Steuerung eines einphasigen AC-Lüfters mit einem 0-10-V-DC-Eingang

Ich habe einen Lüftermotor, der ein permanenter Split-Phase-Einphasen-Kondensatormotor ist: http://uk.rs-online.com/web/p/axial-fans/2781543/

Ich steuere derzeit die Geschwindigkeit dieses Lüfters mit dem folgenden Controller: http://uk.rs-online.com/web/p/fan-speed-controllers/6685345/?origin=PSF_438361|acc

Wie Sie sehen können, wird der Geschwindigkeitsregler manuell über einen Knopf (von Hand) gesteuert.

Ich muss die Geschwindigkeit dieses Lüfters durch eine Computersoftware steuern, die eine DAQ-Karte verwendet. Das DAQ-Board gibt eine Spannung im Bereich von 0-10 V DC aus. Also muss ich die Lüftergeschwindigkeit durch einen DC-Eingang variieren.

Hier ist das vollständige Foto der Controller-Schaltung (Sie teilen keine Schaltpläne):Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie Sie sehen können, verwendet dieser kleine Controller einen W06-Siliziumbrückengleichrichter. Der Rest der Schaltung besteht aus einem Diac, Widerständen, Kondensatoren, einem 220K Poti, einem Ringkerninduktor, einer Sicherung und einem einstellbaren Bauteil (neben +MIN SPEED und ich konnte nicht herausfinden, was es ist). UZ und U gehen zum Ventilator. N, L und PE sind für den AC-Netzeingang.

Auf der Kupferseite befindet sich eine Triac-ähnliche Komponente. Hier ist die andere Seite der Schaltung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das erste, was mich verwirrte, war, dass es nur einen Brückengleichrichter ohne Triac gibt, und ich frage mich, wie das ohne PWM-Signal funktioniert. Und was passiert, wenn das Potentiometer gedreht wird? Hier ist ein kurzes Video, wenn ich das Poti drehe (ich kann nur den oberen Teil der Spannung anzeigen, da das Oszilloskop nicht alles darstellen kann): https://sendvid.com/5xr3yn4l Das Oszilloskop zeigt die Spannung zwischen den Motorklemmen (UZ und U ). Wie Sie sehen können, ist die Freq. bleibt konstant, aber die Wellenform ändert sich und der Effektivwert der Spannungen ändert sich ebenfalls (ich habe es mit einem Voltmeter überprüft).

Ich hatte vor, mit dieser Schaltung für mein Ziel zu interagieren (sie mit einem Gleichspannungseingang zu steuern), aber es scheint keine leichte Aufgabe zu sein.

Entweder muss ich eine neue Schaltung bauen oder einen anderen Controller kaufen. Ich konnte für meinen Fall keinen Geschwindigkeitsregler auf dem Markt finden, mit dem man diesen AC-Lüfter mit einem DC-Eingang im Bereich von 0-10 V steuern kann. Ich denke, ich brauche so etwas wie einen Dimmer, der von einem Gleichstromeingang gesteuert wird und diesen Lüftermotor versorgen kann.

Ich würde mich freuen, einige Schaltungsvorschläge oder einen solchen Controller auf dem Markt zu hören. Wenn ich einen bauen muss, brauche ich dafür wirklich einen uC?

Selbst wenn sich der Lüfter bewegt, was ich bezweifle, gehe ich davon aus, dass der Lüfter durchbrennen wird.
@TimSpriggs Was meinst du? In welchem ​​Fall wird es brennen?
weil es nicht für diese Art von Spannung (Nieder- und Gleichstrom) ausgelegt war. Es wird ein langsames Brennen sein, aber es wird brennen.
Erstens: Arbeitet das Poti als 3-poliges Potentiometer oder als 2-poliger variabler Widerstand? Wenn es letzteres ist, können Sie es möglicherweise durch einen lichtabhängigen Widerstand (LDR) ersetzen und eine LED verwenden, um das Licht (mit variabler Helligkeit) zu erzeugen. Der große Vorteil dabei ist die Opto-Isolation zwischen Ihrem Steuerkreis und Ihrem Netzstromkreis.
@TimSpriggs Ich glaube du hast meine Frage nicht verstanden. Ich spreche davon, den Wechselstrom durch einen 0-10-V-Gleichstrom zu "steuern", nicht den Motor mit Gleichstrom zu versorgen.
ok, vielleicht geht es dann etwas länger. Lol.
@transistor Haben Sie Vorschläge zur Steuerung dieses Lüfters durch variablen Gleichstrom? Ich meine, DC wird den AC-Effektivwert steuern. Ich habe einige Projekte im Netz gesehen, die Triacs verwenden, aber sie erfordern uC.
Ja, ich habe einige Ideen. Sie beinhalten nicht das Antreiben eines AC-Lüfters mit DC. Beantworte aber erstmal meine Frage.
@transistor Die Schaltung ist gerade nicht bei mir. Aber ich erinnere mich, als ich die Widerstände zwischen rechtem Stift - mittlerem Stift und linker Mitte überprüfte, änderten sie sich beide. Wie kann ich das überprüfen?
Sehen Sie sich die Kupferseite der Platine an.
Warum nicht ein SSR als Teil Ihrer Schaltung verwenden? Sie könnten dann das SSR pulsieren.
@transistor Ich glaube, ich habe Ihren Standpunkt verstanden, aber glauben Sie, dass ich in diesem Fall 220.000 LDR finden kann?
Ich vermute, dies ist ein Controller für einen magnetischen Verstärker (Sättigungsreihendrossel). Es verwendet einen kleinen Gleichstrom, um einen größeren Wechselstrom zu steuern. Sie können es wahrscheinlich zurückentwickeln und mit einem externen Signal steuern. Sie müssen herausfinden, wie viel Gleichstrom zur Steuerung verwendet wird.
Ich habe ein weiteres Element gefunden, das in der Kupferseite versteckt ist. Sieht aus wie ein Triac.
@transistor ja Poti ist wie ein 2-Draht-Varianle-Widerstand. Aber der Widerstand variiert von 0 bis 160K. Glaubst du, dass der Fotowiderstand noch funktioniert, oder hast du eine andere Idee?
Die einstellbare Komponente neben "Min. Drehzahl" ist ein voreingestelltes Potentiometer. Aus Ihren hervorragenden Fotos kann ich ersehen, dass es mit dem Hauptpotentiometer in Reihe geschaltet ist und einen Widerstandswert einstellt, wenn der Hauptpoti auf Null gedreht wird. Dies sollte wahrscheinlich angepasst werden, um sicherzustellen, dass der Lüfter bei auf minimaler Geschwindigkeit gedrehtem Knopf beim Einschalten zuverlässig startet und nicht blockiert.
@transistor Wenn der Knopf auf Nullwiderstand gedreht wird, bedeutet dies eine minimale Geschwindigkeit mit dieser Serienvoreinstellung. Ich denke, dies bedeutet, dass ein hoher Ersatzwiderstand für die Schaltung eine höhere Geschwindigkeit bedeutet. Dies bedeutet, dass eine Erhöhung der LED LDR und die Motordrehzahl verringert. Ich denke also, dass 2N0934 möglicherweise ein Darlington-Paar benötigt, um die Basisspannung von 0-10 V zu invertieren? Könnten Sie Ihrer Antwort auch einen umgekehrten Schaltplan hinzufügen?
Ihre Frage besagt, dass Sie einen DAC verwenden, der von einem Computer gesteuert wird. In diesem Fall invertieren Sie das Steuersignal in der Software. Dies hält die Hardware einfach und gibt Ihnen eine große Flexibilität, sie nach Belieben zu skalieren und sogar eine Korrektur für jede wahrgenommene Nichtlinearität in der Antwort hinzuzufügen.
Es ist nicht möglich, die Software anzupassen, aber ich könnte ein PNP verwenden
Warum haben Sie die Fotos aus Ihrer Frage entfernt?
Ich habe Angst vor Urheberrechtsverletzungen durch das Unternehmen
aber ich kann dir schicken wenn du willst
@transistor Ich frage mich, warum es in dieser Schaltung einen Vollweg-Brückengleichrichter gibt und auf der Rückseite eine dreibeinige Komponente, aber ich weiß nicht, ob es sich um einen Triac handelt. Dies sieht nicht wie eine Dimmerschaltung aus wie eleccircuit.com/wp-content/uploads/2010/09/…
Wir können sehen, dass die Leiterbahnen des Brückengleichrichters viel schmaler sind als die auf dem Triac, was ein sehr guter Hinweis darauf ist, dass es sich um den Steuerkreis und nicht um den Motorkreis handelt. Das Gerät ist mit ziemlicher Sicherheit ein Triac, da es breite Spuren hat, die mit den Netzklemmen und der Drossel verbunden sind. Ohne ein vollständiges Foto von beiden Seiten des Boards können wir das nicht sagen. Versuchen Sie, es selbst nachzuzeichnen, und stellen Sie eine weitere Frage mit einem Schema dessen, was Sie herausgefunden haben.
Aber warum sollten sie die Spannung gleichrichten? Soweit ich gesehen habe, tun sie das nur in SCR-Spannungssteuerschaltungen.
Ich weiß nicht. Sie haben uns den Rest der Platine nicht gezeigt. ;^)
Das erste Foto zeigt diese ganze Schaltung, es gibt keine anderen Komponenten. Die andere Seite des Fotos zeigt das 3-beinige Bauteil.
OK. Zeichne einen Schaltplan und wir versuchen herauszufinden, wie es funktioniert.
@transistor Ich konnte nicht zeichnen, es war zu schwer, aber wenn ich eine Schaltung fand, die dieser ähnelt, und eine neue Frage öffnete: electronic.stackexchange.com/questions/234233/…

Antworten (1)

Aus unserer Diskussion in den OP-Kommentaren haben wir festgestellt, dass das Potentiometer als variabler Widerstand mit zwei Anschlüssen und nicht als Potentiometer mit drei Anschlüssen verdrahtet ist. Dies gibt die Möglichkeit, ihn durch einen LDR (lichtabhängiger Widerstand) zu ersetzen.

Der erste LDR, den ich bei einer Websuche gefunden habe, ist der von RS erhältliche NORP12 / NSL19-M51 .

Tabelle 1. Grundlegende Spezifikation von NORP12 / NSL19-M51 LDR.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Ersetzen Sie das Potentiometer durch die Schaltung auf der linken Seite.

Probieren Sie die in Abbildung 1 gezeigte Schaltung aus.

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Abbildung 2. Spektrale Empfindlichkeit.

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Abbildung 3. 550 nm im sichtbaren Lichtspektrum.

Es sieht so aus, als wäre eine gelbe oder grüne LED am besten für den LDR geeignet.

Sicherheit

Die LED / LDR ist die Opto-Isolation zwischen Ihrem Mikro und der Lüftersteuerung. Die LDR-Leitungen sollten als aktiv behandelt werden. Entfernen Sie den Topf, löten Sie einige Leitungen zum LDR und montieren Sie ihn leicht von der Platine. Montieren Sie die LED in unmittelbarer Nähe und schirmen Sie die Kombination vor Streulicht ab. Eine undurchsichtige Tube wie ein Kugelschreiber oder Marker kann ausreichen. Stellen Sie sicher, dass die Steuerkabel niemals mit dem LDR oder der Platine in Kontakt kommen.

Testen Sie mit einer 9-V-Batterie und einer Vielzahl von Widerständen, um herauszufinden, welcher LED-Strom Ihnen die erforderliche minimale und maximale Geschwindigkeit liefert.

Kontrolle

Ihr DAC kann 0 - 10 V ausgeben. Ich gehe davon aus, dass Sie die volle Kontrolle über den Ausgang haben, sodass Sie beispielsweise mit einer bestimmten optischen LED-LDR-Kopplung (Positionierung) im Bereich der Geschwindigkeitssteuerung den vollen Bereich erhalten können 2 bis 7,3 V haben Sie kein Problem damit, diese Skalierung in Ihrer Software zu implementieren. In diesem Fall könnte die Mindestgeschwindigkeit (0 %) 2 V out und die Höchstgeschwindigkeit (100 %) 7,3 V betragen.

Auf den zweiten Gedanken können Sie das Risiko einer Beschädigung des Controllers minimieren, indem Sie den Topf auf maximalen Widerstand drehen und Ihre Testwiderstände oder LDR parallel zum Topf hinzufügen. Wenn der LED-LDR vollständig dunkel wird, hat er einen Widerstand von 1 MΩ, was für das Poti kaum einen Unterschied macht. Sie können das Poti auch als Übersteuerung verwenden, falls das DAC-System ausfallen sollte.

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Simulieren Sie diese Schaltung

Abbildung 4. 5 mA max. Strom direkt vom DAC. Abbildung 5. Emitterfolger liefert 20 mA (oder mehr, wenn Sie R2 verringern). Der Emitter liegt aufgrund des Basis-Emitter-Spannungsabfalls 0,7 V unter dem DAC-Ausgang. Bei Bedarf können mehrere LEDs in Reihe geschaltet werden, um die Lichtleistung zu erhöhen.

Siehe Abbildungen 4 und 5 für Ideen zur Ansteuerung der LED. Beachten Sie, dass sich keiner einschaltet, bis etwa 1,5 V an der LED anliegen.

Ich bin beeindruckt von der Menge an Details in Ihrer Antwort.
@ user16307 - Ich denke, das wird funktionieren. Beachten Sie, dass die LED möglicherweise mindestens 20 mA benötigt und der Ausgang des DAC möglicherweise nicht so viel Strom liefern kann. Wenn Sie einen Verstärker benötigen, verdrahten Sie ihn für einen Stromausgang, um den Ausgang der LED stabiler zu machen.
@ user16307: " Aber der Widerstand variiert von 0 bis 160K. Glaubst du (sic), dass der Fotowiderstand noch funktioniert? " (von deinem Kommentar zu meinem Vorschlag dieses Schemas auf dem OP). Der LDR geht bei hohen Lichtstärken auf 400 Ω herunter. Schalten Sie die Schaltung aus, stellen Sie das Poti auf 1 kΩ ein, schalten Sie es ein und prüfen Sie, ob die Geschwindigkeit Ihren Anforderungen entspricht. Sie könnten zwei LDRs parallel schalten, um den Widerstand auf 200 Ω zu senken. Sie sind billig.
@transistor Vielen Dank für Ihre tollen hilfreichen Vorschläge, ich werde es in einigen Tagen ausprobieren und so schnell wie möglich Feedback geben. Aber beim letzten Punkt bin ich etwas verwirrt. Ich brauche einen Widerstand, der bis zu 160 K betragen kann. Aber im Dunkeln gehen diese Widerstände meiner Meinung nach auf 1 MegaOhm. Wie kann ich die Obergrenze (wenn die LED dunkel ist) auf 160 K und die Untergrenze auf 200 Ohm einstellen. Ich würde mich freuen, wenn Sie zeichnen können, was Sie meinen, wie Sie es in Ihrer Antwort getan haben. Danke..
@Mark DAQ hat keinen Stromausgang. Es hat einen analogen Spannungsausgang von 0-10 V. Dies ist das DAQ-Board, das ich verwenden werde: mccdaq.com/pci-data-acquisition/PCI-DAS6036.aspx Glauben Sie, dass es für diese Anwendung aktuell genug wäre. Wenn nicht, welche Art von Schnittstelle würden Sie für den Strom empfehlen?
@ user16307 - Der DAC kann 5 mA liefern. Das kann oder kann nicht genug für die LED sein. Sie müssen es mit einem 1,5-k-Vorwiderstand versuchen. Wenn das nicht genug Licht ist, kann ich einen Schaltplan für eine Operationsverstärkerschaltung posten, die 0 bis 10 Volt in 0 bis X Milliampere übersetzt (wobei X gleich dem maximalen Strom der LED ist).
Siehe Aktualisierung ab dem Absatz vor Abbildung 5.
@transistor Was schätzen Sie für den niedrigsten Widerstandswert, den LDR erreichen kann, wenn er in dieser Anwendung von der LED belichtet wird? Ich versuche, den äquivalenten Widerstand zu berechnen, wenn LDR und Pot parallel geschaltet sind. Wenn das Dunkeläquivalent von 1 MOhm und 160 k theoretisch etwa 138 k beträgt. Aber ich habe keine Ahnung, wann die LED das maximale Licht liefert, was der LDR-Widerstand sein würde, also konnte ich die geschätzte Gl nicht berechnen. Widerstand.
@Mark Ich würde mich freuen, wenn Sie es posten könnten, bevor ich es versuche, damit ich alle Optionen so schnell wie möglich auf einmal testen und Feedback geben kann. Danke
Ich weiß nicht. Die LDRs sind nicht teuer. Richten Sie eins ein und führen Sie einige Experimente durch. Stellen Sie den Poti auf 138k ein, setzen Sie eine Markierung neben den Knopf, schalten Sie ihn ein und sehen Sie, welchen Geschwindigkeitsunterschied Sie zwischen 138k und 160k bekommen.
@transistor Ich habe es zum Laufen gebracht, jetzt habe ich eine relevante Frage geöffnet. Ich würde mich über Ihre Meinung freuen: electronic.stackexchange.com/questions/231394/…
Steuerung eines einphasigen AC-Lüfters mit einem 0-10-V-DC-Eingang
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