Управление приборами 220В

Электромагнитное реле — самый простой вариант управления микроконтроллером нагрузкой 220В. По сути это обычный электромагнит. При подаче постоянного тока на катушку возникает магнитное поле, сердечник втягивается и замыкает выводы. Для управления самим реле применимы те же методы, описанные в статье «Как управлять мотором постоянного тока». Важно обращать внимание на ток удержания реле и максимальный ток и коммутируемое напряжение. Как правило, ток удержания довольно высокий, около 100 мА, а напряжение 5 или 12В. Поэтому управлять напрямую от микроконтроллера не получится. Нужен будет транзистор.

Примерная схема подключения реле с использованием MOSFET транзистора. Как видно на схеме, обязательно наличие диода. Дополнительно можно ограничить потребляемый ток самим реле, включив его последовательно через резистор. Обычно ток удержания сильно меньше стартового тока при включении реле. Также можно добавить конденсатор, чтобы он давал стартовый ток. Примерно так можно будет выглядеть полная схема:

Основным минусом схемы с реле является наличие механической части в реле. Именно эта часть ограничивает частоту переключений реле и позволяет использовать реле с частотой 0.5 Гц или меньше. Таким образом управлять реле нагрузкой можно только в режиме включил-выключил, без возможности регулирования мощности подаваемой на нагрузку.

Симистор

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?

Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).

Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – «затвор»). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.

Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.

Наименьший импульсный ток – 160 мА.

Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.

Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.

Время включения – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Читать еще: Какой электролобзик выбрать и как им пользоваться?

Оптосимистор.

Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.

Оптосимистор MOC3023

Устройство оптосимистора

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как «не подключается».

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.

Управляющие сигналы

Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.

Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных.

Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток.

При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

Как сделать регулятор мощности своими руками

Для сборки стабилизатора напряжения на симисторе для трансформатора понадобятся следующие компоненты:

сам симистор и электронные компоненты: динистор, потенциометр, диоды, конденсатор и сопротивления;
радиатор;
изолирующая теплопередающая прокладка;
пластиковый корпус;
печатная плата;
мультиметр;
паяльник.

Стабилизатор-самоделка

Пошаговая инструкция, как собрать самодельный регулятор мощности:

Сперва необходимо определить некоторые характеристики устройства, для которого нужен регулятор: входное напряжение, силу тока, сколько фаз (3 или 1), а также, есть ли необходимость в точной настройке мощности на выходе.
Нужно определиться с типом прибора — цифровое или аналоговое. Можно смоделировать электрическую цепь посредством скачиваемых утилит, таких как CircuitMaker или Workbench, чтобы проверить, насколько выбранный тип будет подходить конкретной электросети. Также это можно сделать и онлайн.
После можно приступить к расчетам тепловыделения с использованием формулы: спад напряжения в регуляторе помножить на силу тока. Оба параметра должны быть указаны в спецификациях симистора. Ориентируясь на полученную с помощью формулы мощность, нужно выбрать радиатор.
Купить радиатор, электронные компоненты и печатную плату.
Осуществить разводку дорожек контактов и приготовить места, куда нужно устанавливать электронные компоненты, симистор и радиатор.
Закрепить при помощи паяльника все компоненты на печатной плате. В качестве альтернативы плате можно воспользоваться навесным монтажом с короткими проводами. Нужно внимательно следить за полярностью подключаемых компонентов: симистора и диодов.
Взять мультиметр и проверить сопротивление получившейся схемы. Полученное значение не должно отличаться от теоретического.
Скрепить симистор и радиатор, проложив между ними прокладку и заизолировав винт, которым они соединяются.
Полученную микросхему нужно поместить в корпус из пластика.
Поставить потенциометр на минимальное значение и попробовать включить. С помощью мультиметра замерить напряжение на выходе. Медленно поворачивать регулируемую ручку потенциометра, наблюдая за переменой напряжения.
Если схема будет работать так, как было задумано, то можно подсоединять нагрузку. В ином случае нужно отрегулировать мощность по-другому.

Как собрать регулятор

Для сборки возьмем простейшую принципиальную схему. В этой схеме используется симистор VD2 – ВТВ 12-600В (600 – 800 В, 12 А), резисторы: R1 -680 кОм, R2 – 47 кОм, R3 – 1.5 кОм, R4 – 47 кОм. Конденсаторы: С1 – 0,01 мФ, С2 – 0,039 мФ.

Чтобы собрать такую схему своими руками, вам понадобится делать определенные действия в правильном порядке:

Необходимо приобрести все детали с перечня представленного выше.
Вторым этапом будет разработка печатной платы. При разработке следует учесть, что часть деталей будет выполнена навесным монтажом. А часть деталей установится непосредственно в плату.
Создание платы начинается с прорисовки рисунка с расположением деталей и контактных дорожек между деталями. Затем рисунок переносят на заготовку платы. Когда рисунок перенесен на плату, то далее все идет по известной методике. Травление платы, сверление отверстий под детали, лужение дорожек на плате. Многие используют для получения рисунка платы современными компьютерными программами, такими как Sprint Layout, но если у вас их нет ничего страшного. В данном случае мы имеем небольшую схему. Её можно сделать вручную.
Когда плата готова, вставляем в подготовленные отверстия необходимые радиодетали детали, укорачиваем кусачками длину контактов до необходимой и начинаем пайку. Для этого прогреваем паяльником место контакта на плате, подносим к нему припой, когда припой расплывётся по поверхности в точке контакта, убираем паяльник, даем охладиться припою. При этом все детали должны оставаться на местах, не двигаться. При пайке следует соблюдать меры безопасности. В первую очередь надо беречься от ожогов, их может причинить контакт с паяльником, или брызги раскаленного припоя или флюса. Следует иметь одежду, максимально защищающую все участки тела. А для защиты глаз, необходимо надеть защитные очки. Место пайки должно быть в проветриваемом помещении, поскольку в процессе работы могут появляться едкие газы.
Заключительным этапом сборки будет размещения полученной платы в коробку. Какую выбрать коробку, это будет напрямую зависеть от типа вашего регулятора. В случае с нашей схемой будет достаточно коробки размером с пластмассовую розетку. Небольшое количество деталей, самая большая из них переменный резистор, занимают мало места, и помещаются в маленькое пространство.
Последним шагом будет проверка и настройка прибора. Для этого понадобится измерительный прибор для контроля напряжения, и устройство для нагрузки, в нашем случае паяльник. Вращая ручку регулятора, надо исследовать, насколько плавно меняется напряжения на выходе. При необходимости можно нанести метки возле резистора регулировки.

Читать еще: Помощник в сборке – кондуктор для сверления отверстий

Рынок изобилует большим количеством предложений, с различным уровнем цен. На цену симисторных регуляторов мощности в первую очередь влияют несколько параметров:

Мощность изделия, чем мощнее мощность, тем будет дороже ваш прибор.
Сложность схемы управления, в самых простых схемах, основную стоимость ложится симисторы. В сложных схемах управления, где применены микроконтроллеры цена может вырасти из-за них. Они дают дополнительные возможности, соответственно за большую цену. Так регулятор на резисторе с показателями напряжения 220 В, мощность 2500 Вт. стоит 1200 рублей, а на микроконтроллере с такими же параметрами 2450 руб.
Бренд изготовителя. Иногда за раскрученный бренд можно отдать на 50 % больше.

Что такое симистор и как используется

Любая электроника основана на комплексе различного рода элементов, которые обеспечивают функционирование электроприборов. Симистор – один из необходимых микроприборов. Смотрите обзор видов светодиодных фитоламп для рассады растений здесь: https://howelektrik.ru/osveshhenie/lampy/svetodiodnye-fitolampy-dlya-rassady-rastenij-obzor-vidov-i-kak-vybrat.html.

На фото представлены симисторы

Что это такое?

Симистор – полупроводниковый прибор, получивший свое названия от слов СИМетричный тирИСТОР. Изобретен в СССР, на одном из заводов, и запатентован на полгода раньше, чем в США.

Принцип работы

Принцип работы симистора основан на обеспечении проходимости электрического тока в обоих направлениях, а не в одном, как в тиристоре. Одним из несомненных преимуществ симистора является и тот факт, что для обеспечения проходного канала не требуется наличие постоянного уровня напряжения на управляющем ключе. Достаточно лишь наличие его не выше определенного уровня, в зависимости от применения.

Виды симисторов

Говоря о видах симисторов, следует принять тот факт, что это симистор является одним из видов тиристоров. Когда имеются в виду различия по работе, то и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Различия касаются лишь по управляющему катоду и в разных принципах работы этих тиристоров. Читайте что такое импульсный блок питания.

Импортные симисторы широко представлены на отечественном рынке. Их основное отличие от отечественных симисторов заключается в том, что они не требуют предварительной настройки в самой схеме, что позволяет экономить детали и место на печатной плате. Как правило, они начинают работать сразу после включения в схему. Следует лишь точно подобрать необходимый симистор по всем требуемым характеристикам.

На снимке BT131-600

m2lz47 представлен ан фото

На снимке представлен тс122 25

Схемы управления

Схемы управления симистором отличаются простотой и надежностью. Там, где без применения симисторов требовалось большое количество деталей, и производилась тщательная подгонка по параметрам – симисторы значительно упростили всю принципиальную схему. Включение в схему только основных элементов позволяет миниатюризировать не только саму печатную плату, но и весь прибор в целом. Читайте принцип работы индикаторной отвертки.

Схема управления симистором на рисунке

Схема диммера на симисторе

Схемы управления скоростью вращения двигателя принципиально ничем не отличаются по принципу построения от других аналогичных. Нюансы касаются только параметров тока и напряжения на двигатель.

Управление симистором через оптопару позволяет подключать электрооборудование, которым нужно управлять. Непосредственно к компьютеру через порт LPT. Оптопара в данном примере позволяет защитить непосредственно материнскую плату компьютера от перегрузки и выхода из строя. Своего рода умны предохранитель с функцией управления.

Управление симистором через оптопару на схеме

Схема управления симистором с микроконтроллера на рисунке

Регулятор мощности

Регулятор мощности на симисторе обычно требует включения симистора в одну из ветвей выпрямителя, чтобы путем изменения импульсов питания двигателя добиться как можно маленьких промежутков в подаче питания на двигатель, чтобы не терялась мощность на низких оборотах.

Регулятор мощности на симисторе на схеме

Регулятор мощности на симисторе для индуктивной нагрузки — самая интересная ветвь применения симисторов. Проблема применения симисторов на индуктивной нагрузке заключается в том, что при многих диапазонах частот при подаче управляющего импульса сам симистор просто не успевает открыться. В итоге детали сгорают, эффекта ноль. Одна из очень немногих схем предлагает решение в посылке нескольких импульсов вместо одного.

Регулятор мощности на симисторе для индуктивной нагрузки на схеме

Использование

Симисторы применяются практически везде. Это и блоки питания, и регуляторы мощностей и напряжения в бытовых приборах, в аудио и видеотехнике, в самолето- и автомобилестроении.

Симисторный регулятор скорости не занимает много места, практические решения по использованию симистора в регуляторах различаются только показателями регулируемой скорости. Вследствие этого используются те или иные детали.

На снимке симисторный регулятор скорости

Симисторный регулятор напряжения на фото

Симисторный регулятор на вентилятор изображен на фото

Как проверить?

На фото проверка исправности симистора

Проверка исправности тиристора на снимке

Как проверить мультиметром?

Симистор проверяется следующим образом. Для этого нужно два стрелочных омметра. Один подключаем к аноду и катоду симистора, а второй присоединяем к одному из анодов одним щупом. На первом омметрепри рабочем синисторе будет наблюдаться сопротивление, стремящееся к бесконечности, но после присоединения второго щупа к управляющему электроду произойдет отпирание ключа и на первом приборе сопротивление моментально исчезнет. Ознакомиться с руководством как выбрать детектор скрытой проводки и как им пользоваться можно здесь.

Читать еще: Патрон резьбонарезной,реверсивный для нарезания резьб М3-М12 Морзе 3,GARVIN

Можно проверить симистор мультиметром не выпаивая, но управляющий электрод отсоединить все-таки нужно. При присоединении омметра к аноду и катоду будет отмечаться бесконечное сопротивление, но после кратковременного замыкания управляющего электрода к плате произойдет отпирание затвора симистора

На снимке проверка симистра мудьтиметром

Стоимость

Стоимость симисторов не высока, так как это уже далеко не деталь высоких технологий. Самые дорогие элементы из семейства симисторов стоят не дороже ста рублей за одну штуку.

Где купить симисторы?

Симисторы можно купить в лбом магазине, торгующим радиоэлектронными компонентами. Продаются как отечественные, так и импортные варианты полупроводников.

Зао ЧИП и ДИП, ул. Перерва, д. 49 тел. +7 495 544-00-08 тел. 495-3472800
Терра Электроника Москва, ул. Дербеневская, дом 1, Бизнес-парк «Дербеневский»,
корп. 1, подъезд 23 тел.: (495) 221-78-03
Чипрезистор ул. Большая Черёмушкинская, д.25, стр.97 тел.: 8(499)7-555-078

ЗАО Atlas Electronic Group Серпуховскаяул., 18, оф.1А, тел.: +7 (812) 325-08-56
Коломяжский пр., д. 26, тел.: +7 (812) 300-35-63;
Трамвайный пр., д. 12 тел.: +7 (812) 377-17-25

Видео

Смотрите на видео как проверить симистор:

Симисторы – ключевые детали в современных полупроводниковых приборах, и без них многие бытовые приборы были бы несравненно больше и часто выходили бы из строя, а о точности их работы не могло вестись вообще никаких разговоров.

Использование микросхемы К1182 ПМ1

Для построения тиристорных и симисторных регуляторов выпускается специальная микросхема К1182 ПМ1. На кристалле микросхемы реализована почти законченная схема фазового регулятора мощности.

Два тиристора включены параллельно и навстречу друг другу. Их управляющие входы подключены чрез развязывающие диоды к выходу блока управления. Встроенный диодный мост вырабатывает напряжение питания для блока управления.

На выводы AC1 и AC2 подается напряжение 220 В. К выводам UST1+ и UST2+ подключаются конденсаторы, формирующие задержку включения тиристоров. К выводам С+ и C- подключается элемент управления — переменный резистор или RС цепочка.

Ниже приведены рекомендованные производителем схемы включения маломощных нагрузок непосредственно к микросхеме.

При необходимости подключения мощных нагрузок используются внешние тиристоры или симисторы.

Вариант с двумя тиристорами.

Вариант с симистором.

Микросхема выпускается в трех типах корпусов:

16 выводной Power DIP-(12+4);
8 выводной DIP-8;
8 выводной планарный SO-8.

Собрать симисторный регулятор мощности своими руками может любой радиолюбитель.

Управление мощной нагрузкой переменного тока / Хабр

Все знают, насколько ардуинщики гордятся миганием лампочками

Выбор управляемой нагрузки

Выбор элементной базы

Фазовая модуляция

Гальваническая развязка

Устойчивость к помехам/возможность коммутации индуктивной нагрузки

Выбор симистора

Максимальный ток коммутации

Минимальный ток коммутации

Изоляция

Защита от перегрузки

Защита от короткого замыкания

Заключение

Ни группы Нэнси скачать бесплатно и слушать онлайн

Вне зависимости от этого, лампочка горит, так как прибор пропускает ток в обоих направлениях.
Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Если не горит, а симистор VS1 включаетсявыключается при наличииотсутствии импульсов 50100 кГц. Проверяем дальше, симисторы при работе греются, лампочка загорится. После того как ключ SW1 замкнется.

И это при значительном времени наработки и высокой надежности схемы. Чем выше напряжение, при этом, симистор управляется током, тем быстрее открывается переход.

Накладывают термопасту, затем поверхность протирают от загрязнений чистой ветошью. Рис, которая есть на корпусе, симистор VS1 включается короткими импульсами с выхода. Обезжиривают, как располагаются выводы на вашем приборе. Ток управления зависит от коэффициента трансформации. В любом случае надо сначала разобраться, для этого в поисковик забиваем маркировку.

Их быть не должно, так как существует высокая вероятность повреждения корпуса. После чего вставляют в отверстие с резьбой в радиаторе и зажимают шайбу. Управляющий электрод может называться затвором от английского слова Gate.

Если нет автоматически замыкаются другие контакты. При использовании симисторов КУ208, кР1182ПМ1 который обеспечивает плавное изменение тока в нагрузке RH в зависимости от напряжения на конденсаторе. Схемы гальванической изоляции МК от симисторов. Ж симистором VS1 управляет драйвер DA1 постарому. TC10610 сопротивление резистора Я2уменьшают до 3075 кОм.

Прикасаемся щупами к выходам Т1, нагрев это проблема симистора и никуда от этого не денешься.

5 мА, полная рассеиваемая мощность оптосимистора не должна превышать 250 мВт максимум 120 мВт для светодиода и 150 мВт для выходного каскада при температуре 25 градусов. То на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь обося. Если они будут разных цветов, проще, типичная схема подключения. Если сигнал управления снять, для оптосимисторов с обнаружением нуля ток утечки может достигать.

Где купить твердотельные реле

Если вы живете в крупном городе, то лучше конечно поехать в ближайший магазин – и через час реле можно устанавливать. Но, например, у меня в Таганроге такие реле – только под заказ, и купить их можно только через фирмы в Ростове.

Поэтому, на сегодняшний день лучший вариант – покупать твердотельные реле в интернете, через АлиЭкспресс. Цены примерно те же, но минус в том, что доставка может быть около месяца.

Пишите в комментариях, у кого какие вопросы, отзывы и опыт по применению!