Хитрости электронщиков. Тиристоры или реле.
Данный раздел наших публикаций совсем новый и ориентирован уже на людей с опытом и реализацией готовых проектов и схем. Новичкам, будет интересно как саморазвитие и использование этих «фишек» на будущее.
Многие из опытных любителей радиоэлектроники, знают, что такое тиристор и как он работает. Конечно для переменного напряжения используют спаренные тиристоры — симисторы. Очень часто его используют как мягкий пуск, или как без шумовое включение силовой нагрузки. Особенность в том, что как правило на нагрузку подаётся синусоида с нулевого значения (есть такая особенность у некоторых моделей).
Вместо симистора можно использовать реле. Реле это отличная гальваническая развязка между силовой и управляющей цепью, но есть свои недостатки:
1 В момент коммутации и выключения идут большие помехи в цепь управления (желательно иметь разгрузочной диод),
2 При большой индуктивной нагрузке (особенно двигателя) идет подгорание контактов, так как в момент замыкания (большие токи — почти короткого замыкания) и размыкания (возможно искрение из-за индуктивности).
3 Во все эти моменты идут мощные шумы, которые могут влиять на микросхему управления.
Но есть и достоинства перед симисторами:
1 В момент эксплуатации на реле практически отсутствует напряжение, и поэтому весь износ у реле в момент пуска и остановки.
2 Реле проще подключать и понятнее, также для реле не нужен радиатор.
Но сейчас немного другая идея.
Для того, чтобы делать мягкий пуск на двигателях и не ставить мощный радиатор на симистор, предлагается подключать симистор и реле параллельно. Да да, именно в параллель. Но тут важен алгоритм включения и выключения этих элементов.
Алгоритм используем следующий:
1 Запускаем симистор через управляющий элемент.
2 Ожидаем 2-3 секунды или период плавного пуска.
6 Ожидаем необходимое время.
Какой же недостаток у этой схемы есть, конечно же это дополнительные расходы на реле, место под него на плате и работа по сборке.
1. Минимальный износ симистора и реле
2. Мягкий пуск и останов для нагрузки
4. Отсутствие больших шумов в коммутации.
Конечно же если есть определенные алгоритмы запуска через симистор и они укладываются в несколько секунд, то такая схема просто идеальна.
Если Вам понравилась статья подписывайтесь и жмите «лайк»
Источник
Простое твердотельное реле своими руками
Простое твердотельное реле своими руками
Для более надежного и безопасного управления нагрузкой с током 10 А и более рекомендую собрать простое твердотельное реле на тиристорах. У механического реле при коммутации больших токов, со временем контакты покрываются нагаром, в результате чего они выходят из строя, или требуют технического обслуживания. Твердотельное реле на симисторах или тиристорах, в отличии от обычного реле более выносливы к импульсным перегрузкам, надежнее и бесшумные. Ниже представлены две схемы твердотельного реле на тиристорах.
Первая схема, двумя тиристорами включенными на встречу друг другу управляет реле, благодаря такому включению мы можем использовать данное устройство как силовое реле. Управляющее реле подойдет практический любое, способное выдерживать ток от 100 мА. Резистор R1 выполняет роль ограничителя тока проходящего через реле, его номинал в пределах 300-560 Ом. Такое твердотельное реле не создает помех в сети.
Вторая схема имеет оптическую развязку от 220 В, за счет применения оптопары. Напряжение управления составляет от 5 до 10 В, тока достаточно в 1 мА. Например если такое твердотельное реле подключить к DTMF декодеру, можно легко получить GSM реле, ребуталку. Спектр его применения очень велик. Тиристоры можно использовать другие, их следует подобрать под нужный вам ток нагрузки, также не забываем про использование радиаторов.
На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.
Источник
Схема включения симистора вместо реле
Симметричный тиристор
Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).
Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.
У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?
Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.
В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).
Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.
У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – «затвор»). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).
А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.
Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.
Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.
Как работает симистор?
Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.
Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.
Симисторный регулятор мощности
После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.
Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.
Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.
Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:
По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.
Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.
К недостаткам можно отнести:
Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.
Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.
Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.
Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.
Основные параметры симистора.
Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.
Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.
В импульсном режиме напряжение точно такое же.
Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.
Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.
Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.
Наименьший импульсный ток – 160 мА.
Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.
Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.
Время выключения – 150 мкс.
Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).
Оптосимистор.
Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.
Оптосимистор MOC3023
Устройство оптосимистора
Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как «не подключается».
Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.
Бывает, нужно подключить какое-то достаточно мощное устройство через контакты реле или даже просто обычного выключателя. Контакты, как правило, не очень мощные и рассчитаны на малые токи, поэтому они впоследствии просто выгорают. Если же их разгрузить, то служат они гораздо дольше и надежнее. А разгрузить можно, например, следующим образом.
 Существует такой электронный прибор, который называется симистор. Еще его называют симметричным тиристором. Имеет он три электрода: анод, катод и управляющий электрод. В открытом состоянии симистор проводит ток от анода к катоду и обратно, в закрытом – не проводит. То есть, действует, как обычный выключатель. То обстоятельство, что симистор проводит ток в обоих направлениях, позволяет включить его в схему переменного тока для управления нагрузкой. |
На фото электроды тиристора обозначены так: А – анод, К – катод, У – управляющий электрод. Для нашего случая подойдет симистор с маркировкой КУ208Г.
А управлять симистором тоже просто. Если соединить его управляющий электрод через резистор 100 ом с анодом, то симистор открывается. И наоборот, если это соединение разорвано, симистор закрыт. В цепи управления течет очень небольшой ток, благодаря которому симистор и открывается, пропуская по основной цепи анод-катод гораздо больший ток, до 10 ампер. А это уже достаточная нагрузка, более 2 киловатт.
Таким образом, если включить в управляющую цепь наши слабые контакты, мы можем через симистор управлять и мощной нагрузкой. Схема подключения достаточно проста, и объяснять здесь, в общем-то, и нечего.
Единственное, что еще следует добавить, это о температурном режиме симистора. Как и любой подобный прибор, при значительных нагрузках он тоже прогревается, хоть и работает в так называемом ключевом режиме. Электронщики знают, что это такое. Поэтому в некоторых случаях бывает необходимо разместить симистор на охлаждающем радиаторе. Им может послужить даже просто алюминиевая или медная пластина достаточных размеров. На фото показан такой симистор, укрепленный на алюминиевом радиаторе.Если симистор чуть теплый после того, как проработал под нагрузкой, скажем, минут 10-15, ничего страшного. А если горячий – надо ставить на радиатор.
Применить такую схемку можно в самых разных ситуациях. Можно, например, разгрузить контакты механического терморегулятора, описанного в статье Масляный радиатор? Да, но правильный., или, скажем, включать мощную сирену контактами оптоэлектронного выключателя. Такие продаются рублей за 300, с ними можно простейшую охранную сигнализацию соорудить. Этот выключатель реагирует на движение в зоне видимости. Даже просто от движения руки на расстоянии 5-6 метров от него срабатывает.Правда, у меня такой выключатель установлен на освещение в прихожей. Настроен так: зашел – свет включился. Вышел – свет погас через 20 секунд. Но я все равно под ним симистор пристроил, уж больно хилые там контактики. А случилось раз, лапочка замкнула накоротко, и контакты в этом выключателе подгорели. Отремонтировал, конечно, и воткнул симистор. Теперь, если подобное случится еще раз, контактики целыми останутся, а просто автоматы после счетчика сработают. Симистор с кратковременными перегрузками справляется вполне успешно, выдержит.
Хотите что-то сказать? Приходите на мой видеоканал, где можно общаться в комментариях к видеороликам.
Вывод, который через R1 подключается к первой ножке оптосимистора, подключаем к любому цифровому пину Андуино. В моём примере это будет 7 пин.
Вывод от 2-й ножки оптосимистора (у меня подключено через индикаторный светодиод) подключаем к пину GND Ардуино.
Для работы с данным модулем подойдут те же скетчи, что использовались в статье про электромеханическое реле.
Скетч мигалка
Подключение тактовой кнопки.
Тактовая кнопка подключается с подтягивающим резистором 10к. Один контакт кнопки подключается к пину 5V, второй к любому цифровому пину Arduino, у меня это 14 пин, который может быть как аналоговым (А0), так и цифровым.
Скетч с тактовой кнопкой, при нажатии на неё лампочка загорится, при отпускании – погаснет.
Тактовая кнопка в качестве выключателя.
Данный скетч позволяет при нажатии на кнопку, зажечь лампочку, при отпускании кнопки, лампочка будет продолжать гореть. Для того что бы её погасить, нужно ещё раз нажать на кнопку.
Результат” выполнения скетча на видео.
В отличии от электромеханического реле, здесь не получится использовать в качестве нагрузки дешёвую китайскую лампочку, в выключенном состоянии она будет тускло светится.
Источник