TRIAC-Dimmer, Hilfe beim Schaltungsdesign (ohmsche Last)

Okay Leute, ich wurde damit beauftragt, ein Lichtsteuerungssystem für eine 240-V- Wärmelampe mit einer Verlustleistung von etwa 250 W zu entwickeln . Ich muss die Heizleistung der Lampe durch die Steuerung eines Mikroprozessors einstellen.

Ich entwickle auf einem 8051-basierten SoC mit HF-Schaltkreisen und einigen Sensoren und Aktoren. Im Grunde ist es ein Knoten in einem drahtlosen Sensornetzwerk. Alle anderen Komponenten habe ich weggelassen.

Ich bin hauptsächlich ein Software-Typ, also brauche ich hier vielleicht etwas Hilfe. Verzeihen Sie meinen Jargon, und wenn ich grundlegende Fragen aufwerfe, habe ich nicht viel Erfahrung damit.

Ich denke an ein Design wie dieses für die Dimmerschaltung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

.. und ich habe einige Fragen :) Ich habe rote Kästchen mit Nummern markiert, die zu den Fragen passen:

1)

  • Ist dies eine vernünftige Art, einen Triac anzusteuern? Der Widerstand an Pin 6 sollte eine höhere Nennleistung haben. Wie 5W oder so, würde ich vermuten.
  • Das GPIO-Zweig kann bis zu 500 mA liefern, also sollte es ausreichen, das Gate für den Transistor anzusteuern, oder?
  • Und meistens nehme ich jeden Transistor.

2)

Ich weiß nicht, wie induktiv die Wärmelampe ist oder wie sich ihr Widerstand mit der Temperatur ändert. Ich möchte eine Schätzung vornehmen, wie der Triac spezifiziert werden sollte.

  • 240 VAC (rms) wären ~ 340 VAC (peak2peak), also sollte eine maximale Isolationsspannung von 400 V ausreichen, oder?
  • Ein maximaler Stoßstrom von 4 A würde etwas Overhead hinterlassen, würde ich annehmen, aber ich bin mir nicht sicher, wie viel ich brauche. Ich gehe davon aus, dass ein Einschalten aus der Kälte viel Strom ziehen könnte - sollte ich instrumentieren, um sicherzugehen? Ich habe keine Daten über die Wärmelampe, außer dass sie für maximal 250 W ausgelegt ist.

3)

  • Verstehe ich das richtig, dass das der Snubber ist?

Ich habe ein paar Themen gefunden, die mir geholfen haben, aber ich würde mich über einen Kommentar freuen. Ich lese diese:

TL;DR: Liege ich mit dem Schaltplan daneben? Etwas Hilfe bei der Gästebewertung der Komponenten wäre auch nett :)

Was ist das Besondere an Ihrer Situation, das die Verwendung einer Standard-Zeitschaltuhr von der Stange ausschließt?
@DaveTweed: Ich bin mir nicht sicher, ob ich verstehe, was du meinst. Ich muss das Licht dimmen, nicht nur ein-/ausschalten. Ich entwickle dies als Teil eines Produkts :)
Was ist das Einzigartige an Ihrer Situation, das die Verwendung eines Standarddimmers von der Stange verhindert?
Ich bin nicht nur scherzhaft; Es hört sich so an, als könnten alle Ihre Anforderungen erfüllt werden, indem Sie einen Standard-Dimmer in Reihe mit einem Standard-Zeitschalter schalten. Warum kauft jemand stattdessen Ihr Produkt?
@DaveTweed Es scheint ziemlich offensichtlich: Er muss einen Dimmer mit diskreten Komponenten bauen, die Teil eines komplexeren Endprodukts sein werden; Eine Standardlösung ist wahrscheinlich sperriger und enthält möglicherweise zusätzliche Komponenten, die in dieser speziellen Anwendung nicht benötigt werden. Welchen handelsüblichen Dimmer/Zeitschalter haben Sie im Sinn?
@DaveTweed: Es ist so, wie m.Alin vorschlägt. Dies ist Teil eines größeren Designs und nicht nur ein Dimmer :) Das Design wird in Mengen von ein paar Tausend hergestellt, daher hat der Stückpreis eine gewisse Priorität. Wenn Sie jedoch einen Dimmer kennen, den ich verwenden kann, posten Sie bitte einen Link :)
Es läuft alles darauf hinaus, wie der Dimmer gesteuert werden soll, und Sie geben uns nicht den Kontext, den wir brauchen, um das zu bestimmen. Versuchen Sie, die Temperatur von etwas zu regulieren? Sie sagen, dass Sie die Nulldurchgangserkennung selbst handhaben, aber das haben Sie uns nicht gezeigt. Was die AC-Seite der Schaltung betrifft, welche Frage haben Sie, die nicht in den Tausenden von Datenblättern und Anwendungshinweisen für Triacs und Optoisolatoren beantwortet wird?
Ich schlage vor, Sie springen in den Pool, bevor Sie kritisieren, ob es heiß oder kühl ist. Wie Dave vorgeschlagen hat.
@sandundhammika: was kritisiere ich :)? Dave, ich habe dich bearbeitet
@MortenJensen, mach dir einfach nichts daraus. Was ich Ihnen gesagt habe, ist, wenn Sie die Sicherheit noch einmal überprüfen, gibt es nichts mehr zu überprüfen. Wenn Sie neu in der AC-Leistungselektronik sind, finden Sie jemanden mit Erfahrung, der Sie anleitet.
Ohne den VOLLSTÄNDIGEN Schaltplan bitten Sie uns, nur zu raten. Was Sie gerade gezeigt haben, ist nur die Ausgangsstufe; Es gibt keine Möglichkeit, dass der SOC ohne zusätzliche Schaltung einen Nulldurchgang erkennt.
Verwenden Sie niemals Optokoppler mit eingebautem Nulldurchgang, da dies zu einer falschen Auslösung führt

Antworten (4)

Zunächst einmal, wenn Sie ein Heizelement steuern, brauchen Sie keinen Dämpfer.

Zweitens ist sicher ein relativer Begriff. Wenn Sie sicher fragen, ob es explodieren und Feuer fangen wird, dann bauen Sie es und finden Sie es heraus. Wenn Sie mit sicher meinen, kann ich oder jemand hier Ihnen sagen, dass Sie eine sichere Schaltung gebaut haben, was bedeutet, dass Sie niemanden verletzen werden .... nun, viel Glück, dort eine Zusage zu bekommen. 240 VAC gelten im Allgemeinen als unsichere Spannungen, mit denen man herumspielen kann, daher ist es nicht ratsam, dass Ihnen jemand grünes Licht gibt.

Hier ist ein Link, der einen Anwendungshinweis zeigt, der Ihnen beim Entwerfen der Schaltung hilft.

http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-3003.pdf

Sicherheitshinweis: Noch ein Kommentar: Denken Sie daran, dass Sie bei der Spezifikation eines Teils mit der Spitzenspannung und mit Überspannungen und Überspannungssituationen umgehen müssen, die vom Energieversorgungsunternehmen auftreten können. 240 VAC ist also der RMS-Wert (Durchschnitt), und die Spitze ist mal das Quadrat von 2 oder 340 Volt. Stellen Sie also sicher, dass Sie einen Triac verwenden, der 600 V für einen 240-VAC-Stromkreis verarbeiten kann.

Peak ist mal sqrt(2), es sei denn, Sie möchten aus Sicherheitsgründen etwas Overhead hinzufügen.
Brian, danke für die Antwort :) Ich werde meine Frage mit einem besseren Schema aktualisieren. @exscape, ja, das dachte ich mir - ich sollte aber mit 400-V-Isolationsspannungsteilen sicher sein, oder?
@Brian Ich habe meine Frage (viel) aktualisiert.

Ich füge noch ein paar Dinge hinzu:

  • 500 Milliampere sind viel Strom und sollten mehr als genug sein, um den Optokoppler direkt anzusteuern, es sei denn, der uC läuft mit einer anderen Spannung. Selbst dann können Sie es wahrscheinlich als Spüle verwenden.

  • Wenn Sie den Transistor trotzdem behalten, benötigen Sie einen Widerstand zwischen dem GPIO und der Basis. B-> E an einem Transistor funktioniert wie eine Diode, sodass er so viel Strom zieht, wie Sie ihn zulassen, während er nur wenige Milliampere benötigt, um seine Arbeit zu erledigen. Überprüfen Sie die Datenblätter, aber etwas wie 1k sollte ausreichen, um die gesamte Arbeit zu erledigen, die Sie benötigen, ohne übermäßigen Strom zu ziehen.

  • Denken Sie an das Betriebsverhalten eines TRIACs, wenn Sie sich entscheiden, ihn auf diese Weise zu verwenden. Es schaltet sich nicht aus, bis die Wechselspannung in die entgegengesetzte Polarität schwingt und Null kreuzt. Dies bedeutet, dass Sie PWM nicht im herkömmlichen Sinne verwenden können, wie es vom uC bereitgestellt wird (da dies im Allgemeinen Dutzende von Kilohertz sind), und den Nulldurchgang selbst beobachten und intern zählen müssen, um den Triac auszulösen. Möglicherweise haben Sie das Diagramm vereinfacht, aber ich habe nichts gesehen, was darauf hindeutet, dass Sie das Nulldurchgangssignal in Ihr uC einspeisen.

In Bezug auf sichere Spannungen ist es eine gute Frage. Ich sehe, dass die Spannungsschwankungen im Netz bis zu 260 VAC RMS betragen; das ist ungefähr 364 VAC Spitze. Ein 400-V-TRIAC könnte diese Anforderungen gerade noch erfüllen. Es wäre jedoch ratsam, einen 600-V-TRIAC zu verwenden, aber diese sind teurer.

Ich habe begonnen, mit AC-Dimmen von LED-Wechselstromlampen zu arbeiten, und diese Schaltung erstellt, die einen 555-Timer für die Nullerkennung verwendet.

555 Nulldurchgangs-AC-Dimmerhttps://www.dropbox.com/s/l1mweybxcspuqwr/555.png?dl=0

Ich habe bisher keine Notwendigkeit für eine Snubber-Schaltung gesehen. Ich begann mit dem Testen mit einem längeren (25 m) Kabel zwischen Glühbirne und Dimmer und sah ein Flackern.

nicht sicher, wie wichtig Flimmern für Ihre Wärmelampe ist.

vielleicht hast du das problem schon gelöst. wäre toll zu hören an wen es gegangen ist.

viel Glück.

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