PWM által vezérelt ventilátorszabályozó áramkör

Ebben a cikkben egy egyszerű, 220 V-os hálózati PWM vezérlésű ventilátor vagy fényszabályozó áramkört vizsgálunk meg, amelyhez nincs szükség mikrovezérlőre vagy költséges triac meghajtóra a tervezett műveletekhez.

Kapacitív fázisvágás

Minden kapacitív fázisaprító technológiára támaszkodó szokásos ventilátor-szabályozónak és fényerő-szabályozónak van egy közös hátránya, ezek sok RF-zajt generálnak, és részleges vezérlésükhöz terjedelmes induktorokra van szükség.

Továbbá, a kapcsolás vagy a fázisaprítás, amelyet a szokásos kondenzátor-diac technológia alkalmazásával végeznek, nem rendelkezik pontossággal és élességgel.

Az általam tervezett hálózati transzformátor nélküli PWM vezérlésű ventilátor-szabályozó áramkör mentes minden olyan lehetséges problémától, amelyet általában a hagyományos ventilátor- vagy fényszabályozók kísérnek, mivel fejlett CMOS IC-alapú áramkört és pontos nulla keresztezési detektor fokozatot használ.

Nincs használt MCU

A legjobb dolog ebben az áramkörben az, hogy nem igényel mikrovezérlőket és programozást, valamint egy triac meghajtót is megszüntettek, így az áramkört rendkívül könnyű felépíteni még az új hobbisták számára is.

Tanuljuk meg részletesen a konfigurációt, ami meglehetősen egyszerű:

Az áramkörre hivatkozva az IC1, amely egy 4060 időzítő chip, úgy van kialakítva, hogy késleltetett pozitív impulzust állítson elő a triac számára, valahányszor a fázis átlépi fázisszögének nulla vonalát.

A teljes áramkört egy átlagos kapacitív tápegység táplálja, C1, D5, Z1 és C3 felhasználásával.

Az IC1 szabványos formában van konfigurálva egy késleltetett kapcsoló BE vagy egy magas érték generálására minden alkalommal, amikor a pin12 nullázási műveleten megy keresztül.

Zéró átkapcsolás a Triac számára

A tompítási vagy a fázisszabályozási műveletet úgy érjük el, hogy a triacot egy előre meghatározott késés után vezetjük, minden egyes alkalommal, amikor nulla keresztezést észlelünk.

Ha ez a késleltetés rövid, ez azt jelenti, hogy a triac lehetőséget kap arra, hogy hosszabb ideig vezessen a fázisszögekhez, aminek következtében a csatlakoztatott ventilátor gyorsabban forog, vagy a fény jobban ragyog.

Ennek a késleltetésnek a növekedésével a triac arra kényszerül, hogy arányosan rövidebb ideig végezzen a fázisszögeken, ezzel arányosan csökkentve a csatlakoztatott ventilátor vagy a fény sebességét vagy fényerejét.

A nulla keresztezési műveletet egyszerűen végrehajtják egy közönséges opto csatoló használatával, amint az az ábrán látható.

A D1 --- D4 híd a váltakozó fázisszöget 100 Hz-es pozitív impulzusokká alakítja.

A LEd és az opto csatoló belsejében lévő tranzisztor reagál ezekre a 100 Hz-es pozitív impulzusokra, és csak addig maradnak bekapcsolva, amíg az impulzusok 0,8 V-tal a nullpont felett vannak, és azonnal kikapcsolnak, amikor az impulzusok elérik a nulla keresztezési pontot.

Amíg az opto tranzisztor vezető fázisban van, az IC IC csapot a talajszinten tartják, lehetővé téve a késleltetést vagy egy előre meghatározott negatív indító impulzust a triac kapunál.

A nulla keresztezési szintnél azonban az opto kikapcsol, és visszaállítja az IC 12 érintkezőjét, így az IC 3 pin új vagy új késést indít a triac számára, hogy reagáljon az adott fázisszögre.

PWM fázisvezérlés

Ennek a késleltetési impulzusnak a hossza vagy impulzusszélessége változtatható a VR1 megfelelő beállításával, amely a tárgyalt PWM által vezérelt ventilátor-szabályozó áramkör sebességszabályozó gombjává is válik.

A VR1 és C2 értékeket úgy kell megválasztani, hogy az ezek által kiváltott maximális késleltetés ne haladja meg az 1/100 = 0,01 másodperc időzítést annak érdekében, hogy az adott vezérlőgomb felett lineárisan növekvő 0-tól teljes kalibrációig terjedjen.

A fentieket valamilyen próbahibával vagy az IC 4060 standard képletével lehet megvalósítani.

A fentiekhez kipróbálhatja az IC többi kimenetét is.

Kördiagramm

Alkatrész lista

R1, R5 = 1M
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = LÁSD A SZÖVEGET
OPTO = 4N35 VAGY BÁRMILYEN SZABVÁNY
C1 = 0,22 uF / 400v
C3 = 100uF / 25V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

Hullámforma szimuláció

Az alábbi késleltetési hullámforma kép megmutatja, hogy a ventilátor fázisa hogyan késhet el minden nulla keresztezésnél a VR1 és C2 különböző beállításaihoz.

Intelligens PWM ventilátorszabályozó az IC 555 használatával

Szinte minden fény / ventilátor szabályozó áramkör szilícium-vezérelt egyenirányítót (triac vagy SCR) használ.

Ezeket az eszközöket előre meghatározott fázisszöggel kapcsolják, amely ezt követően a vezetési üzemmódban marad a hálózati váltakozó áramkör következő nulladik keresztezéséig.

Ez a folyamat könnyűnek tűnik, ugyanakkor nehézségekkel jár, miközben kisebb terheléseket vezérel, vagy amelyek induktív jellegű hiszterézist és villogást okoz.

E problémák oka attól az igazságtól függ, hogy a kisebb terhelhetőség miatt az eszközökhöz juttatott áram nem megfelelő a vezetés fenntartásához.

Ezért a vezérlési karakterisztika egy régióját nem hajtják végre alaposan. Az eredmény tovább romlik az induktív terheléseknél.

Hogyan működik az áramkör

A javasolt AC 220V PWM szabályozó áramkör az IC 555 segítségével egyszerű megoldást kínál azáltal, hogy a triacot állandó kapuárammal látja el, biztosítva, hogy az 1 wattos névleges terheléseket is zökkenőmentesen vezéreljék.

Ahhoz, hogy az áramkör minél kompaktabb és egyszerűbb legyen, a népszerű IC 555 időzítőt használjuk.

Az IC 555 kimenete, amelyet általában magasan lehet kiváltani, negatív potenciál bemeneten keresztül alacsonyan aktiválódik.

Ezt a negatív tápellátást a C1-R3, a D1-D2 egyenirányító és a D3-C2 stabilizátor szakasz együttes szakaszából lehet biztosítani. A T1 – T3 BJT-k inicializáló impulzust adnak az 555-ös számú kiváltó bemeneti tűre az elektromos hálózati bemenet nulla keresztezésénél.

Egy PWM periódus alatt, amint azt a P1 és P2 beállítása megadja, az IC 555 kimenete általában magas, és ezért gyakorlatilag nulla feszültségkülönbség áll fenn a 3 és 8 érintkezők között, vagyis a triac kikapcsolt állapotban marad.

Amint a beállított intervallum letelt, a 3. tű alacsony lesz, és a triac aktiválódik.

A fél AC változó ciklus hátralévő részében egy kapuáram folyamatosan működik, amely lehetővé teszi a triac folytatását.

A legalacsonyabb pontot, ahol mondjuk egy izzónak nem csak világítania kell, a P1 edény óvatos beállításával határozzuk meg. Az R7 C5 L1 szűrő biztosítja a triac szükséges leválasztását.

Végül ne feledje, hogy az IC 555 alapú intelligens szabályozó kapcsoló által szabályozható abszolút maximális teljesítmény nem haladhatja meg a 600 wattot.