Симисторное твердотельное реле с ПИД-регулятором, Возможно ли плавное регулирование мощности в диапазоне 0...50 % Опции

[EUrry]

Возник вопрос в возможности регулирования симисторным твердотельным реле в паре с ПИД-регулятором мощности в нагрузке плавно в диапазоне 0...50 %. Вопрос возник потому, что, насколько я понимаю работу симистора (если сверхнового чего-то не придумали), если в твердотельном реле управление симистором осуществляется просто постоянным напряжением, пропорциональным ШИМ-сигналу (например, простейшим интегрированием), то вроде бы плавное регулирование мощности при этом возможно только в диапазоне 50...100 %, а ниже 50 % - только полное обесточивание. Плавное регулирование мощности во всем диапазоне 0...100 % с использованием симистора, я так понимаю, возможен, но при применении какой-то дополнительной схемы отслеживания фазы тока нагрузки. Собственно, есть ли такие схемы в твердотельных реле? Звонил в "ОВЕН" - уверенного ответа дать не смогли. Вот, например, выбрал реле HD2544ZD3.
Спасибо!

[Plain]

Все твёрдотельные реле — это чёрные ящики. Вряд ли возможно их использование иначе, кроме как в точности по их бумагам.

А в чём проблема применить обычные симисторы? И, во-первых, что за нагрузка-то?

[НЕХ]

нет в нём ничего пропорционального - только ВКЛ и ВЫКЛ
нет и фазового регулирования

[EUrry]

Нагрузка - активная (ТЭН). НЕХ, Вы про указанное мной конкретное реле? У Вас достоверная информация? Т. е. ниже регулирования 50 % от мощности у меня буде режим вкл/выкл и по сути получится обычное термомеханическое реле?

[Plain]

Нагрузка - активная (ТЭН).

Тогда не изобретайте велосипед. Берите подходящий симистор и любой микроконтроллер, годится самый примитивный — отслеживаете переход через ноль и даёте каждый раз запускающий импульс такой длины, чтобы симистор гарантированно запустился, с учётом нагрузки и его тока удержания, а регулирование осуществляете количеством (единица ШИМ) целых периодов (парой соседних полупериодов).

[Tanya]

Нагрузка - активная (ТЭН).

Так как ТЭН инерционная такая железка, то просто давайте на нее сколько-нибудь периодов в секундном интервале. Или 2-секундном... Можно даже и не привязываться к сети - 1 секунда включено. 1 секунда - выключено. Тиристоры специально для этого придумали.

[EUrry]

Тогда не изобретайте велосипед. Берите подходящий симистор и любой микроконтроллер...

Мне нужно готовое решение, причем очень быстро.

Так как ТЭН инерционная такая железка, то просто давайте на нее сколько-нибудь периодов в секундном интервале. Или 2-секундном... Можно даже и не привязываться к сети - 1 секунда включено. 1 секунда - выключено. Тиристоры специально для этого придумали.

Мне нужно поддерживать заданную температуру в замкнутой водяной системе, температура в которой изначально комнатная, а при выходе на рабочий режим может быть около 70-80 °C. При этом, сначала на ТЭН будет подаваться более 50 % мощности, а вот при поддержании заданной температуры нагрев должен быть только поддерживающим и мощность подаваемая на ТЭН намного меньше 50 %. Штука хотя и инерционная, но, например, термомеханический контакт вызывает колебания температуры в системе порядка нескольких градусов (в установившемся режиме). В данном случае, как я предполагаю, симисторное реле будет работать аналогично. Возможно, что всё-таки за счет меньшей инерционности термодатчика ПИД-регулятора в сравнении с термомеханическим контактом, эти колебания будут меньше или вообще отсутствовать, но, к сожалению, опыта нет для утверждающего ответа.

Есть твердотельные реле с ключевым полевым транзистором, там описанных проблем нет, но пока не видел такое реле для коммутации переменного тока. Хотя не могу понять - почему ими нельзя коммутировать переменный ток. Может просветит кто?

[Tanya]

, опыта нет для утверждающего ответа.

Есть твердотельные реле с ключевым полевым транзистором, там описанных проблем нет,

Если опыта нет, - набирайтесь.

[Plain]

Мне нужно готовое решение, причем очень быстро.

Вас спас бы готовый симисторный диммер с линеаризованным (т.е. обратноквадратичным) входом какого-нибудь промышленного типа (в идеале, "токовая петля"), но я таких не встречал, хотя для любого микроконтроллера эта достаточно простая программка.

Как вариант, можете прикрутить к Овену любое твёрдотельное симисторное реле со свободной коммутацией (без привязки к нулю), но на высокой частоте алгоритма оно будет давать значительную ошибку, попадая каждый раз в неизвестную фазу сети.

Или купить соответствующий БП (терпимый к ШИМ) и питать нагреватель постоянным током.

[Tanya]

Вас спас бы готовый симисторный диммер с линеаризованным (т.е. обратноквадратичным) входом какого-нибудь промышленного типа (в идеале, "токовая петля"), но я таких не встречал, хотя для любого микроконтроллера эта достаточно простая программка.

Как вариант, можете прикрутить к Овену любое твёрдотельное симисторное реле со свободной коммутацией (без привязки к нулю), но на высокой частоте алгоритма оно будет давать значительную ошибку, попадая каждый раз в неизвестную фазу сети.

Или купить соответствующий БП (терпимый к ШИМ) и питать нагреватель постоянным током.

Лет 100 или около того... Были (и есть) в химических лабораториях т.н. ультратермостаты. Их конструкторы не знали ничего про жутко быстродействующие твердотельные реле... и высоту частоты алгоритма...
Все управлялось ртутным контактным термометром, лампой и ртутным реле...
Колебания температуры... - меньше десятой градуса.
Что-то у тех конструкторов было... Чего-то теперешним не хватает... Какой-то секрет... Унесли с собой... Сведения о теплоемкости воды?

[НЕХ]

В продаже есть фазовые регуляторы со входом 4-20 мА.
стоят, конечно, дороже, чем 300р за обозначенный выше.
ШИМом можно и с дешёвым обойтись.
рабоче-крестьянский вариант - датчик DS162x, вроде - 2 порога - ВЫКЛ, 50%, 100%

[EUrry]

Если опыта нет, - набирайтесь.

Пытаюсь, возможно, на ошибках.

Как вариант, можете прикрутить к Овену любое твёрдотельное симисторное реле ...

Собственно, его и прикручиваем.

рабоче-крестьянский вариант - датчик DS162x, вроде - 2 порога - ВЫКЛ, 50%, 100%

Да вот как раз не знаю, как такое будет работать. Tanya вот говорит про "секрет", вполне полагаю, что она права, но вот те, кто имел опыт с термомеханическими контактами в подобной системе говорят о значительном плавании температуры.

P. S. А всё-таки может кто прояснить использование МОП-ключей только для коммутации постоянного тока?

[VladKot]

EUrry посмотри:
https://www1.elfa.se/data1/wwwroot/assets/d...RM1C_Data_E.pdf

[Herz]

Да вот как раз не знаю, как такое будет работать. Tanya вот говорит про "секрет", вполне полагаю, что она права, но вот те, кто имел опыт с термомеханическими контактами в подобной системе говорят о значительном плавании температуры.

P. S. А всё-таки может кто прояснить использование МОП-ключей только для коммутации постоянного тока?

Да не кидайтесь Вы во все стороны: твердотельные реле, симисторы, МОП-ключи... Сядьте, подумайте - больше времени сэкономите - Tanya верно намекает. Плавание температуры, о котором Вы говорите - объективная вещь, вызванная гистерезисом термореле. Но вы-то в качестве термодатчика можете выбрать более чувствительную и быстродействующую вещь. А вот большая теплоёмкость всей конструкции - Вам в помощь: регулирование не должно быть быстрым...

[EUrry]

EUrry посмотри:
https://www1.elfa.se/data1/wwwroot/assets/d...RM1C_Data_E.pdf

Спасибо, но что-то сходу не осознал диаграммы.

... А вот большая теплоёмкость всей конструкции - Вам в помощь: регулирование не должно быть быстрым...

Да вот это только и подает надежды. Видимо, уже придется опытным путем истины добиваться с теми комплектующими, которые уже есть.

[xemul]

те, кто имел опыт с термомеханическими контактами в подобной системе говорят о значительном плавании температуры.

Правильно говорят. Достаточно посмотреть на ТТХ электромеханических термостатов. Но не понимаю, зачем переносить их недостатки, связанные с биметаллической сущностью, на ключи на тиристорах.
У Вас, похоже, система с изрядной теплоёмкостью (Вы только ничего не сказали про наличие/отсутствие активного перемешивания воды - последнее обеспечит приличный градиент температуры по объёму), поэтому, как уже сказала Tanya, бессмысленно использовать фазо-импульсное управление тиристорами.
Если тормознутость датчика температуры будет значительно меньше тепловой инерции системы и при нагреве, и при остывании, можете вообще обойтись релейным режимом.
Если нет, то придумайте ПИД-регулятор.
Если готовы пуститься в дальнейшие тяжкие, измеряйте дополнительно напряжение, сопротивление ТЭНа, температуру окружающей среды и считайте количество тепла, которое влилось и вылилось.

P. S. А всё-таки может кто прояснить использование МОП-ключей только для коммутации постоянного тока?

Если ключ открыт, ток течёт. Но они Вам не нужны.

[EUrry]

Если ключ открыт, ток течёт.

Не понял Вашего ответа. Я понимаю, если ключ открыт, то ток течет. Вопрос - почему нельзя переменный коммутировать? Какая разница какой ток будет течь в открытом канале?

[Plain]

Унесли с собой... Сведения о теплоемкости воды?

Вы правы, только если существует в природе предположенный Вами бак, а я — если здесь речь о поддержании температуры произвольной скорости потока в трубах:

нужно поддерживать заданную температуру в замкнутой водяной системе

...почему и предположил, что даже может понадобиться и вовсе постоянный ток.

[georgy31]

Всё так примитивно, что не стоит лезть в дебри. На коленке собирается за пару часов и гарантированно работает

Эскизы прикрепленных изображений

 

[demiurg_spb]

Мне нужно готовое решение, причем очень быстро.

Из отечественного:
http://www.owen.ru/catalog/10525223
http://www.owen.ru/catalog/60204921

[injener]

Посмотрите фирму "Овен"

Опередили )))

Сообщение отредактировал injener - Jun 9 2011, 05:00

[xemul]

Не понял Вашего ответа. Я понимаю, если ключ открыт, то ток течет. Вопрос - почему нельзя переменный коммутировать? Какая разница какой ток будет течь в открытом канале?

Извините, пропустил при прочтении предыдущего вопроса слово "только".
Есть в изобилии твердотельные реле на полевиках (см., н-р, в каталоге этого поставщика) для коммутации и DC, и AC. Каждый канал строится на паре последовательно-встречно включённых полевиков.
Если Вы таки хотите ТЭНом управлять фазо-импульсно, то они могут слегка облегчить/усложнить жизнь. Но особых преимуществ перед тиристорными ключами (кроме возможности выключения в произвольный момент времени) у них нет. Вам точно также придётся привязываться к фазе напряжения и рассчитывать фазы включения и выключения (для тиристоров - только фазу включения).

По вопросам в Вашем первом посте:

если в твердотельном реле управление симистором осуществляется просто постоянным напряжением, пропорциональным ШИМ-сигналу (например, простейшим интегрированием), то вроде бы плавное регулирование мощности при этом возможно только в диапазоне 50...100 %, а ниже 50 % - только полное обесточивание.

Рассмотрите вариант, когда период ШИМа единицы-десятки секунд, а дискретность - (полу)период сетевого напряжения. Для ТЭНа, работающего на большую теплоёмкость, имхо, самое то.

Плавное регулирование мощности во всем диапазоне 0...100 % с использованием симистора, я так понимаю, возможен, но при применении какой-то дополнительной схемы отслеживания фазы тока нагрузки.

Точнее - фазы напряжения в сети (пока симистор закрыт, ток в нагрузке 0, когда открыт, принудительно закрыть его сложно, поэтому отслеживать фазу тока нагрузки неинтересно).
Повторюсь: с реле на полевиках и фазо-импульсном управлении Вам точно также придётся это делать, если Вы хотите учитывать Дж из ТЭНа.
Я бы по-любому отслеживал фазу, просто чтобы не делать в сети некрасиво.

[EUrry]

Из отечественного:
http://www.owen.ru/catalog/10525223
http://www.owen.ru/catalog/60204921

Собственно, ОВЕН и используем, только с готовыми твердотельными реле, которые, наверное, и выполняют функции этих блоков + самих симисторов.

Есть в изобилии твердотельные реле на полевиках (см., н-р, в каталоге этого поставщика) для коммутации и DC, и AC. Каждый канал строится на паре последовательно-встречно включённых полевиков.

Так а в чем ограничение по DC то?

Если Вы таки хотите ТЭНом управлять фазо-импульсно, то они могут слегка облегчить/усложнить жизнь...

Да может и не хочу, время покажет.

Рассмотрите вариант, когда период ШИМа единицы-десятки секунд, а дискретность - (полу)период сетевого напряжения. Для ТЭНа, работающего на большую теплоёмкость, имхо, самое то.

Это - да. Кстати, что-то не подумал, а какая там частота ШИМа то...

Точнее - фазы напряжения в сети (пока симистор закрыт, ток в нагрузке 0, когда открыт, принудительно закрыть его сложно, поэтому отслеживать фазу тока нагрузки неинтересно).

Ну, я в теме не шибко силен, написал ток, т. к. подумал, что, наверное, лучше его отслеживать в общем случае при наличии реактивности нагрузки. В принципе для отслеивания большой ток не нужен, можно и высокоомным шунтирующим ключ сопротивлением создать. Но, это так, мысли вслух...

Всё так примитивно, что не стоит лезть в дебри. На коленке собирается за пару часов и гарантированно работает

Собирается то собирается, но имеет свои проблемные стороны - печатная плата, рассыпуха, пайка и т. д. Когда есть время и желание - да, но это не тот случай, "на коленке" без этого есть что собирать в будущей системе и изобретать уже готовые решения уже просто невыгодно.

[xemul]

Так а в чем ограничение по DC то?

Прочитал до кучи раз дцать Ваш предыдущий вопрос

P. S. А всё-таки может кто прояснить использование МОП-ключей только для коммутации постоянного тока?

с различными вариантами ударений и знаков пунктуации, но так и не понял источника непоняток и самого вопроса.
Переведите неразумному, плз.

[EUrry]

Переведите неразумному, плз.

Кажется, я нашел ответ. Здесь приведена схема, из которой понятно, почему нельзя коммутировать переменное напряжение - из-за встроенного защитного диода. По-видимости, они рассчитаны на применение с индуктивной нагрузкой. А так, в принципе, без диода активную нагрузку можно и на переменном коммутировать.
Собственно, я и не понимал почему указывают возможность коммутации только постоянного тока для транзисторных реле. Коммутация только переменного для симисторных то понятна - симистор насильно не отключишь.

[stells]

Кажется, я нашел ответ. Здесь приведена схема, из которой понятно, почему нельзя коммутировать переменное напряжение - из-за встроенного защитного диода.

Вам xemul приводил ссылку на каталог с ключами для AC/DC, там в любом даташите видно, что транзисторы включены встречно-последовательно и диоды никакой роли не играют

[EUrry]

Вам xemul приводил ссылку на каталог с ключами для AC/DC, там в любом даташите видно, что транзисторы включены встречно-последовательно и диоды никакой роли не играют

Ну, например, вот этот из указанного каталога. Посмотрите, схемы включения для АС и DC. Как раз дело все в диодах. В некоторых даташитах диодов вовсе не указано (наверное, внешние используются при индуктивной нагрузке).

[stells]

Посмотрите, схемы включения для АС и DC. Как раз дело все в диодах. В некоторых даташитах диодов вовсе не указано (наверное, внешние используются при индуктивной нагрузке).

посмотрел, тоже встречные ключи, но указано, что можно их параллелить для DC... диоды в мосфетах - паразитные, часто не указываются по умолчанию

[xemul]

Ну, например, вот этот из указанного каталога. Посмотрите, схемы включения для АС и DC.

И? Вполне обычные схемы.

Как раз дело все в диодах. В некоторых даташитах диодов вовсе не указано

Про паразитическую сущность body-диодов в МОСФЕТах (т.е. они там сами получаются) Вам уже сказали.
Чтобы их изолировать (в сигнальных полевиках под специфические нужды), производителю приходится предпринимать дополнительные телодвижения, о чём он не забудет упомянуть и в каталоге, и в ДШ, и отразить в цене прибора.
Мне не попадались упоминания о таких действиях в отношении силовых МОСФЕТов, поэтому (мне) удобно считать, что в них body-диоды не-изолированы.

(наверное, внешние используются при индуктивной нагрузке).

Всё зависит от схемы и от задачи. Производитель может указать в ДШ характеристики body-диода (особенно, если он целево работал над их улучшением), достаточные для его осмысленного использования. Про характеристики диодов в полевиках в реле по Вашей ссылке не сказано ни единого слова. Делайте выводы.

[EUrry]

Понятно, есть еще многое, что я не знал. Но ведь если ключ один несдвоенный, то этот диод не позволит коммутировать переменный ток. Иначе, я опять не вижу ответа на вопрос. Если не забуду, посмотрю конкретное реле после выходных.

[stells]

этот диод не позволит коммутировать переменный ток. Иначе, я опять не вижу ответа на вопрос.

не въезжаю... он не позволит... в чем вопрос?

[EUrry]

не въезжаю... он не позволит... в чем вопрос?

Положительный или отрицательный полупериоды будут проходить через диод даже при закрытом ключе. Или я опять о чем-то не знаю?

[stells]

Положительный или отрицательный полупериоды будут проходить через диод даже при закрытом ключе.

для одиночного ключа? ну да, будут проходить. поэтому для коммутации переменного тока используются два встречных ключа

[EUrry]

для одиночного ключа? ну да, будут проходить. поэтому для коммутации переменного тока используются два встречных ключа

Ну, значит ответ я нашел. Тот ключ, который был у меня как раз однотранзисторный и то ли диод не был нарисован в схеме, то ли вообще схемы не было - не помню, но вопрос "почему" въелся надолго. Тогда докапываться до истины времени не было, т. к. всё-равно для DC использовался.