Obvod regulovaného ventilátora PWM

V tomto článku sa zaoberáme jednoduchým 220V sieťovým PWM riadeným obvodom ventilátora alebo regulátora svetla, ktorý pre zamýšľané operácie nevyžaduje mikrokontrolér alebo nákladné triakové ovládače.

Kapacitné fázové sekanie

Všetky bežné regulátory ventilátorov a stmievače, ktoré sa spoliehajú na technológiu kapacitného fázového rezania, majú jednu spoločnú nevýhodu, generujú veľa RF šumu a na ich čiastočné riadenie sú potrebné objemné tlmivky.

Okrem toho prepínanie alebo fázové prerušenie pomocou bežnej technológie kondenzátora diac chýba presnosť a ostrosť.

Navrhovaný obvod regulátora ventilátora riadený PWM bez transformátora je bez všetkých možných problémov, ktoré sú bežne sprevádzané tradičnými stmievačmi ventilátora alebo svetla, pretože používa pokročilý obvod založený na CMOS IC a presný stupeň detektora prechodu nulou.

Nepoužívajú sa žiadne MCU

Najlepšie na tomto obvode je, že nevyžaduje mikrokontroléry a programovanie. Taktiež bol vylúčený ovládač triaku, vďaka čomu je obvod mimoriadne ľahko zostaviteľný aj pre nových fanúšikov.

Pozrime sa podrobne na konfiguráciu, ktorá je príliš jednoduchá:

Pokiaľ ide o obvod, IC1, čo je čip s časovačom 4060, je nakonfigurovaný tak, aby produkoval oneskorený pozitívny impulz pre triak vždy, keď fáza prekročí nulovú čiaru svojho fázového uhla.

Celý obvod je napájaný z bežného kapacitného zdroja pomocou C1, D5, Z1 a C3.

IC1 je nakonfigurovaný v štandardnej forme na generovanie oneskoreného zapnutia ON alebo vysokého zakaždým, keď jeho pin12 prejde resetovou činnosťou.

Prepínanie prechodu nulou pre Triak

Stmievacia akcia alebo fázová riadiaca akcia sa dosiahne tým, že sa triak nechá viesť po vopred určenom oneskorení zakaždým, keď je detekovaný prechod nulou.

Ak je toto oneskorenie krátke, znamená to, že triak dostane príležitosť viesť po dlhšiu dobu fázové uhly, čo spôsobí, že pripojený ventilátor bude rotovať rýchlejšie alebo svetlo bude svietiť jasnejšie.

Keď sa toto oneskorenie zvýši, triak je nútený vykonávať proporcionálne kratšie trvanie vo fázových uhloch, čo vedie k proporcionálnemu zníženiu rýchlosti alebo rýchlosti pripojeného ventilátora alebo svetla.

Operácia prechodu nulou je jednoducho vynútená pomocou bežného optočlenu, ako je zrejmé z uvedeného diagramu.

Mostík D1 --- D4 transformuje striedavý fázový uhol na ekvivalentné kladné impulzy 100 Hz.

LEd a tranzistor vo vnútri optočlenu reagujú na tieto pozitívne 100 Hz impulzy a zostávajú zapnuté iba dovtedy, kým sú impulzy 0,8 V nad nulovou značkou, a okamžite sa vypnú, keď impulzy dosiahnu bod prechodu nuly.

Zatiaľ čo je opto tranzistor vo vodivej fáze, IC pin12 je udržiavaný na úrovni zeme, čo umožňuje oneskorenie alebo vopred určený negatívny štartovací impulz pre triakovú bránu.

Avšak na úrovniach prechodu nulou sa opto vypne a resetuje pin12 IC tak, že IC pin3 reštartuje nové alebo nové oneskorenie, aby triak reagoval na konkrétny fázový uhol.

Fázové riadenie PWM

Dĺžka alebo šírka impulzu tohto oneskorovacieho impulzu sa dá meniť vhodným nastavením VR1, ktorý sa tiež stane gombíkom regulácie rýchlosti pre diskutovaný PWM riadený regulačný obvod ventilátora.

VR1 a C2 musia byť zvolené tak, aby nimi dosiahnuté maximálne oneskorenie nemalo presiahnuť časovanie 1/100 = 0,01 s, aby sa zaistilo lineárne zvyšovanie 0 až úplná kalibrácia na danom ovládacom gombíku.

Vyššie uvedené by sa dalo implementovať pomocou nejakej skúšobnej chyby alebo použitím štandardného vzorca pre IC 4060.

Z vyššie uvedeného môžete tiež experimentovať s ostatnými výstupmi integrovaného obvodu.

Schéma zapojenia

Zoznam položiek

R1, R5 = 1M
R2, R3, R4R6 = 10K
VR1, C2 = ZOBRAZIŤ TEXT
OPTO = 4N35 ALEBO AKÝKOĽVEK ŠTANDARD
C1 = 0,22uF / 400v
C3 = 100uF / 25V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

Simulácia kriviek

Obrázok krivky oneskorenia nižšie ukazuje, ako môže byť fáza pre ventilátor oneskorená pri každom prechode nulou pre rôzne nastavenia VR1 a C2.

Inteligentný regulátor ventilátora PWM pomocou IC 555

Takmer všetky obvody regulátora svetla / ventilátora využívajú kremíkom riadený usmerňovač (triak alebo SCR).

Tieto zariadenia sa prepínajú s vopred určeným fázovým uhlom, ktorý následne zostáva v režime vedenia až do nasledujúceho prechodu nuly sieťovým cyklom.

Tento proces vyzerá ľahko, súčasne však predstavuje ťažkosti pri ovládaní menších záťaží alebo iných záťaží induktívny charakter spôsobuje hysteréziu a blikanie.

Príčina týchto problémov závisí od pravdy, že kvôli menšiemu príkonu prúdu nie je prúd dodávaný do zariadení dostatočný na udržanie ich vedenia.

Preto oblasť regulačnej charakteristiky nie je dôsledne implementovaná. Výsledok sa ďalej zhoršuje pri zaťaženiach, ktoré sú indukčné.

Ako funguje obvod

Navrhovaný obvod regulátora PWM AC 220V pomocou IC 555 vám ponúka jednoduché riešenie tým, že dodáva triaku konštantný hradlový prúd, aby sa zabezpečilo, že záťaže s nominálnou hodnotou 1 watt budú tiež riadené hladko.

Aby bol obvod čo najkompaktnejší a najpriamejší, využívame populárny časovač IC 555.

Výstup IC 555, ktorý môže byť typicky spustený vysoko, je aktivovaný nízko záporným potenciálovým vstupom.

Toto záporné napájanie je dostupné zo stupňa obsahujúceho C1-R3, usmerňovač D1-D2, spolu so stabilizačnou časťou D3-C2. BJT T1 až T3 dodávajú inicializačný impulz na pin 2 spúšťacieho vstupu 555 pre každé z prechodov nuly sieťového vstupu AC.

Počas PWM periódy, o ktorej rozhoduje úprava P1 a P2, je výstup IC 555 zvyčajne vysoký, a preto máme prakticky nulový rozdiel napätia medzi kolíkmi 3 a kolíkom 8, t. J. Triak zostáva vypnutý.

Akonáhle uplynie nastavený interval, pin 3 poklesne na nízku hodnotu a triak sa aktivuje.

Po zvyšok polovičného striedavého cyklu stále beží hradlový prúd, čo umožňuje triaku pokračovať v chovaní.

Najnižší bod, kde, povedzme, žiarovka nemusí iba svietiť, sa stanoví opatrným nastavením hrnca P1. Filter R7 C5 L1 dodáva potrebné triakové oddelenie.

Na záver nezabudnite, že absolútny maximálny výkon, ktorý by mohol byť riadený týmto prepínačom inteligentného regulátora založeným na IC 555, by nemal presiahnuť 600 wattov.