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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dimmer Triac. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação O interruptor dimmer oferecido à atenção dos leitores permite ajustar o brilho da iluminação nas instalações, a potência dos elementos de aquecimento doméstico, a velocidade de rotação dos motores CA. Também pode ser usado para reduzir a corrente de partida de lâmpadas incandescentes, o que prolonga sua vida útil. O dimmer é controlado por botões, o que permite ligar e desligar a carga a uma distância perceptível do objeto controlado. E para que o botão seja facilmente encontrado no escuro, um LED é instalado próximo a ele, que acende apenas quando a luz está apagada. Este regulador é fabricado com base no dispositivo descrito no artigo de S. Biryukov "Reguladores de potência do timistor" ("Rádio", 1996, nº 1, pp. 44 - 46). Em contrapartida, o dimmer proposto neste artigo não é totalmente desconectado da rede, o que exigiu sua finalização para reduzir o consumo de corrente. Como resultado, a corrente caiu para 1,5 mA em todos os modos de operação. Após o refinamento, a gama de controle de potência também se expandiu. Com uma carga de cem watts, é cerca de 99%. O diagrama esquemático do dimmer é mostrado na fig. 1. Para controlar o triac VS1, é necessário um modelador de pulso curto, uma das saídas conectada ao fio principal. O shaper é alimentado por uma fonte montada nos elementos C2, R2, VD1 - VD3, C4, C5. Os diodos VD1, VD2 executam as funções de um retificador. A tensão retificada é estabilizada em 10 V pelo diodo Zener VD3. Os capacitores C4, C5 fazem parte do filtro de suavização e o C4 desvia principalmente a interferência da rede elétrica de alta frequência, que não é suprimida pelo capacitor de óxido C5 devido à sua indutância parasita significativa.
Com uma tensão positiva no ânodo, a maioria dos triacs pode ser aberta por pulsos de qualquer polaridade (em relação ao cátodo) chegando ao eletrodo de controle e com uma tensão negativa, por pulsos apenas de polaridade negativa. A saída positiva da fonte de alimentação do regulador descrito é conectada ao cátodo triac. Como resultado, pulsos negativos serão formados em seu eletrodo de controle para qualquer polaridade no ânodo. Ao usar o método de pulso de fase, a potência na carga é regulada alterando a parte do meio ciclo da tensão de rede, durante a qual o triac passa a corrente. Para fazer isso, é necessário selecionar o início de cada meio ciclo da tensão de rede (corresponde a uma tensão igual ou próxima de zero) e depois por 10 ms (a duração de meio período da tensão de rede com frequência de 50 Hz) para formar o próprio pulso de controle. Assim, quanto antes o triac abrir, mais potência será alocada para a carga. O modelador de pulso com frequência de 100 Hz é montado nos elementos VT1, VT2, R4, R5, R8. Durante o semiciclo positivo da tensão de rede, o transistor VT1 está aberto, durante o semiciclo negativo, o transistor VT2. O resistor R5 limita a corrente de base dos transistores. O resistor R8 executa as funções da carga do coletor de ambos os transistores. Quando a tensão da rede está próxima de zero, ambos os transistores são fechados e a tensão em seus coletores é igual à tensão no terminal negativo da fonte de alimentação. Ao mesmo tempo, pulsos curtos de polaridade negativa são formados na entrada 1 do elemento DD1.1, correspondendo ao início de cada meio ciclo da tensão de rede. No estado ligado do regulador, na entrada 2 do elemento DD1.1, existe uma tensão correspondente a um nível lógico alto, portanto, pulsos negativos na entrada 1 deste elemento são por ele invertidos e alimentados na base do regulador transistor VT5, que é conectado de acordo com o circuito seguidor do emissor. A corrente que flui através dele carrega o capacitor C8 quase com a tensão da fonte de alimentação. O capacitor é descarregado através do circuito R9, R10, R12, VT4. Quando é descarregado para uma tensão correspondente ao limite, os elementos DD1.2 e DD1.3 são comutados. A queda de tensão que ocorre na saída 11 do elemento DD1.3 é diferenciada pelo circuito C9R13 e, na forma de um pulso com duração de cerca de 12 μs, é alimentada através do inversor DD1.4 para o amplificador de corrente em o transistor VT6 e, em seguida, para o eletrodo de controle do triac VS1. O resistor variável R10 regula a duração da descarga do capacitor C8, que determina o momento em que o triac é ligado e, portanto, a tensão efetiva na carga. O diodo zener VD5 fornece um início confiável do dispositivo de dimerização. Na sua ausência, no primeiro momento em que o regulador é ligado após uma interrupção da operação, uma corrente começa a fluir pela transição de controle do triac e do transistor VT6, o que não permite que o capacitor do filtro C5 carregue e impeça o fornecimento de energia tensão suba para o valor nominal. O resistor R15 limita a corrente através da transição de controle do triac. A necessidade de tal limitação não é causada pela garantia da segurança da operação do diodo zener e do triac (um pulso de corrente tão curto não pode desativá-los), mas por uma possível deterioração da eficiência do dimmer. No inversor DD2.1 e no gatilho DD3.1, é montado um dispositivo de controle para ligar e desligar o dimmer, no transistor VT4 - um nó para comutação suave da carga e nos elementos DD2.2, DD2.3 , VT7, HL1 - um nó para iluminar o botão SB1 (SB2 - SBn ). Quando o regulador é ligado inicialmente ou após uma falha de energia, o circuito C3R3 gera um pulso positivo na entrada R do gatilho DD3.1, colocando-o no estado zero, momento em que a carga é desligada. O elemento DD3.1 responde a uma queda de tensão positiva na entrada C e muda de estado para o oposto cada vez que aparece. A cadeia R1C1 suprime o ressalto dos contatos do botão SB1. Através do resistor R1 também define a tensão na entrada do inversor DD2.1. Ao pressionar o botão SB1, ocorre uma queda de tensão positiva na saída deste elemento, comutando o gatilho DD3.1 para um único estado. Um nível lógico alto, que aparece ao mesmo tempo na saída direta do gatilho, permite a operação do elemento lógico DD1.1. Ao mesmo tempo, através do resistor R6, o capacitor C6 é carregado a quase 10 V. À medida que a tensão neste capacitor aumenta, a tensão na porta do transistor VT4 aumenta e a resistência de seu canal diminui gradativamente, atingindo um mínimo 5 ... 7 s após o início da carga do capacitor C6. E como o canal do transistor VT4 está em série com o resistor R10 incluído no circuito de descarga do capacitor C8, a potência na carga aumenta gradativamente até o nível definido pelo resistor R10. O resistor R11 cria um viés negativo mínimo na porta do transistor VT4, o que garante que o dimmer seja completamente desligado na resistência zero do resistor R10. Esse deslocamento também é necessário para que, ao ligar o dimmer, a carga ligue imediatamente. O capacitor C7 desvia o resistor R11 em tensão alternada, excluindo-o do circuito de descarga do capacitor C8. Um baixo nível de tensão da entrada inversa do gatilho DD3.1 fecha o transistor VT3 e proíbe a comutação dos inversores DD2.2 e DD2.3. Como resultado, o transistor VT7 permanece fechado, nenhuma corrente flui por ele e o LED HL1 incluído em seu circuito emissor não acende. Na próxima vez que você pressionar o botão SB1 (SB2-SBn), o gatilho voltará ao estado zero. Um zero lógico de sua saída 13 proíbe a comutação do elemento DD1.1, e um nível lógico alto é definido na saída deste último, mantendo o estado aberto do transistor VT5. Como resultado, o capacitor C8 será carregado com a tensão máxima e a carga será desenergizada. O nível zero lógico presente neste momento na saída 12 do gatilho abrirá o transistor VT3, através do qual o capacitor C6 se descarregará rapidamente, e o dimmer estará pronto para um novo acionamento. Um alto nível de tensão lógica da saída 12 do gatilho também irá para as entradas 13 e 9 dos elementos lógicos DD2.2, DD2.3 e permitirá que eles pulem pulsos negativos da carga dos transistores VT1, VT2. Esses pulsos abrirão o transistor VT7 por um curto período de tempo e o LED HL1 incluído em seu circuito emissor acenderá. O resistor R14 limita a corrente média através do LED para não sobrecarregar a fonte de alimentação, caso contrário sua tensão começará a cair. Todas as partes do dimmer, exceto o triac VS1 e o LED HL1, são montadas em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de folha unilateral. O desenho da placa é mostrado na fig. 2, a, e a localização das peças nele - na Fig. 2b.
Durante a instalação, você pode usar resistores fixos C2 - ZZN ou MLT e qualquer resistor variável indicado no diagrama de circuito de resistência. Capacitores C1, C2, C8 - K73-15, K77 - 3 e outros da série K70 - K78, o capacitor C2 deve ser classificado para uma tensão de pelo menos 250 V. Capacitor C3 - qualquer óxido, C4, C9 - cerâmica KM - 5, K10 - 17, C5 - K50 - 24 ou K50 - 29, C6, C7 - K53 - 14. KD510, KD509 com qualquer índice de letras pode funcionar no lugar de diodos. Diodo Zener VD3 - qualquer um com uma tensão de estabilização de 10 V. Os transistores VT1, VT2 podem ser quaisquer estruturas pnp de silício de baixa potência com um coeficiente de transferência de corrente superior a 100. Transistores VT3, VT6, VT7 - silício de baixa potência, VT5 - Série KT201 com qualquer índice de letras. Os transistores de silício de baixa potência da estrutura npn também são adequados, mas, neste caso, é necessário incluir um diodo VD4 no dispositivo, mostrado no diagrama com uma linha tracejada. O diodo protege a junção do emissor contra quebra por uma tensão reversa que aparece nela toda vez que o transistor VT5 é fechado. Transistor de efeito de campo da série KP305 com qualquer índice de letras. O fusível FU1 deve ser classificado para uma corrente não inferior à corrente de carga. Estabelecer um dimmer é reduzido à seleção de um resistor R11. Primeiramente quebre o circuito conectando o pino 2 do elemento DD1.1 e o pino 13 do gatilho DD3.1. Em seguida, o pino 2 de DD1.1 é conectado ao seu pino 1. Depois disso, o controle deslizante do resistor R10 é colocado na posição inferior de acordo com o diagrama. No lugar do resistor R11, é incluído um resistor variável com resistência de 100 kOhm, e seu controle deslizante é colocado em uma posição em que a resistência incluída no circuito seja zero. Em seguida, ligue o dimmer à rede e aguarde até que a tensão nominal de 10 V seja estabelecida na saída da fonte de alimentação. Em seguida, usando um osciloscópio para controlar a forma dos pulsos de corrente na carga, aumente a resistência do resistor variável (R11) até que o triac VS1 pare de abrir. Depois disso, a carga é ligada e desligada várias vezes, cada vez verificando se o transistor VT4 fecha o triac VS1 de forma confiável. Em seguida, o resistor variável é substituído por um constante e a conexão da saída 2 do elemento DD1.1 com a saída 13 do gatilho DD3.1 é restaurada. Se desejado, instalando e selecionando o resistor R12, é possível garantir que a resistência máxima do resistor R10, operando como reostato, corresponda à tensão zero na carga. Para que o triac caia o mínimo possível de tensão quando a carga estiver totalmente ligada, ele deve abrir o mais rápido possível após o início do meio ciclo. Para fazer isso, o modelador de pulso de passagem por zero da tensão de rede deve gerar pulsos suficientemente curtos. Sua minimização é alcançada selecionando os resistores R4 e R8. É indesejável reduzir a resistência do resistor R5, TVK, pois isso aumentará o consumo de energia. O dimmer tem um recurso tão bom: se a carga foi ligada, após uma falha de energia de curto prazo na rede (por um período não superior a 2 minutos), ela ligará novamente. Isso ocorre porque o capacitor C5 no filtro da fonte de alimentação descarrega muito lentamente, de modo que nenhuma porta lógica é comutada. Ao configurar um dimmer e seu uso prático, deve-se lembrar que todos os seus elementos, incluindo o eixo do resistor variável, estão sob tensão de rede. Para limitar a corrente através do LED HL1, é aconselhável transferir o resistor R14 do circuito base do transistor VT7 para seu circuito emissor, reduzindo a resistência R14 para 0,5 ... 1 kOhm. Autor: A.Rudenko, Kharkov, Ucrânia
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