Регулятор мощности с программным управлением на Arduino

[kvaDrug 0]

Всем привет. Хочу собрать регулятор мощности порядка 500Вт, с возможностью программного управления. Сразу предупреждаю, что не очень шарю в электронике (программист, в детстве паял), но готов с вашей помощью разбираться.

 

Выходное напряжение (0-220В) необходимо выпрямлять и сглаживать, для удобства измерения. Можно ли тут обойтись диодным мостом + LC контуром?

 

Планирую использовать Arduino, у него есть возможность выдавать сигнал с ШИМ https://www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM . Первое, что мне приходит в голову, это установить частоту 50 ГЦ, и этим сигналом отпирать тиристоры. Но тут я вижу проблемы с подгонкой фазы, да и частоты наверняка неточные. Идея похоже не очень. Прошу совета, как применить шим для контроля мощности.

 

В идеале хочется, чтобы была возможность переключить регулятор в "ручной" режим, чтобы использовать без arduino.

[Evgeniy 280]

тут шим скорее всего не подойдёт. На вход ардуино подаём однополярные импульсы получаемые после мостового выпрямителя, естественно ограничив по напряжению до 5В. После получения момента, когда напряжение переходит через ноль, отмеряем необходимую паузу и открываем тиристор или симистор. Меняя паузу от 0 до 10мс.

50Гц - 20мс. Так как нам надо открыть тиристоры на каждой полуволне, время задержки открывания регулируем от 0 до 10мс.

 

Если для нагревателя, то можно пропускать за определённый отрезок времени разное количество полуволн. Например за 100мс пропускаем от 0 до 10 полуволн. В этом случае тиристор открываем тогда, когда волна переходит через ноль. Помехи в сети будут полностью отсутствовать.

Как то так.

[Sergei751 0]

Добрый вечер. Всех с наступившим Новым годом!

Собираю регулятор напряжения на IRF9540, есть маленькая проблема: допустим подаю на исток напряжение 9в на затвор ШИМ сигнал на стоке все прекрасно регулируется от 0 до подаваемого напряжения. Прибавляю напряжение на истоке и регулировка прекращается лампа (в нагрузке) начинает светится в чем проблема 

[Sergei751 0]

Схема подключения

[v1ct0r 173]

 

Схема подключения

из приведенной вами схемы ничего не понятно, но можно предположить, что ШИМ у вас для n-канального мосфета, а у вас р-канальный мосфет. если это так то все правильно так и должно быть

[Sergei751 0]

А почему при отключенном ШИМ сигнале и при увеличении напряжения на истоке лампа начинает гореть?

Открывается полевик ?!

[Sergei751 0]

Может необходимо поставить резистивную обвязку?

[v1ct0r 173]

я вам уже написал

 

из приведенной вами схемы ничего не понятно, но можно предположить, что ШИМ у вас для n-канального мосфета, а у вас р-канальный мосфет. если это так то все правильно так и должно быть

для нормального ответа дайте нормальную схему   

[kvaDrug 0]

тут шим скорее всего не подойдёт. На вход ардуино подаём однополярные импульсы получаемые после мостового выпрямителя, естественно ограничив по напряжению до 5В. После получения момента, когда напряжение переходит через ноль, отмеряем необходимую паузу и открываем тиристор или симистор. Меняя паузу от 0 до 10мс.

50Гц - 20мс. Так как нам надо открыть тиристоры на каждой полуволне, время задержки открывания регулируем от 0 до 10мс.

 

Если для нагревателя, то можно пропускать за определённый отрезок времени разное количество полуволн. Например за 100мс пропускаем от 0 до 10 полуволн. В этом случае тиристор открываем тогда, когда волна переходит через ноль. Помехи в сети будут полностью отсутствовать.

Как то так.

Ага, спасибо. Вот даже видео нашел: 

Только программная часть мне не нравится из-за использования delay(). Можно в принципе проверять время на каждом цикле. Дело в том, что мне надо будет подключить к ардуинке еще и вольтметр с амперметром и до трех термопар в придачу. По этому никаких делеев)

[Evgeniy 280]

Можно таймер настроить, при переходе напряжения через ноль запускаемых таймер. Как только таймер обрушиться, происходит прерывание, по прерывание открываем тиристор. Меняя значение таймера, можно менять время до обрушения таймера, тем самым меняя время открытия тиристор от времени перехода напряжения через ноль.

То есть перекинуть на таймер и прерывание.

В остальное время можно будет заниматься измерением температур, отображением их на индикаторе и тп.

Если сильно точность не требуется, то ШИМ и аналоговое управление. ШИМ сглаживания rc цепью, получаем напряжение, которое передаёт на управление нагревом. Тут регулятор по сложнее будет.

Чем управлять собираетесь?

[kvaDrug 0]

о_О Имеется в виду эта библиотека http://playground.arduino.cc/Main/MsTimer2?

[Evgeniy 280]

Я в ардуино и С не силён. А логику работы могу понять, разработать, придумать.

[kvaDrug 0]

Понятно, не беда. Я здесь больше по "железным" вопросам. Кстати, вот схема (системная) проекта, для общего представления:

[Ростислав Михайлов 279]

програмная и апаратная часть неразрывна, не учитывая особенностей кода, или железа невозможно сделать качественный и оптимизированный прибор

[kvaDrug 0]

Очередной мой нубский пост. Решил, что оптимальный вариант, это делать так как советовал @@Evgeniy, с пропусканием целого числа полуволн и таймерами. Начертал тут супер минималистичную схему:

 

Собственно, какие в ней недостатки, и почему народ обычно паяет более сложный вариант:

В частности не понятно зачем после оптрона включать еще и симмистор. 

[Evgeniy 280]

В мос (не во всех, надо даиашит смотреть) есть детектор нуля, и оптопаре открывается только при переходе напряжения через ноль. Поэтому, применив мос, можно не заморачиваться с этим. 

Если нагреватель обычный, с большой инерцией, можно тупо взять период, например в 10сек, и в этом периоде включать и выключать нагреватель с разным соотношением вкл/выкл, с шагом в 10%. Можно в 100 шагов, или в 255, взяв за единицу не 1с, а например 100мс. МОС при этом сама определить переход через ноль и включит нагрузку. 

Оптопаре + симистр предпочтительнее применять, так как вслучае чего, мк останется живым, а сгорит симистр, ну, возможно и оптопара. Без оптопаре может сгореть вся схема!

[Evgeniy 280]

Большой плюс данного метода - отсутствие помех, а так же, силовые элементы открываются при малом напряжении и нет бросков тока при включении.

[Evgeniy 280]

Опрон имеет маленькую мощность, поэтому его используют для управления более мощным симистором.

[kvaDrug 0]

Понятно. Значит проще ничего не изобретать и сделать по проверенной временем схеме. Осталось только подобрать детали, резисторы посчитать под напряжение контроллера 3.3В.

[kvaDrug 0]

Решил использовать MOC3043 - с детектором нуля. Едет из Китая.

Резистор и светодиод подобрал так, чтобы обеспечить оптимальный ток на оптроне, но при этом не спалить ардуинку. Ну а выбор резистора R5 таил в себе больше трудностей, в конечном счете я глядя вот сюда: http://electronics.stackexchange.com/q/30168/69628 интуитивно выбрал 300 Ом.

 

А вот разводка:

 

Хотелось бы выслушать комментарии, прежде чем закажу плату.

[kvaDrug 0]

Бьюсь над схемой уже довольно долго. Уже и плату сделал, подбирал резисторы, сменил симмистор. И сегодня сделал шокирующие открытие: оказывается симмистор не является симметричным! И управлять им можно только через дальний от управляющего электрода анод. Схему придется переделать. Я, конечно, удивлен.