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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Controle triac econômico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Entre os mais relevantes está a questão da redução do valor médio da corrente de controle do triac. O autor oferece uma abordagem muito interessante para resolver esse problema. O uso de um triac em vez de dois triacs antiparalelos é, em muitos casos, mais justificado, pois, entre outras coisas, reduz o tamanho e o custo do dispositivo. No entanto, os triacs requerem uma corrente de controle relativamente maior, o que limita um pouco seu uso em dispositivos simples sem transformador alimentados diretamente da rede elétrica por meio de elementos de lastro que amortecem o excesso de tensão. Nos conhecidos dispositivos de automação residencial sem transformador, elementos intermediários de optotiristo ou relé são usados para reduzir a corrente do triac. Reduzir significativamente a corrente média de abertura permite o controle de pulso do triac. Uma solução semelhante é considerada em [1], onde é descrito um nó de controle que gera pulsos de abertura no início de cada meio ciclo da tensão de rede. Este dispositivo funciona com sucesso em conjunto com uma carga ativa, mas com um indutivo ativo (enrolamento do motor ou transformador), sua operação será insatisfatória e, em alguns casos, impossível devido a um deslocamento de fase entre a tensão da rede e a corrente no circuito de carga , bem como devido à limitação da taxa de variação da corrente de carga (baixo efeito de carga). Você pode resolver o problema se sincronizar o dispositivo com pausas não da tensão da rede, mas da corrente de carga, e é conveniente usar o próprio triac como sensor de corrente de carga. O ponto principal é que quando há uma pequena tensão entre os terminais principais 1 e 2 do triac, ou seja, ele está aberto, a corrente flui por ele e, se houver uma tensão positiva ou negativa entre esses terminais maior que a tensão de abertura constante, ele é fechado. Portanto, a tensão entre os pinos 1 e 2 do triac deve estar sincronizada. Ao mesmo tempo, ao contrário das unidades de controle tradicionais que geram a corrente de abertura de acordo com o princípio "se não menos", o controle de tensão no triac pode reduzir significativamente a corrente média de controle, pois para automaticamente após a abertura do triac. Na fig. 1 mostra um diagrama simplificado de uma unidade de controle triac que implementa o método descrito. O sensor de estado triac, montado nos transistores VT1 - VT3 e resistores R1, R4, R5 de acordo com o esquema descrito em [2], gera um alto nível de saída se o triac VS1 estiver aberto.
Assim que a tensão entre os terminais 1 e 2 do triac fechado ultrapassar 12 V, o transistor VT3 ou VT1, VT2 abre, dependendo da polaridade dessa tensão. Em ambos os casos, o transistor VT4 abre e através dele, o resistor R6 e o eletrodo de controle do triac, a corrente de abertura flui. O valor dessa corrente (aproximadamente 0,15 A) determina a resistência do resistor R6. Assim que o triac abrir, a tensão nele diminuirá para 1 ... 1,5 V, o que levará ao fechamento de todos os transistores e ao término da corrente de abertura do triac. Se a corrente através do triac não atingir o limite da corrente de retenção, o que pode ser no caso de uma carga ativa indutiva ou pequena, o triac fechará e o processo será repetido até que o triac abra de forma confiável. No caso de uma carga resistiva, um pulso de abertura geralmente é suficiente, enquanto que com uma carga ativo-indutiva, vários podem ser necessários. Além disso, com carga ativa, o dispositivo consome uma corrente de aproximadamente 0,3 mA e na presença de um componente indutivo - até 3 mA. Resulta do exposto que a unidade de controle se adapta ao tipo de carga e gera uma corrente estritamente suficiente para abrir o triac. Na fig. 2 mostra um diagrama prático da unidade de controle triac. O nó é alimentado diretamente pela rede elétrica CA, assim como a carga RH. A tensão de rede retifica o retificador de meia onda nos diodos VD5, VD6 e estabiliza o diodo Zener VD15 no nível de 4 V. O excesso de tensão de rede extingue o capacitor C3.
O resistor R12 limita a corrente de pico através dos diodos retificadores quando o dispositivo é ligado e o resistor R11 descarrega o capacitor C3 depois que o dispositivo é desligado. O capacitor C1 suaviza a ondulação da tensão retificada. Uma tensão estabilizada de 15 V, retirada dos pinos A e G, também alimenta a unidade funcional, que determina a finalidade de todo o dispositivo como um todo. O nó funcional deve consumir uma corrente não superior a 7 mA no caso de carga ativa e não superior a 5 mA no caso de carga ativo-indutiva com cosφ>0,7. O circuito de controle triac VS1 consiste no capacitor C2, resistor R10 e transistor VT5. A tensão acumulada neste capacitor é aplicada ao eletrodo de controle do triac VS1 através do resistor R10 e do transistor VT5. O resistor limita a corrente de abertura a 0,15 A. O capacitor C2 nas pausas entre os pulsos de abertura é carregado através do resistor R9 de uma tensão estabilizada. Ao mesmo tempo, esse resistor junto com o capacitor C1 forma um filtro RC que não passa o ruído de impulso do circuito de controle triac para o circuito de alimentação dos nós funcionais e de controle. O transistor VT5 é controlado por um elemento lógico ZILI - NOT, montado em um transistor VT2 e diodos VD1 - VD3. O nível alto que permite o controle na saída do elemento lógico será quando, em primeiro lugar, um nível baixo do nó funcional chegar à saída B do nó de controle, em segundo lugar, a tensão no triac VS1 atingir 12 V e, em terceiro lugar , o capacitor C2 carrega até a tensão de 10 V, suficiente para abrir o triac. A tensão no triac é controlada por seu sensor de estado, montado nos transistores VT3, VT4, VT6 e nos resistores R6, R8, R13 e R14, cuja operação é descrita acima. Da saída do nó funcional, um sinal ativo de baixo nível é alimentado para a saída B e depois para a entrada do nó de controle de fase, descrito abaixo, e para uma das entradas do elemento lógico ZIL - NOT. A tensão no capacitor C2 é monitorada por um nó montado em um transistor VT1 e resistores R3 - R5. Se o capacitor C2 for carregado com uma tensão de 10 V, o baixo nível ativo do coletor do transistor VT1 é alimentado para uma das entradas do elemento ZILI - NOT. Para obter um dispositivo completo (estabilizador térmico, dimmer, etc.), uma ou outra unidade funcional deve ser conectada à unidade de controle triac descrita, que determinará a função especificada do dispositivo. Na fig. 3 mostra um diagrama de uma unidade funcional que permite, com base no dispositivo de controle triac descrito, construir um estabilizador térmico de duas posições para uma incubadora. O sensor de temperatura é um transistor unijunção VT1. Uma longa experiência de operar este transistor em um modo similar mostrou que ele tem boa sensibilidade e estabilidade temporal e é o mais adequado para esta função.
A resistência interbase do transistor VT1 está incluída no braço da ponte de medição, composta pelos resistores R1 - R3 e um resistor de ajuste R4 ou R5, dependendo da posição da chave SA1. A tensão de saída da ponte alimenta a entrada de um comparador montado no amplificador operacional DA1. O resistor R6 fornece uma "histerese" de temperatura de cerca de ± 0,25 ° C. Ao usar um transistor KT117 com um índice de letras diferente, você deve primeiro equilibrar a ponte aproximadamente com uma seleção do resistor R3 e, em seguida, com precisão com o resistor R4 a uma temperatura de +40 ° C e o resistor R5 a + 38 ° C. A ponte de medição e o amplificador operacional são alimentados por um estabilizador paramétrico VD1R7. O esquema da unidade funcional, que permite implementar o controle de fase do triac, é mostrado na fig. quatro.
O princípio de funcionamento do dispositivo baseia-se em remover o sinal de sincronização do nó de controle (da saída C) e transmiti-lo com um atraso ajustável para uma das entradas do elemento lógico 3OU - NÃO do nó (para a saída B) . O atraso ajustável é formado por um dispositivo montado em quatro inversores. O inversor DD1.1 através de um circuito em série composto por um diodo VD1 e um resistor R1, mantém o capacitor C1 em estado descarregado, enquanto não há tensão no triac (ou seja, o triac está aberto). No momento em que uma tensão de 12 V aparece no triac, o alto nível negativo do elemento DD1.1 fecha o diodo VD1 e o carregamento do capacitor C1 começa através dos resistores R2, R3. Assim que a tensão no capacitor C1 atingir o limite do gatilho Schmitt, coletado nos inversores DD1.3, DD1.4 e nos resistores R4, R5, ele será acionado. O nível de saída alto do gatilho inverte o elemento DD1.2, após o qual o nível baixo irá para a entrada da unidade de controle triac (para a saída B). O resistor R1 retarda a descarga do capacitor C1, o que permite formar uma série de pulsos de abertura no caso de uma carga indutiva ativa. A unidade de controle foi testada com triacs TC2 - 10, TC2 - 16, TC2 - 25, TC112 - 10, TC112 - 16, TC122 - 25. Sem nenhuma seleção preliminar, todos funcionaram de forma estável. Ao usar outros triacs, é recomendável selecionar um resistor R10 para obter a corrente de controle de abertura necessária recomendada pela literatura de referência. Um desenho da placa de circuito impresso da unidade de controle é mostrado na fig. 5.
É feito de fibra de vidro revestida de folha de um lado com 1,5 mm de espessura. Literatura
Autor: V.Volodin, Odessa, Ucrânia
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