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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Gradateur triac. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Le gradateur porté à la connaissance des lecteurs permet de régler la luminosité de l'éclairage du local, la puissance des éléments chauffants domestiques, la vitesse de rotation des moteurs à courant alternatif. Il peut également être utilisé pour réduire le courant de démarrage des lampes à incandescence, ce qui prolonge leur durée de vie. Le gradateur est contrôlé par des boutons, ce qui permet d'allumer et d'éteindre la charge à une distance notable de l'objet contrôlé. Et pour que le bouton puisse être facilement trouvé dans l'obscurité, une LED est installée à côté de celui-ci, qui ne brille que lorsque la lumière est éteinte. Ce régulateur est réalisé sur la base du dispositif décrit dans l'article de S. Biryukov "Timistor power regulators" ("Radio", 1996, n° 1, pp. 44 - 46). En revanche, le gradateur proposé dans cet article n'est pas totalement déconnecté du réseau, ce qui nécessitait de le finaliser afin de réduire la consommation de courant. En conséquence, le courant est tombé à 1,5 mA dans tous les modes de fonctionnement. Après raffinement, la gamme de contrôle de puissance s'est également élargie. Avec une charge de cent watts, c'est environ 99%. Le schéma de principe du gradateur est illustré à la fig. 1. Pour contrôler le triac VS1, un formateur d'impulsions courtes est nécessaire, dont l'une des sorties est connectée au fil d'alimentation. Le conformateur est alimenté à partir d'une source montée sur les éléments C2, R2, VD1 - VD3, C4, C5. Les diodes VD1, VD2 remplissent les fonctions d'un redresseur. La tension redressée est stabilisée à 10 V par la diode Zener VD3. Les condensateurs C4, C5 font partie du filtre de lissage, et C4 shunte principalement les interférences haute fréquence du secteur, qui ne sont pas supprimées par le condensateur à oxyde C5 en raison de son importante inductance parasite.
Avec une tension positive à l'anode, la plupart des triacs peuvent être ouverts par des impulsions de n'importe quelle polarité (par rapport à la cathode) arrivant à l'électrode de commande, et avec une tension négative, par des impulsions de polarité négative uniquement. La sortie positive de l'alimentation du régulateur décrit est connectée à la cathode du triac. En conséquence, des impulsions négatives seront formées sur son électrode de commande pour toute polarité sur l'anode. Lors de l'utilisation de la méthode phase-impulsion, la puissance dans la charge est régulée en modifiant la partie du demi-cycle de la tension secteur, pendant laquelle le triac passe le courant. Pour cela, il faut sélectionner le début de chaque alternance de la tension secteur (elle correspond à une tension égale ou proche de zéro), puis pendant 10 ms (la durée d'une demi-période de la tension secteur avec une fréquence de 50 Hz) pour former l'impulsion de commande elle-même. Ainsi, plus le triac s'ouvre tôt, plus la puissance sera allouée à la charge. Le formateur d'impulsions avec une fréquence de 100 Hz est monté sur les éléments VT1, VT2, R4, R5, R8. Pendant l'alternance positive de la tension secteur, le transistor VT1 est ouvert, pendant l'alternance négative, le transistor VT2. La résistance R5 limite le courant de base des transistors. La résistance R8 remplit les fonctions de charge de collecteur des deux transistors. Lorsque la tension du secteur est proche de zéro, les deux transistors sont fermés et la tension sur leurs collecteurs est égale à la tension sur la borne négative de l'alimentation. En même temps, de courtes impulsions de polarité négative sont formées à l'entrée 1 de l'élément DD1.1, correspondant au début de chaque demi-cycle de la tension secteur. À l'état passant du régulateur, à l'entrée 2 de l'élément DD1.1, il existe une tension correspondant à un niveau logique haut, par conséquent, les impulsions négatives à l'entrée 1 de cet élément sont inversées par celui-ci et envoyées à la base du transistor VT5, qui est connecté selon le circuit émetteur-suiveur. Le courant qui le traverse charge le condensateur C8 presque à la tension de l'alimentation. Le condensateur est déchargé à travers le circuit R9, R10, R12, VT4. Lorsqu'il se décharge à une tension correspondant au seuil, les éléments DD1.2 et DD1.3 sont commutés. La chute de tension qui se produit à la sortie 11 de l'élément DD1.3 est différenciée par le circuit C9R13 et, sous la forme d'une impulsion d'une durée d'environ 12 μs, est transmise via l'inverseur DD1.4 à l'amplificateur de courant sur le transistor VT6, puis à l'électrode de commande du triac VS1. La résistance variable R10 régule la durée de la décharge du condensateur C8, qui détermine le moment où le triac est fermé, et donc la tension efficace à la charge. La diode zener VD5 fournit un démarrage fiable du dispositif de gradation. S'il est absent, au premier instant où le régulateur est allumé après une interruption de fonctionnement, un courant commence à traverser la transition de commande du triac et du transistor VT6, ce qui ne permet pas au condensateur de filtrage C5 de se charger et empêche l'alimentation tension d'alimentation de monter à la valeur nominale. La résistance R15 limite le courant à travers la transition de commande du triac. La nécessité d'une telle limitation n'est pas causée par la sécurité du fonctionnement de la diode zener et du triac (une impulsion de courant aussi courte ne peut pas les désactiver), mais par une éventuelle détérioration de l'efficacité du gradateur. Sur l'onduleur DD2.1 et le déclencheur DD3.1, un dispositif de commande pour allumer et éteindre le gradateur est assemblé, sur le transistor VT4 - un nœud pour une commutation en douceur sur la charge, et sur les éléments DD2.2, DD2.3 , VT7, HL1 - un nœud pour rétro-éclairer le bouton SB1 (SB2 - SBn ). Lorsque le régulateur est initialement allumé ou après une panne de courant, le circuit C3R3 génère une impulsion positive à l'entrée R du déclencheur DD3.1, le mettant à l'état zéro, auquel la charge est éteinte. L'élément DD3.1 répond à une chute de tension positive à l'entrée C et change d'état à l'opposé à chaque apparition. La chaîne R1C1 supprime le rebond des contacts du bouton SB1. Grâce à la résistance R1 définit également la tension à l'entrée de l'onduleur DD2.1. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB1, une chute de tension positive se produit à la sortie de cet élément, commutant le déclencheur DD3.1 dans un seul état. Un niveau logique haut, qui apparaît en même temps à la sortie directe du déclencheur, permet le fonctionnement de l'élément logique DD1.1. Dans le même temps, à travers la résistance R6, le condensateur C6 est chargé à près de 10 V. À mesure que la tension aux bornes de ce condensateur augmente, la tension à la grille du transistor VT4 augmente et la résistance de son canal diminue progressivement, atteignant un minimum 5 ... 7 s après le début de la charge du condensateur C6. Et puisque le canal du transistor VT4 est en série avec la résistance R10 incluse dans le circuit de décharge du condensateur C8, la puissance dans la charge augmente progressivement jusqu'au niveau fixé par la résistance R10. La résistance R11 crée une polarisation négative minimale sur la grille du transistor VT4, ce qui garantit que le gradateur est complètement éteint à la résistance nulle de la résistance R10. Ce décalage est également nécessaire pour que lorsque le gradateur est allumé, la charge s'allume immédiatement. Le condensateur C7 shunte la résistance R11 en tension alternative, en l'excluant du circuit de décharge du condensateur C8. Un niveau de tension bas provenant de l'entrée inverse du déclencheur DD3.1 ferme le transistor VT3 et interdit la commutation des inverseurs DD2.2 et DD2.3. En conséquence, le transistor VT7 reste fermé, aucun courant ne le traverse et la LED HL1 incluse dans son circuit émetteur ne s'allume pas. La prochaine fois que vous appuyez sur le bouton SB1 (SB2-SBn), la gâchette revient à l'état zéro. Un zéro logique de sa sortie 13 interdit la commutation de l'élément DD1.1, et un niveau logique haut est fixé à la sortie de ce dernier, maintenant l'état ouvert du transistor VT5. En conséquence, le condensateur C8 sera chargé à la tension maximale et la charge sera mise hors tension. Le niveau zéro logique présent à ce moment à la sortie 12 du déclencheur ouvrira le transistor VT3, à travers lequel le condensateur C6 se déchargera rapidement, et le gradateur sera prêt pour un nouvel allumage. Un niveau de tension logique élevé de la sortie 12 du déclencheur ira également aux entrées 13 et 9 des éléments logiques DD2.2, DD2.3 et leur permettra de sauter les impulsions négatives de la charge des transistors VT1, VT2. Ces impulsions ouvriront le transistor VT7 pendant une courte période et la LED HL1 incluse dans son circuit émetteur s'allumera. La résistance R14 limite le courant moyen à travers la LED afin de ne pas surcharger l'alimentation, sinon sa tension commencera à chuter. Toutes les pièces du gradateur, à l'exception du triac VS1 et de la LED HL1, sont montées sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre à feuille unilatérale. Le dessin de la carte est illustré à la fig. 2, a, et l'emplacement des pièces dessus - sur la Fig. 2, b.
Lors de l'installation, vous pouvez utiliser des résistances fixes C2 - ZZN ou MLT et toute résistance variable indiquée sur le schéma du circuit de résistance. Condensateurs C1, C2, C8 - K73-15, K77 - 3 et autres de la série K70 - K78, le condensateur C2 doit être dimensionné pour une tension d'au moins 250 V. Condensateur C3 - tout oxyde, C4, C9 - céramique KM - 5, K10 - 17, C5 - K50 - 24 ou K50 - 29, C6, C7 - K53 - 14. KD510, KD509 avec n'importe quel index alphabétique peut fonctionner à la place des diodes. Diode Zener VD3 - toute avec une tension de stabilisation de 10 V. Les transistors VT1, VT2 peuvent être n'importe quelle structure pnp en silicium à faible puissance avec un coefficient de transfert de courant supérieur à 100. Transistors VT3, VT6, VT7 - silicium à faible puissance, VT5 - Série KT201 avec n'importe quel index de lettres. Les transistors au silicium de faible puissance de la structure npn conviennent également, mais dans ce cas, vous devez inclure la diode VD4 illustrée dans le schéma avec une ligne pointillée dans l'appareil. La diode protège la jonction de l'émetteur du claquage par une tension inverse qui apparaît à chaque fois après la fermeture du transistor VT5. Transistor à effet de champ de la série KP305 avec n'importe quel index alphabétique. Le fusible FU1 doit être dimensionné pour un courant non inférieur au courant de charge. L'établissement d'un gradateur se réduit à la sélection d'une résistance R11. Tout d'abord, coupez le circuit reliant la broche 2 de l'élément DD1.1 et la broche 13 du déclencheur DD3.1. Ensuite, la broche 2 de DD1.1 est connectée à sa broche 1. Après cela, le curseur de la résistance R10 est réglé sur la position inférieure selon le schéma. À la place de la résistance R11, une résistance variable avec une résistance de 100 kOhm est incluse et son curseur est réglé dans une position telle que la résistance incluse dans le circuit est nulle. Ensuite, allumez le gradateur sur le réseau et attendez que la tension nominale de 10 V soit établie à la sortie de la source d'alimentation.Ensuite, à l'aide d'un oscilloscope pour contrôler la forme des impulsions de courant dans la charge, augmentez la résistance du résistance variable (R11) jusqu'à ce que le triac VS1 cesse de s'ouvrir. Après cela, la charge est activée et désactivée plusieurs fois, en vérifiant à chaque fois si le transistor VT4 ferme de manière fiable le triac VS1. Ensuite, la résistance variable est remplacée par une constante et la connexion de la sortie 2 de l'élément DD1.1 avec la sortie 13 du déclencheur DD3.1 est rétablie. Si on le souhaite, en installant et en sélectionnant la résistance R12, il est possible de s'assurer que la résistance maximale de la résistance R10, fonctionnant en rhéostat, correspond à une tension nulle à la charge. Pour que le triac chute le moins de tension possible lorsque la charge est complètement allumée, il doit s'ouvrir le plus rapidement possible après le début du demi-cycle. Pour ce faire, le formateur d'impulsions de passage par zéro de la tension secteur doit générer des impulsions suffisamment courtes. Leur minimisation est obtenue en sélectionnant les résistances R4 et R8. Il n'est pas souhaitable de réduire la résistance de la résistance R5, TVK, car cela augmentera la consommation d'énergie. Le gradateur a une si bonne fonctionnalité: si la charge était allumée, puis après une courte panne de courant sur le réseau (pour une période ne dépassant pas 2 minutes), elle se rallumera. En effet, le condensateur C5 du filtre d'alimentation se décharge très lentement de sorte qu'aucune porte logique n'est commutée. Lors de la mise en place d'un gradateur et de son utilisation pratique, il convient de rappeler que tous ses éléments, y compris l'axe de la résistance variable, sont sous tension secteur. Pour limiter le courant à travers la LED HL1, il est conseillé de transférer la résistance R14 du circuit de base du transistor VT7 vers son circuit d'émetteur, en réduisant la résistance R14 à 0,5 ... 1 kOhm. Auteur : A. Rudenko, Kharkov, Ukraine
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