Управление нагрузкой переменного тока

Тема в разделе "Глядите, что я сделал", создана пользователем sZOOn, 19 июл 2017.

  1. sZOOn

    sZOOn Нерд

    Уважаемые форумчане!
    Предлагаю вашему вниманию недавно рожденный способ управления мощностью в цепи переменного тока. Вполне возможно, что это изобретенный велосипед, но я его не встречал.

    Итак, исходные данные:
    1. Две параллельные лампы накаливания 12В 50Вт, всего 100Вт активной мощности.
    2. Необходимо внедриться в систему, имеющую две кнопки управления – «больше» и «меньше», причем обе с фиксацией, предусматривая ситуацию различных вариантов «нажата»-«отжата» та или другая при сохранении функционала.
    3. Исходное симисторное управление сгоревшей платой управления датой изготовления примерно 70-х годов. Фото приложено.
    [​IMG]

    К сожалению, анализ вышедшей из строя платы показал, что элементная база там

    чрезвычайно устарела, и к некоторым элементам не нашлось справочных данных.

    Вспоминая об основах управления симистором, всплыли давно забытые формирователи импульсов по «0» переменного напряжения, генераторы пилообразного напряжения, компараторы, необходимость запоминания на конденсаторах, стабилизация опорного напряжения и пр.

    Был опробован именно такой вариант, где в качестве генератора синхронных импульсов использовался ATtiny13A, синхронизируемый с синусоидой, затем RC-цепь, формирующая пилу и еще один ATtiny13A, сочетающий роли обработки нажатия и сравнения полученной на RCпиле с управляющим напряжением. Практика личного моделирования в Proteus и последующего макетирования обнаружила факт нестабильности системы, особенно критично вблизи малых уровней мощности. Дальнейшая игра с синхронизацией прерываний по таймеру и опроса кнопок не привела к стабильным результатам.

    После этого был новый вариант типа «наплевать и забыть», который начался с анализа: «а что же все-таки происходит при питании переменным напряжением». Естественно – начало мостовой выпрямитель и формирователь синхронных с переменным напряжением прямоугольных импульсов, но далее пилы не надо, ведь есть синхроимпульс! В результате, приходим к картине из кадров: пришла полуволна – единица, но они приходят с маленьким промежутком, определяемым прямым падением напряжения на диодах моста. Поэтому мост для синхронизации собираем из диодов Шоттки для максимального приближения к «0». Таким образом, между кадрами имеется некоторый промежуток, который самую малость уменьшит мощность в нагрузке, но это свойство диодов (в т.ч. и симисторов не включаться при нуле!) и он будет очень полезен в дальнейшем. Идея состоит в том, что можно подсчитывать количество импульсов и открывать симистор с вычисляемой задержкой, а поскольку отсчет будет начинаться синхронно с «0», налицо как бы фазовое управление углом (временем) включения нагрузки. Камнем преткновения оказался момент обработки нажатия кнопок управления. Если прерывание срабатывает, это не значит, что оно начнется синхронно, а сколько времени оно там будет пребывать – вообще неизвестно (пока кнопку не отпустят наконец). Поэтому и здорово использовать маленький промежуток времени между сформированными прямоугольниками. Стандарт 50-герцовой сети дает возможность примерно каждые 10мс опрашивать кнопку без всяких прерываний! Чтобы еще больше обезопасить от рассинхронизации систему, читаем кнопки один раз за этот период времени, все равно реакция системы достаточно быстрая – 10мс. Обладая достаточно высокой тактовой частотой, контроллер в этом макете работает на 9,6 Мгц, в кадре можно посчитать более тысячи импульсов, которые являются градациями мощности и обеспечивают плавное управление яркостью ламп. Кроме всех выше описанных приятностей используем только один микроконтроллер ATtiny13A! Итак, собирая все вместе не забываем о развязке. В моем случае обязательна развязка кнопок управления, ну а симистор – само собой. А еще собственный маломощный стабилизатор для питания контроллера и узла формирования синхроимпульсов. Вот и все.

    Фото платы прилагаю, но она разведена под местные условия.
    [​IMG]
    Схемка простенькая.
    [​IMG]
    Код:
    Демо-версию в Протеусе не знаю как приложить.
    Любая критика будет принята с благодарностью!
     

    Вложения:

    Последнее редактирование: 25 июл 2017
  2. Unixon

    Unixon Оракул

    Переизобретаете метод фазового управления? :)

    Детектор нуля можно и попроще сделать, ограничившись одним мостом.
    На схеме еще вход и выход регулятора, кажется, перепутаны...
     
  3. sZOOn

    sZOOn Нерд

    Большое спасибо за замечания! Наверное, имеет смысл что-нибудь переизобретать, значит идея развивается! :)
    С детектором нуля повозился, нужны хорошие фронты, поэтому такая схема с транзисторами, с одного моста неприятные завязки, в плоть до работы в одном пол-периоде.
    А вот где вход и где выход на схеме, прошу указать конкретно, мне кажется, там нет ошибок:
    PB0 - pin5 - выход на У.Э. через развязку; PB1 - pin 6 - вход синхро с детектора нуля.
     
  4. Unixon

    Unixon Оракул

    U3 78L05 - VI/VO не на своих местах.
     
  5. sZOOn

    sZOOn Нерд

    Unixon, большое спасибо за правильное замечание! Схему отредактировал.