Вы находитесь здесь: Главная > Тиристоры > Мир микроконтроллеров — управление тиристором

Мир микроконтроллеров — управление тиристором

Мир микроконтроллеров - управление тиристором

В данной статье приводится несколько схемных решений и описываются методы дозволяющие процессору управлять наружной нагрузкой с помощью тиристорных ключей.

Время от времени нужно, что бы микропроцессорное устройство управляло сильными электроприборами, получающими питание от сети переменного напряжения 220В. К примеру, нагревательными элементами, моторами, соленоидами, лампами уличного освещения и т. д. Для решения схожей задачки нужно сделать сильную схему управления, модифицирующие сигналы стандартных логических уровней в сигналы управления цепями высочайшей мощности. 2-ая неувязка, которую необходимо решить при разработке схожих схем: это гальваническая развязка цепей микроконтроллера и управляемых им цепей 220В. Без таковой развязки эксплуатация подобного устройства станет очень опасной. Решение трудности находится в зависимости от того, каким методом нужно управлять нагрузкой. Если требуется просто ее включать и выключать, то с задачей может совладать маленький транзисторный ключ, управляющий обмоткой электрического реле. Если же необходимо не просто включать и выключать, а к тому же регулировать мощность, то без тиристорного ключа здесь не обойтись.

Главные схемы

Мир микроконтроллеров - управление тиристоромРазглядим несколько вариантов вероятных решений. Один из таких вариантов приведен на рисунке 1.

Рис. 1.

В схеме употребляется даже не тиристор, а мощнейший семистор TC106-10. Этот семистор позволяет коммутировать нагрузку до 10 ампер. Для справки: семистор отличается от тиристора тем, что он работает с обоими полупериодами переменного напряжения, другими словами, в открытом состоянии он пропускает как положительную, так и отрицательную полуволны. Для гальванической развязки цепей микроконтроллера и силовых цепей нагрузки употребляется оптодинистор АОУ103Б. Для того, что бы не создавать излишней нагрузки на выход микроконтроллера для управления светодиодом фотодинистора употребляется ключ на транзисторе КТ361. Что бы отключить нагрузку от источника питания 220В микроконтроллер должен выставить на собственном выходе (в этом случае на выходе PB4 сигнал логической единицы. При всем этом ключ VT1 запирается, ток через светодиод фотодинистора не течет, и семистор тоже закрыт. Когда необходимо включить нагрузку, микроконтроллер устанавливает на собственном выходе логический ноль. Транзистор VT1 раскрывается, светодиод фотодинистора загорается и освещает динистор. Динистор начинает раскрываться в каждом полупериоде напряжения. Через диодный мостик, обозначенный, как VD1 динистор подключен к управляющему электроду семистора VS1. Потому в каждом полупериоде семистор тоже раскрывается и на нагрузку поступает полное напряжение питания. Диодный мостик VD1 нужен поэтому, что динистр может работать только в одном направлении. Он раскрывается только тогда, когда на его верхнем по схеме выводе плюс а на нижнем минус. В оборотном направление динистор не раскрывается. Если подключить динистор к семистору впрямую, то и семистор тоже сумеет пропускать только одну из полуволн питающего напряжения. В качестве мостика VD1 можно применить хоть какой маломощный мостик или составить его из 4 диодов КД522Б. Светодиод HL1 служит просто для индикации включения нагрузки.

Рис. 2.

На рисунке 2 приведен 2-ой вариант схемы управления тиристором. Эта схема отличается от предшествующей отсутствием диодного мостика. Заместо этого в схеме употребляются сходу два оптодинистора U1 и U2. Светодиоды обеих фотодинисторов включены поочередно и управляются от микроконтроллера через эмитерный повторитель на транзисторе VT1. Динисторы же включены встречно параллельно. При всем этом какой-то из них работает при положительной полуволне, а 2-ой при отрицательной. В остальном работа схемы подобна предшествующему примеру. Отличие только в том, что для включения нагрузки микроконтроллер должен установить на собственном выходе высочайший логический уровень, а для выключения маленький. Другими словами, можно сказать, что схема на рис. 1 инвертирующая, а схема на рис. 2 неинвертирующая.

Мир микроконтроллеров - управление тиристоромВ заключении необходимо сказать, что развитие элементной базы дает нам новые способности в постороении схем управления сильной нагрузкой в сети 220В. Сейчас разработчик имеет в собственном распоряжении таковой новый элемент, как мощнейший оптодинистор, который с фуррором подменяет пару: тиристор-оптодинистор и позволяет выстроить более обыкновенные и надежные схемы. Подробнее об этом читайте в статье «Управление оптодинистором».

Плавная регулировка мощности

Если нужно не просто включить либо выключить нагрузку, а плавненько регулировать ее мощность, то приведенные выше схемы так же подходят для этого. Необходимо только поменять метод управления. Существует два способа плавной регулировки. Мы опишем их чуток ниже. Оба способа употребляют синхронизацию микроконтроллера с фазой колебаний переменного напряжения сети. Для синхронизации нам нужно сформировать и подать на микроконтроллер сигнал, по которому он сумеет определять начало и конец каждого полупериода. Схема блока питания, имеющего цепи формирующие схожий сигнал приведена в статье «Схема блока питания». Сигналы «+» и «-» сформированные этими цепями нужно подать на вход встроенного компаратора. В нашем случае это выводы 12 и 13 (AIN0, AIN1).

Способ фазового регулирования

Это стандартный метод управления тиристором. Состоит он в выборе момента открытия тиристора относительно начала фазы текущего полупериода питающего напряжения. Этот процесс иллюстрирует последующий набросок:

Мир микроконтроллеров - управление тиристором

Мир микроконтроллеров - управление тиристоромФазовый способ регулирования

На рисунке приведена форма сигнала на нагрузке при различных значениях времени задержки. Алгоритмм регулирования заключается в том, что поначалу контроллер ждет начала еще одного полупериода. Найдя начало полупериода, контроллер запускает внутренний таймер. По окончании задержки, создаваемой таймером контроллер выдает запускающий сигнал на выход, управляющий тиристорным регулятором. Тиристор раскрывается и напряжение поступает на нагрузку. Принципиально, что бы управляющее напряжение было снято с тиристора до окончания текущего полупериода. В данном случае, как сетевое напряжение достигнет нуля, тиристор закроется а с началом последующего полупериода процесс отсчета времени повторится опять. Зависимо от избранной продолжительности задержки отдаваемая в нагрузку мощность будет различной. Так при малом времени задержки (t1) мощность максимальна. При t2 в нагрузку отдается ровно половина вероятной мощности, а при t3 мощность мала.

Способ исключения отдельных полупериодов

Основным недочетом предшествующего способа является большой уровень электрических помех, излучаемых тиристорным ключем в процессе работы. Схожая схема будет очень мешать рядом работающему телеку либо радиоприемнику, создавая помехи на дисплее и по звуку. Большой уровень помех обоснован тем, что включение тиристора происходит в момент, когда секундное значение сетевого напряжения находится поблизости его амплитуды. Крутые фронты довольно огромного уровня напряжения и делают огромное количество помех. Выходом является 2-ой способ регулирования. Он заключается в том, что включение тиристора всегда происходит в самом начале полупериода, когда напряжение перебегает через ноль и, если полупериод пропускается в нагрузку, то весь стопроцентно. Регулировка же мощности делается методом исключения отдельных полупериодов. Этот процесс показан на последующем рисунке:

Способ исключения полупериода

Мир микроконтроллеров - управление тиристоромНа рисунке мы лицезреем, что все полупериоды с первого по 5-ый тиристор беспрепятственно раскрывается. Потом, во время прохождения шестого полупериода сигнал управления с тиристора снимается и напряжение на выход не поступает. Сначала седьмого полупериода сигнал управления снова врубается. Для реализации подобного способа разрабатываются целые схемы исключения полупериодов. К примеру, берется последовательность из 10 полупериодов. Для того, что бы получить мощность в 50%, 5 полупериодов пропускают в нагрузку, а другие 5 не пропускают. Потом все повторяется, каждые 10 полупериодов. При этом не непременно исключать полупериоды попорядку. Можно разбросать включенные полупериоды по всему этому отрезку. Для получения 10% мощности из 10 придется бросить только один полупериод. А для 70% необходимо бросить 7 а исключить три. Ну и т. д….

Недочетом такового метода будет то, что схожим образом проблемно регулировать мощность свечения электронной лампы. Лампа будет приметно мелькать. Но для регулировки мощности нагревательного элемента этот метод является самым хорошим.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: