PWM-gestuurd ventilatorregelaarcircuit

In dit artikel kijken we naar een eenvoudig PWM-gestuurde ventilator- of lichtregelaarcircuit op 220V, waarvoor geen microcontroller of dure triac-stuurprogramma's nodig zijn voor de beoogde bewerkingen.

Capacitieve Phase Chopping

Alle gewone typen ventilatorregelaars en dimmers die afhankelijk zijn van capacitieve fase-afsnijtechnologie hebben één nadeel gemeen: deze genereren veel RF-ruis en vereisen omvangrijke inductoren om ze gedeeltelijk te regelen.

Bovendien missen het schakelen of de fasehakking die wordt uitgevoerd met behulp van gewone condensatordiaca-technologie een gebrek aan nauwkeurigheid en scherpte.

Het voorgestelde door mij ontworpen PWM-gestuurde ventilatorregelaarcircuit zonder transformator is vrij van alle mogelijke problemen die normaal gepaard gaan met traditionele ventilator- of lichtdimmers, omdat het een geavanceerd CMOS IC-gebaseerd circuit en een nauwkeurige nuldoorgangsdetectortrap gebruikt.

Geen MCU's gebruikt

Het beste van dit circuit is dat het geen microcontrollers en programmering vereist, en dat er ook geen triac-driver is, waardoor het circuit extreem eenvoudig te bouwen is, zelfs voor de nieuwe hobbyisten.

Laten we de configuratie in detail leren, die nogal eenvoudig is:

Verwijzend naar het circuit, is IC1, dat een 4060-timerchip is, geconfigureerd om een ​​vertraagde positieve puls voor de triac te produceren elke keer dat de fase de nullijn van zijn fasehoek overschrijdt.

Het hele circuit wordt gevoed door een gewone capacitieve voeding die C1, D5, Z1 en C3 gebruikt.

IC1 is in zijn standaardvorm geconfigureerd voor het genereren van een vertraagde schakelaar AAN of een hoog elke keer dat pin12 een reset-actie ondergaat.

Zero Crossing Switching voor de Triac

De dimactie of de faseregelingsactie wordt bereikt door de triac te laten geleiden na een vooraf bepaalde vertraging elke keer dat een nuldoorgang wordt gedetecteerd.

Als deze vertraging kort is, betekent dit dat de triac de kans krijgt om langer te geleiden voor de fasehoeken, waardoor de aangesloten ventilator sneller draait of het licht feller schijnt.

Naarmate deze vertraging toeneemt, wordt de triac gedwongen om evenredig korter te geleiden over de fasehoeken, waardoor een evenredige hoeveelheid reductie ontstaat ten opzichte van de snelheid of de helderheid van respectievelijk de aangesloten ventilator of het licht.

De nuldoorgang wordt eenvoudig afgedwongen door een gewone optokoppeling te gebruiken, zoals te zien is in het gegeven diagram.

De brug D1 --- D4 zet de wisselende fasehoek om in equivalente 100 Hz positieve pulsen.

De LEd en de transistor in de optokoppeling reageren op deze positieve 100Hz-pulsen en blijven alleen ingeschakeld zolang de pulsen 0,8V boven de nulmarkering zijn en schakelen onmiddellijk uit wanneer de pulsen het nuldoorgangspunt bereiken.

Terwijl de optotransistor zich in de geleidende fase bevindt, wordt de IC-pin12 op aardniveau gehouden, waardoor een vertraging of een vooraf bepaalde negatieve startpuls voor de triac-poort mogelijk is.

Bij de nuldoorgangsniveaus schakelt de opto echter UIT, waarbij pin12 van de IC wordt gereset, zodat de IC-pin3 een nieuwe of een nieuwe vertraging start voor de triac om te reageren op die specifieke fasehoek.

PWM-fasecontrole

De lengte of de pulsbreedte van deze vertragingspuls kan worden gevarieerd door VR1 op geschikte wijze aan te passen, dat ook de snelheidsregelknop wordt voor het besproken PWM-gestuurde ventilatorregulatieschakeling.

VR1 en C2 moeten zo worden geselecteerd dat de maximale vertraging die hierdoor wordt geproduceerd niet groter is dan de 1/100 = 0,01 seconde timing om een ​​lineair oplopende 0 tot volledige kalibratie over de gegeven bedieningsknop te garanderen.

Het bovenstaande zou kunnen worden geïmplementeerd door middel van een proeffout of door de standaardformule voor IC 4060 te gebruiken.

Voor het bovenstaande kunt u ook de andere uitgangen van de IC experimenteren.

Schakelschema

Onderdelen lijst

R1, R5 = 1 M.
R2, R3, R4 R6 = 10 K.
VR1, C2 = ZIE TEKST
OPTO = 4N35 OF EEN STANDAARD
C1 = 0.22 uF / 400 v
C3 = 100 uF / 25 V.
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

Golfvormsimulatie

De onderstaande afbeelding van de vertragingsgolfvorm laat zien hoe de fase voor de ventilator bij elke nuldoorgang kan worden vertraagd, voor de verschillende instellingen van VR1 en C2.

Slimme PWM-ventilatorregelaar met IC 555

Vrijwel alle licht / ventilatorregelaarcircuits maken gebruik van een siliciumgestuurde gelijkrichter (triac of SCR).

Deze apparaten worden geschakeld met een vooraf bepaalde fasehoek die vervolgens in de geleidingsmodus blijft tot de volgende nuldoorgang van de wisselstroomcyclus.

Dit proces ziet er eenvoudig uit, maar levert tegelijkertijd moeilijkheden op bij het beheersen van kleinere belastingen of welke dat wel zijn inductief van aard veroorzaken hysterese en flikkering.

De reden van deze problemen hangt af van de waarheid dat vanwege het kleinere belastingsvermogen de stroom die aan de apparaten wordt geleverd onvoldoende is om hun geleiding te behouden.

Daarom is een gebied van de controlekarakteristiek niet grondig geïmplementeerd. Het resultaat verslechtert verder voor de belastingen die inductief zijn.

Hoe het circuit werkt

Het voorgestelde AC 220V PWM-regelcircuit met IC 555 biedt u een eenvoudige oplossing door de triac te voorzien van een constante poortstroom, om ervoor te zorgen dat belastingen van nominaal 1 watt ook soepel worden geregeld.

Om het circuit zo compact en eenvoudig mogelijk te maken, gebruiken we de populaire timer IC 555.

De uitgang van de IC 555, die doorgaans hoog kan worden getriggerd, wordt laag geactiveerd via een negatieve potentiaalingang.

Deze negatieve voeding wordt beschikbaar gesteld vanaf de trap bestaande uit C1-R3, gelijkrichter D1-D2 en stabilisatorsectie D3-C2. BJT's T1 tot T3 leveren een initialiseringspuls op de triggeringangspen # 2 van de 555 voor elk van de nuldoorgangen van de wisselstroomingang.

Tijdens een PWM-periode, zoals bepaald door de aanpassing van P1 en P2, is de output van de IC 555 meestal hoog, en hebben we daarom praktisch geen spanningsverschil over pin 3 en pin 8, d.w.z. dat de triac uitgeschakeld blijft.

Zodra het ingestelde interval is verstreken, wordt pin 3 laag en wordt de triac geactiveerd.

Gedurende de rest van de halve wisselstroomcyclus blijft er een poortstroom lopen, waardoor de triac kan blijven geleiden.

Het laagste punt waar, laten we zeggen, een gloeilamp niet alleen hoeft te branden, wordt bepaald door de pot P1 zorgvuldig af te stellen. Filter R7 C5 L1 zorgt voor de nodige ontkoppeling voor de triac.

Onthoud als laatste punt dat het absolute maximale vermogen dat kan worden geregeld door deze op IC 555 gebaseerde slimme regelaarschakelaar niet hoger mag zijn dan 600 watt.