Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток DIY доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 43
А в чем проблема коммутировать электромагнитное реле в момент перехода через ноль? По сути схема-то копеечная: мелкий трансформатор преобразующий 220 в 5, да резистивный делитель на двух резисторах. Ардукод такой же копеечный: получил команду на коммутацию - дождался в цикле пока напряжение на АЦП подключенном к трансу около нуля - щелкнул контактами.
Для того, что бы точно через 0, быстродействие реле должно быть на порядок выше 50 Герц. А с компенсацией механики - это уже оверинжениринг. Проще симмистор на большой радиатор посадить или к бочке с водой прикрутить.
Гибрид можно сделать. Симмистор + реле. Сначала открывать симмистор, потом реле. Выключать наоборот.
Быстродействие лучше измерять в секундах. 1/50 = 20 мс. Для сравнения, это время реакции кошки на выпад змеи, т.е. достаточно велико.
Время срабатывания SRD-шки на фото - 15 мс. Частота дискретизации АЦП Ардуйни - 10 кГц, т.е. 10000 выборок в секунду. Максимальное время обработки прерывания - 0.04 мс.
Никакую механику компенсировать не нужно, соответственно никакого оверинжиниринга нет. Для такого времени реакции, даже регистры не надо будет трогать - производительности стандартных AnalogRead \ DigitalWrite будет достаточно.
Такая схема используется во всех взрослых устройствах, например в гибридных инверторах. Никто не будет ставить симистор на 6 кВт мощность, и вопреки распространенному мнению, вовсе не из-за охлаждения, а из-за токов утечки.
Время включения реле - 10мс + 5мс на время дребезга контактов, вы просто не щелкните его контактами в момент 0.
А щелкать контактами в момент 0 и не надо, у нас же стабильная синусоида. Щелкайте в момент 1В, или -1В. Даже если к щелчку будет 0.1В-0.7В - контакты вам простят.
Период синусоиды в пиком в 310V - 20мс, время реакции реле 10-15мс, какие 1 или -1V.
Период синусоиды в пиком в 310V - 20мс, время реакции реле 10-15мс, какие 1 или -1V.
Я извиняюсь, вы включать или диммировать реле собрались? С точность до полупериода?
Всё равно, какое время реакции реле. Главное что оно стабильное. Если вы знаете что "0 V" будет через каждые 20 мс, а время реакции реле 50 мс, то что мешает включить реле через через 10 мс после 0? Или два пропущенных полупериода критически важны?
Хотя я согласен, что ловит реле переходы через 0 - так себе идея. Но вполне реальная и реализуемая.
Один симмистор BT41-600 и оптопара MOC3063 (кстати контролирует переход синуса фазы через ноль и плавно коммутирует нагрузку). Коммутация 40А с небольшим радиатором. Оптопару вытянет любой микроконтроллер, ток порядка 5мА. Никаких огромных реле, функций в программу микроконтроллера для контроля прохода через ноль и никаких ошибок.
Вы недоговариваете.
Никто не включает симистор голым, потому что любое нарастание напряжение при закрытом симистре его открывает. Помеха, самоиндукция или что-нибудь еще.
Чтобы этого не происходило - ставят т.н. снаббер, т.е. RC-цепочку параллельно силовым выводам.
Это в свою очередь означает, что нагрузка у вас не обесточивается никогда - там всегда будет 10-15 мА, которые: а) Ударят вас фазой, если вы дотронетесь до контактов даже при закрытом симистре; б) Будут мерцать светодиодной лентой, которой этого тока вполне достаточно
Падение напряжения на вашем симисторе составляет около полутора вольт. При токе в 16А (типичный ток квартирных автоматов) - на нем рассеивается 24 Вт тепла, БЕЗ радиатора - это с учетом теплового сопротивления кристалла 50 градусов/Вт - вызовет нагрев кристалла до 1200 градусов. Цельсия, да.
Если взять средний кулер от АМ4 проца, то суммарное тепловое сопротивление его, его с подложкой, подложки с кристаллом - составяет примерно 3 градуса/Вт. 24 Вт тепла * 3 градуса\Вт = 72 градуса при нуле в окружающей среде. При температуре в комнате 25 градусов, токе в 16А и процессорном кулере - ваша система нагреется до 97 градусов.
Поэтому либо увеличение радиатора, либо активный обдув, либо снижение мощности.
Есть еще парочка минусов, касающихся неравномерности управляющего тока в зависимости от полярности на затворе\аноде - но мы их опустим пока.
Это в свою очередь означает, что нагрузка у вас не обесточивается никогда - там всегда будет 10-15 мА, которые: а) Ударят вас фазой, если вы дотронетесь до контактов даже при закрытом симистре; б) Будут мерцать светодиодной лентой, которой этого тока вполне достаточно
Упс. Как раз планировал убрать снабберы из ТТР там, где светодиодные лампы мерцают. Так можно или нет?
Есть snubberless triac, которые лучше закрываются. В зависимости от нагрузки можно и без снаббера ставить.
Никто не включает симистор голым, потому что любое нарастание напряжение при закрытом симистре его открывает. Помеха, самоиндукция или что-нибудь еще.
При конструировании цветомузык никто не упарывался в эти ваши снабберы. И ведро водки выпивали и до 100 лет жили.. (бухтит)
Что то вспомнилось: https://habr.com/ru/companies/unwds/articles/390601/
Бывают еще вот такие релюшки: https://www.meandr.ru/mrp-1t
Из этого следует, что включать чайники и обогреватели такими реле - плохая идея
Включать чайники и особенно обогреватели (которые часто включаются-выключаются) с помощью SSR - это отличная идея. Проверено на практике на десятке с лишним станков с нагревательными элементами. На мощностях порядка 1-2 киловатта на фазу радиаторы вообще не нужны - просто выкидываешь старый обугленный контактор, вешаешь вместо него SSR с алиэкспресса и забываешь про него навсегда.
Не навсегда, а до момента когда он из полупроводника в проводник превратится...
В схемах здорового человека идёт последовательно контактное и бесконтактное реле. Так, к примеру, нагреватели печек в лазерных принтерах коммутируются. Там, правда, ещё минимум два теплопредохранителя прямо на нагревателе стоят. Но это к теме данной статьи не относится. Да, дорого. Но не дороже ущерба от пожара.
В схемах здорового человека идёт последовательно контактное и бесконтактное реле.
В такой схеме есть один нюанс: контактному реле нужно не забыть обеспечить ток, необходимый для самоочищения контактов.
Там, правда, ещё минимум два теплопредохранителя прямо на нагревателе стоят.
А термопредохранители на нагревателях нужны в любом случае, неважно, чем они управляются - реле, контактором, симистором или там механическим термостатом.
У меня в прошлом 3D принтере работало реле от ВАЗа. Оно по документации управляется 12-24 вольтами, и коммутирует 24 вольта. У меня оно управлялось 5ю вольтами и коммутировало розеточные 230 переменного, с нагревателем на 250 ватт. Вообще не грелось. Лет пять отработало, затем разобрал.
При коммутации индуктивностей - есть свои гитики. Включать индуктивность - лучше на максимуме напряжения.
При наличии ферромагнитного сердечника (чуть более, чем всегда) - появляются ещё зависимость от направления токов при отключении и включении (остаточной намагниченности сердечника и направления её изменения сейчас). И насыщение сердечника, норовящее обнулить индуктивное сопротивление обмотки до омического.
12В, а контроллер у нас 3.3, и это значит нужно понижать напряжение, причем желательно с помощью DC-DC модуля
Обычный КРЕН сойдет. О чëм статья вообще не понятно. Если делаете обзор способов управления нагрузкой с МК, то изучите материал и дайте примеры решений (вроде есть статья на эту тему у Alex Gyver). А тут какие-то рассуждения. Всë же давно придумано для разных сценариев.
Обычный крен будет греться, как... крен. Потому что потерянное на нем напряжение * ток = мощность нагрева.
Это все уже давно опробовано, проверено и использовано на практике.
В статье не раскрыта тема, а чем управлять пускателями? Промежуточное низковольтное реле или симистор?
Отдельная моя личная боль, чем ШИМировать мощные светодиодные ленты, 100-300вт? Готовых решений, чтобы можно было подать управляющий сигнал 4кГц и получить плавную регулировку на минимальной скважности пока не могу найти. Те что есть, не успевают открываться на минимальной скважности.
От того что есть под рукой зависит. Я помнится ставил обычный ssr, был под рукой.
Для лент поди какие-нибудь транзисторы можно подобрать. С радиаторами размером с дом... 100% китайцы уже сделали и продают...
Я бы посмотрел на мосфеты. В открытом состоянии у них малое сопротивление и нагрев, ленты на постоянное напряжение, так что тут как раз должны подойти.
Мосфеты можно ставить в параллель несколько. По такой схеме делаются bms на большие токи, в сотни ампер. Только ещё учесть что кратно растет ёмкость затвора.
чем ШИМировать мощные светодиодные ленты, 100-300вт
А разве 300вт это много?
Мне вот лень было для мотора (движок к сапу) 12в/15А паять схему управления. Взял готовый диммер на 30A. Конечно амперы там китайские, но, 2 сезона отъездил, работая по 2 часа подряд в закрытой герметичной пластиковой коробке (т.е. вообще без охлаждения) при постоянном токе в эти 2 часа 15А. И регулярно пользовался диммером для понижения оборотов мотора.
И только в этом сезоне, решил вдруг помощнее движок взять. Ток 27А на 12V. На грани, но не жалко было если сгорит.
Предполагал, что сразу не выдержит, но только на 3-ю поездку на 2-м часу цепанул дно винтом, и димер сказал “ну все. я в края вечной охоты”. При этом ток был понижен шимом (радиопультик) до 18А (русло реки проходил) и на этом режиме почти час ехал.
Т.е. это был нагруженный режим (переключение мосфета, а не просто открыт)
Как показало вскрытие, там два мосфета без (!) радиатора. Если конечно не считать радиатором 2 кв см. фольги на текстолите. И простейшая схема управления и радиотракта.
Так что… Если взять TO-222 мосфет и нормальный радиатор то, вообще бы проблем не было.
А можно поподробнее, что за "управляющий сигнал 4 кГц"? Он уже ШИМ'мированный, или как? Какое напряжение у этого сигнала, и питание LED лент? Например диммеры со стандартным управляющим сигналом 0 - 10v свободно продаются.
Есть ещё SSR-MOSFET реле на переменный ток! Там два MOSFET транзистора последовательно включены стоками. Позволяет уменьшить падение напряжения на переходе в отличии от симистора так как MOSFET в открытом состоянии проводит ток в обе стороны и имеет низкое сопротивление перехода. А два транзистора ставят для того чтоб в закрытом состоянии ток не шёл через паразитный диод.
Сейчас китайцы делают готовые платы ESP-реле с встроенным 220 БП(тут правда качество под вопросом), иногда на них ставят хорошие жирные реле, иногда искрозащиту(снаббер), если поковыряться внимательно присматриваясь к картинкам можно найти пристойные варианты коммутации для DIY.
P.S. Полевые транзисторы, кстати, - тоже не панацея. Чем выше рабочее напряжение, тем выше сопротивление при включении.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Как включить кипятильник Ардуиной?