Бестрансформаторное питание от 220В, Не совсем понимаю... Опции

[AndyBig]

Есть схема управления яркостью освещения, в которой контроллер запитывается от 220 вольт без трансформатора:

В принципе, все понятно, кроме одного: откуда берется питание схемы при полностью открытом симисторе?

[ms1]

Скорее всего. Как и указал ms1 - видимо, тиристор или открывается с запозданием или пропускает какие-то полупериоды. Но это означает потерю мощности, чего мне хотелось бы избежать. Придется подводить к девайсу полное питание, вместо выключателя в моем варианте не пройдет .

Надо сказать что без потери мощности на лампе не обойтись в любом случае.
Это плата за последовательное включение.
Если подпитываться в каждом полупериоде, то 5В от полного размаха напряжения нужно отдать на питание схемы управления.
Строго говоря можно и меньше (ток потребления схемы управления меньше тока через лампу), но это сложно.
Если рассматривать вариант пропуска полупериода, то (теоретически) можно потерю мощности свести к мощности потребляемой схемой управления.
Дополнительный бонус - включение только в нуле напряжения.
Минус - возможно будет заметно пропадание полупериодов на глаз.

А вообще я бы смирился.
Успокаивая себя большим сроком службы лампы.

[AndyBig]

Вообще-то нагрузкой у меня будет не лампа, а вентилятор . Я в аналоговой схемотехнике не очень разбираюсь, но мне кажется, двигателю пропуски полупериодов понравятся намного меньше, чем лампе .
По поводу включения только в нуле, то я думаю поставить между симистором и контроллером оптосимистор MOC3041, у которого уже встроена схема детектора нуля. Поэтому, кстати, у меня не получится и задерживать включение симистора. Доводы за это: не надо отслеживать переход через ноль, не надо беспокоиться за нагрузочную способность портов контроллера.

[ms1]

Тогда контроллер совсем уж будет бездельничать.
Если ему даже нуль не надо отслеживать, то может он там и не нужен совсем?
Или у него есть и другие задачи?
А насчет нагрузочной способности - запараллелить ноги.
У Tiny2313 их для этой цели достаточно.
Только ограничительные резисторы лучше на каждую ногу, а не один общий.

[AndyBig]

Тогда контроллер совсем уж будет бездельничать.
Если ему даже нуль не надо отслеживать, то может он там и не нужен совсем?

Ну, в кратце задача такова: нажали кнопку - вентилятор завелся на 3 минуты. Каждое добавочное нажатие кнопки прибавляет ко времени работы вентилятора еще по 3 минуты. По истечении этого времени вентилятор выключился.
Скорее всего можно как-то решить и аналоговой схемой, но:
1. Как я уже писал, я не силен в аналоге
2. Я не уверен, что в результате аналоговое решение выйдет дешевле и компактнее.

А насчет нагрузочной способности - запараллелить ноги.
У Tiny2313 их для этой цели достаточно.
Только ограничительные резисторы лучше на каждую ногу, а не один общий.

Можно и так, но мне аналоговики советовали открывать симистор не постоянным сигналом, а именно импульсами в 5-10 милисекунд при переходе напряжения через ноль (что это дает - не знаю). То есть придется отслеживать ноль . Имхо, проще поставить оптосимистор с детектором нуля .

[ms1]

Только не поймите, что я навязываю свое видение схемы.
Тем более, что Вы с ней похоже уже определились.

Просто в качестве обсуждения теоретически возможных вариантов.

Почему я рекомендовал оставить старую схему, потому что она проще и удовлетворяет требованиям.
Отследить ноль на 100 Гц и выдать импульс управления для контроллера (который как оказалось фактически простаивает) это вообще игрушечная задача.
Следовательно добавлять лишний элемент нет смысла.

Конечно Вам на месте виднее, как лучше сделать.
Субьективные причины, особенно если это будет один экземпляр, могут быть важнее остальных.
К тому же может есть и обьективные, о которых я не знаю.
Так что думаю пора закрывать тему.

Ну а насчет:

мне аналоговики советовали открывать симистор не постоянным сигналом, а именно импульсами в 5-10 милисекунд

Это уменьшает рассеиваемую мощность на управлении симистора ну и соответственно потребление схемы управления.

при переходе напряжения через ноль (что это дает - не знаю).

А где же его еще открывать
Если открывающий импульс будет не в нуле, то тогда симистор будет открыт только часть полупериода.

А вообще схема задержки момента открытия до ближайшего перехода через нуль при коммутации нагрузок используется для уменьшения помех и устранения искажения формы питающего напряжения.

[AndyBig]

Только не поймите, что я навязываю свое видение схемы.
Тем более, что Вы с ней похоже уже определились.

Нет, что Вы . Всегда, в любой момент буду рад услышать советы, пояснения . Хотя бы для собственного развития .
Со схемой я до конца еще не определился, с одной стороны, прямое управление симистором с отслеживанием нуля дает то преимущество, что схему все таки можно будет запитать "проходящим" подключением, если давать задержку на открытие симистора, но с другой стороны я не уверен в том как на это будет реагировать двигатель вентилятора. Все таки это не лампочка...
Более нет никаких причин предпочесть ту или иную схему. Главное, что бы покомпактнее, а в этом отношении обе схемы примерно равны.

Это уменьшает рассеиваемую мощность на управлении симистора ну и соответственно потребление схемы управления.

Ну это понятно . Я-то думал там что-то более глубокое зарыто (хрен его знает, может симистор от этого "теряет эмиссию"(С) или что-то типа того ). Но раз только из-за рассеиваемой мощности, то это можно пережить, если лень будет бороться .

А где же его еще открывать
Если открывающий импульс будет не в нуле, то тогда симистор будет открыт только часть полупериода.
А вообще схема задержки момента открытия до ближайшего перехода через нуль при коммутации нагрузок используется для уменьшения помех и устранения искажения формы питающего напряжения.

Да, это я понимаю .

[ms1]

Со схемой я до конца еще не определился, с одной стороны, прямое управление симистором с отслеживанием нуля дает то преимущество, что схему все таки можно будет запитать "проходящим" подключением, если давать задержку на открытие симистора, но с другой стороны я не уверен в том как на это будет реагировать двигатель вентилятора.

Тут надо бы спросить, какой двигатель и т.п., но поскольку в электроприводе не силен, советовать не буду.
Позволю себе только замечание, которое не стоит рассматривать как истину в последней инстанции.
Поскольку задержка угла открытия, которая нужна для питания контроллера достаточно мала (порядка единиц градусов), результат ее можно рассматривать как некоторое искажение формы питающего напряжения.
Надо конечно проверить, но похоже что эти искажения будут в пределах норм для питающей сети.
Не говоря уже о фактической форме которую можно встретить в реальной жизни.

может симистор от этого "теряет эмиссию"(С) или что-то типа того ). Но раз только из-за рассеиваемой мощности, то это можно пережить, если лень будет бороться

"Потеря эмиссии" все же возможна при превышении допустимой рассеиваемой мощности на управляющем переходе.
А насчет "боротся" - может использовать компаратор ATiny? Настроить порог срабатывания даже не по углу задержки, а по напряжению минимально необходимому для питания контоллера.

[dinam]

Приходилось делать управление маломощной индуктивной нагрузки(контактор) с помощью симисторов. Микроконтроллер (PIC) ловит момент перехода сетевого напряжения через ноль и подаёт пачку импульсов на управляющий вывод симистора, подключенного к ноге PIC через последовательную цепочку резистора и конденсатора. Поэтому могу посоветовать следующее.
1. Если вы не очень хорошо разбираетесь в этой области электроники, то надёжнее всего подключить нагрузку последовательно с симистором. Если это нельзя, то придется идти на разные ухищрения для минимизации потребляемой мощности, а для этого уже требуется серьёзного понимания процессов происходящих в схеме. В качестве справки - в своё время делал плавное нарастание напряжение на лампочке накаливания. Схема включалась в разрыв питающего провода и мне удалось включать симистор при достижении 7-10В сетевого напряжения, на каждой полуволне.
2. Индуктивной нагрузкой лучше управлять с помощью широких импульсов или высокочастотными пачками.
На всякий случай прикладываю пример схемы, управления индуктивной нагрузки, но применять её следует очень осторожно. По всем вопросам, возникшим при разглядывании схемы можно стучаться ко мне в асю.

Прикрепленные файлы

 generat.rar ( 2.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 58

 

[AndyBig]

Про двигатель - я и сам не знаю его характеристик . Это обычный вытяжной вентирятор, который ставят в вентиляцию в туалетах и ванных.

"Потеря эмиссии" все же возможна при превышении допустимой рассеиваемой мощности на управляющем переходе.

Насколько я понимаю, избежать этого позволяет ограничительный резистор в цепи управления?

А насчет "боротся" - может использовать компаратор ATiny?

Можно и так. В общем, надо еще раз просимулировать все возможные варианты.

Не кажется ли Вам, что инженерная идея существует, только подкрепленная хотя бы грубым оценочным расчетом?

Согласен, поэтому я и стараюсь исследовать каждую проблему перед попыткой ее реализовать, отсимулировать возможные решения. В данном случае - с помощью уважаемых специалистов, бывающих на этом форуме, т.к. сам в знании этого вопроса страдаю глубокими пробелами .

потенциальный средний за период нагрузочный ток такого источника питания , при указанной емкости 0,33 мкф, составит ... 10,2 mA

Да, именно это я и получил в симуляции.

Ток управления симистора средней мощности примерно 15..20 мА (хотя максимальный, как правило, указывается в 50 мА).

Я взял триак с чувствительным затвором (sensitive gate). По его спецификации типичный ток открытия (Gate trigger current) составляет 4-5 мА. Максимальный - 10 мА. Значит при импкльсах в 1 мс током 5 мА средний ток на управление тиристором составит 0,5 мА. Контроллер потребляет примерно 0,8 мА. То есть средний ток потребления всей схемы составит 1,5-2,0 мА. Более того, насколько я разобрался в схеме, если открывать симистор положительными импульсами, то ток управления не будет прокачиваться через схему питания, он будет идти только через контроллер и ограничительный резистор.

Что касается оптосимистора, так ведь он применяется, когда нужно управление по сети, изолированное от основной схемы. А здесь вся схема «сидит» на сети. Смысл?

Смысл двоякий.
1. От схемы будет браться только ток управления оптотиристором.
2. Не надо отслеживать ноль.

Поскольку предполагается индуктивная нагрузка, Вы уверены, что «моменты перехода через ноль» для напряжения и тока совпадают?

Нет, конечно. Нужно будет эксперементировать - например, подавать 5-10 импульсов по 0,1-0,2 мс с периодом, скажем, 0,5 мс. С количеством, длительностью и периодом можно поиграться. Кроме того, в даташите на оптосимисто приведены типовые схемы управления в том числе и индуктивной нагрузкой. Там параллельно симистору стоит RC-цепочка, которая, как я понимаю, помогает избежать рассогласования фаз напряжения и тока.

На каком-то сайте медицинской техники владелец сайта прямо предупреждал, что в части схем «буржуины» специально делают ошибки.

Это нашенская схема . Хотя это и не гарантирует ее правильность.

Микроконтроллер (PIC) ловит момент перехода сетевого напряжения через ноль и подаёт пачку импульсов на управляющий вывод симистора

Вот-вот, про это я и говорил . Только я не знаю для чего последовательно ограничительному резистору конденсатор...

Если вы не очень хорошо разбираетесь в этой области электроники, то надёжнее всего подключить нагрузку последовательно с симистором. Если это нельзя, ...

Это можно, но не хотелось бы по самым обывательским соображениям - хочется что бы устройство монтировалось вместо выключателя без какого-то вмешательства в проводку .

Вообще, уже склоняюсь к схеме без оптосимистора с детекцией нуля и управлением симистором с помощью пачки коротких отрицательных импульсов .
Попробую просимулировать все это...

[dinam]

Микроконтроллер (PIC) ловит момент перехода сетевого напряжения через ноль и подаёт пачку импульсов на управляющий вывод симистора

Вот-вот, про это я и говорил . Только я не знаю для чего последовательно ограничительному резистору конденсатор...

Если вы про кондер в цепи управления в моей схеме, то он служит для экономии энергии. При подаче 0 на порты GP4,GP5 мы заряжаем кондер через управляющий электрод, при подаче 1 разряжаем. На самом деле я вам дал практически готовую схему, остаётся только кнопку подключить, да программу написать. Могу только заметить что, в этой схеме лучше применить именно PIC, AVR для этой задачи хуже подходит.

[ms1]

Про двигатель - я и сам не знаю его характеристик . Это обычный вытяжной вентирятор, который ставят в вентиляцию в туалетах и ванных.

Так я почему то с самого начала и думал.

"Потеря эмиссии" все же возможна при превышении допустимой рассеиваемой мощности на управляющем переходе.

Насколько я понимаю, избежать этого позволяет ограничительный резистор в цепи управления?

Разумеется.
Имелось ввиду, что при конкретном токе, заданном этим резистором, средняя мощность рассеиваемая на управлении в импульсе может быть допустимой, а в непрерывном режиме уже нет.

[AndyBig]

Если вы про кондер в цепи управления в моей схеме, то он служит для экономии энергии. При подаче 0 на порты GP4,GP5 мы заряжаем кондер через управляющий электрод, при подаче 1 разряжаем.

А почему не делать как советовали хдесь в одной их тем (про эту же схему) - открывающие импульсы формировать нулем на выходах контроллера, а в остальное время переводить выходы в тристейт (в режим входа)?

Могу только заметить что, в этой схеме лучше применить именно PIC, AVR для этой задачи хуже подходит.
Почему?

Имелось ввиду, что при конкретном токе, заданном этим резистором, средняя мощность рассеиваемая на управлении в импульсе может быть допустимой, а в непрерывном режиме уже нет.
Ясно, спасибо .

Полагаю, хотя бы «на глазок» оценили мощность двигателя
На глазок - врядли больше 10 ватт .

Контроллер, стало быть, возьмет ток управления из воздуха, не от схемы питания

Ну почему... нет, конечно Но ведь он ногой питания (VCC) сидит непосредственно на 220в .

Не знаю, как в Вашей будущей схеме, а в той, что приведена в начале темы, управлять симистором возможно только отрицательными импульсами, т. е. quadrant 2 & quadrant 3

Понял. Моя будущая схема еще не определена, есть простор для предложений .

Впрочем, если у Вас триак

Кстати, триак - это симистор по-русски? Или между триаком и симистором есть какие-то различия?

RC – цепочка (или просто «C – цепочка») защищает симистор от всевозможных перенапряжений и связанных с ними самооткрываний симистора. Иначе говоря, чтобы симистор не включался, когда на кухне включается холодильник.
Еще мне кажется, что «..избежать рассогласования фаз напряжения и тока» в индуктивной нагрузке принципиально нельзя. Сильно похоже на то, что «нули» тока и напряжения будут разнесены во времени. Какой из «нулей» собираетесь отслеживать?

Понятно. Отслеживать, думаю, проще ноль по напряжению, а от него опытным путем подобрать задержку нуля по току. В конце концов, можно и осциллографом посмотреть, или эмуляцию (если, конечно, угадать с индуктивностью двигателя).

Меня в этом обсуждении интересует, прежде всего, каким образом, заявленная в начале темы, в общем-то классическая схема источника питания с емкостным балластом, может работать в режиме «редких или обрывочных синусоид». Это ведь утверждалось?

Меня с самого начала интересовало (и интересует) каким образом эта схема вообще работает. Откуда она берет питание? Отсюда и взялось утверждение, что эта схема или пропускает какие-то полупериоды, используя их для собственного питания, или открывает симистор с задержкой. Повторяюсь - схема рабочая и предлагается к продаже, как в законченном виде, так и в виде набора для сборки - http://evm.wallst.ru/main/sensor/sensor.htm

Ну да, емкость можно увеличить в пять, и в десять раз.. Но мы ведь не можем изменять представленную схему?

Можем, более того - должны .

Я хочу сказать, пока что никто из сторонников «кусочного питания» не привел простейшего расчета

Я вчера весь вечер просидел за микрокапом... Сегодня, если получится, выложу результаты.

Заметьте, что в схеме, которую предоставил dinam, нагрузка включена последовательно с симистором

То-то и оно. В крайнем разе можно и так, но как я говорил - хотелось бы, что бы схема включалась вместо выключателя. Я уже понял, что без искажения питающего напряжения не получится, но попытаться бы добиться минимума искажений...

Ну, а второе, что интересно, действительно, с помощью каких схемных и программных ухищрений можно построить двухполюсный выключатель на самом деле.. Но в начале надо четко определить принцип питания схемы и показать (расчетным путем, извините за назойливость) возможность его реализации.

Вот и мне очень интересно . У питания подобных схем может быть только два принципа - или пропуск полупериодов или задержка открытия симистора. Осталось определить возможность этих принципов с минимальным искажением напряжения питания нагрузки .

[dinam]

Тяжеловато читать, то что вы (AndyBig) написал, попробуйте пользоваться, предварительным просмотром.
Как я уже упоминал можно сделать, так чтобы нагрузка включалась последовательно с "устройством управления" - назовём его так. Для минимизации "потерь сетевого напряжения на симисторе" надо сделать следующее, а чего я добивался я писал. Необходимо минимизировать все потери мощности в схеме - выбрать маложрущий МК, постараться написать программу так чтобы время его работы было минимально, а всё остальное время он был в Sleep. Выбрать стабилитрон с минимальным током утечки, когда напряжение на нём меньше напряжения стабилизации. Схему управления симистором с минималными потерями я уже приводил, также желательно выбрать симистор (по буржуйски - triac) с минимальным током управления. Когда все потери мы минимизировали, которые можно было уменьшить, то можно уже и подумать о питании. Можно подавать питание через классическую цепочку конденсатор с резистором. Но я стараюсь не использовать такую цепочку, т.к. через кондер идут все помехи из сети. А если сеть поганая (у меня потребители были обычно из деревни), то и молнии и сварка и другие источники мощных помех могли бы запросто выжечь или стабилитрон или ограничивающий резистор. Да и кондер должен быть расчитан не менее чем на 1000В. А можно сделать так - я добавлял высоковольтный биполярный транзистор с помощью которого шунтировал балластный резистор в те периоды, когда симистор должен был быть полностью открыт. В итоге по моим прикидкам можно даже получить вольт 5 сетевого напряжения, при котором симистор уже надежно откроется.
Вот вроде и всё алгоритм управления симитором достаточно простой, схема тоже - бери и делай! За месяц вполне можно всё сделать и вылизать

[AndyBig]

Блин
Или форум глючит или я... Я и пользовался предварительным просмотром пока не отключили форум (как было написано - на профилактику), пришлось ждать пока он заработает и редактировать дальше. Кстати, quote перстает работать во всем сообщении когда я заключаю в этот тэг Ваше сообщение, dinam (оно выделено жирным) .
Про минимизацию потребления я прекрасно понимаю. Поэтому я выбрал симистор с минимальным током управления и тини, у которой рабочий ток тоже мизерный - меньше милиампера.

Сейчас полазил по даташитам интегральных диммеров (регуляторов света), вот пара схем из этих даташитов:


Техника питания - такая же. По даташитам следует, что симистор открыт в течении максимум 160 градусов, то есть минимум 20 градусов отводится на питание схемы:

[ms1]

У питания подобных схем может быть только два принципа - или пропуск полупериодов или задержка открытия симистора. Осталось определить возможность этих принципов с минимальным искажением напряжения питания нагрузки .

Кстати, если говорить вообще о подобных схемах, то возможен и третий принцип.
Можно подумать о том, как прилепить последовательно с симистором резистор и/или стабилитрон.
В открытом состоянии симистора, брать питание с них. В закрытом - как в обсуждаемых схемах.
Годится правда только для маломощных схем.