In diesem Artikel untersuchen wir einen einfachen 220-V-PWM-gesteuerten Lüfter oder Lichtregler, der für den beabsichtigten Betrieb keinen Mikrocontroller oder teure Triac-Treiber benötigt.
Kapazitives Phasen-Chopping
Alle gewöhnlichen Lüfterregler und Dimmer, die auf kapazitiver Phasenzerhacktechnologie basieren, haben einen gemeinsamen Nachteil: Sie erzeugen viel HF-Rauschen und erfordern sperrige Induktivitäten, um sie teilweise zu steuern.
Darüber hinaus mangelt es dem Schalten oder dem Phasenhacken, das unter Verwendung einer gewöhnlichen Kondensator-Diac-Technologie durchgeführt wird, an Genauigkeit und Schärfe.
Die von mir entworfene vorgeschlagene netztransformatorlose PWM-gesteuerte Lüfterreglerschaltung ist frei von all diesen möglichen Problemen, die normalerweise mit herkömmlichen Lüfter- oder Lichtdimmern einhergehen, da sie eine fortschrittliche CMOS-IC-basierte Schaltung und eine genaue Nulldurchgangsdetektorstufe verwendet.
Keine MCUs verwendet
Das Beste an dieser Schaltung ist, dass sie keine Mikrocontroller und Programmierung erfordert und auch ein Triac-Treiber entfällt, wodurch die Schaltung selbst für die neuen Hobbyisten extrem einfach zu bauen ist.
Lassen Sie uns die Konfiguration im Detail lernen, was eher zu einfach ist:
Bezugnehmend auf die Schaltung ist IC1, das ein 4060-Zeitgeberchip ist, konfiguriert, um jedes Mal, wenn die Phase die Nulllinie ihres Phasenwinkels kreuzt, einen verzögerten positiven Impuls für den Triac zu erzeugen.
Die gesamte Schaltung wird über C1, D5, Z1 und C3 von einer normalen kapazitiven Stromversorgung gespeist.
IC1 ist in seiner Standardform so konfiguriert, dass jedes Mal, wenn sein Pin12 eine Rücksetzaktion durchläuft, ein verzögerter EIN- oder Hochpegel erzeugt wird.
Nulldurchgangsschaltung für den Triac
Die Dimmaktion oder die Phasensteuerungsaktion wird erreicht, indem der Triac jedes Mal, wenn ein Nulldurchgang erkannt wird, nach einer vorbestimmten Verzögerung zum Leiten gebracht wird.
Wenn diese Verzögerung kurz ist, bedeutet dies, dass der Triac die Möglichkeit erhält, die Phasenwinkel länger zu leiten, wodurch sich der angeschlossene Lüfter schneller dreht oder das Licht heller scheint.
Wenn diese Verzögerung erhöht wird, wird der Triac gezwungen, für proportional kürzere Zeiträume über die Phasenwinkel zu leiten, was eine proportionale Verringerung der Geschwindigkeit oder der Helligkeit des angeschlossenen Lüfters bzw. des Lichts erzeugt.
Die Nulldurchgangsoperation wird einfach unter Verwendung eines gewöhnlichen Optokopplers erzwungen, wie aus dem gegebenen Diagramm ersichtlich ist.
Die Brücke D1 --- D4 wandelt den Wechselphasenwinkel in äquivalente positive Impulse von 100 Hz um.
Der LEd und der Transistor im Optokoppler reagieren auf diese positiven 100-Hz-Impulse und bleiben nur so lange eingeschaltet, wie die Impulse 0,8 V über der Nullmarke liegen, und schalten sich sofort aus, wenn die Impulse den Nulldurchgangspunkt erreichen.
Während sich der Optotransistor in der leitenden Phase befindet, wird der IC-Pin 12 auf Massepegel gehalten, was eine Verzögerung oder einen vorbestimmten negativen Startimpuls für das Triac-Gate ermöglicht.
Bei den Nulldurchgangspegeln schaltet sich das Opto jedoch aus und setzt den Pin12 des IC zurück, so dass der IC-Pin3 eine neue oder neue Verzögerung neu startet, damit der Triac auf diesen bestimmten Phasenwinkel reagiert.
PWM-Phasensteuerung
Die Länge oder die Impulsbreite dieses Verzögerungsimpulses kann durch geeignetes Einstellen von VR1 variiert werden, das auch der Drehzahlregelknopf für die diskutierte PWM-gesteuerte Lüfterreglerschaltung wird.
VR1 und C2 müssen so gewählt werden, dass die von diesen erzeugte maximale Verzögerung den Zeitpunkt von 1/100 = 0,01 Sekunden nicht überschreitet, um eine lineare Inkrementierung von 0 bis zur vollständigen Kalibrierung über den angegebenen Steuerknopf sicherzustellen.
Das Obige könnte durch einen Versuchsfehler oder unter Verwendung der Standardformel für IC 4060 implementiert werden.
Für das Obige können Sie auch die anderen Ausgänge des IC experimentieren.
Schaltplan
Liste der Einzelteile
R1, R5 = 1M
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = SIEHE TEXT
OPTO = 4N35 ODER EIN STANDARD
C1 = 0,22 uF / 400 V.
C3 = 100 uF / 25 V.
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136
Wellenformsimulation
Das folgende Bild der Verzögerungswellenform zeigt, wie die Phase für den Lüfter bei jedem Nulldurchgang für die verschiedenen Einstellungen von VR1 und C2 verzögert werden kann.
Smart PWM Fan Regulator mit IC 555
Fast alle Licht- / Lüfterreglerschaltungen verwenden einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (Triac oder SCR).
Diese Geräte werden mit einem vorgegebenen Phasenwinkel geschaltet, der anschließend bis zum folgenden Nulldurchgang des Netzwechselzyklus im Leitungsmodus bleibt.
Dieser Vorgang sieht einfach aus, bringt jedoch gleichzeitig Schwierigkeiten bei der Steuerung kleinerer oder ähnlicher Lasten mit sich induktiv in der Natur Hysterese und Flackern verursachen.
Der Grund für diese Probleme hängt von der Tatsache ab, dass aufgrund der geringeren Lastleistung der an die Geräte gelieferte Strom nicht ausreicht, um deren Leitung aufrechtzuerhalten.
Daher wird ein Bereich der Steuerkennlinie nicht gründlich implementiert. Das Ergebnis verschlechtert sich für die induktiven Lasten weiter.
Wie die Schaltung funktioniert
Die vorgeschlagene 220-V-Wechselstrom-PWM-Reglerschaltung mit IC 555 bietet eine einfache Lösung, indem der Triac mit einem konstanten Gate-Strom versorgt wird, um sicherzustellen, dass Lasten von nur 1 Watt ebenfalls reibungslos gesteuert werden.
Um die Schaltung so kompakt und unkompliziert wie möglich zu gestalten, verwenden wir den beliebten Timer IC 555.
Der Ausgang des IC 555, der typischerweise hoch ausgelöst werden kann, wird durch einen negativen Potentialeingang niedrig aktiviert.
Diese negative Versorgung wird von der Stufe bereitgestellt, die C1-R3, Gleichrichter D1-D2, zusammen mit dem Stabilisatorabschnitt D3-C2 umfasst. Die BJTs T1 bis T3 liefern einen Initialisierungsimpuls am Triggereingangspin Nr. 2 des 555 für jeden der Nulldurchgänge des Netzwechselstromeingangs.
Während einer PWM-Periode, wie durch die Einstellung von P1 und P2 entschieden, ist der Ausgang des IC 555 normalerweise hoch, und wir haben daher praktisch keine Spannungsdifferenz zwischen Pin 3 und Pin 8, d. H. Der Triac bleibt ausgeschaltet.
Sobald das eingestellte Intervall abgelaufen ist, wird Pin 3 niedrig und der Triac wird aktiviert.
Für den Rest des halben Wechselstromzyklus fließt ein Gate-Strom weiter, wodurch der Triac weiter leiten kann.
Der tiefste Punkt, an dem beispielsweise eine Glühbirne nicht nur aufleuchten muss, wird durch sorgfältiges Einstellen des Topfes P1 bestimmt. Filter R7 C5 L1 liefert die notwendige Entkopplung für den Triac.
Denken Sie abschließend daran, dass die absolute maximale Leistung, die von diesem IC 555-basierten Smart-Regler-Schalter gesteuert werden kann, 600 Watt nicht überschreiten sollte.
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