Куда уж понятнее...
Это же Ваш проект, а не мой... Вам и формулы писать...
И книжки читать...

Есть формула среднего значения напряжения через интеграл, есть действующего. Есть формула мощности.

Как связать угол отпирания с яркостью?

Я понимаю так:

есть полуволна синусоиды. Если хочу 50% яркости - то с помощью симистора я должен отсечь половину площади полуволны. Если 25% яркости - то должен отсечь 75% полуволны и т.д.

Это грубый расчёт. Верен ли он?


Вы писали, что зависимость яркости от мощности нелинейная. Где её взять эту зависимость?

Если заменить яркость на мощность, то первый пример правильный, а второй - нет. Вы формулу для зависимости мощности от тока знаете?
Про "яркость" - почитайте про законы излучения черного тела, там и формулы для связи мощности и "яркости".
Еще есть зависимость сопротивления нити накаливания от температуры... Тоже формулы имеются...

P=U*I=I2R => яркость = ток в квадрате * сопротивление

R=const => чтобы менять яркость нужно регулировать ток


Возьмём нагрузку 1кВт.

Ток 4,5А
Сопротивление 220/4.5 = 50 Ом

Чтобы зажечь на 100% яркости нужно приложить 1000Вт мощности, чтобы 50% - 500Вт, 25% - 250Вт. Так?

Отсюда следует, чтобы зажечь лампу на 50% нужно пропустить ток = квадратный корень из (P/R).

I = квадратный корень из (500/50) = квадратный корень из 10 = 3.16А (RMS)

Чтобы получить такой ток необходимо приложить приложить напряжение 220В на протяжении времени (угол альфа)... а дальше как?

Напряжение в сети U = Uo*sin(w*t). Ток в нагрузке I = U/R.

Напряжение Uo считаем постоянным, менять его нельзя. Поэтому в каждый момент времени напряжение и ток точно известны. "Регулировать ток" нельзя, единственно что можно - не включать симистор до какого-то момента времени, тогда напряжение и ток в нагрузке до этого момента времени равны нулю, а после включения симистора - находятся по указанным формулам.

Мгновенная мощность на нагрузке, когда она включена P = (U^2)/R = ((Uo*sin(w*t))^2)/R

Если проинтегрировать P за полный полупериод синуса (симистор все время включен), получим Po = (Uo^2)/(2*R). Если проинтегрировать напряжение, то получим Urms = Uo/sqrt(2) = 0.707*Uo

Если симистор включен в течении части полупериода, то интегрировать надо только ту часть (квадрата синуса), когда он включен. Когда он включен ровно половину каждого полупериода, это будет половина полной мощности. Однако когда он включен четверть полупериода, это будет вовсе не четверть мощности, а существенно меньше. Четверть была бы, если бы напряжение было прямоугольное, а оно синусоидальное.

Нет не так. Вам же объясняли, что яркость - нелинейная функция мощности. Добавлю, что еще есть кривая СПЕКТРАЛЬНОЙ чувствительности глаза. Это в Вашем случае еще важнее. В же не видите ИК излучение. Фактически для малых углов открытия лампа будет иметь отсечку по яркости. Вообще регулировка будет эффективна и относительно плавна только от 90 градусов.
О линейности вообще речь не идет. "Красивыми", в смысле линейности регулировки и постоянства спектрального состава света, будут "диммерейбл" балласты с люминисцентными лампами. А для накаливания нужно регулировать не угол, а количество включенных ламп...
Ну это для Вас уже лирика, т.к. не соответствует заданию...

В этой статье есть формула зависимости мощности на активной нагрузке от угла открытого состояния симистора. Хотя, ее не так трудно и самому вывести, если лекции по матанализу не прогуливали.

Я немного перепутал. Мне нужно регулировать не яркость, а мощность (тема диплома - регулятор мощности). Тогда мне просто нужно равномерно её регулировать. Например с шагом 10%. Т.е. - 10%, 20%,30%....90%, 100%. Сейчас буду разбираться с углами отсечки.

Да, ещё.
Где-то месяц назад я купил 3 устройства из серии устройств MasterKit которые имеют прямое отношения к моей теме:

1)Регулятор мощности 800Вт/220В (набор NK008). здесь кратко о наборе + схема
Обычный диммер. С потенциометром. Управление за счёт времязадающей цепочки.Собрал. Работает. Покрутил ручку.
2)Оптореле 220В/10А (набор NF249). Описание + схема
Твердотельное реле. В зависимости от тока управления включает или отключает симистор. Тоже самое, если ток управления подавать не с источника, а с порта контролера.
3)Устройство регулирования яркости ламп накаливания 220В/300Вт. (набор BM070). Описание
Набор пользы не принёс, так как устройство уже продаётся собраное. В упаковке нет ни схемы, ни принципа действия, ни перечня элементов. Моя вина. Когда покупал - не посмотрел, что это уже готовый набор.

Первых 2 устройства собрал и они работают. Посмотрел осцилограмы. Очень важно, что теперь под рукой имеются реально работающие части моей общей схемы. Есть перечни элементов со всемы номиналами.

При расчетах нужно учитывать еще то, что сопротивление лампочки накаливания нелинейное, т.е. R=f(I)
ЗЫ, и еще вопрос, а зачем измерять мощность?, что потом делать с полученным значением?

Необходимо какое-то новаторство. Руководитель предложил измерять мощность. Но я точно его не понял - то ли потребляемую мощность(Вт), то ли количество потребляемой енергии (Вт*ч). Потом результат измерения будет отображаться на главной панели системы (системы умный дом).

Как по вашему, что лучше чтобы отображалось и измерялось?

Вкратце о дипломе - построить исполняющие устройство для умного дома. Исполняющее устройство - диммер + реле. Диммер нужен для регулирования света. Реле для включения/отключения чего-либо - чайника, жалюзи и т.д. Устройство должно быть универсальным. Нужно регулировать мощность - запаивается симистор, нужно просто включить/выключить - запаивается реле. Используется фазовое регулирование. Устройство будет работать в связке с другими устройствами - модемом и центральным контролером. Данные от центрального контролера(панель управления), который должен находиться в пределах квартиры, будут передаваться всем исполняющим устройствам(в том числе и мне). Данные передаются по электропроводке. Для передачи на передающей и приёмной стороне используется модем. Далее модем передаёт команду (например, включить, или выключить, или включить на 50% мощности) моему устройству, которое должно её выполнить.

Попробую предложить Вам унифицировать устройство. Так как оно предполагается дистанционно программируемым, то может иметь ВЕСЬ НАБОР ФУНКЦИЙ и управлять нагрузками ТОЛЬКО СИМИСТОРОМ.

1. симистор+оптрон с кросс зеро детектором для управления мощностью посредством алгоритма Брезенхема (инерционные активные нагрузки).
2. то же но для простого вкл/выкл. можно нескольких нагрузок(ессно с несколькими симисторами-оптронами)
3. симистор+оптрон с произвольной фазой поджига для фазового управления нагрузкой
Интерфейсы так же могут быть разные. Программирование конфигурации осуществлять при включении чтением потенциала с делителя-перемычки.

Мои соболезнования в части преподавателя, всегда был невысокого мнения об этой категории "Ученых", вам достался особо одаренный.
Удумать управление освещением на кВА - это пестня.
Прочитайте про сценарное освещение в сети, можете посмотреть примеры.
Каталог
ТЕХНОЛОГИИ
Кто умеет, делает; кто не умеет, учит других; а кто не умеет и этого, учит учителей. (Це)

И энергия (счетчик все равно нужен) и мощность (новаторство). Бумага все стерпит.

Как озвучено, это проект для "Умного дома", а не для "безумной комунальной комнаты".

Кто умеет, делает; кто не умеет, учит других; а кто не умеет и этого, учит учителей, кто не умеет и этого, приносит собалезнование.

???
Откуда дровишки?

МММ_да, всегда когда ставится задача, ставится и вопрос о целесообразности ее решения. Я уж думаю, не поехала ли крыша, у этого "умного дома"? Но Вам как студенту, я могу посочувствовть, и благодаря вашей настырливости, может, чем то и помочь, если получится
2 Марк_Я для лампочек алгоритм Брезенхема не очень подходит, мигают они, и погорят быстро.

Для измерения энергии есть специальные микросхемы.
Можно посмотреть тут http://www.microchip.com/stellent/idcplg?I...=energy%20meter

2 Владимир_КПИ
Ваш покупной блок питания AC DC converter не обеспечивает гальванической развязки. Посмотрите внимательно схему включения.
Если у вашего устройства будет вилка для включения в сеть 220В то возможно такое включение, что фаза будет на корпусном выводе микроконтроллера и прикосновение к микроконтроллеру будет опасно для жизни.
Попробуйте спроектировать источник сами.
После этого конвертера поставьте DC DC с импульсным трансформатором.

Внимательно читаем мой пост:



Топикстартер обзательно НЕ АССОЦИИРОВАЛ устройство с осветителями, наоборот гворил о возможности УНИФИКАЦИИ.

Буду мерять я ток и напряжение. А что из этого можно получить? Если сделать так, чтобы считать мощность - то зачем это обычному пользователю. Что это даёт? А вот если сделать счётчик електроенергии, то это уже интерестней.

Буду я мерять мгновенные значения тока и напряжения. Потом програмнно подсчитаю среднее значение. Потом переведу в действующее. А как подсчитать Вт*часов? Читал в одной книге про счётчики енергии. Там написано, что крутиться диск и зависимости от тока, скорость вращения меняется. А как реализовать подсчёт енергии с помощью МК?

Интересно как?....

2 Владимир КПИ
Читайте пожалуйста ссылки, которые Вам дают.
Я вам давал микросхему которая сама делает выборки тока и напряжения и все перемножает. Ваша задача по SPI интерфейсу прочитать из нее эти данные и передать на центральный блок.

Если будет трансформатор - тогда устройство будет большим, а оно должно влезть в стандартную монтажную коробку(для выключателей). Конечное устройство будет вмонтировано в пластмассомую монтажную коробку для выключателя, то есть будет изолированым от человека. Команды будут поступать по електропроводке.


Завтра поеду за комплектующими. Буду собирать на макетной плате тестовый вариант. Независимое устройство.

Должно - плавно регулировать яркость при нажатии на кнопки (!!! помню, что устройство не развязано и опасно для жизни. Буду нажимать чем-то изолирующим.) и измерять мощность, записывая результат в энергонезависимую память.


Упрощённая структурная схема:

- БП (AC/DC) на 5В
- система синхронизации с сетью
- симмистор + оптопара
- датчик тока
- датчик напряжения
- МК
- 2 кнопки


Схема (немного не доделаная, но показывает общую картину):
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Что у меня есть:

- тестер
- программатор STK200/300
- паяльник, припой, флюс и т.д.(всё для пайки)


Жалко нет осцилографа. Можно было бы посмотреть сигналы.

Буду защищаться предохранителем на входе. Касаться не буду. От пола изолирую. Вроде больше ничего такого не может случиться при включении. По идее к.з. это самое страшное, что может случиться при какой-то ошибке. Должен просто предохранитель перегореть.

При отладке таких устр-в ОБЯЗАТЕЛЬНО надо использовать изолирующий трансформатор. Это мощный сетевой транс с обмотками 1:1. Отлаживаемое устр-во подключается к вторичной, поэтому касание одной рукой не вызовет удара током. И еще, осциллограф можно подключать без опаски его спалить.

Если нет мощного транса 1:1, то хотя бы маломощный, просто нагрузку уменьшить насколько можно или вообще убрать покамест.

Без осциллографа такое устр-во отлаживать очень плохо, а новичку - совершенно безнадежно, пустая трата времени.

Значит буду искать транформатор и осцилограф

+10

Тестер при отладке импульсных схем вообще вещь практически бесполезная. Весь процесс макетирования вертится вокруг осциллографа.

Еще, я бы вообще, на начальном этапе запитывал все хозяйство через маломощный трансформатор с выходным напряжением вольт в 40 переменки. Только нужно временно аналоговые цепи пересчитать. И только когда программа начнет мерять и выдавать наружу осмысленный сигнал, переходить на 220В.
Проверено, зело безопасней. К концу дня руки без участия мозга норовят влезть туда, куда ни-ни...

Завтра поеду на работу - там воспользуюсь и осцилографом и развязывающим. В принципе там есть всё, что нужно.

Сегодня ездил за комплектующими.

Купил:

- всё для входного фильтра
- всё для датчика напряжения
- всё для датчика тока, кроме шунта. Нигде не нашёл. Весь Радиорынок обошёл. Под заказ пожайлуста. Ждать 2 недели. Но купил всё-таки 5-ти ватный резистор сопротивлением 0,1Ом. И ещё есть 0,1Ом 1Вт.
- всё для системы синхронизации
- МК (ATMega 16)
- оптосимистор, силовой симистор
- панельки, макетки, предохранители, варистор, кнопки, держатели, разъёмы и т.д.

А вот +5 пока нет. AC/DC конвертер заказал - будет послезавтра. Думаю обойтись обычным блоком питания на +12В. Поставлю после 78L05. Но ведь нужно будет чтобы общий вывод был один. То есть нужно будет соединить земли +12В и 220В? И можно ли так делать?


Сначала хочу настроить "железо". То есть на выходе системы синхронизации получить меандр, на выходе датчиков тока и напряжения синусоиду.

То есть подать через автотрансформатор вольт 5 переменки и посмотреть сигналы. Если сигналы будут - буду программировать сам МК.


А вообще какие дадите рекомендации по наладке?

До защиты диплома нужно показать устройство на макетной плате. Должно мерять мощность и плавно регулировать яркость с помощью кнопок.

Если ничего не придумаю с питанием +5В, то ничего не получиться запустить.

На работе есть регулируемые блоки питания. Можно взять обычный бестрансформаторный блок питания, а потом понизить напряжение с помощью 78L05.

Вообщем, как я понимаю, нужно питание, имеющие общий вывод с сетью.

Для макета вполне подойдут 5 резисторов по 0.1 Ом в параллель. Размеры макета не важны, важен принцип работы.


Чтобы работало, земли объединять придется. Но без гальванической развязки от сети делать это настоятельно не рекомендую.


Только не через автотрансформатор (не ЛАТР), он гальванически не развязан. Я уже говорил, как лучше.
Тогда и без проблем можно связать земли с источником питания +12/+5В.

У меня на рабочем месте стоит сначала автотрансформатор, а потом развязывающий.

А можно связывать землю сети и землю блока питания без развязывающего? Когда буду отлаживать буду через развязывающий, но ведь потом когда работать будет, будет же без него.

Развязывающий нужен только для безопасности или ещё по каким-то причинам?


Чем AC/DC отличается от любого другого БП? По большому счёту отсутствием трансформатора.

То есть можно соединять общие провода сети и любого БП (с транформатором или без, AC/DC или просто зарядки от мобильного)?

Можно, если вы точно знаете, что это нулевой провод сети 220В и земля бестрансформаторного блока питания, подключенная к нулевому проводу сети 220В.

Для безопасности

AC/DC это общее название преобразователя AC напряжения в DC. Этот термин ничего не говорит о наличии/отсутствии в нем гальванической развязки.

Все без разбора замыкать не следует
з.ы. зарядки от мобильного всегда имеют гальваническую развязку, неважно какие они, с трансом на 50Гц или импульсные.

Сегодня целый день паял свою схему на макетной плате. Получилось вот что:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Есть такой БП:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Завтра заберу заказанный AC/DC конвертер(BP5041A5). Схема подключения в документации такая:

На выходе получается +5В относительно нейтрали.





Насколько я понимаю, у сети есть нейтраль(ноль) и линия(фаза). Нейтраль - это просто точка отсчёта. Она не имеет потенциала. А вот фаза меняет свой значение от -220В до +220В. Мой блок питания на 5В тоже будет отсчитывать +5В относительно нейтрали сети. Чтобы всё работало необходимо чтобы нейтраль сети и нейтраль БП были соединены.
Плохо может быть, если я соединю нейтраль сети и +5В. Тогда будет к.з.
Плохо будет если я соединю фазу сети и нейтраль БП - будет к.з.

Мне этого бояться? И чего-то другого?



Развязки чего с чем и почему?


Как определить где у чего что?

Нет.

Для конечного потребителя сетевое всегда подается со вторичной обмотки распределительного транса. Один конец этой обмотки заземлен. Провод, соединенный с заземленным концом обмотки - нейтраль. Провод, соединенный с незаземленным концом обмотки - фаза.

При отсутствии нагрузки напряжение между нейтралью и землей равно нулю. При наличии (хоть где-нибудь) нагрузок напряжение между нейтралью и землей равно падению напряжения на проводах нейтрали. При авариях (когда где-то возникает к.з.) напряжение между нейтралью и землей может кратковременно (пока не сработают автоматы защиты) подскакивать до половины сетевого - этого может оказаться вполне достаточно, чтобы убить, если держаться за провод нейтрали.


Нет. От -311В до +311В.

Моя упрощённая схема:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Мне нужно точно определить где фаза, а где ноль у сети и подключить согласно выше приведённой схеме и тогда не будет никаких проблем?


По идее можно перепутать фазу и ноль и включить их наоборот. Но тогда такое подключение должно быть и на входе устройства и на входе БП.

Но если на одном на входе устройстрва подключено фаза-нейтраль, а на входе БП нейтраль-фаза, тогда получиться короткое замыкание, что и есть самым опасным следствием неправильно подключения?


Развязывающий трансформатор нужен лишь для того, чтобы обезопасить меня. Без него я одним концом стою на нуле(земле), а если коснусь потенциала на схеме - меня ударит током. Если я буду отлаживать схему через развязывающий, чтобы меня ударило током необходимо коснуться в схеме в двух местах.

Еще раз перечитайте слова =AK= про нейтраль (нулевой провод) и землю (физическую землю, которая есть на настоящем заземлении, на батареях, на водопроводных трубах). Вывод: даже подключение общей точки схемы к нейтрали сети не гарантирует вашу безопасность. Так что отлаживайте схему через гальванически развязанный трансформатор и не ищите себе проблем. Нынче студентов-электронщиков не шибко много и вы нам дОроги

Небольшое отступление: в общем случае, находясь на толстом сухом резиновом коврике в сухой комнате, можно касаться одной рукой фазы и ничего при этом не почувствовать. Нет пути для протекания тока. Но это идеальный случай, на практике всегда есть утечки даже через влажный воздух. Поэтому я бы такой эксперимент проводить не стал


Припаяйте землю макета и землю вашего AC/DC прямо на плате, тогда одна возможная ошибка случиться не сможет.
Еще ньюанс: советские и евро розетки позволяют втыкать в них вилку двумя сторонами. Поэтому фаза сети может попасть как на фазу макета, так и на его землю. Для самого прибора это не опасно, это нормальный режим работы. А вот для отладки без гальваноразвязки это смертельно. Делайте выводы.

При отлаживании устройства буду использовать развязывающий транформатор. И тогда одно рукой можно подержаться где-угодно (можно, но проверять не буду).


Не можете вы понять чего я хочу. Другими словами:
Мне нужен внутрений источник питания для моего устройства. Где его взять? Есть под рукой AC/DC на 5В. Как правильно его подключить?

Во-во. Не могу я понять, чего вы не понимаете
Если у вас "Есть под рукой AC/DC на 5В" (BP5041A5), то схему вы уже нарисовали чуть выше, чего-же ещё нужно?

Выход развязывающего транформатора подключаете к точкам L и N макета и работаете.

Выход развязывающего транформатора подключаете к точкам L и N макета и работаете.
----------------------------------------
А важно какой из выводов вторичной обмотки развязывающего трансформатора я подключу к L, а какой к N?


А потом когда сделаю устройство, его можно подключать к сети напрямую? Просто больше не лезть руками.

Не важно, если это трансформатор, а не ЛАТР (автотрансформатор).

Да, можно.

Получается вот так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


А если через ЛАТР или напрямую в сеть подключу, что может произойти?

Владимир, будь ласка, перечитайте все прежние советы, данные вам. Там это уже раза три объяснено

з.ы. На последней картинке триак включен неправильно. Поменяйте местами триак и нагрузку.

Почему не правильно? Если триак закрыт - ток через нагрузку не течёт(всё напряжение падает на триаке). Если открыт - течёт(почти всё напряжение падает на нагрузке). Триак должен стоять перед нагрузкой.


Если я подключу напрямую устройство к сети - оно не будет развязано с землёй, что небезопсно.

А влияет ли подключение или не подключение через развязывающий на работу самого устройства в связке с БП[b]?

Почитайте как триак управляется. Так как вы нарисовали, у вас через управляющий электрод на мегу 220В шибанет. Если хотите, чтобы триак стоял на фазе, для его управления нужно применять оптотриак-драйвер типа MOC3052

Какое это имеет отношение к триаку

НЕТ. Это я уже тоже писал.

Всё, теперь всё ясно.

Подключение триака я показал условно. В своей схеме я использую подключение через оптопару MOC3052.

Но всё-таки сначала дожен стоять триак, а потом нагрузка или всё таки наоборот или это не имеет значения?

При подключении через оптопару MOC3052 это не имеет значения.

Понял.

В понедельник поеду делать дальше. Установлю AC/DC. Должен буду получить +5В. Запитаю им всё что нужно и должны будут появиться сигнал синхронизации(меандр) и сигналы с датчиков(при нулевом токе и напряжении сигналы будут соответственно на уровне 1,28В и 2,5В).

НО, чтобы запустить AC/DC ему нужно полное напряжение. Тогда полное я подам и на своё устройство. Как быть? Может пока полность не отложу устройство не пользоваться AC/DC, а брать напряжение с БП, что на фото. Подключить его напрямую к сети. На выходе получу +20В, потом на 78L05 => +5В. Соединю землю 78L05 c землём своего устройства. И будет всё относительно одной точки. Потом подам на вход устройства вольт 10 переменного напряжения. Посмотрю сигналы синхронизации и с датчиков. Если всё ок - буду программировать МК для управления симистором и измерения напряжений с датчиков.

Ещё, в описании по AC/DC вот такая схема:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла


А вот рекомендации по выбору элементов:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

В качестве диода подойдёт 1N4007? Просто у меня сомнения. Диод небольшой, а подключается к сети. Его параметры - 1000В, 1А.

Тяжелый случай. Может быть это, хотя бы частично поможет.
http://faktor8.narod.ru/svet/svet.htm

Не забудьте еще радиатор на триак прикрутить.
Он достаточно много тепла выделяет под нагрузкой.

Взял радиатор с триака диммера, мощностью 800Вт. Просто перекрутил на свой триак.

Годится. Подобный вариант отладки я вам предлагал давным-давно.
Подойдет. Гоните сомнения

На данный момент имею:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


- контроллер и микросхемы питаются от внутреннего AD/DC конвертера;
- с контролера постоянно выдавал лог 0 для отпирания симистора. Свет зажигался и постоянно горел;
- включал схему на полных 220В, 30 минут оставлял - пока всё нормально(при нагрузке 100Вт);
- на выходе блока синхронизации присутствует меандр (не выходит за пределы 0...5В)
- при изменении напряжения на входе от 0 до 220В, напряжение на датчике напряжения меняется от постоянного 1,23 до синусоидального с максимальным размахом 2.4В;
- напряжение на датчике тока также при изменении входного напряжения меняется от постоянного значения до синусоидального, но не с большим размахом, так как ток меняется от 0% до 10%(100Вт)

То есть можно сделать вывод, что аппаратная часть устройства работает(не проверял пока на полной нагрузке - 1000Вт, не оставял на несколько часов поработать, не програнял при разных температурах окружающей среды).

Теперь необходимо запрограммировать МК для выполнения следующих функций:

- плавный пуск
- плавная регулировка мощности с помощью кнопок
- измерение активной мощности и запись результата в энергонезависимую память

Подскажите возможный алгоритм работы программы.