Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 55
Спасибо большое. А почему помехи от реле? Я считал, что наоборот с ними синусоида правильная. Разве что традиционный бросок включения как для всех выключателей. Извините, если глупые вопросы задаю — я врач и это пока достаточно непростая для меня область.
Правильная.
Но релюшка замыкается тогда, когда ее замкнешь, и если замкнешь ее в тот момент, когда значение напряжения близко к амплитуде — плохо, вот отсюда и бросок.
А тут умный оптрон откроет симистор в момент ноля, получается в момент открытия напряжения нет вообще, а дальше оно плавно возрастает до амплитуды, поэтому традиционного броска не будет.
Но релюшка замыкается тогда, когда ее замкнешь, и если замкнешь ее в тот момент, когда значение напряжения близко к амплитуде — плохо, вот отсюда и бросок.
А тут умный оптрон откроет симистор в момент ноля, получается в момент открытия напряжения нет вообще, а дальше оно плавно возрастает до амплитуды, поэтому традиционного броска не будет.
Надо учить матчасть) я пока пытаюсь мигать светодиодами, хотя идей много. Кстати, вы бы фотографию платы с элементами не могли бы выложить?
Лично я замечал больше помех именно в момент выключения реле. У меня иногда включается свет когда выключается холодильник =) При включении холодильника (да и любых приборов) такого нет.
На самом деле, симисторы не открываются в ноле, остается участок вольт в 10-20 когда он начинает открываться, и это может сильно зависеть от нагрузки — ведь симистору нужен минимальный ток удержания чтобы остаться открытым. Некоторые виды нагрузки не обеспечивают это условие — например коллекторные двигатели.
И кстати, такие штуки уже продаются готовые(называются SSR)
И кстати, такие штуки уже продаются готовые(называются SSR)
У меня сейчас два проекта на таких реле — печь оплавления и мини-теплица для проращивания семян кактусов. С печкой все отлично, а вот с теплицей проблемы. Когда я подключил светодиодные лампы, то они стали вспыхивать раз в несколько секунд при закрытом состоянии реле!
Нашел в интернете, что:
Нашел в интернете, что:
- На eBay могут продаваться поддельные и некачественные твердотельные реле
- У некоторых людей наблюдалась небольшая утечка в несколько миллиампер при закрытом состоянии. Например, один человек подключил нагревательный коврик с индикатором: коврик не греет, но индикатор горит (в выключенном состоянии реле!). Другой человек наблюдал на нагрузке 8 В и 1 мА
- Вообще это реле хорошо работает только на резистивную нагрузку. Для индуктивной надо добавлять снаббер. Для емкостной видел предупреждение у одного продавца, что реле Fotek не годится
Объясните, пожалуйста, что Вы имели ввиду под фразой «Только переменный ток». Может речь о напряжении? И будет ли такая схема работать при «условно» постоянном напряжении с обрубанием минусовой амплитуды примитивным диодом и управлении тиристором? Заход на «0» тоже ведь будет…
Должно сработать. С постоянным током тиристор раз открылся и больше бы не закрылся. А с таким «условно» постоянным напряжением он прекрасно закроется, когда ток упадет ниже тока удержания при приближении напряжения к нулю.
Я конечно не специалист, но мне всегда казалось, что тиристор будет открытым пока есть управляющее напряжение. Переход к нулю здесь вроде ни при чем…
Пока есть управляющее напряжение он конечно будет открытым. Но даже когда управляющее пропадет, он останется открытым пока ток анод-катод превышает ток удержания.
Поэтому то симистором очень удобно рулить переменным напряжением — как только пропадет управляющее — симистор тут же закроется, благо там ноль случается 50 раз в секунду.
Поэтому то симистором очень удобно рулить переменным напряжением — как только пропадет управляющее — симистор тут же закроется, благо там ноль случается 50 раз в секунду.
На постоянном токе есть ЗАПИАЕМЫЕ тиристоры, да и при желании обычный тиристор тоже можно запереть — это чисто инженерное решение.
Когда-то сталкивался со схемой токарного станка, там очень много тиристорных узлов на постоянном токе и они там запираются очень просто — на тиристор замыкается электролитический конденсатор, который в момент подключения берет ток нагрузки на себя а тиристору ничего не перепадает и он закрывается. Напряжение 48 вольт всего, поэтому электролиты вполне годное решение. На более высоком напряжении имеет смысл применять узлы на полевиках или IGBT.
Когда-то сталкивался со схемой токарного станка, там очень много тиристорных узлов на постоянном токе и они там запираются очень просто — на тиристор замыкается электролитический конденсатор, который в момент подключения берет ток нагрузки на себя а тиристору ничего не перепадает и он закрывается. Напряжение 48 вольт всего, поэтому электролиты вполне годное решение. На более высоком напряжении имеет смысл применять узлы на полевиках или IGBT.
«Минусы: Только переменный ток», НЕ ТОЛЬКО!
Спасибо за информацию. Подскажите, пожалуйста, а какова предельная нагрузка может комутироваться таким решением? Скажем, ТЭН на 2 кВт, может управляться? Или смотпеть в сторону SSR?
Современные симисторы вроде BT-139 с корпусом TO-220 могут протащить через себя долговременный ток 16А и пиковый что-то около 150А. Правда, его следует тогда снабдить радиатором.
На 220В мощность, которую выдержит симистор — порядка 3 кВт. Так что ТЭНом управлять можно. В крайнем случае можно поискать симостор чуть помощнее.
На 220В мощность, которую выдержит симистор — порядка 3 кВт. Так что ТЭНом управлять можно. В крайнем случае можно поискать симостор чуть помощнее.
Можно. Только греться он будет довольно сильно, порядка ватта на каждый ампер проходящего тока. В подрозетник схему уже не засунешь. SSR — это тот же симистор и оптрон в одном корпусе. Иногда с небольшой дополнительной логикой.
SSR и есть тот самый тиристор с оптроном, схема аналогичная посту только на небольшом алюминиевом теплоотводе размещена.
А если такое же только на полевиках, то ценник сразу вырастает в 10-100 раз.
Сразу опережая возможный вопрос могу сказать что большинство высоковольтных полевиков на больших токах проигрывают по характеристикам мощным симисторам, а те что выигрывают — стоят в 10 раз больше.
А если такое же только на полевиках, то ценник сразу вырастает в 10-100 раз.
Сразу опережая возможный вопрос могу сказать что большинство высоковольтных полевиков на больших токах проигрывают по характеристикам мощным симисторам, а те что выигрывают — стоят в 10 раз больше.
Я так понимаю, что схема коммутирует только один проводник? Вообще, по-хорошему, надо бы оба разрывать, как нормальные реле и делают…
Зачем? Фазу разрываем, а ноль не трогаем. Вы ни одного выключателя (бытового, который на стенку дома ставится) с возможностью разрыва двух проводников не найдете.
Даже в промышленных системах автоматики ноль никто никогда не разрывает. Только фазу/все три. И экономия, и большая безопасность: если выключатель вдруг стал не вполне исправен, и разрывает только фазу, но не ноль — электроприёмник выключен, но остаётся под напряжением.
Я бы добавил в минусы: Сгорает при КЗ в нагрузке.
Я так понял есть два варианта исполнения:
1) Ключ через оптопару;
2) Ключ через трансформатор
Какие плюсы / минусы, а также каково их КПД?
1) Ключ через оптопару;
2) Ключ через трансформатор
Какие плюсы / минусы, а также каково их КПД?
Через трансформатор не вариант. Трансформатор развязывает только переменный ток, и постоянный сигнал через него не пройдёт. Оптопара же будет всегда открыта, пока есть управляющий сигнал.
Вы что-то неправильно поняли.
Во-первых, КПД чего вы хотите измерить? Что вы считаете полезным действием?
Чтобы открыть симистор (ключ) надо подать напряжение на затвор. Это напряжение отсчитывается от силового электрода 1. Можно и напрямую с ноги микроконтроллера подать напряжение (даже есть специальные logic level тиристоры). Но тогда земля МК будет напрямую соединена с нулем сети 220 (а если не повезет, то с фазой). Поэтому подключить такой МК проводом к чему-либо, например к компьютеру по USB, не получится. Только беспроводная связь.
Проблему можно решить добавив гальваническую развязку между микроконтроллером и тиристором. В данном случае с помощью отптопары. Причем ток для отпирания тиристора берется из сети 220. А чем больше будет ток, тем быстрее откроется тиристор. При этом сигнал от микроконтроллера может быть слабеньким — 10-15 мА.
А трансформатор для этой задачи плохо годится. Да и помехи из сети через него могут легко попадать в низковольтную часть.
Во-первых, КПД чего вы хотите измерить? Что вы считаете полезным действием?
Чтобы открыть симистор (ключ) надо подать напряжение на затвор. Это напряжение отсчитывается от силового электрода 1. Можно и напрямую с ноги микроконтроллера подать напряжение (даже есть специальные logic level тиристоры). Но тогда земля МК будет напрямую соединена с нулем сети 220 (а если не повезет, то с фазой). Поэтому подключить такой МК проводом к чему-либо, например к компьютеру по USB, не получится. Только беспроводная связь.
Проблему можно решить добавив гальваническую развязку между микроконтроллером и тиристором. В данном случае с помощью отптопары. Причем ток для отпирания тиристора берется из сети 220. А чем больше будет ток, тем быстрее откроется тиристор. При этом сигнал от микроконтроллера может быть слабеньким — 10-15 мА.
А трансформатор для этой задачи плохо годится. Да и помехи из сети через него могут легко попадать в низковольтную часть.
Там все куда сложнее с трансформаторами. Не зря их применяют в промышленности в силовой аппаратуре и только не так давно и не очень широко применяют оптотиристоры. Есть такая фиговина как ограничение скорости роста напряжения на тиристоре/симисторе — если его превысить то из-за емкости оно проникает на управляющий электрод и тиристор самопроизвольно отпирается.
Данная схема не препятствует такому эффекту, поэтому помехи в сети могут стать причиной самопроизвольного отпирания симистора!
В случае с трансформаторной развязкой, трансформатор шунтирует управляющий электрод и нужна уже более серьезная помеха чтобы отпереть его за счет этого эффекта.
Данная схема не препятствует такому эффекту, поэтому помехи в сети могут стать причиной самопроизвольного отпирания симистора!
В случае с трансформаторной развязкой, трансформатор шунтирует управляющий электрод и нужна уже более серьезная помеха чтобы отпереть его за счет этого эффекта.
Там все куда сложнее с трансформаторами. Не зря их применяют в промышленности в силовой аппаратуре и только не так давно и не очень широко применяют оптотиристоры.
Согласен. Я не знаком с областью промышленной силовой аппаратуры и про трансформаторы не знал. То есть я понимал, что схему с ним построить можно, но это будет сложнее, чем с оптотиристором: последним можно управлять напрямую ногой микроконтроллера, а на трансформатор надо подать довольно мощный импульс. Значит на низковольтной стороне будет транзистор и шунт. Ну и занимать места такая схема будет намного больше. Поэтому в сегменте «помигать лампочками» в основном используют оптотиристоры.
Есть такая фиговина как ограничение скорости роста напряжения на тиристоре/симисторе — если его превысить то из-за емкости оно проникает на управляющий электрод и тиристор самопроизвольно отпирается.
Данная схема не препятствует такому эффекту, поэтому помехи в сети могут стать причиной самопроизвольного отпирания симистора!
В случае с трансформаторной развязкой, трансформатор шунтирует управляющий электрод и нужна уже более серьезная помеха чтобы отпереть его за счет этого эффекта.
С этим можно бороться добавляя RC цепочку параллельно с тиристором (snubber). В datasheet'е к MOC она указана. Также они предлагают еще ставить параллельно варистор, чтобы он сглаживал выбросы от расчетного напряжения. Ну и еще можно выбирать 3Q тиристоры, которые менее чувствительны к помехам. То есть использование оптотиристора не запрещает добавить шунтов снаружи.
да… цепочка возможна, но она создает ненужную проводимость! лампочка накаливания в принципе не заметит, но напряжение на выходе будет, особенно это приятно когда меняешь лампочку и любая помеха от выкручивания — тиристор может открыться, и если случайно замкнуть выход при отключенном казалось бы тиристоре получаем вспышку и КЗ.
Использование трансформаторов не сложнее чем оптрона. Трансформатор имеет КПД 95%, тиристор(к примеру ВТ139) открывается импульсами током в 5...10мА этого будет достаточно чтобы раскачать выходом контроллера. Но если не хватает — ставим полевик(SOT23 и парочка резисторов 0805 и один конденсатор тоже размера 0805 чтобы импульсные токи замкнуть в минимальный контур) и качаем ампер без проблем(если конечно трансформатор позволит)… просто импульсные трансформаторы среди радиолюбителей не так уж распространены.
Использование трансформаторов не сложнее чем оптрона. Трансформатор имеет КПД 95%, тиристор(к примеру ВТ139) открывается импульсами током в 5...10мА этого будет достаточно чтобы раскачать выходом контроллера. Но если не хватает — ставим полевик(SOT23 и парочка резисторов 0805 и один конденсатор тоже размера 0805 чтобы импульсные токи замкнуть в минимальный контур) и качаем ампер без проблем(если конечно трансформатор позволит)… просто импульсные трансформаторы среди радиолюбителей не так уж распространены.
Трансформатор используют там где использовать сеть нагрузки для отпирания симистора не представляется возможным. Например мощные тиристорные инверторы на мегаваты. И надежность. Огромная надежность трансформатора ни в какое сравнение с надежностью оптрона… что будет с вашей схемой если тиристор по какой-то причине не откроется(потеря контакта, деградация полупроводника)? Да оптрон просто разнесет в клочья!
А почему оптрон должно разнести? Он подключен через токоограничительный резистор, поэтому ток через него не превысит допустимые пределы. А если использовать MOC без детектора нуля, то там в схеме R1 вообще нет. Он одной ногой подключен к затвору, а второй к сети. Если тиристор не откроется, то ток вообще течь не будет.
Бывает ещё оптореле
Можете объяснить откуда вы взяли значение сопротивлений R2, R3? Сколько ни встречал схем диммеров на симисторе, везде стоят разные номиналы, и никак не коррелирующие с тем, что указано в даташите на используемую MOC. Вот и у вас 500к и 200 Ом, а в даташите 360 Ом оба резистора. Как их правильно вычислять?
Принцип расчета R2 есть в даташите на MOC. По крайней мере в даташите на MOC3051. Он ограничивает ток, которым будет открываться симистор. Чем больше ток — тем быстрее он откроется и тем меньше будут потери в переходном состоянии. Ток будет течь очень небольшой период времени, пока симистор не откроется.
Но MOC рассчитан максимум на ток 1А. Берем пиковое напряжение сети — 400 вольт (с запасом, учитывая допустимое отклонение на 10%, а лучше и больше) и ставим такое сопротивление, чтобы ток был не более 1A.
А R1 нужен потому, что используется вариант MOC с детекцией ноля, чтобы затвор не плавал в воздухе и MOC видел текущее напряжение. Про принцип выбора номинала сейчас не скажу. :-)
Но MOC рассчитан максимум на ток 1А. Берем пиковое напряжение сети — 400 вольт (с запасом, учитывая допустимое отклонение на 10%, а лучше и больше) и ставим такое сопротивление, чтобы ток был не более 1A.
А R1 нужен потому, что используется вариант MOC с детекцией ноля, чтобы затвор не плавал в воздухе и MOC видел текущее напряжение. Про принцип выбора номинала сейчас не скажу. :-)
Подскажите, пожалуйста,
* есть ли какие-то требования к резисторам? Или рядовые на четверть ватта сгодятся?
* на что заменить симистор BT138X-600, использованный вами, если мне нужно коммутировать не 12А, а 16А? (хотелось бы, чтобы корпус был изолированным). У вас используется с маркировкой TO-220F, кажется, что это редкий зверь. Такой вот может быть заменой — BTA16-600BRG, Симистор 16А 600В, 50мА Standard [TO-220AB]?
* есть ли какие-то требования к резисторам? Или рядовые на четверть ватта сгодятся?
* на что заменить симистор BT138X-600, использованный вами, если мне нужно коммутировать не 12А, а 16А? (хотелось бы, чтобы корпус был изолированным). У вас используется с маркировкой TO-220F, кажется, что это редкий зверь. Такой вот может быть заменой — BTA16-600BRG, Симистор 16А 600В, 50мА Standard [TO-220AB]?
Сопротивления на четверть ватта не подходят по напряжению. Насколько помню, для них допустимый максимум 250 вольт.
BTA16. Цифра в конце — максимальный ток. Есть варианты и на большие токи. Буква A — изолированный. Но учтите, что это будет 16 ваттная грелка и без мощного радиатора он сгорит.
на что заменить симистор BT138X-600, использованный вами, если мне нужно коммутировать не 12А, а 16А?
BTA16. Цифра в конце — максимальный ток. Есть варианты и на большие токи. Буква A — изолированный. Но учтите, что это будет 16 ваттная грелка и без мощного радиатора он сгорит.
Надо смотреть уже тиристоры «под винт». Если вам реально надо коммутировать 16А то необходим симистор минимум на 30А, работа в предельных режимах сильно изнашивает полупроводники, темболее что 16А симистор сможет выдержать 16А безопасно только при температуре корпуса в 20 градусов цельсия, но ведь при этом он будет греться как утюг а с ростом температуры кристалла падает максимальный ток практически до нуля в точке Tj=125 градусов.
Под винт видел тиристоры на 120А а в виде шайбы — на 300А и 500А. В сварочных аппаратах работают замечательно.
Под винт видел тиристоры на 120А а в виде шайбы — на 300А и 500А. В сварочных аппаратах работают замечательно.
Простейшим вариантом использования, полагаю, является управление освещением. Делали ли вы какой-либо резервный вариант управления, на случай если электроника откажет? Если да, то как реализовывали? Желательно со схемой, пожалуйста.
Как вариант — сторожевой таймер, на дубовой логике, который если что — либо перезаружает контроллер, либо переводит всю автоматику в отключенное состояние, к примеру — освещение переключает на обычные выключатели, а в каком они состоянии — это уже как попадется. Вообще, по-хорошему, каждый агрегат надо дополнительно защищать термопредохранителем, или дубовыми датчиками давления, уровня воды и т.п.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Умный дом — дешево и сердито, часть 2