Создание диммера (дипломный проэкт), Прошу проконсультировать Опции

[Motion]

Добрый день.

В качестве диплома была поставлена задача разработать регулятор яркости света для ламп накаливания(диммер).

- Максимальная нагрузка - 1 кВт.
- Система управления должна быть построена на МК
- Устройство должно измерять потребляемую мощность


Что я пока имею:

В качества МК возьму один из AVR контроллеров.

В качестве регулятора мощности возьму симмистор BT-137-600E. Согласно расчётам мне нужно обеспечить ток на 4.5А. Выбранный симмистор имеет максимальный ток - 8А.

По идее тока больше 4.5А быть не должно (бросков тока), так как планирую сделать "плавный пуск".

Для развязки системы управления (МК) и силовой части (симмистора) возьму оптопару MOC3023.

Мощность буду расчитывать програмно, получая данные с датчика топа и напряжения.

В качестве датчика напряжения буду использовать делитель, и снимать с него данные с помощью встроеного в МК АЦП

А вот с датчиком тока не знаю. Читал, что еть 3 варианта - шунт, токовый трансформатор и датчик Холла. Что посоветуете?

Ещё нужно синхронизировать МК с синусоидой. Как это можно сделать?

Да, и ещё - нужно совместить симистор и оптопару. В описании оптопары есть такая стандартная схема:




Как она работает? Через светодиод пропускаем ток только в одном направлении или нужно в разных?
И просто вставить в эту схему свой симмистор? А как с номиналами элементов? Нужно ли их коректировать?

Какой ток получается на выходе оптопары?
Какое напряжение на выходе оптпары?
Нужен ли токоограничивающий резистор в затворе силового симистора?
Какой ток нужен для отпирания симистора?


На форуме есть множество тем по диммированию, оптопарам, работе симмистора. Много прочёл всего, но всё равно не уяснил для себя некоторые вопросы.

Заранее благодарен за помощь.


 MOC3023.pdf ( 177.24 килобайт ) Кол-во скачиваний: 631

 BT137_600E.pdf ( 51.23 килобайт ) Кол-во скачиваний: 440

[=AK=]

Для развязки системы управления (МК) и силовой части (симмистора) возьму оптопару MOC3023.

А в задании требуется развязка, или это ваша самодеятельность?

Мощность буду расчитывать програмно, получая данные с датчика тока и напряжения.

Сигналы от датчиков вы тоже собираетесь гальванически развязывать? Если нет, то нафиг нужна развязка симистора?

Ещё нужно синхронизировать МК с синусоидой. Как это можно сделать?

Вам ведь уже все разжевали, http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=39765

[tyro]

Вам ведь уже все разжевали, http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=39765

А это по всем темам Владимир_КПИ, получается как в анекдоте: "Чукча не читатель, чукча писатель".

[Motion]

А в задании требуется развязка, или это ваша самодеятельность?

Да, необходимо гальванически развязать систему управления и микроконтроллер. Чтобы в случае выхода из строя симмистора, например, не згорел контроллер.

Получается и датчики тоже нужно развязать.

Вам ведь уже все разжевали, http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=39765

Верно. Забыл, за свою же созданную тему. Сейчас буду разбираться.

[=AK=]

Да, необходимо гальванически развязать систему управления и микроконтроллер. Чтобы в случае выхода из строя симмистора, например, не згорел контроллер.

• "Симистор" пишется с одним "м".
• "Сгорел" начинается с буквы "с".
• В правильно сделанном устройстве микроконтроллер не сгорит при выходе из строя симистора, независимо от того, развязан он от симистора или нет. Нет такого закона природы, по которому микроконтроллер сгорел бы из-за симистора.
• Кому нужен "живой" микроконтроллер в диммере, если там сгорел симистор? Такой диммер наверняка пойдет в помойное ведро. Микроконтроллер из него никто выковыривать не будет, симистор менять тоже.

Так что такой ваш довод в пользу использования развязки в общем-то безоснователен. Во всем свете работают миллионы диммеров с микроконтроллерами, гальванически связанными с симисторами.

[Motion]

"Симистор" пишется с одним "м".

Сначала всегда писал правильно. Просто в голове запомнил, что слово "диммер" пишеться с двумя "м", теперь везде пишу "симмистор", вместо "симистор".

"Сгорел" начинается с буквы "с".

Виноват

В правильно сделанном устройстве микроконтроллер не сгорит при выходе из строя симистора, безотносительно к тому, развязан он от симистора или нет. Нет таких причин, по каким бы микроконтроллер сгорел бы из-за симистора.

Искал в интернете опредиление термина "гальваническая развязка". Хотел побольше узнать. Знаю лишь, что гальваническая развязка электрически разделяет вход и выход.

Что например при использовании развязывающего трансформатора схема имеет свою землю, не связаную с нулём сети.

При гальванической развязке передаётся сигнал, а не напряжение.


Вообщем четко для себя не представляю что это....


Мой руководитель по диплому сказал, что нужно, чтобы СУ и силовая часть были гальванически развязаны. Я подумал, что это делается чтобы в случае неисправности устройства (например фаза окажеться на корпусе устройства) человек управляющий устройством (с помощью кнопки, например) не оказался под опасным напряжением.

[EUrry]

При гальванической развязке передаётся сигнал, а не напряжение.
Вообщем четко для себя не представляю что это....

Грубо говоря, гальваническая развязка - это развязка по постоянной составляющей.

[=AK=]

Искал в интернете опредиление термина "гальваническая развязка". Хотел побольше узнать. Знаю лишь, что гальваническая развязка электрически разделяет вход и выход.

"Гальваническая развязка" показывает, что сопротивление изоляции между двумя узлами сравнительно велико, а токи, протекающие между ними, весьма малы. Но сопротивление не бывает бесконечно большим, так что все довольно условно. То, что "велико" для одних задач, может оказаться "мало" для других, и т.п.

При гальванической развязке передаётся сигнал, а не напряжение.

А сигнал чем передается, святым духом, что ли?

Мой руководитель по диплому сказал, что нужно, чтобы СУ и силовая часть были гальванически развязаны. Я подумал, что это делается чтобы в случае неисправности устройства (например фаза окажеться на корпусе устройства) человек управляющий устройством (с помощью кнопки, например) не оказался под опасным напряжением.

Положим, кнопка делается обычно из пластмассы и сама является прекрасным изолятором, лучше оптрона.

Однако какой-то резон в таких словах все же есть. Речь может идти о том, что человек по каким-то причинам имеет доступ (может коснуться) к токоведущим частям, гальванически связанным с микроконтроллером. В таком случае, действительно, все цепи, гальванически связанные с микроконторллером, должны относиться к классу "изолированных низковольтных" (safety extra low voltage) и должны быть гальванически изолированы от цепей, связанных с сетевым напряжением.

[Motion]

Получается розвязка всё-таки предпочтительней.

Итак:

Исходя из заданой мощности устройства (1кВт), ток протекающий через нагрузку будет составлять приблизительно 4.5А.

Значит симистор нужно брать минимум на 4.5А. Слышал, что берётся ещё некоторый запас по току. Нужно ли брать его мне?

По идее скачков тока у меня не должно быть. Програмно я буду делать "плавный пуск". То есть если нужно будет включить лампу с яркостью 50%, я буду делать это плавно. 10%.. задержка на n мс ..20%..задержка на n мс.30%..задержка на n мс.40%.. задержка на n мс .50%

В качестве симистора думаю взять BT137-600E. Максимальный ток - 8А.

Далее для гальванической развязки возьму оптрон.

Читал не в одной теме на форуме и в журналах, что в качестве драйвера для симмистора берут оптопару MOC*.

Для фазного регулирования мне подходит MOC3023.

Теперь необходимо всё это (МК, симистор и оптопару сопрячь).

В документации по оптопаре приведена такая схема:




Если просто заменить симистор на схеме на BT137-600E, она будет работать?

По идее должно получиться что-то такое:






Насколько я понимаю, чтобы открыть оптопару, нужно подать 5 мА на светодиод (выводы 1,2).

На ножке порта имеем 5В. В документации по оптопаре написано, что при 10мА на диоде падает 1.15В.

Тогда R2 (Ri) = (5B - 1.15В)/10мА=385Ом

Верно?


А что с C1, R3, R4? Для чего они нужны, и как их рассчитывать. В документации указаны номиналы, но подойдут ли они для моего симистора?

И самое главное - как работает данная схема?

Сообщение отредактировал Владимир_КПИ - Dec 2 2007, 14:24

[tyro]

Если возможно, скажите по какой специальности пишется дипломный проект?
Если Вас не удовлетворили объяснения работы симистора, данные на форуме, то можете прочитать книжку "Ю.А.Евсеев, С.С.Крылов: Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре."
Скачать книжку можно здесь:_http://valvolodin.narod.ru/books.html .
Попутно, если не лень, просвятите:
"Систему управления на МК" уже разработали? (программу, органы регулировки..).
Как измерять потребляемую мощность Вы уже наверное знаете?
Если на поставленные вопросы ответ отрицательный, то ,скорее всего, не хватит времени изучить электронику + программирование до защиты дипломного проекта.

И самое главное - как работает данная схема?

Наверное там, откуда Вы ее взяли, должно быть описание ее работы, если автор Вы - то Вам и карты в руки.

[Motion]

Если возможно, скажите по какой специальности пишется дипломный проект?

"Электронные системы".

"Систему управления на МК" уже разработали? (программу, органы регулировки..).

Нет, ещё не разработал. В ВУЗе изучал С51 микроконтроллер. Но писать программу буду для AVR. Там всё тоже самое, есть отличия в командах, названиях регистров, перифирии... а в общем логика одинакова.
Имею представление о памяти, перифирии семейства tiny. Пару простейших програм писал.

Для начала хочу разобраться со схемой, а потом уже браться за программирование.


В общем представляю, что должна делать программа:

При переходе синусоиды через ноль(по прерыванию), запустить таймер/счётчик на заданое время. При переполнении(по прерыванию) выставить на нужной линии порта(что идёт на управление симистором) логическую единицу.

Но можно сделать проще. У AVR есть такая функция таймера/счётчика как Fast PWM.


В схеме должны присутствовать датчики тока(датчик Холла) и напряжения (делитель, например). Снимая величину напряжения с датчиков при помощи встроеного в МК АЦП, буду знать потребляемую величину тока и приложеного напряжения. Потом програмно перемножу и буду хранить где-то в памяти.

Наверное там, откуда Вы ее взяли, должно быть описание ее работы

В самом первом посте я прикрепил datasheet оптопары (MOC3023). Там не написано описание работы схемы. Читал в других похожих темах, что люди просто берут эту схему и ставят свой симистор. Мне же нужно знать как это всё работает.

Так как схему мне нужно будет ещё собрать, и чтобы она ещё и работала.

[=AK=]

Получается розвязка всё-таки предпочтительней.

В том случае, если человек может коснуться токоведущих частей, связанных с мк. При этом он в любом случае не должен иметь возможности коснуться токоведущих частей, связанных с сетевым напряжением (т.е. с симистором). А вот почему он имеет возможность коснуться одних частей устройства, но не имеет возможности коснуться других - нужно внятное обоснование.

Обычно диммеры делают так, что человек не может коснуться никаких токоведущих частей. Поэтому в диммерах гальваноразвязку как правило не используют. В тех редких случаях когда ее используют, на то имеются веские причины, т.к. введение гальваноразвязки сильно удорожает и усложняет диммер.

Значит симистор нужно брать минимум на 4.5А. Слышал, что берётся ещё некоторый запас по току. Нужно ли брать его мне?

Сопротивление холодной лампы имеет имеет примерно треть от номинального. Надо брать такой симистор, который имеет минимум двукратный запас по току при холодной лампe.

По идее скачков тока у меня не должно быть. Програмно я буду делать "плавный пуск". То есть если нужно будет включить лампу с яркостью 50%, я буду делать это плавно. 10%.. задержка на n мс ..20%..задержка на n мс.30%..задержка на n мс.40%.. задержка на n мс .50%

Рано или поздно ваш "плавный пуск" сбойнет и симистор сдохнет. Например, плохо затянутый контакт даст "дребезг" сетевого, из-за чего ваш мк получит ложный импульс "перехода сети через 0", в результате включит симистор не там, где вы хотели. Без запаса по току он сдохнет.

Для фазного регулирования мне подходит MOC3023.

Оптрон паршивый, но для диплома сойдет.

А что с C1, R3, R4? Для чего они нужны, и как их рассчитывать. В документации указаны номиналы, но подойдут ли они для моего симистора?

Резистор последователно с оптосимистором нужен для того, чтомы ограничить импульсный ток через оптосимистор и через упр. электрод силового симистора. Предельно-допустимый ток оптосимистора 1А, упр. упр. электрода - 2А, значит, надо ограничить ток на уровне не более 1А при любом сетевом. 220В+ 10% = 242 В rms, пиковое 342 В, значит, резюк не менее 342 Oм. И желательно проволочный.

[Motion]

Сопротивление холодной лампы имеет имеет примерно треть от номинального. Надо брать такой симистор, который имеет минимум двукратный запас по току при холодной лампe.

Я читал, что сопротивлении лампы накаливания в холодном состоянии в 10 раз меньше, чем в рабочем. Так что нужно брать 10-ти кратный запас? В описании на симмистор есть такой параметр, как пиковое не повторяющиеся значение тока. Этого параметра не достаточно для запаса?

Оптрон паршивый, но для диплома сойдет.

Предложите другой

[DASM]

Легкий OFF.. когда работал в концертном зале, у нас были диммера.. какие-то нашего производства.. рассчитанные на лампы 220 вольт. А прикол был в том, что освет. аппаратура у нас была на 24В и на каждом софите стоял транс.. Красиво конечно эти диммера на индуктивность работали Но защита справлялась у них встроенная однако

[=AK=]

Предложите другой

FODM3053