Подскажите схемку ШИМ-регулятора для нагревательной спирали 3 кВт.
Юзал поиск, видел проекты диммеров - не подходят.
Сам когда-то делал ключ на BT138 и MOC3061 (кажется). Первое что приходит на ум - на вход оптрона подавать ШИМ. ПОлучится ли? И есть какие-нибудь подводные камни в том, что наргузка - спираль все таки имеет индуктивность. И подскажите какой-нибудь не сильно дефицитный симистор для нагрузки 3 кВт.

Спасибо.

зачем вообще шим нужен для спирали - что от неё надо получить?
температуру? , мощность? где мерить? на каком расстоянии? в каком объёме? если она не до красна - что самое главное, чтоб не выжигать воздух в помещении и с запасом - у неё инерция несколько секунд - включил выключил. мало - ещё раз включил. можно из одного компарратора сделать

получить нужно температуру, это раз. Во вторых необходимо контроллировать скорость нагрева, и постепенно менять ее, так что много/мало, включил/выключил не пойдет. Я понимаю, что учитывая инертность спирали придется долго мучиться с управляющей программой, но первое, что для этого нужно сделать- управление мощностью спирали с помощью микроконтроллера.

это тен? молоко греть или воздух?

это просто спираль, греть воздух. Типа термофена, но в закрытой камере.

Почему обязательно "ШИМ"? Включайте и выключайте спираль на целое число периодов сети. При помощи симистора, управляемого оптопарой с оптосимистором и со встроенным "детектором нуля", таким как MOC3083.

Автор вопроса - эксперт-патологоанатом



Это как раз несложно. Здесь уже советовали - включать-выключать на целое число периодов. Алгоритмуправления тривиален. Другое дело, что инерционна не спираль (на частотах выше нескольких герц - обычный интегратор, сколько электроэнергии закачали - на столько и нагрелась), а среда между нагревателем и датчиком температуры. Эта среда вносит в контур стабиллизации температуры практически чистую задержку. Впомните фундаментальное решение уравнения теплопроводности.

С ШИМ-управлением будет и другая неприятность. Нелинейная зависимость мощности от фазы ШИМ. Не говоря о гораздо большем уровне помех.

А как-нить поближе к практике...
хочу получить максимальную мощность - врубаю на все время единичку на выходе мирокконтроллера - на входе оптрона.
Хочу получить 32 и 55 процентов мощности - что делать?

Как что? Из каждых 100 периодов сети (или полупериодов, если хотите) 32 или 55 держать оптрон включенным, остальные - выключенным. Инерции не почувствуете.

1. Делаете датчик перехода через нуль - чтобы включать правильно.
2. если врубаете - врубаете сразу на два полупериода. Для этого нужно симистор открывать на время больше одного полупериода. То есть квант времени - один полный период. Или несколько полных периодов - как Вам нужно. Чем больше квант времени - тем меньше будете дергать сеть, но и тем больше шум температуры. Тут важен копромисс.
3. Заводите две переменные типа int. В первой - задаваемый уровень мощности, в процентах - число от 1 до 100. Во второй текущая энергия, первоначально - ноль. В начале кванта времени увеличиваете величину второй переменной на значение первой. Если значение второй переменной оказалось меньше 100 - не греете в этом кванте времени сираль. Если больше или равно 100 - уменьшаете это значение на 100 и греете спираль.

Для оценки получаемого шума температуры оцените из простейших физических соображений, на сколько градусов нагревается спираль за один квант времени при полной мощности нагревателя. Гарантировано, что шум температуры будет не больше, если, конечно, не будет шуметь датчик температуры и контур не будет возбуждаться..

В некоторых муфельных мощных печках вообще на реле ШИМ делают :-)
Период порядка 30 секунд.

а в старых термостатах кварцевых термодатчиком была ртутная трубка на 60 и 60,5 градусными контактами и триггер на транзисторах

а в неплохих отечественных паяльниках релейный нагрев жала


силовой прибор подобрать легко - главное про гистерезис не забыть

хм... вот тут все предлагают считать полупериоды. Видимо техзадание сказывается - регулируем температуру, а она инертна, значит сойдет...

А если бы нужно было сделать регулировку яркости лампы, как бы вы делали? Валяется у меня дома диммер, но он с ручкой, а если понадобится регулировать с контроллера, как тогда?

Извиняюсь, если я где говорю глупости, я не инженер, я, медик.

Конечно - нужно обязательно плясать от техзадяния. Универсальных решений не существует.

Если регулировать яркость лампы - то тогда скорее всего ШИМ необходим. Точно так же: ставите детектор перехода через нуль и таймером отмеряете нужное время до открытия оптосимистора в данном периоде. Только с нелинейностью характеристики все равно нужно бороться, тем более, с сильно нелинейной зависимостью яркости от подводимой электрической мощности. Ну и если мощность большая и требуется сертификация на ЭМС - потребуются фильтры. Или другое решение : выпрямитель - ВЧ преобразователь, управляемый однокристаллкой. Примерно как сейчас в новых экономичных лампах делают.

Тогда бы для управления силовым симистором использовали оптопару MOC3053 с оптосимистором, который может открываться в любой момент времени. На вход мк подавали бы импульсы от детектора, обнаруживающего моменты перехода сетевого через 0. Далее программно отчитывали время от перехода через 0 до нужного момента и подавали бы импульс на оптопару.

Однако такая штука генерирует много помех, из-за чего мк может сбоить, особенно если мало опыта конструирования подобных устр-в.

Кстати... мне ведь необязательно переменный ток нужен. Если его выпрямить, и работать с ним как с постоянным, тогда не нужно будет ловить эти переходы через нуль, отмерять что-то таймером - включил в AVRке PWM и все ништяк.
Есть готовые решения такого плана?

То есть меняем техзадание:
Дано: 220 вольт выпрямленного, сглаженного конденсаторами напряжения. Спираль 3кВТ, PWM сигнал от МК.

Как согласовать?

Чувствую эта тема повторит тему про динамик и МК )))

На трех киловаттах это уже может оказаться не очень просто при однофазной сети.

Спросите лучше, как заэкранировать. Ибо получится глушилка для "вражеских голосов".....

Казалось бы: при чем тут Пу?

для сглаживания 220 вольтового полученного из переменки сигнала мощностью 3квт понадобится фильтр из дросселей и конденсаторов соизмеримый по габаритам с реастатом, которым можно будет напрямую линейно менять мощность, идущую на спираль.

так что детекор перехода через 0 это оптимальное решение

ОК. Будем мозговать. Спасибо.

Да не нужно Вам ничего выпрямлять... Как Вы тиристор закрывать собираетесь? Шим можно сделать на 555 таймере. К нему резистор паременный с красивой ручкой для ручного управления. Не хотите опторазвязку с контролем нуля - мотайте трансик на феррите. Импульсы почаще подавайте - килогерца 2-3 и все. Ну... изредка будет помеха. Не хотите ее иметь и имеете аллергию к опторазвязке - сделайте самодельный детектор нуля.
Типа - от анода через резистор открывается транзистор, который когда откроется зашунтирует катод-упр. электрод, куда от трансформатора импульсы приходят. Если симистор - то мостик диодный...
Можете туда еще стабилитрон прифантазировать. Еще однопереходные транзисторы...
Вот тиристор на 3 киловатта - 15 ампер есть уже у Вас? Если нет такого, можно два 10-амперных встречно-параллельно так, чтобы они на разных полуволнах работали. На полную мощность долго не протянут, может быть... Как сложится...

Пардон, скачал даташит на MOC3083 - как с его помощью переход на ноль детектировать? Я думал он имеет выход на котором появляется единичка при переходе на ноль, эту единичку можно обработать на МК.
Объясните чайнику...

Пардон, скачал даташит на MOC3083 - как с его помощью переход на ноль детектировать? Я думал он имеет выход на котором появляется единичка при переходе на ноль, эту единичку можно обработать на МК.
Объясните чайнику...

Ничего он не выдает - это реле, которое НЕ ВКЛЮЧАЕТСЯ, когда напряжение сети больше некоторого порогового значения - вольт 10- 20 (не помню точно). Это для довольно медленных ШИМов удобно. Типа -
5 секунд выключено - 0.5 секунды включено. Чем длиннее суммарное время, тем точнее (точность - примерно 1 полупериод) воспроизводится средняя мощность, но колебания температуры больше.
А если контроллер сам следит за фазой сети, то он может в нужное время включать тиристор. Тогда такой МОС в принципе не нужен, а можно взять другой - без контроля нуля сети. Но цена-то одинаковая примерно, поэтому можно любой.

ТОгда я ровным счетом ничего не понимаю....
Принцип я понял так: в секунду 50 колебаний, один период 20 мс.
Переход через ноль происходит через каждые 10 мс.
Если я хочу 100% мощности, то мне нужно чтобы управляющий сигнал подавался в течение 10 мс всего полупериода.

Если я хочу 50% мощности то я ловлю переход через ноль, жду 5 мс секунды, включаю управляющий сигнал до детектирования перехода через ноль.

Если я хочу 30% мощности, то я жду 7 мс, включаю управляющий сигнал до следующего перехода через ноль.

Если я неправиьлно понял, поправьте. Если правильно, объясните как сделать, и причем тут оптрон?

А вот мне бы примерно то же, но попроще - стабилизатор температуры для муфельной печи нужен. 2,5КВт, двухфазная. Собираюсь мерять температуру и включать/выключать ТЭН при выходе за границы "холодно/горячо". В регуляторах мощности я полный ноль, увы.

Как бы это сделать безболезненно для окружающих электронных устройств, людей, и микроконтроллера (AVR) который будет следить за температурой?

Пока мысли легли в сторону вот такой схемки, с установкой вместо тиристоров T122-25-11 тиристоров 25TTS12FP:

Я не прав? Оно помрет?

Или есть лучшее решение?

100 полупериодов с секунду. Если хотите 50% мощности пускаете ток в светодиод МОСа, скажем, 5 (0.5) секунд, а следующие 5 (0.5) секунд не пускаете...
А за переходом через ноль сети МОС сам следит, а Вы перестаете про это думать и экономите на пенталгине.


Где Вы эту схему взяли? Нечто неканоническое... Каким путем у Вас ток открывания в управляющий электрод должен течь? Неужто через второй тиристор? Нормальные люди так не делают. Управляющий ток обычно берут с анода. Когда тиристор открывается - ток кончается...

А если 30 % то соответственно 0,3 и 0,7 сек? Еханый бабай, так мы к тому же PWM и пришли. О чем тогда разговор был?
Вот :

Так Вам что больше (не)нравится ШИМ или PWM?

Разве это не одно и то же?
А вообще ШИМ(PWM), мне как раз таки нравится, я с него и начал тему, но появились оппоненты.

А если сделать ШИМ, то не получится ли так как в первом посте темы http://electronix.ru/forum/index.php?showt...oc3061&st=0

брр... чайник я... если включить симмистор в начале периода, то до перехода чере ноль его не выключишь... Значит надо брать оптрон без детекции нуля и как-то самому искать способ его детекции...

Так Вам же не светить, а греть. И Ваша спираль намного толще спиральки лампочки.
А чего же Вы хотите добиться? Или добить кого?

Нет вам уже писали.
Сигнал перехода через ноль заводите на вход прерывания.
Выходной порт P на управляющий вход MOC3083.
Заводите две ячеки
А управляющее воздействие.
В вспомогательная

Вход в прерывание
B= B+A
Если перенос порт P=1 иначе P=0
Выход из прерывания

Если управляющее воздействие 1.
то тиристор откроется на один полупериод из 256
Если 128 то будет открыватся через один полупериод
Если 256 то все ремя открыт.

скачал доку AVR182 - детектирование перехода через нуль с помощью МК. Там сигнал подается через мегаомные резисторы непосредственно на вход AVR. Боязно только что гальванической развязки нет. А нельзя ли сигнал взять со вторичной обмотки 5-ти вольтового трансорфматора, которым я буду питать МК, до выпрямления? И как подсчитать сопротивление резисторов, через которые надо сигнал подавать?

Или может быть есть оптроны с детекцией нуля имеющие соответствующий пин, генерирующий единичку при переходе через ноль?

Взять-то можно, но для укручения фронтов еще бы транзистор... Только скажите, зачем Вы ТАК ХОТИТЕ привязываться к фазе сети? Для терморегулятора это абсолютно не нужно... Я в этом абсолютно уверена.
Более того, если Вы хотите фазовое управление сделать, то это будет нелинейно и помехи...
А если не фазовое управление, то зачем фаза сети?

Может быть в силу того, что я Чайник, я чего-то не понимаю, но половина участников мне советует детектировать фазы, а вы и еще кто-то, говорите - зачем это нужно?



Вот что написали в ветке, ссылку на которую я приводил ранее


Таким образом, мне кажется что если посылка импульсов от контроллера и переходы через ноль в сети будут асинхронны, то результат будет непредсказуемый. Я не настаиваю, но мне так кажется. А вариант с детекцией фазы микроконтроллером позволяет хотя бы предполагать, что происходит в цепи.

Вот кто-то там где-то порой писал -
-------------------------------------------------
Длительность полупериода сетевого напряжения равен 10 милисекунд, то есть, открыв симистор через 2 милисекунды, получится яркость в 80%, открыв через 7 милисекунд - яркость в 30%.
-------------------------------------------------------
Но писал он это неправильно. Потому как, надо синус в квадрат возвести, а потом проинтегрировать по тому отрезку времени - 8 или 3 миллисекунды... Так вот таких цифр не получится... Была бы меандрическая сеть... тогда бы да... А так - нет.
А то, что Вам кажется, что при отсутствии синхронизации с сетью будет непредсказуемый вариант, то тут уже Вы ошибаетесь или заблуждаетесь. Вот возьмите период 3 секунды. В нем будет 300 полупериодов. Ошибка, вызванная рассинхронизацией может составлять одну трехсотую от максимальной мощности. А если 10 секунд - одну тысячную. А если вдуматься, что напряжение сети, наверняка, имеет намного большую нестабильность, а мощность, соответственно, вдвое большую, то становится ясно, что не нужно тут этот огород городить.
А только полить...
А еще посчитайте, с какой точностью Вы можете привязаться к нулю и с какой временной точностью открыть тиристор внутри полупериода.

Все, Татьяна, спасибо, теперь до меня дошло. Я попался на эту удочку, и как-то не подумал, что если включить управляющий импульс где-нибудь посередине полупериода, то только в нем нагрев будет 50 %, а в следующем полупериоде включение произойдет сразу и на весь полупериод.

Ну тогда просветите меня, чтобы я окончательно понял - зачем в оптосиммисторах детеция перехода через ноль, что она дает? Экономит ресурс самого оптосиммистора? Ведь высоковольтному симмистору, которым оптрон управляет по барабану что на его входе до следующего полупериода.

Позволяет экономить на внешних детекторах нуля сети.

А что скажете насчет этой схемы?


Микросхема DA1 – КР1182ПМ1
Пишут что на вход можно подавать ШИМ с контроллера.
Параметры ШИМ не указаны.

Эта схема чем-нибудь лучше?

Полная версия где-то здесь http://edm2007.narod.ru/hshema9.html

1. Это же фазовый регулятор - режет на части сетевую синусоиду... и косинусоиду...
2.Оно Вам Не Нужно.
3. Оно нелинейное.
4. Оно создает помехи.
5. #Сказка про белого бычка...
6. Go to 1.

Это более-менее верно только для маломощных нагрузок и для очень редко включаемых-выключаемых мощных нагрузок.

Дело в том, что без привязки к моменту перехода сети через 0, невозможно гарантировать, что на нагрузке будет одинаковое количество положительных и отрицательных полупериодов. Если же их будет разное количество, то устройство в сущности станет выпрямителем. Значит, оно будет потреблять помимо переменного тока некоторый постоянный ток. Этот постоянный ток, проходя через обмотку распределительного трансформатора, создаст подмагничивание сердечника. В результате ворастут потери в трансформаторе, нагрев, и т.п.

Вообще-то стандарты регламентируют уровень постоянной составляющей потребляемого тока. Обычно он не должен превышать нескольких миллиампер. Это довольно жесткое требование, не всякий диммер с ним справится, приходится принимать специальные меры для симметричного отпирания симистора в каждой полуволне. А для оптосимисторов со встроенным детектором нуля все равно приходится следить за сетью, чтобы гарантировать одинаковое кол-во положительных и отрицательных полупериодов в нагрузке.

Теперь, когда буду включать утюг, обязательно буду быстро-быстро считать полупериоды, чтобы знать, когда его можно выключить, дабы не повредить трансформатор в будке... Боже! Там же терморегулятор релейный... С ним-то что делать? А еще духовка 4 киловатта... Как страшно жить теперь... А террористы... Ведь диоды у нас свободно продаются...

Так а чего релейный не релейный ? При токе 5 А типичного утюга этот лишний полупериод "растворится" за 1-2 минуты в общем токе... Или Вы шутите так ?

Какие уж тут шутки... А если ночью, когда все мирно спят, включить на один (нечетное число) полупериод, тогда не растворится...

Вот была недавно похожая темка, которую какой-то нехороший человек прикрыл. Тема про измерение температуры через сопротивление тэна. В самый последний момент я лично проверил изменение сопротивления спирали своей плитки. Было где-то 10%. И если она нагрелась до 700С, то теперь мне ясно, что мерить с точностью +-25С вообще труда не составляет. Реально сделать и +-10С. Жаль не могу это в ту тему написать.

Для Австралии действует стандарт AS3300, согласно которому бытовые приборы должны конструироваться так, чтобы DC компонента тока не превышала 5 мА.

Посмотрите, например, http://www.integratedelectronicsolutions.c...4-datasheet.pdf
• All ON cycles consist of an integral number of mains cycles
• No DC component in the mains supply

А так вы вольны, конечно, делать что угодно. Можете хоть взрывчатку в авоськах в автобусах возить, по простоте душевной.

Так то в Австралии... А у нас тут, действительно, многие возят взрывчатку в автобусах и метро. И не все они террористы, некоторые охломоны...
А по поводу 5 миллиампер... Это весьма казуистическая вещь. Вот возьмите мощную лампу и включите ее через то smart-устройство, которое в Вашей ссылке. Так вот если On будет 1 целый период, то за счет изменения сопротивления спирали от температуры dc component будет намного (НАМНОГО) больше 5 миллиампер, уверяю Вас. Даже в Австралии.

Хотелось бы увидеть хоть какие-нибудь расчеты, подкрепляющие эти уверения.

Я же со своей стороны приведу такие соображения. Предположим, мы управляем спиралью мощностью 2.2 кВт при помощи диммера, т.е. симистором с произвольным углом отпирания. Ток через спираль в рабочем режиме равен 10 А rms, амплитуда тока 14.1 A. Установим угол отпирания симистора равный 90 градусов (т.е. 5 мс). Какой величины может быть при этом разница между углами открывания симистора в положительном и отрицательном полупериодах, чтобы величина выпрямленного тока не превысила 5 мА?
t=(10 мc)*(5 мA)/(14.1 A) = 3.5 мкс. Добиться такой точности непросто даже профессионалам.

Теперь попробуем оценить, какой величины может получиться постоянный ток, если мы начнем регулировать ту же спираль, открывая симистор целиком на полупериод, но не заботясь о том, чтобы он оставался открытым полный период. Не связываясь (для простоты) с алгоритмом Брезенхейма, мы тем не менее хотим получить 256 градаций мощности. Период 256*10 мc = 2.56 сек, за это время разбаланс по времени между положительной и отрицательной полуволнами тока в худшем случае составит 10 мс, величина тока 10 А. Постоянный ток через нагрузку Idc = (10 A)*(10 мс)/(2.56 сек) = 39 мA. Ни за счет динамики нагрева спирали, ни за счет механических регуляторов, вы не получите таких цифр даже близко, "уверяю Вас" ©.

Чтобы не нарушать правила, период цикла регулирования надо увеличить до 20 сек. Или же - все же синхронизировать микроконтроллер с сетью и гарантировать, что симистор будет всегда открыт в течении полного периода. При этом период цикла регулирования возрастет всего вдвое, до 5.12 сек; если же уменьшить число шагов регулирования, то период можно уменьшить как заблагорассудится.

Вообще то все правильно тебе тут сказали. Ставишь детектор нуля и все. У меня была задача сделать регулятор для нагревательной спирали 2 кВт. Для начала я тогда взял книгу Ю.А. Евсеев, С.С. Крылов Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре. Энергоатомиздат. 1990г. Почитал его понял что такое симистор и принцип управления симистрами. Тогда было мало времени и я не стал свою схему городить а нашел в журнале Радиоконструктор 07-2001 статью "Симисторный регулятор большой мощности". Вот ту схему что там приведено я сделал быстро( используется диодный мост и динистор) и запустил печку. Уже года два как им пользуюсь. Есть конечно колебания температуры между значениями которое показывает термопара утром и вечером (скорее всего это связано с колебаниями напряжения в сети), но они для меня не существенны (термопара хромель-алюмель, максимум отклонения что я видел это 50-70 градусов). Недостаток схемы - регулировка температуры производится человеком используя переменный резистор, нет обратной связи через термопару. Да вот хочу сделать на микроконтроллере или используя старый компьютер обратную связь. Сигнал с термопары завожу в комп используя сигма дельта ацп (или взять старый советский вольтметр там помоему есть цифровой выход) а из компа по SPI интерфейсу регулировать цифровой потенциометр. До реализации еще не дошло, так как старая схема уж больно хорошо работает Для моих задач точность поддержания температуры и время отклика на изменение температуры пока что не имеет большого значения. А симистр я взял тот что у меня был ТС2-80. (других не было).
Ну раз Вы не задали вопрос о точности регулировки то наверно она для вас не так важна.

Tanya

Да нелинейность есть, но к этой нелинейности со временем привыкаете. Уже знаете на сколько надо подкрутить резитор что бы выйти с 800 градусов на 900 градусов и например со 100 градусов до 200 градусов. Т.е делаете простую калибровку угол поворота - температура.