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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Projeto de equipamento de controle eletrônico para lâmpadas fluorescentes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador O desenvolvimento de reatores eletrônicos de alta frequência (reatores eletrônicos) para lâmpadas fluorescentes é uma tarefa de engenharia complexa e com muitas incógnitas, exigindo conhecimentos sólidos e tempo considerável. Para simplificar sua solução, a International Rectifier colocou em seu site o programa Ballast Designer - um projeto auxiliado por computador de reatores eletrônicos em microcircuitos especializados de seu próprio projeto, o que torna o projeto competente desses dispositivos acessível até mesmo para um radioamador iniciante. O programa Ballast Designer libera o desenvolvedor de reatores eletrônicos (muitas vezes chamados de "reatores eletrônicos") para iluminação de lâmpadas fluorescentes do trabalho rotineiro de seleção de elementos, cálculo longo e trabalhoso dos valores dos componentes do circuito e produtos de enrolamento, permitindo compensar a falta de experiência no processo, o que é especialmente valioso para desenvolvimentos amadores. Um conjunto de documentos recebidos em poucos minutos é suficiente para a fabricação do produto calculado. O programa está disponível gratuitamente em (8,3MB). O arquivo bda.zip deve ser descompactado em uma pasta separada no disco rígido do computador, encontrado nele e executado o programa Ballast Designer ou o instalador Setup. Em ambos os casos, o computador iniciará o processo de instalação, após o qual o atalho “Ballast Designer” aparecerá no “Desktop”. Para iniciar o programa de mesmo nome no modo operacional, basta clicar com o “mouse” no atalho. É necessário que nas configurações do Windows ("Meu Computador" - "Painel de Controle" - "Idioma e Padrões" - "Números") um ponto seja especificado como separador decimal, e não uma vírgula familiar para um usuário que fala russo. Caso contrário, tudo terminará com uma mensagem de erro na tela e o programa irá parar de funcionar. Após o lançamento bem-sucedido, a janela mostrada na Fig. 1.
São oferecidos dois procedimentos de projeto: padrão e estendido. Por padrão, o padrão será usado, dando ao usuário a oportunidade de “discar” a opção apropriada entre três circuitos de nós de entrada, cinco tipos de chips controladores e várias dezenas de tipos de lâmpadas conectadas ao reator eletrônico de acordo com sete circuitos diferentes. No processo de projeto automático, será sintetizado um circuito de reator eletrônico que fornece valores ótimos para a amplitude e frequência da tensão aplicada à lâmpada nos modos de aquecimento, ignição e combustão, vida útil máxima da lâmpada, qualidade de iluminação e eficiência do dispositivo . O procedimento de design avançado dá ao usuário a capacidade de influenciar ativamente as decisões tomadas pelo programa, alterando mais de 20 parâmetros à vontade, incluindo frequência, tensão e corrente da lâmpada em vários modos, e as classificações dos componentes principais. É fornecida a possibilidade de cálculo construtivo de bobinas de acordo com os parâmetros elétricos especificados Para realizar um procedimento padrão, basta pressionar sucessivamente os cinco botões na tela localizados sob as inscrições "Etapa 1" - "Etapa 5" ("Etapa G - "Etapa 5"), escolhendo uma das opções propostas em cada passo. Passo 1 - seleção do circuito retificador de tensão da rede. A janela "Selecionar entrada de linha" é aberta na tela. Ao mover o controle deslizante na parte inferior da janela, uma das variantes da unidade retificadora é selecionada (Fig. 2, a-c). Seu esquema aparecerá na janela, ao lado dele - uma lista de várias opções de limites aceitáveis para alteração da tensão da rede. Na lista, selecione a linha com a opção mais adequada.
Para completar a etapa, resta pressionar o botão “Selecionar”. Os limites selecionados serão exibidos na caixa "Entrada" acima da "Etapa 1". Eles podem ser alterados em qualquer estágio do design clicando no botão de seta próximo à caixa mencionada e selecionando uma nova opção na lista suspensa. Recursos semelhantes (listas suspensas de opções nas caixas "Lâmpada", "Controle 1C", "Configuração") o programa fornece a alteração dos parâmetros definidos em outras etapas do procedimento de projeto padrão. Os esquemas da ponte retificadora (Fig. 2, b) e do retificador com duplicação de tensão (Fig. 2, c) são sem dúvida bem conhecidos dos leitores. Sobre o esquema na fig. 2, e com um corretor de fator de potência ativo (Eng. Power Factor Corrector, PFC) é necessário contar com mais detalhes. As fontes de alimentação pulsadas que se difundiram hoje, que incluem reatores eletrônicos, não são uma carga muito bem-sucedida para a rede elétrica. O fato é que eles consomem não uma corrente senoidal, mas sim uma corrente pulsada com valor de pico muitas vezes maior que o efetivo. Os componentes de alta frequência do espectro de pulsos de corrente criam interferência poderosa na recepção de rádio e televisão e podem até causar falhas em computadores conectados à mesma rede. As recomendações recentemente adotadas do Comitê Eletrotécnico Internacional IEC 1000-3-2 estabelecem limites harmônicos muito baixos (até o 39º) no espectro de corrente consumida da rede com fator de potência próximo a 1. Os requisitos das normas em vigor nos países da CEI a este respeito, embora muito mais suaves, mas o seu aperto pode ser esperado num futuro próximo. Um corretor de fator de potência ativo resolve o problema tornando a corrente consumida próxima de um formato senoidal. O corretor é um estabilizador de tensão do conversor de impulso de pulso. Graças ao seu trabalho, um poderoso pulso da corrente de carga do capacitor C1 (Fig. 2, a) é dividido em muitos pulsos curtos distribuídos ao longo do período de tal forma que seu valor médio muda quase de acordo com uma lei senoidal. Os componentes de alta frequência resultantes da corrente são suavizados por um filtro não mostrado no diagrama simplificado. Quando alimentado por uma rede de 220 V, a tensão normal de saída do corretor é de 400 V. Ele é estabilizado, de modo que o brilho do brilho da lâmpada é praticamente independente das mudanças na tensão da rede em uma ampla faixa. O programa Ballast Designer geralmente constrói uma unidade de controle corretora baseada no chip L6561, um controlador PFC especializado. Os controladores de reatores eletrônicos IR2166, IR2167 são equipados com unidades de controle corretoras integradas, que, segundo a empresa, são superiores em parâmetros aos microcircuitos especializados. Passo 2 - selecione o tipo e potência da lâmpada. A janela "Selecionar lâmpada" é aberta na tela. Nele, movendo o controle deslizante, uma das lâmpadas mostradas na Fig. 3 grupos.
Cada um deles possui lâmpadas de potência diferente. Os nomes dos grupos adotados no programa são condicionais. A correspondência entre eles e os índices de letras nas designações das lâmpadas mais comuns de alguns fabricantes pode ser determinada na tabela (as lâmpadas do grupo Spiral não são produzidas pelas empresas nela listadas)
Os grupos T5, T8, T12 incluem lâmpadas fluorescentes lineares convencionais (lâmpadas fluorescentes) com diâmetro de bulbo de 16, 26 e 38 mm, respectivamente, incluindo aquelas com maior eficiência e melhor composição espectral de luz. É possível ampliar a lista de lâmpadas pelo usuário. Para isso, basta selecionar o grupo “User Lamp” na janela “Select Lamp” e clicar no botão “Edit List”. Será aberta uma janela para edição da lista de lâmpadas e seus parâmetros. Etapa 3 - seleção do chip controlador do reator eletrônico. A janela "Selecionar alvo 1C" é aberta na tela. Ao mover o controle deslizante, um dos microcircuitos propostos é selecionado. Se o Adobe Acrobat Reader estiver instalado no computador, clicando no botão “Folha de dados” na parte superior da janela principal (ver Fig. 1), você poderá visualizar a descrição e os dados de referência do microcircuito selecionado em inglês. Na versão do programa em vigor no momento da elaboração do artigo, foram oferecidos os seguintes microcircuitos: IR21571 - para reatores eletrônicos mais simples, relativamente fáceis de adaptar a vários tipos de lâmpadas fluorescentes. Tradução russa da folha de dados-a para este chip. IR2157 - fornece modos ideais para iniciar o pré-aquecimento do cátodo, ignição e operação da lâmpada e mudança automática de modo. Está equipado com unidades de monitoramento do estado e proteção dos filamentos das lâmpadas, proteção contra baixa tensão de alimentação, contra falha na troca de lâmpada, contra sobrecarga térmica, contra descargas eletrostáticas e alguns outros meios que garantem o funcionamento confiável dos reatores eletrônicos e seu reinício automático depois de sair de uma emergência. IP2156 - “irmã mais nova” IP2157, difere dela pela ausência de algumas funções de proteção. IR2159 - a mesma funcionalidade do IR2157, permitindo adicionalmente ajustar o brilho da lâmpada alterando de 0,5 a 5 V da tensão de controle fornecida a uma entrada especial. Os limites de mudança de brilho (na faixa de 1 ... 100%) são definidos por resistores conectados às saídas do microcircuito. Foi implementado um método de controle da potência fornecida à lâmpada, que dispensa transformador de isolamento. Tradução russa da folha de dados-a em um chip. IR2166, IR2167 - são equipados, como já mencionado, com controladores corretores de fator de potência integrados com adaptação dinâmica ao modo de operação do reator eletrônico. Fornece um coeficiente harmônico total inferior a 10% e um fator de potência superior a 0,99 quando alimentado por uma rede com tensão nominal de 120 e 220 V, o que excede os requisitos dos padrões da maioria dos países europeus e excede o desempenho de muitos microcircuitos de controle corretor especializados. Passo 4 - seleção da quantidade de lâmpadas e esquema de sua conexão ao reator eletrônico. Na tela aparece a janela “Selecionar configuração da lâmpada”, na qual é necessário, movendo o controle deslizante, selecionar o esquema adequado com uma ou duas lâmpadas. Todas as opções possíveis são mostradas na Fig. 4, a-zh.
Etapa 5 - projeto automático de reatores eletrônicos. Após pressionar o botão “Design Ballast”, aparece na tela uma janela com o logotipo da International Rectifier, que mostra o andamento do processo de design, que leva apenas alguns segundos. Após a conclusão, as janelas se abrem, uma das quais contém um diagrama esquemático do dispositivo projetado. Um exemplo do circuito sintetizado é mostrado na fig. 5. Difere do original apenas pelo uso de símbolos convencionais para elementos familiares aos leitores da revista. Os circuitos destacados em cores devem ser feitos com fios tão curtos e grossos quanto possível. Os tipos e denominações dos elementos no diagrama original estão ausentes, em vez disso, sua lista é fornecida em uma janela separada (eng. Lista de materiais, BOM).
Outra ou várias janelas (de acordo com o número de elementos) contêm dados sobre os elementos indutivos disponíveis no reator eletrônico projetado. Um exemplo de tal janela é mostrado na Fig. 6. Além da indutância nominal, corrente máxima e temperatura, aqui são indicados todos os dados necessários para a fabricação de uma bobina ou transformador: o tamanho padrão recomendado (tamanho do núcleo) e a marca do material do circuito magnético (material do núcleo) , o comprimento da folga não magnética (comprimento da folga), o número de voltas (voltas) e o diâmetro do fio do enrolamento. Até mesmo um esboço do desenho e do layout das conclusões é fornecido.
Para mudar para o procedimento de design avançado na janela principal do programa (ver Fig. 1), clique no botão "Avançado". Como resultado, a janela principal será transformada na mostrada na Fig. 7.
Ele fornece acesso aos valores de diversos parâmetros que podem ser alterados durante o processo de projeto. A posição do ponto de operação da lâmpada (em coordenadas tensão-frequência) nos vários modos e a trajetória de seu movimento quando eles mudam podem ser obtidas graficamente (Fig. 8). É possível abrir janelas para projetar elementos indutivos (botão “Indutor”) ou selecionar classificações de elementos que definem o modo de operação do controlador de reator eletrônico (botão “Programa 1C”).
Na elaboração do artigo foram utilizadas informações encontradas na Internet nos seguintes endereços: , , , , , . Autor: Yu.Davidenko, Lugansk, Ucrânia
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