Управление мощной нагрузкой с помощью симистора, Помогите, пожалуйста, настроить схему Опции

[the_last_dreamer]

Решил я сделать устройство для управления мощными устройствами на микроконтроллере. Собрал схему по материалам, которые нашел в гугле, написал программу для МК, отладил устройство в протеусе. Кажется все работает. Прошил микроконтроллер, включил в сеть и... устройство не заработало. Точнее заработало, но не так как я ожидал того (лампа накаливания успела зажечься буквально на долю секунды, причем не на полную мощнность, а только нить накала покраснела и погасла). Последующие попытки включить устройство были напрасны. Но стабилизатор напряжения и микроконтроллер нагрелись хорошо. На ощупь (естественно после отключения от сети) градусов 70

Ребята, помогите, пожалуйста, разобраться что не так с этой схемой (рисунок прилагается ниже).

Краткое описание схемы.
Основной проблемой для меня было определить момент перехода через ноль сетевого напряжения. Для определения нуля использую АЦП МК. Напряжение со второй вторичной обмотки трансформатора после диодного моста (около 9В) попадает на переменный резистор, с которого на МК поступает пульсирующее напряжение с амплитудой около 5В. Как только МК регистрирует рост напряжения, он посылает импульс длительностью 50 мкс на вывод PD0. Использую симистор MAC9ng (ну или использовал(.

Первую вторичную обмотку использую для получения стабилизированного напряжения для питания схемы. Стабилизатор 78M05 (5В, 500мА).

И еще несколько детских вопросов:
1. Земля - это же отрицательный вывод источника питания?
2. Если вольтметр показывает напряжение 4,9В (и предполагается, что напряжение пульсирующее) это амплитудное значение напряжение или среднее?
3. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора совпадает по фазе с напряжением на первичной обмотке?
4. Если на кварцевый резонатор подать напряжение 18В, он перестанет работать?

Заранее благодарю за помощь

[Александр77]

1. Земля - это же отрицательный вывод источника питания?

Не всегда, но в Вашей схеме, для питания МК питание должно осуществляеться положительным напряжением относительно общего провода (земли)

2. Если вольтметр показывает напряжение 4,9В (и предполагается, что напряжение пульсирующее) это амплитудное значение напряжение или среднее?

Вольтметр показывает действующее напряжение, на постоянном токе амплитудного напряжения не бывает.

3. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора совпадает по фазе с напряжением на первичной обмотке?

Насколько помню нет, пусть поправят меня помнящие люди

(Могу предположить что осциллографа нет, а работать вольтметром не всегда удобно)
1) Определите работает ли МК. Попробуйте сравнить прошивку - вывод сами наверное знаете.
2) Не очень понятно ка делается контроль перехода через 0. Вы анализируете оба полупериода. Насколько помню для открывания симистора необходимо прикладывать импульсы одинаковой полярности. И скорее всего в этом была главная ошибка.

Сообщение отредактировал Александр77 - Oct 26 2010, 16:43

[the_last_dreamer]

Вольтметр показывает действующее напряжение, на постоянном токе амплитудного напряжения не бывает.

А на выходе диодного моста получется же напряжение величина которого описывается функцией U=|sin(wt)|? Оно же изменяется во времени, следовательно действующее напряжение не будет величиной постоянной. А вольтметр показывает постоянную величину. Или может быть у меня вольтметр особенный...

Не очень понятно ка делается контроль перехода через 0. Вы анализируете оба полупериода

На входе АЦП напряжение периодически возрастает, достигая максимального значения 5В, затем убывает, достигая 0. МК фиксирует тот момент, когда напряжение уменьшалось, а затем начало возрастать. Хотя, может быть, я не понимаю назначение диодного моста...

Спасибо, Александр

[Yura_K]

А на выходе диодного моста получется же напряжение величина которого описывается функцией U=|sin(wt)|? Оно же изменяется во времени, следовательно действующее напряжение не будет величиной постоянной. А вольтметр показывает постоянную величину. Или может быть у меня вольтметр особенный...


На входе АЦП напряжение периодически возрастает, достигая максимального значения 5В, затем убывает, достигая 0. МК фиксирует тот момент, когда напряжение уменьшалось, а затем начало возрастать. Хотя, может быть, я не понимаю назначение диодного моста...

Спасибо, Александр

Представьте себе вольтметр как интегрирующую RC цепочку - он выделяет постоянную составляющую сигнала. Пульсации можно посмотреть на стрелочном вольтметре, либо осциллографе. Мост только лишь выпрямляет ток - он становиться постоянным по направлению протекания, хотя и пульсирующим. Во вторичных источниках напряжения на выходе диодного моста обычно стоит фильтр - накапливающий конденсатор - он и позволяет уменьшить пульсации до некоторого приемлемого значения, собственно на схеме все это присутствует - сверху. Предположу, что диодный мост наверное и не нужен. Вам же необходимо получить сигнал, в котором содержится информация о переходе через ноль сетевого напряжения, причем этот сигнал "удобен" для использования МК - для формирования прерываний, например. Подумайте, может использовать компаратор.
По вопросу резонатора - он же подключен к МК - тут скорее выводы XTAL МК выйду из строя.

[rezident]

Напряжение со второй вторичной обмотки трансформатора после диодного моста (около 9В) попадает на переменный резистор, с которого на МК поступает пульсирующее напряжение с амплитудой около 5В.

Плохая схема. На вход МК следует подавать логические сигналы, если только вход не выполняет функцию аналогового компаратора или входа АЦП. В худшем случае у пина должен быть встроенный триггер Шмитта. Но подавать напрямую с выхода трансформатора весьма глупо и самонадеянно. На выходе трансформатора могут присутствовать импульсные помехи, в разы превышающие по амплитуду выпрямленного напряжение. Выходной ток обмотки трансформатора значительно превышает ток, который может обеспечить защита пина МК. Поэтому вероятнее всего вы уже спалили не только ваш МК, но и стабилизатор, т.к. через защитные диоды пинов напряжение попало прямо на выход стабилизатора. Сделайте защиту для входа МК. См. например http://electronix.ru/forum/index.php?act=A...st&id=48569

Первую вторичную обмотку использую для получения стабилизированного напряжения для питания схемы. Стабилизатор 78M05 (5В, 500мА).

На вашей схеме ошибка. Конденсатор 1000мкФ должен стоят на выходе мостового выпрямителя еще до м/с стабилизатора 78M05. На выходе стабилизатора вполне достаточно конденсатора 10...100мкФ.

1. Земля - это же отрицательный вывод источника питания?

Земля это такая планета в Солнечной системе на которой мы живем и по которой передвигаемся. На электрических схемах принято выбирать потенциал какой-либо точки или провода и считать его общим. Выбор это произвольный. Относительно общего провода отсчитываются все остальные потенциалы (напряжение). Напряжения относительно общего провода могут быть как положительные, так и отрицательные. Если в схеме используется только одно напряжение питания, то чаще всего в качестве общего провода выбирают "минус" источника питания. Иногда общий провод действительно соединяют с поверхностью планеты Земля. Но в вашем случае это не так.

2. Если вольтметр показывает напряжение 4,9В (и предполагается, что напряжение пульсирующее) это амплитудное значение напряжение или среднее?

Обычный вольтметр показывает среднее выпрямленное значение, но это не то же самое что амплитудное. При наличии тока нагрузки среднее выпрямленное напряжение меньше амплитудного.

3. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора совпадает по фазе с напряжением на первичной обмотке?

Не обязательно. Это зависит от фазировки обмоток. Иногда фазировку (начала обмоток) указывают на схеме.

4. Если на кварцевый резонатор подать напряжение 18В, он перестанет работать?

Если постоянное или низкочастотное напряжение, то скорее всего ничего не будет. Кристалл резонатора может разрушиться, если подать переменное напряжение с частотой близкой к его резонансной.

[AHTOXA]

Посмотрите вот тут, может почерпнёте что-то полезное.

[the_last_dreamer]

Всем спасибо за помощь! Буду исправлять схему. Еще вернусь

[the_last_dreamer]

Можно ли использовать оптосиммистор с датчиком перехода через 0 (например, MOC3041), чтобы "не изобретать велосипед"?

Если в цепь включить такой оптосимистор, то симистор будет открываться всякий раз, когда сетевое напряжение переходит через 0 и при условии, что на оптосимистор будет подано напряжение с ножки микроконтроллера?

И еще один вопрос. Какова должна быть мощность резистора в снабберной цепи?

[Александр77]

А не проще Вам лампу включить в диагональ моста? Тогда Вы:
1) гарантированно включаете на однополярном пульсе;
2) избавляетесь от поиска оптосимисторов, за счет применения имеющихся оптронов.
Естественно не смею Вас отговаривать...

[_Pasha]

Какова должна быть мощность резистора в снабберной цепи?

Ставлю 1ватт. Штыревой, не smd. Но вертикально. Но работает это все до 85 градусов и в условиях импульсных помех.
Поэтому, если поставите лежачий 0.5 ватта и запустите "в паркетных условиях" - работать будет.

[Marser]

Приходилось делать семисторный коммутатор нагрузки. Семистор не выдерживал тока больше 1 Ампера, сгорал и преставал пропускать тока - может поэтому ваша лампочка сначала тускло светилась, потом погасла. В общем для коммутации больших токов по возможности лучше использовать реле, а не семистор. Например реле Tyco electronix, или подделку под эту марку. Контактное реле выдержит большой ток коммутации.

Если нужно контролировать сетевое напряжение, советую использовать индуктивный датчик тока, например ASM-010, ему между ногами впаивается резистор 50 Ом, через датчик пропускается провод с измеряемым током, в результате на резисторе 50 Ом будет синусоидальное напряжение, пропорциональное силе тока, его можно подать на АЦП контроллера.

[Corvus]

В общем для коммутации больших токов по возможности лучше использовать реле, а не семистор. Например реле Tyco electronix, или подделку под эту марку. Контактное реле выдержит большой ток коммутации.

Вот только не надо подобных безаппеляционных заявлений. Если у вас сгорел, непрвильно подобранный симистор, то это не повод.
Тем более, что топикстартеру нужно не просто коммутировать, а регулировать мощность.

[Tanya]

И еще один вопрос. Какова должна быть мощность резистора в снабберной цепи?

Думаю, что в Вашем случае эта цепочка не нужна.

[the_last_dreamer]

А не проще Вам лампу включить в диагональ моста?

А можете немного по-подробнее рассказать?

Думаю, что в Вашем случае эта цепочка не нужна.

Это пробная схема. В дальнейшем хочу подключить вместо лампочки электродвигатель.

[rezident]

Это пробная схема. В дальнейшем хочу подключить вместо лампочки электродвигатель.

При использовании симмисторов для коммутации тип нагрузки исключительно важен! Нельзя думать, что сейчас я подключу лампу, а потом двигатель и все будет работать одинаково.

[Tanya]

В дальнейшем хочу подключить вместо лампочки электродвигатель.

Какой?

[the_last_dreamer]

Скорее даже не электродвигатель, а погружной насос.

[Herz]

Скорее даже не электродвигатель, а погружной насос.

Исчерпывающая информация... Зачем Вы задаёте вопросы, если Вам неинтересен ответ?

[the_last_dreamer]

Исчерпывающая информация...

Сейчас я не вспомню точные технические характеристики. Производительность около 2 м3/ч, мощность около 400Вт, питается переменным током 220В. Симистор который использован в схеме, согласно спецификации, пропускает ток до 8А. Думаю, такого симистора достаточно.

[Herz]

Сейчас я не вспомню точные технические характеристики. Производительность около 2 м3/ч, мощность около 400Вт, питается переменным током 220В. Симистор который использован в схеме, согласно спецификации, пропускает ток до 8А. Думаю, такого симистора достаточно.

Дело не только в силе тока. Погружные насосы бывают разных типов: вибрационные, центробежные... Производительность в данном случае - не важный параметр. Важно, какой тип двигателя в нём. Асинхронный? Вы не пробовали регулировать его мощность готовым симисторным регулятором? Попробуйте, только недолго. Вполне может оказаться, что при искажении формы тока симистором двигатель не захочет вращаться совсем. Это с коллекторными двигателями проще, но таких в погружных насосах мне встречать не приходилось.

[the_last_dreamer]

Спаял заново всю схему с использованием предложенной rezident'ом схемы защиты ножки микроконтроллера
http://electronix.ru/forum/index.php?act=A...st&id=48569
Переписал код прошивки. Получился он, кстати, раза в 3 меньше, чем первая версия. Да уж все гениальное - просто В общем, спаял я все это дело, прошил и включил. И... лампочка загорелась

Дабы не спалить стабилизатор напряжения и симистор, т.к. на них радиаторы не цеплял (хотя тепла на них по моим прикидкам должно выделяться не много 2 и 1 Вт соответственно), решил я включить схемку на пару секунд. После второго включения на пару секунд она еще работала, а на третий раз уже нет

На этот раз ничего, на первый взгляд, не сгорело Да и вся схема была холодная.

Нашел информацию о проверке тестером электронных компонентов. Мультиметром пытаюсь обнаружить неисправность. Все резисторы, кажется, в порядке. Подозрение вызывает стабилитрон в схеме защиты входа МК. Его сопротивление в прямом направлении около 10кОм, в обратном около 16кОм. Как вы думаете, может ли схема не функционаровать должным образом из-за неисправности стабилитрона? Если я правильно понимаю, то, в принцепе, схема должна работать если стабилитрон вообще удалить.


Все наладилось - вилку не той стороной в разетку вставил

Сообщение отредактировал the_last_dreamer - Nov 6 2010, 09:54

[the_last_dreamer]

Для того чтобы микроконтроллер самостоятельно определял "фазу" и "ноль" решил добавить еще одну схему для определения момента перехода через "0" сетевого напряжения. Предполагается, что сигналы будут поступать на два входа INT0 и INT1 микроконтроллера. На том входе, который подключен к фазе, сигнал будет периодически изменяться с лог. 1 на лог. 0. На другом же входе, подключенном к "нулю", уровень напряжения будет постоянно оставаться равным "0". Такое дополнение позволит избежать поиска фазы.


Будет ли такое решение верным, в том смысле будет ли работать схема так как предполагается? Спасибо.

[rezident]

В изолированной однофазной сети понятие "фаза" и "ноль" весьма условные. Если же сеть неизолированная и ноль заземлен, то считаем мощность, рассеиваемую постоянно в цепи защиты. (220В*1,1)^2/(2*5,1кОм)=5,74Вт. С учетом двух резисторов - 2,9Вт на каждый резистор. Вы миниатюрный обогреватель делаете, чи шо?

[VladKot]

Для того чтобы микроконтроллер самостоятельно определял "фазу" и "ноль" решил добавить еще одну схему для определения момента перехода через "0" сетевого напряжения. Предполагается, что сигналы будут поступать на два входа INT0 и INT1 микроконтроллера. На том входе, который подключен к фазе, сигнал будет периодически изменяться с лог. 1 на лог. 0. На другом же входе, подключенном к "нулю", уровень напряжения будет постоянно оставаться равным "0". Такое дополнение позволит избежать поиска фазы.


Будет ли такое решение верным, в том смысле будет ли работать схема так как предполагается? Спасибо.

Схема будет работать всегда - вопрос как.
Проведи этот как его скримент.
Только предохранители поставь ампер на 100.
И мы не скоро продолжим диалог

[the_last_dreamer]

С учетом двух резисторов - 2,9Вт на каждый резистор. Вы миниатюрный обогреватель делаете, чи шо?

Я честно искал на 3 Вт, но были на только на 5 Вт.

[rezident]

Я честно искал на 3 Вт, но были на только на 5 Вт.

Жесть! А вам не пришло в голову более простое решение - увеличить номинал этих резисторов так, чтобы мощность, рассеиваемая на них была минимальной? Ведь входной ток пина наверняка не превышает единиц микроАмпер, зачем же вы ограничиваете входной ток схемы этими резисторами на уровне десятков миллиАмпер? Уменьшив значение тока в 30 раз (до 1мА - 2 * 120кОм) вы уже получаете возможность применять обычные резисторы типоразмера 1206. Правда ставить их придется все равно парой, т.к. одного недостаточно из-за величины амплитудного значения напряжения в сети.

[Alexashka]

Будет ли такое решение верным, в том смысле будет ли работать схема так как предполагается? Спасибо.

Short circuit detected
ps. земля на схеме подключена и к фазе и к нейтрали))

[ae_]

Будет ли такое решение верным, в том смысле будет ли работать схема так как предполагается? Спасибо.

Ваша схема эквивалентна этой:

[the_last_dreamer]

Short circuit detected
ps. земля на схеме подключена и к фазе и к нейтрали))

Ваша схема эквивалентна этой:

Теперь ясно. Буду думать дальше