Цепь регулятора вентилятора с ШИМ-управлением

В этой статье мы рассмотрим простую схему вентилятора или регулятора света с ШИМ-управлением от сети 220 В, которая не требует микроконтроллера или дорогостоящих драйверов симистора для предполагаемых операций.

Емкостное прерывание фазы

Все обычные регуляторы вентилятора и диммеры, основанные на технологии емкостного прерывания фазы, имеют один общий недостаток: они генерируют много радиочастотных шумов и требуют громоздких катушек индуктивности для частичного управления ими.

Кроме того, переключение или прерывание фазы, выполняемые с использованием обычной конденсаторной диактической технологии, не обладают точностью и четкостью.

Предлагаемая мною схема сетевого бестрансформаторного регулятора вентилятора с ШИМ-управлением свободна от всех подобных возможных проблем, которые обычно сопровождаются традиционными вентиляторами или диммерами света, поскольку в ней используется усовершенствованная схема на основе КМОП ИС и точный каскад детектора перехода через ноль.

MCU не используются

Лучшее в этой схеме - то, что она не требует микроконтроллеров и программирования, а также был исключен драйвер симистора, что делает схему чрезвычайно простой в сборке даже для начинающих любителей.

Давайте подробно изучим конфигурацию, которая слишком проста:

Что касается схемы, IC1, которая является микросхемой таймера 4060, сконфигурирована так, чтобы генерировать задержанный положительный импульс для симистора каждый раз, когда фаза пересекает нулевую линию его фазового угла.

Вся схема запитана от обычного емкостного источника питания с использованием C1, D5, Z1 и C3.

IC1 сконфигурирован в своей стандартной форме для генерации задержанного включения или высокого уровня каждый раз, когда его вывод 12 выполняет действие сброса.

Переключение через ноль для симистора

Диммирование или действие управления фазой достигается за счет того, что симистор начинает работать после заданной задержки каждый раз, когда обнаруживается переход через нуль.

Если эта задержка короткая, это означает, что симистор получает возможность проводить большее количество времени для фазовых углов, в результате чего подключенный вентилятор вращается быстрее или свет становится ярче.

Когда эта задержка увеличивается, симистор вынужден работать в течение пропорционально более коротких промежутков времени по фазовым углам, производя пропорциональное уменьшение скорости или яркости подключенного вентилятора или света соответственно.

Операция перехода через нуль просто реализуется с помощью обычного оптопара, что можно увидеть на данной диаграмме.

Мост D1 --- D4 преобразует переменный фазовый угол в эквивалентные положительные импульсы 100 Гц.

Светодиод и транзистор внутри оптопары реагируют на эти положительные импульсы 100 Гц и остаются включенными только до тех пор, пока импульсы на 0,8 В выше нулевой отметки, и мгновенно выключаются, когда импульсы достигают точки пересечения нуля.

Пока оптранзистор находится в проводящей фазе, вывод 12 микросхемы удерживается на уровне земли, обеспечивая задержку или заранее определенный отрицательный пусковой импульс для затвора симистора.

Однако на уровнях пересечения нуля оптоискатель отключается, сбрасывая вывод 12 ИС, так что вывод 3 ИС перезапускает новую или новую задержку, чтобы симистор среагировал на этот конкретный фазовый угол.

Управление фазой ШИМ

Продолжительность или ширину импульса этого импульса задержки можно изменять, соответствующим образом регулируя VR1, который также становится ручкой управления скоростью для обсуждаемой схемы регулятора вентилятора с ШИМ-управлением.

VR1 и C2 должны быть выбраны так, чтобы максимальная задержка, создаваемая ими, не превышала 1/100 = 0,01 секунды, чтобы гарантировать линейное приращение от 0 до полной калибровки для данной ручки управления.

Вышесказанное может быть реализовано методом пробной ошибки или с использованием стандартной формулы для IC 4060.

Для вышесказанного вы также можете поэкспериментировать с другими выходами IC.

Принципиальная электрическая схема

Список деталей

R1, R5 = 1 м
R2, R3, R4 R6 = 10К
VR1, C2 = СМОТРЕТЬ ТЕКСТ
OPTO = 4N35 ИЛИ ЛЮБОЙ СТАНДАРТ
C1 = 0,22 мкФ / 400 В
C3 = 100 мкФ / 25 В
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12 В
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

Моделирование формы волны

На приведенном ниже изображении сигнала задержки показано, как фаза вентилятора может задерживаться при каждом пересечении нуля для различных настроек VR1 и C2.

Умный ШИМ-регулятор вентилятора с использованием IC 555

Почти во всех схемах регулятора освещения / вентилятора используется кремниевый выпрямитель (симистор или тиристор).

Эти устройства переключаются с заданным фазовым углом, который впоследствии остается в режиме проводимости до следующего перехода через нуль цикла сетевого переменного тока.

Этот процесс выглядит легким, но в то же время он представляет трудности при управлении небольшими грузами или индуктивный по своей природе вызывая гистерезис и мерцание.

Причина этих проблем зависит от того факта, что из-за меньшей мощности нагрузки ток, подаваемый на устройства, недостаточен для поддержания их проводимости.

Поэтому область характеристики управления не реализована полностью. Результат еще больше ухудшается для индуктивных нагрузок.

Как работает схема

Предлагаемая схема ШИМ-регулятора 220 В переменного тока с использованием IC 555 дает вам простое решение, снабжая симистор постоянным током затвора, чтобы гарантировать плавное управление нагрузками номиналом в 1 Вт.

Чтобы сделать схему максимально компактной и простой, мы используем популярный таймер IC 555.

Выход IC 555, который обычно может быть активирован высоким, активируется низким через вход отрицательного потенциала.

Это отрицательное питание поступает от каскада, состоящего из C1-R3, выпрямителя D1 -D2 и секции стабилизатора D3-C2. Биполярные транзисторы с T1 по T3 подают инициализирующий импульс на входной контакт # 2 триггера модуля 555 для каждого перехода через нуль входного сетевого переменного тока.

В течение периода ШИМ, как определено регулировкой P1 и P2, выход IC 555 обычно высокий, и поэтому мы имеем практически нулевую разность напряжений на контактах 3 и 8, то есть симистор остается выключенным.

Как только установленный интервал истечет, контакт 3 станет низким, и симистор активируется.

В течение оставшейся части полупериода переменного тока ток затвора продолжает течь, что позволяет симистору продолжать проводить.

Самая низкая точка, в которой, скажем, лампочка не должна просто гореть, определяется путем тщательной регулировки потенциометра P1. Фильтр R7 C5 L1 обеспечивает необходимую развязку симистора.

И наконец, помните, что абсолютная максимальная мощность, которой может управлять этот интеллектуальный переключатель-регулятор на основе IC 555, не должна превышать 600 Вт.