрал BTB04-600SL, потому что он пропускает до 4 А переменного тока, но может срабатывать всего от 10 мА при 2 В постоянного тока. Многие симисторы имеют аналогичные характеристики.

    В простой низковольтной тестовой схеме постоянного тока используются два светодиода для отображения протекающего тока и триммеры, подающие ток на затвор и между основными клеммами.

    Для обеспечения положительного и отрицательного тока я использовал пару батареек 9В. Вы можете заменить раздельный блок питания, если он у вас есть. Подстроечный резистор 2K, обозначенный на схеме буквой «A», подает напряжение в диапазоне от +9 В до –9 В через резистор 330 Ом и пару светодиодов на клемму A2 симистора. Ваши светодиоды должны быть рассчитаны на прямой ток не менее 20 мА. Они ориентированы с противоположными полярностями, чтобы показать, в каком направлении течет ток.

    Простой тестовый макет для макетирования.

    Второй подстроечный резистор 2K, обозначенный буквой «B», подает напряжение от +9 В до –9 В через резистор 680 Ом на клемму затвора.Значения резисторов были выбраны таким образом, чтобы обеспечить достаточный ток затвора и ток фиксации без перегорания светодиодов.

    Макет макета.

    Установите оба триммера на середину их диапазона и подключите питание. Поверните триммер «А» до упора в сторону положительного конца его диапазона, но пока ничего не происходит, потому что триммер «В» подает на затвор напряжение нейтрали. Теперь поверните «B» в любую сторону, чтобы применить положительное или отрицательное смещение затвора, и симистор начнет пропускать ток, зажигая верхний светодиод.

    Все становится интереснее, когда вы поворачиваете триммер «B» обратно в нейтральное положение. Это лишает симистор напряжения затвора, но он по-прежнему остается проводящим, потому что 20 мА, проходящие через него, чуть выше его тока фиксации. Вы даже можете отключить триммер «B», и это не имеет значения.

    Если симистор остается проводящим без напряжения на затворе — как мы можем его остановить? Просто медленно поверните триммер «А» обратно в нейтральное положение, и когда ток на клемме А2 упадет ниже 10 мА, светодиод погаснет.

    Если вы повторите этот тест с подстроечным резистором «А», выдающим –9 В пост. тока вместо +9 В пост. тока, загорится другой светодиод. Он может вести себя не так, как первый светодиод, потому что отклик симистора не полностью симметричен.

    Что дальше?

    Симистор представляет собой фиксирующее устройство, что делает его идеальным для активации с помощью кнопки. Отправьте импульс на затвор, и двигатель, питаемый от симистора, начнет работать и продолжит работать. Вы можете остановить его, прервав подачу питания или кратковременно шунтировав симистор, чтобы обнулить потенциал между его основными клеммами.Добавьте правильно подключенный переключатель DPDT, и ваша кнопка запуска может заставить двигатель 12 В постоянного тока работать вперед или назад.

    Возможная схема для включения автоматического реверса простого двигателя постоянного тока одним касанием для автомобильных аксессуаров или домашней автоматизации. S1 — реле с фиксацией. S2 запускает двигатель. S3 и S4 являются концевыми выключателями, активируемыми кулачком на валу двигателя. Резисторы R1 и R2 могут иметь сопротивление 10 кОм и функционировать как делитель напряжения, чтобы установить начальное напряжение затвора, которое всегда отличается от напряжения на клемме A1.R3 будет выбран для обеспечения соответствующего напряжения и тока на затворе.

    Попробуйте сами, используя приведенную выше схему. Он запускает двигатель, автоматически останавливает его и реверсирует — и все это одним нажатием кнопки.

    Кнопка S2 включает симистор, который запускает двигатель. В конце дуги вращения кулачок замыкает концевой выключатель (S3 или S4), который переключает фиксирующее реле (S1) для реверсирования мощности. Большинство реле размыкают один контакт за мгновение до замыкания другого. Этого перерыва без тока будет достаточно, чтобы отключить симистор, который отключит питание двигателя.Двигатель остановится немного дальше концевого выключателя, так что выключатель не будет тратить энергию, продолжая подавать питание на катушку реле. Когда симистор снова запускается S2, двигатель теперь вращается в противоположном направлении. S5 остановит симистор в любой момент, ненадолго шунтируя его, а S2 перезапустит его.

    Некоторым людям нравится украшать свои машины моторами, которые открывают капот или багажник или делают подобные трюки. Эта схема хорошо подходит для этого приложения. Точно так же линейные актуаторы, такие как продаваемые Firgelli, могут управлять гаджетами в доме, такими как открывающиеся или закрывающиеся шторы, или развлекательный центр, выходящий из шкафа.Часто этим двигателям требуется 12 В постоянного тока, что может быть обеспечено дешевыми адаптерами переменного тока, предназначенными для портативных компьютеров. Здесь снова можно использовать симистор для управления двигателем.

    Другим возможным применением может быть «тревожная кнопка» для остановки двигателя путем прерывания питания через симистор в устройстве с батарейным питанием, таком как робот.

    И, наконец, поскольку затвор симистора требует всего несколько мА, его можно активировать с помощью микроконтроллера. Проверьте техническое описание вашего симистора; это, вероятно, Arduino-совместимо.

    Слишком много лет этот причудливый полупроводник игнорировался. Какие еще приложения у него могут быть? Пусть ваше воображение будет концевым выключателем.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.