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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Control triac económico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado Entre los más relevantes está el tema de la reducción del valor medio de la corriente de control del triac. El autor ofrece un enfoque muy interesante para resolver este problema. El uso de un triac en lugar de dos triacs en antiparalelo está en muchos casos más justificado, ya que, entre otras cosas, permite reducir el tamaño y el coste del dispositivo. Sin embargo, los triac requieren una corriente de control relativamente mayor, lo que limita un poco su uso en dispositivos simples sin transformador alimentados directamente desde la red eléctrica a través de elementos de balasto que amortiguan el exceso de voltaje. En los conocidos dispositivos domóticos sin transformador, se utilizan elementos intermedios de optotiristores o relés para reducir la corriente del triac. Reducir significativamente la corriente de apertura promedio permite el control de pulso del triac. Una solución similar se considera en [1], donde se describe un nodo de control que genera pulsos de apertura al comienzo de cada semiciclo de la tensión de red. Este dispositivo funciona con éxito en conjunto con una carga activa, pero con un activo-inductivo (devanado del motor o del transformador), su funcionamiento será insatisfactorio y, en algunos casos, imposible debido a un cambio de fase entre la tensión de red y la corriente en el circuito de carga. , así como debido a la limitación de la velocidad de respuesta de la corriente de carga (efecto de carga baja). Puedes solucionar el problema si sincronizas el aparato con pausas no de tensión de red, sino de corriente de carga, y es conveniente utilizar el propio triac como sensor de corriente de carga. La conclusión es que cuando hay un voltaje pequeño entre las terminales principales 1 y 2 del triac, es decir, está abierto, la corriente fluye a través de él, y si hay un voltaje positivo o negativo entre estas terminales que es mayor que el voltaje de apertura constante, está cerrado. Por lo tanto, el voltaje entre los pines 1 y 2 del triac debe estar sincronizado. Al mismo tiempo, a diferencia de las unidades de control tradicionales que generan la corriente de apertura según el principio "si solo no menos", el control de voltaje en el triac puede reducir significativamente la corriente de control promedio, ya que se detiene automáticamente después de que se abre el triac. En la fig. 1 muestra un esquema simplificado de una unidad de control triac que implementa el método descrito. El sensor de estado del triac, ensamblado en los transistores VT1 - VT3 y las resistencias R1, R4, R5 según el esquema descrito en [2], genera un alto nivel de salida si el triac VS1 está abierto.
Tan pronto como el voltaje entre los terminales 1 y 2 del triac cerrado supera los 12 V, se abre el transistor VT3 o VT1, VT2, según la polaridad de este voltaje. En ambos casos, el transistor VT4 se abre ya través de él, la resistencia R6 y el electrodo de control del triac, fluye la corriente de apertura. El valor de esta corriente (aproximadamente 0,15 A) determina la resistencia de la resistencia R6. Tan pronto como se abra el triac, el voltaje en él disminuirá a 1 ... 1,5 V, lo que conducirá al cierre de todos los transistores y la terminación de la corriente del triac de apertura. Si la corriente a través del triac no alcanza el límite de la corriente de retención, que puede ser en el caso de una carga inductiva o activa pequeña, entonces el triac se cerrará y el proceso se repetirá hasta que el triac se abra de manera confiable. En el caso de una carga resistiva, un pulso de apertura suele ser suficiente, mientras que con una carga activa-inductiva, pueden ser necesarios varios. Además, con una carga activa, el dispositivo consume una corriente de aproximadamente 0,3 mA y en presencia de un componente inductivo, hasta 3 mA. De lo anterior se deduce que la unidad de control se adapta al tipo de carga y genera una corriente que es estrictamente suficiente para abrir el triac. En la fig. 2 muestra un esquema práctico de la unidad de control del triac. El nodo se alimenta directamente de la red de CA, al igual que la carga de RH. La tensión de red rectifica el rectificador de media onda en los diodos VD5, VD6 y estabiliza el diodo Zener VD15 al nivel de 4 V. El exceso de tensión de red apaga el condensador C3.
La resistencia R12 limita la sobrecorriente a través de los diodos rectificadores cuando se enciende el dispositivo, y la resistencia R11 descarga el capacitor C3 después de que se apaga el dispositivo. El condensador C1 suaviza la ondulación del voltaje rectificado. Un voltaje estabilizado de 15 V, tomado de los pines A y G, también alimenta la unidad funcional, que determina el propósito de todo el dispositivo en su conjunto. El nodo funcional debe consumir una corriente no superior a 7 mA en el caso de una carga activa y no superior a 5 mA en el caso de una carga activo-inductiva con cosφ>0,7. El circuito de control del triac VS1 consta del condensador C2, la resistencia R10 y el transistor VT5. El voltaje acumulado en este capacitor se aplica al electrodo de control del triac VS1 a través de la resistencia R10 y el transistor VT5. La resistencia limita la corriente de apertura a 0,15 A. El condensador C2 en las pausas entre los pulsos de apertura se carga a través de la resistencia R9 desde un voltaje estabilizado. Al mismo tiempo, esta resistencia junto con el condensador C1 forman un filtro RC que no pasa el ruido de impulso del circuito de control del triac al circuito de alimentación de los nodos funcionales y de control. El transistor VT5 está controlado por un elemento lógico ZILI - NO, ensamblado en un transistor VT2 y diodos VD1 - VD3. El nivel alto que permite el control a la salida del elemento lógico será cuando, en primer lugar, llega un nivel bajo del nodo funcional a la salida B del nodo de control, en segundo lugar, la tensión en el triac VS1 alcanza los 12 V y, en tercer lugar , el condensador C2 se carga hasta una tensión de 10 V, suficiente para abrir el triac. El voltaje en el triac está controlado por su sensor de estado, ensamblado en los transistores VT3, VT4, VT6 y las resistencias R6, R8, R13 y R14, cuyo funcionamiento se describe anteriormente. Desde la salida del nodo funcional, se alimenta una señal activa de bajo nivel a la salida B y luego a la entrada del nodo de control de fase, que se describe a continuación, y a una de las entradas del elemento lógico ZIL: NOT. El voltaje a través del capacitor C2 es monitoreado por un nodo ensamblado en un transistor VT1 y resistencias R3 - R5. Si el capacitor C2 se carga a un voltaje de 10 V, el nivel activo bajo del colector del transistor VT1 se alimenta a una de las entradas del elemento ZILI - NOT. Para obtener un dispositivo completo (estabilizador térmico, dimmer, etc.), se debe conectar una u otra unidad funcional a la unidad de control triac descrita, que determinará la función específica del dispositivo. En la fig. La figura 3 muestra un esquema de una unidad funcional que permite, en base al dispositivo de control triac descrito, construir un estabilizador térmico de dos posiciones para una incubadora. El sensor de temperatura es un transistor de uniunión VT1. Una larga experiencia en la operación de este transistor en un modo similar ha demostrado que tiene buena sensibilidad y estabilidad temporal y es el más adecuado para esta función.
La resistencia entre bases del transistor VT1 está incluida en el brazo del puente de medición, que consta de resistencias R1 - R3 y una resistencia de sintonización R4 o R5, según la posición del interruptor SA1. El voltaje de salida del puente se alimenta a la entrada de un comparador ensamblado en el amplificador operacional DA1. La resistencia R6 proporciona una "histéresis" de temperatura de aproximadamente ± 0,25 ° C. Cuando use un transistor KT117 con un índice de letra diferente, primero debe equilibrar el puente aproximadamente con una selección de resistencia R3, y luego precisamente con la resistencia R4 a una temperatura de +40 ° C y la resistencia R5 a + 38 ° C. El puente de medición y el amplificador operacional están alimentados por un estabilizador paramétrico VD1R7. El esquema de la unidad funcional, que permite implementar el control de fase del triac, se muestra en la fig. cuatro
El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en eliminar la señal de sincronización del nodo de control (de la salida C) y transmitirla con un retraso ajustable a una de las entradas del elemento lógico 3OR - NO del nodo (a la salida B) . El retardo regulable está formado por un dispositivo montado sobre cuatro inversores. El inversor DD1.1 a través de un circuito en serie que consta de un diodo VD1 y una resistencia R1, mantiene el condensador C1 en un estado descargado, mientras no hay voltaje en el triac (es decir, el triac está abierto). En el momento en que aparece un voltaje de 12 V en el triac, el alto nivel negativo del elemento DD1.1 cierra el diodo VD1 y comienza la carga del capacitor C1 a través de las resistencias R2, R3. Tan pronto como el voltaje en el capacitor C1 alcance el umbral del disparador Schmitt, recolectado en los inversores DD1.3, DD1.4 y las resistencias R4, R5, cambiará. El nivel de salida alto del disparador invierte el elemento DD1.2, después de lo cual el nivel bajo irá a la entrada de la unidad de control del triac (a la salida B). La resistencia R1 ralentiza la descarga del condensador C1, lo que permite formar una serie de pulsos de apertura en el caso de una carga inductiva activa. La unidad de control se probó con triacs TC2 - 10, TC2 - 16, TC2 - 25, TC112 - 10, TC112 - 16, TC122 - 25. Sin ninguna selección preliminar, todos funcionaron de manera estable. Cuando se utilizan otros triacs, se recomienda seleccionar una resistencia R10 para obtener la corriente de control de apertura necesaria recomendada por la literatura de referencia. Un dibujo de la placa de circuito impreso de la unidad de control se muestra en la fig. 5.
Está hecho de fibra de vidrio recubierta con lámina de una cara de 1,5 mm de espesor. Literatura
Autor: V.Volodin, Odessa, Ucrania
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