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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Regulador de potencia triac. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor Un controlador electrónico compacto que le permite cambiar suavemente y en un rango bastante amplio el brillo del brillo de los filamentos de las lámparas incandescentes, la potencia de un calentador eléctrico doméstico o la velocidad de rotación del eje de un motor de CA, incluso un un radioaficionado sin experiencia puede hacer. Después de todo, el dispositivo propuesto se basa en una solución técnica familiar para muchos por las publicaciones de análogos anteriores y bien probada: en un triac con control económico mediante el método de pulso de fase. Además, el diagrama de circuito se complementa con una topología de placa de circuito impreso minuciosamente desarrollada con una especificación de la ubicación de los elementos de montaje. Sí, y los componentes de radio en el diseño se utilizan con bastante frecuencia. Entre las ventajas, cabe destacar también el uso de microcircuitos CMOS, que permiten reducir la corriente consumida por el sistema de control en todos los modos a un mínimo de 1,5 mA y por tanto no desconectarlo completamente de la red. Y la sustitución de un interruptor de palanca típico por un botón de tamaño pequeño, ubicado junto con un indicador LED cerca de la carga, aumenta la comodidad de encenderlo y apagarlo. Por supuesto, esto todavía no es lo ideal. No todos los elementos lógicos de los microcircuitos participan en el trabajo. Las entradas no utilizadas deben conectarse al cable "común". Casi todo el circuito funciona con una fuente de CC recogida en VD1-VD3, C2, C4 y C5. Además, el condensador C2 actúa como reactancia de extinción. Los diodos VD1, VD2 forman un rectificador de onda completa, cuyo voltaje se mantiene a 10 V mediante el diodo Zener VD3 y se suaviza mediante la capacitancia total C4 y C5. El condensador C4 desvía principalmente las interferencias de alta frecuencia provenientes de la fuente de alimentación doméstica, pero no las suprime un "electrolito" de gran capacidad debido a su importante inductancia parásita. La siguiente característica de esta fuente de alimentación está directamente relacionada con los triacs. De hecho, la mayoría de estos dispositivos semiconductores característicos se pueden abrir (con un voltaje "positivo" en el ánodo) mediante pulsos de cualquier polaridad aplicados al electrodo de control en relación con el cátodo, y con Ua "negativo", solo negativo. Por lo tanto, el terminal positivo de la fuente de energía en cuestión está conectado solo al cátodo triac, y se formarán pulsos negativos en el electrodo de control a un voltaje de cualquier polaridad en el ánodo. Para aclarar la esencia, creo que es útil recordar que el método de pulso de fase le permite controlar la potencia en la carga cambiando esa parte del semiciclo de voltaje de la red durante el cual el triac pasa corriente. Esto significa que para el correcto funcionamiento del dispositivo, es necesario en primer lugar resaltar el inicio de cada medio ciclo (que corresponde a la tensión instantánea en la red igual o cercana a cero), y luego durante 10 ms ( la duración del semiciclo de la tensión de red con una frecuencia de 50 Hz) para formar un impulso. Y cuanto antes abramos el triac, más potencia se asignará a la carga. El modelador de pulso con una frecuencia de 100 Hz se ensambla en los elementos VT1, VT2, R3, R4, R7. Con la aparición de un semiciclo positivo en el cable de red superior (según el circuito), se aplica un voltaje de polaridad de "apertura" a la unión del emisor del transistor \/T1. El triodo semiconductor realmente se abre y su Uk se acerca a Ue. La caída de voltaje a través de la resistencia R3 se aproxima a 1 V de la unión emisora abierta del transistor VT1, por lo que la unión emisora "polarizada en inversa" del transistor \/T2 no se rompe. En un semiciclo negativo, los triodos semiconductores cambian de papel. La resistencia R4 limita la corriente a través de las bases de los transistores. Y R7, al ser una carga de colector \ / T1 y VT2, establece el potencial cero en la entrada 1 del elemento lógico DD1.1 (con triodos semiconductores cerrados).
En los momentos en que Unetwork está cerca de cero, la corriente no fluye a través de los transistores anteriores, ya que la caída de voltaje a través de la resistencia R3 no es suficiente para desbloquearlos. Esto significa que Uk resulta ser igual al voltaje en el terminal negativo de la fuente de alimentación. Como resultado, se obtienen pulsos negativos cortos correspondientes al comienzo de cada medio ciclo de la red. En estado encendido en la entrada 2 DD1.1 nivel de alto voltaje. Por lo tanto, los pulsos negativos que llegan a la primera entrada son invertidos por el elemento lógico y a través del seguidor del emisor (transistor \/T5) cargan el condensador C8 casi hasta el voltaje de la fuente de alimentación. Descarga: a través de la cadena R8R9 y \/ T4. Cuando el voltaje cae al umbral, los elementos DD1.2, DD1.3 cambian. La "disminución", proveniente del elemento DD1.3, se diferencia por el circuito C9R12 y, ya en forma de pulso con una duración de aproximadamente 12 μs, se enciende (a través del inversor DD1.4 y el \/ Transistor T6 funcionando como amplificador de corriente) el triac VS1. La resistencia variable R9 regula la duración de la descarga del condensador C8, lo que significa que cambian en el momento de encender el triac y el voltaje efectivo en la carga. La capacitancia del condensador C9 determina la duración misma del pulso de apertura del triac, la resistencia R12 establece el potencial en la entrada del elemento lógico DD1.4. En cuanto al diodo zener VD6, proporciona un arranque fiable del dispositivo. En el inversor DD2.1 y el disparador DD3.1 se ensambla el nodo de encendido y apagado del regulador. Desde el mismo nodo, las señales de control van a otras partes del circuito. El transistor VT4 se utiliza para encender suavemente la carga y los elementos DD2.2, DD2.3 junto con VT7 y VD5 proporcionan iluminación de botones. Cuando el dispositivo se enciende inicialmente o después de un corte de energía, el circuito C3R2 genera un pulso positivo en la entrada R del elemento lógico DD3.1, poniéndolo en el estado cero, en el que se apaga la carga. Al realizar las funciones de un disparador en T, DD3.1 es sensible a caídas de voltaje positivas en la entrada C. Con cada aparición de tal caída, este elemento lógico cambia su estado al opuesto. El circuito R1C1 suprime el rebote de los contactos y la resistencia R1 incluida en él establece el potencial deseado en la entrada del inversor DD2.1. Al presionar cualquiera de los botones SB se produce una caída de voltaje positiva en la salida de este elemento, cambiando el disparador DD3 a un solo estado. La señal de alto nivel resultante va a DD1.1, lo que le permite funcionar. Esto crea condiciones favorables para cargar el condensador C6 a 10 V a través de la resistencia R6. La resistencia del canal del transistor VT4 disminuye gradualmente y después de 5-7 s alcanza su mínimo. Pero el canal del transistor VT4 está conectado en serie con la resistencia R9 en el circuito de descarga del condensador C8, y con un aumento en el voltaje en la puerta VT4, la potencia en la carga aumentará gradualmente hasta el nivel establecido por la resistencia R9. La resistencia R10 crea una polarización de puerta negativa mínima para apagar completamente el regulador cuando la resistencia R9 tiene resistencia cero. La necesidad de tal voltaje de polarización se debe al hecho de que después de encender el dispositivo no debería haber tiempo para que ocurra una situación de emergencia cuando la carga aún está desenergizada, y el capacitor C7 actúa como una derivación de voltaje alterno para el resistencia R10, excluyéndola del circuito de descarga del C8 anterior. Un nivel bajo de la salida del disparador inverso cierra VT3 y desactiva la conmutación de los inversores DD2.2, DD2.3. Se mantiene un nivel alto en el transistor VT7 y el LED VD5 está apagado. La siguiente pulsación de cualquiera de los botones SB cambia el disparador al estado cero. El "0" lógico de la salida 13 del disparador prohibirá el elemento de conmutación DD1.1, su salida se establecerá en un nivel alto. En consecuencia, el transistor VT6 estará constantemente abierto, el condensador C8 se cargará y la carga misma (por ejemplo, una bombilla) se desactivará. La unidad lógica, proveniente de la salida 12 del disparador a través de la resistencia limitadora de corriente R6, abrirá el transistor VT3, a través del cual se descargará rápidamente el capacitor C6, y esto asegurará que el dispositivo esté listo para un nuevo encendido. Un nivel alto en las entradas 13 y 9 de los elementos lógicos DD2.2, DD2.3 les permitirá pasar pulsos negativos desde los transistores VT1, VT2. Estos pulsos abren el transistor VT7 por un corto tiempo y el LED se enciende. La resistencia R13 limita la corriente promedio a través de VD5 (para no sobrecargar la fuente de alimentación, de lo contrario el voltaje que produce comenzará a caer). Casi todo el regulador casero (a excepción de los conectores, el fusible, el triac y el LED) está montado en una placa de circuito impreso hecha de fibra de vidrio de una cara. Los transistores VT1, VT2, VT7 pueden ser de silicio de baja potencia, pero siempre de estructura rp-r, con un coeficiente de transferencia de corriente superior a 100. Casi los mismos requisitos para la elección de VT3, VT6, excepto la estructura misma. Ella está aquí n-pn. Como VT5, se acepta un triodo semiconductor de la serie KT201 (con cualquier índice de letras al final). También puede utilizar transistores de silicio de baja potencia de estructura np-n, asegurando dicho reemplazo encendiendo VD4 (en la figura, esto está resaltado con un contorno discontinuo). El diodo protegerá la unión del emisor de la ruptura de voltaje inverso, que aparece después de que se cierra el transistor VT5. En lugar del VT4, todos los transistores de efecto de campo de la serie KP305 funcionan igualmente bien. Criterios poco estrictos para la selección de otros componentes de radio. El diodo zener VT3 no es una excepción aquí: cualquiera con un voltaje de estabilización de 10 V servirá. Diodos de las series KD509, KD510, KD522. Condensadores: C5 tipo K50 - 24, K50 - 29; C6, C7 - K53; C3 - cualquier óxido; C4, C9 - silicio; C1, C2, C8: tipos de película metálica K70 - K78 (además, C2 tiene una tensión nominal de funcionamiento de al menos 250 V). Una resistencia variable: de cualquier tipo, su cuerpo está conectado al cable "positivo" del circuito de alimentación con fines de blindaje. Resistencias fijas - tipo C2 - 33N, MLT. En cuanto al fusible FU1, entonces, por supuesto, debe corresponder a la corriente de una carga particular. La depuración del dispositivo se reduce a seleccionar la resistencia R10 según el siguiente método (se presenta de forma concisa). El pin 2 del elemento DD1.1 se desconecta temporalmente del circuito y se conecta al pin 1. Al instalar una resistencia variable con un valor nominal de 10 kOhm en lugar de R100, reduzca su resistencia a cero. Encienden el regulador triac en la red y esperan uno o dos minutos hasta que el condensador electrolítico C2 se carga a través del C10 de "baja capacidad" a un voltaje nominal de 5V. Al controlar la forma de los pulsos en la carga usando el osciloscopio, se aumenta la resistencia de la resistencia variable, reemplazando R10 hasta que el triac deja de abrirse. Luego, la carga se enciende y apaga varias veces, utilizando los elementos de ajuste existentes, para que el transistor / T4, funcionando correctamente, bloquee de forma segura VS1. Después de eso, la resistencia variable se reemplaza por una constante y se restablece la conexión de la salida 2 DD1.1 según el diagrama. La práctica muestra: al instalar y seleccionar la resistencia R11, es posible lograr que la resistencia máxima de la resistencia R9, que funciona como reóstato, corresponda a un voltaje cero en la carga. Y para minimizar la caída de voltaje en el triac cuando la carga está completamente encendida, debe abrirse lo más rápido posible después del inicio del medio ciclo. Esto significa que el modelador de impulsos de tensión de red de paso por cero debe generar impulsos suficientemente cortos. Para minimizarlos, debes aumentar la resistencia de la resistencia R3 y seleccionar R7. No es deseable seguir el camino de reducir la calificación R4: esto es un desperdicio de energía. Y además. Al instalar y utilizar prácticamente un controlador triac, no hay que olvidar que cuando el dispositivo está conectado a la red, todo, incluida la resistencia variable, está bajo su alto voltaje. Y no bromean con la corriente alterna de 220 V, incluso si el cuerpo de un producto electrónico casero está hecho de material aislante de buena calidad. Autor: A.Rudenko
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