دياك - دوائر العمل والتطبيق

إن diac عبارة عن جهاز ذو طرفين به مزيج من طبقات أشباه الموصلات المتوازية العكسية ، والتي تسمح بتشغيل الجهاز من خلال كلا الاتجاهين بغض النظر عن قطبية الإمداد.

خصائص دياك

يمكن رؤية خصائص التشكيل النموذجي في الشكل التالي ، والذي يكشف بوضوح عن وجود جهد فاصل في كل من طرفيه.

نظرًا لأنه يمكن تبديل التشكيل في كلا الاتجاهين أو ثنائي الاتجاه ، يتم استغلال الميزة بشكل فعال في العديد من دوائر تبديل التيار المتردد.

يوضح الشكل التالي أدناه كيفية ترتيب الطبقات داخليًا ، كما يُظهر الرمز البياني للتشكيل. قد يكون من المثير للاهتمام ملاحظة أن كلا طرفي الصمام الثنائي يتم تخصيصهما كأقطاب موجبة (الأنود 1 أو القطب 1 والأنود 2 أو القطب 2) ، ولا يوجد كاثود لهذا الجهاز.

عندما يكون العرض المتصل عبر diac موجبًا على الأنود 1 فيما يتعلق بالأنود 2 ، فإن الطبقات ذات الصلة تعمل مثل p1n2p2 و n3.

عندما يكون الإمداد المتصل موجبًا على الأنود 2 فيما يتعلق بالأنود 1 ، تكون الطبقات الوظيفية مثل p2n2p1 و n1.

دياك مستوى جهد إطلاق النار

يبدو أن جهد الانهيار أو جهد إطلاق الدياك كما هو موضح في الرسم البياني الأول أعلاه موحد تمامًا عبر كلا الطرفين. ومع ذلك ، في الجهاز الفعلي ، يمكن أن يختلف هذا في أي مكان من 28 فولت إلى 42 فولت.

يمكن تحقيق قيمة الإطلاق من خلال حل المصطلحات التالية للمعادلة كما هو متاح من ورقة البيانات.

VBR1 = VBR2 ± 0.1VBR2

يبدو أن المواصفات الحالية (IBR1 و IBR2) عبر المطرافين متطابقة تمامًا. للتخطيط الذي يتم تمثيله في الرسم التخطيطي

المستويان الحاليان (IBR1 و IBR2) للتشمي قريبان جدًا من حيث الحجم. في المثال أعلاه ، يبدو أن هذه موجودة
200 uA أو 0.2 مللي أمبير.

دوائر تطبيقات دياك

يوضح لنا الشرح التالي كيف يعمل التشكيل في دائرة التيار المتردد. سنحاول فهم ذلك من خلال دائرة مستشعر تقارب بسيطة تعمل بجهد 110 فولت تيار متردد.

دائرة كشف القرب

يمكن رؤية دائرة كاشف القرب باستخدام التخطيط في الرسم التخطيطي التالي.

هنا يمكننا أن نرى أن SCR مدمج في سلسلة مع الحمل والترانزستور غير المتصل القابل للبرمجة (PUT) المرتبط بمسبار الاستشعار مباشرة.

عندما يقترب جسم الإنسان من مسبار الاستشعار ، يتسبب في زيادة السعة عبر المسبار والأرض.

وفقًا لخصائص UJT القابلة للبرمجة من السيليكون ، سيتم إطلاقها عندما يتجاوز الجهد VA عند طرف الأنود جهد البوابة بمقدار 0.7 فولت على الأقل ، مما يتسبب في حدوث دائرة كهربائية قصيرة عبر كاثود الأنود للجهاز.

اعتمادًا على إعداد الضبط المسبق 1M ، يتبع diac دورة دخل التيار المتردد وينطلق عند مستوى جهد محدد.

بسبب استمرار إطلاق الصمام ، لا يُسمح أبدًا لجهد الأنود VA الخاص بـ UJT بزيادة جهد البوابة VG الذي يتم الاحتفاظ به دائمًا عند ارتفاع دخل التيار المتردد تقريبًا. وهذا الوضع يحافظ على إيقاف تشغيل UJT القابل للبرمجة.

ومع ذلك ، عندما يقترب جسم الإنسان من مسبار الاستشعار ، فإنه يقلل من جهد البوابة المحتمل VG الخاص بـ UJT بشكل كبير ، مما يسمح لأنود VA المحتمل لـ UJT الخاص بـ UJT بالارتفاع أعلى من VG. يؤدي هذا على الفور إلى إطلاق النار في UJT.

عندما يحدث هذا ، تخلق UJTs قصرًا عبر محطات الأنود / الكاثود ، مما يوفر تيار البوابة الضروري لـ SCR. يقوم SCR بتشغيل الحمل المرفق وتشغيله ، مما يشير إلى وجود قرب بشري بالقرب من مسبار المستشعر.

مصباح ليلي تلقائي

بسيط ضوء الصاري التلقائي يمكن رؤية الدائرة باستخدام LDR و triac و Diac في الرسم أعلاه. إن عمل هذه الدائرة بسيط للغاية ، ويتم التعامل مع وظيفة التبديل الحرجة بواسطة diac DB-3. عندما يحل المساء ، يبدأ الضوء الموجود على LDR في الانخفاض ، مما يؤدي إلى ارتفاع الجهد عند تقاطع R1 و DB-3 تدريجياً ، بسبب زيادة مقاومة LDR.

عندما يرتفع هذا الجهد إلى نقطة الانقطاع في الدياك ، يطلق الدياك ويشغل بوابة التيرستورات ، والتي بدورها تقوم بتشغيل المصباح المتصل.

خلال الصباح ، يزداد الضوء الموجود على LDR تدريجيًا ، مما يؤدي إلى تناقص الإمكانات عبر التشكيل بسبب تأريض إمكانية التقاطع R1 / DB-3. وعندما يكون الضوء ساطعًا بدرجة كافية ، فإن مقاومة LDR تتسبب في انخفاض إمكانية التشكيل إلى الصفر تقريبًا ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل تيار بوابة التيرستورات ، وبالتالي يتم أيضًا إيقاف تشغيل المصباح.

يضمن التشكيل هنا أن التيرستورات يتم تبديله دون الكثير من الخفقان أثناء انتقال الشفق. بدون diac ، كان المصباح سيومض لعدة دقائق قبل تشغيله أو إيقاف تشغيله تمامًا. وبالتالي يتم استغلال ميزة بدء الانهيار في diac تمامًا لصالح تصميم الإضاءة التلقائي.

الخافت الخفيف

إلى دائرة باهتة الضوء ربما يكون التطبيق الأكثر شيوعًا باستخدام تركيبة التيرستورات.

لكل دورة من مدخلات التيار المتردد ، ينطلق التشكيل فقط عندما يصل الجهد عبره إلى جهد الانهيار. التأخير الزمني الذي تقرر بعده حرائق التشكيل مقدار الوقت الذي يظل فيه التيرستورات في وضع التشغيل أثناء كل دورة من المرحلة. هذا بدوره يحدد مقدار التيار والإضاءة على المصباح.

يتم ضبط التأخير الزمني في إطلاق diac من خلال ضبط الوعاء الموضح 220 ك ، وقيمة C1. تحدد مكونات تأخير وقت RC هذه وقت التشغيل للتيرستورات من خلال إطلاق التشكيل الذي ينتج عنه تقطيع طور التيار المتردد على أقسام محددة من المرحلة اعتمادًا على تأخير إطلاق التشكيل.

عندما يكون التأخير أطول ، يُسمح لجزء أضيق من الطور بتبديل التيرستورات وتشغيل المصباح ، مما يؤدي إلى انخفاض سطوع المصباح. لفترات زمنية أسرع ، يُسمح للتيرستورات بالتبديل لفترات أطول من طور التيار المتردد ، وبالتالي يتم أيضًا تبديل المصباح لأقسام أطول من طور التيار المتردد مما يتسبب في سطوع أعلى عليه.

السعة المشغلة التبديل

التطبيق الأساسي للتشكيل بدون الاعتماد على أي جزء آخر ، هو من خلال التبديل التلقائي. بالنسبة لتزويد التيار المتردد أو التيار المستمر ، يتصرف diac مثل مقاومة عالية (دائرة مفتوحة عمليًا) طالما أن الجهد المطبق أقل من قيمة VBO الحرجة.

يتم تشغيل diac بمجرد الوصول إلى مستوى الجهد VBO الحرج هذا أو تجاوزه. لذلك ، يمكن تشغيل هذا الجهاز المحدد ذو الطرفين فقط عن طريق زيادة سعة جهد التحكم المرفق ، ويمكن أن يستمر في التوصيل ، حتى ينخفض ​​الجهد في النهاية إلى الصفر. يعرض الشكل أدناه دائرة تبديل مباشرة حساسة للسعة باستخدام 1N5411 diac أو DB-3 diac.

يتم تطبيق جهد يبلغ حوالي 35 فولت تيار مستمر أو ذروة التيار المتردد والتي تقوم بتبديل الصمام الثنائي إلى التوصيل ، حيث يبدأ تيار يبلغ حوالي 14 مللي أمبير بالتدفق عبر المقاوم الناتج ، R2. قد يتم تشغيل diacs المحددة بجهد أقل من 35 فولت.

باستخدام تيار تحويل 14 مللي أمبير ، يصل جهد الخرج الناتج عبر المقاوم 1k إلى 14 فولت. في حالة احتواء مصدر الإمداد على مسار موصل داخلي داخل دائرة الإخراج ، يمكن تجاهل المقاوم R1 والقضاء عليه.

أثناء العمل مع الدائرة ، حاول ضبط جهد الإمداد بحيث يزداد تدريجياً من الصفر مع التحقق في نفس الوقت من استجابة الخرج. عندما يصل الإمداد إلى حوالي 30 فولت ، سترى القليل أو القليل من جهد الخرج ، بسبب تيار التسرب المنخفض للغاية من الجهاز.

ومع ذلك ، عند 35 فولت تقريبًا ، ستجد أن diac ينهار فجأة ويظهر جهد خرج كامل بسرعة عبر المقاوم R2. الآن ، ابدأ في تقليل إدخال العرض ، ولاحظ أن جهد الخرج ينخفض ​​بالمقابل ، وأخيراً يصل إلى الصفر عندما ينخفض ​​جهد الدخل إلى الصفر.

عند صفر فولت ، يتم 'إغلاق' diac تمامًا ، ويدخل في موقف يتطلب إعادة تشغيله مرة أخرى من خلال مستوى السعة 35 فولت.

مفتاح التيار المستمر الإلكتروني

يمكن أيضًا تنشيط المفتاح البسيط المفصل في القسم السابق من خلال زيادة صغيرة في جهد الإمداد. لذلك ، يمكن استخدام جهد ثابت قدره 30 فولت بشكل ثابت في 1N5411 diac مما يضمن أن diac في حالة التوصيل فقط ولكن لا يزال مغلقًا.

ومع ذلك ، في اللحظة التي يتم فيها إضافة إمكانات تبلغ حوالي 5 فولت على التوالي ، يتم تحقيق جهد الانهيار البالغ 35 فولت بسرعة لتنفيذ إطلاق الدياك.

إزالة هذه 'الإشارة' 5 فولت ليس له أي تأثير على وضع التشغيل للجهاز ، ويستمر في توصيل إمداد 30 فولت حتى يتم خفض الجهد إلى صفر فولت.

يوضح الشكل أعلاه دائرة تبديل تتميز بنظرية تبديل الجهد المتزايد كما هو موضح أعلاه. ضمن هذا الإعداد ، يتم توفير إمداد 30 فولت لـ 1N5411 diac (D1) (يظهر هذا العرض هنا كمصدر للبطارية للراحة ، ومع ذلك يمكن تطبيق 30 فولت من خلال أي مصدر ثابت آخر منظم). مع مستوى الجهد هذا ، لا يمكن تشغيل diac ، ولا يتم تشغيل التيار عبر الحمل الخارجي المتصل.

ومع ذلك ، عندما يتم ضبط مقياس الجهد تدريجياً ، يزداد جهد الإمداد ببطء وأخيراً يتم تشغيل diac ، مما يمكّن التيار من المرور عبر الحمل وتشغيله.

بمجرد تشغيل diac ، لن يكون لخفض جهد الإمداد من خلال مقياس الجهد أي تأثير على diac. ومع ذلك ، بعد تقليل الجهد من خلال مقياس الجهد ، يمكن استخدام مفتاح إعادة الضبط S1 لإيقاف تشغيل توصيل diac وإعادة ضبط الدائرة في حالة إيقاف التشغيل الأصلية.

يمكن أن يظل diac أو DB-3 الموضح في وضع الخمول عند حوالي 30 فولت ، ولن يمر بعملية إطلاق ذاتي. ومع ذلك ، قد تتطلب بعض أجهزة diac الفولتية أقل من 30 فولت لإبقائها في حالة غير مواتية. بنفس الطريقة ، قد تتطلب diacs المحددة أعلى من 5 V لخيار التبديل التزايدي ON. يجب ألا تزيد قيمة مقياس الجهد R1 عن 1 كيلو أوم ، ويجب أن تكون من نوع سلك ملفوف.

يمكن استخدام المفهوم أعلاه لتنفيذ إجراء الإغلاق في التطبيقات ذات التيار المنخفض من خلال جهاز diac ثنائي بسيط بدلاً من الاعتماد على 3 أجهزة طرفية معقدة مثل SCR.

مرحل مغلق كهربائيًا

يوضح الشكل الموضح أعلاه دائرة مرحل التيار المستمر المصممة لتبقى مغلقة لحظة تشغيلها من خلال إشارة دخل. التصميم جيد مثل إغلاق التتابع الميكانيكي.

تستفيد هذه الدائرة من المفهوم الموضح في الفقرة السابقة. هنا أيضًا ، يتم إيقاف تشغيل diac عند 30 فولت ، وهو مستوى الجهد الذي يكون عادةً صغيرًا لتوصيل diac.

ومع ذلك ، بمجرد أن يتم إعطاء جهد سلسلة 6 فولت إلى diac ، يبدأ الأخير في دفع التيار الذي يقوم بتشغيل ON ويغلق التتابع (يظل التشكيل بعد ذلك في وضع التشغيل ، على الرغم من أن جهد التحكم 6 فولت لم يعد موجودًا).

مع تحسين R1 و R2 بشكل صحيح ، سيتم تشغيل المرحل بكفاءة استجابة لجهد التحكم المطبق.

بعد ذلك ، سيظل التتابع مغلقًا حتى بدون جهد الدخل. ومع ذلك ، يمكن إعادة ضبط الدائرة إلى موضعها السابق بالضغط على مفتاح إعادة الضبط المشار إليه.

يجب أن يكون المرحل من النوع الحالي المنخفض ، وقد يكون بمقاومة ملف تبلغ 1 ك.

دائرة استشعار الإغلاق

تتطلب العديد من الأجهزة ، على سبيل المثال إنذارات الدخلاء ووحدات التحكم في العمليات ، إشارة إطلاق تظل قيد التشغيل بمجرد تشغيلها وتتوقف عن التشغيل فقط عند إعادة تعيين مدخلات الطاقة.

بمجرد بدء الدائرة ، فإنها تمكنك من تشغيل الدوائر لأجهزة الإنذار ، والمسجلات ، وصمامات الإغلاق ، وأدوات الأمان ، وغيرها الكثير. يعرض الشكل أدناه مثالاً لتصميم هذا النوع من التطبيقات.

هنا ، يعمل جهاز HEP R2002 diac مثل جهاز التبديل. في هذا الإعداد الخاص ، يبقى diac في وضع الاستعداد عند 30 فولت من خلال B2.

ولكن ، المفتاح اللحظي S1 هو تبديل ، والذي يمكن أن يكون 'مستشعر' على باب أو نافذة ، يساهم بـ 6 فولت (من B1) ، إلى التحيز الحالي 30 فولت ، مما يتسبب في إطلاق 35 فولت الناتج عن التشكيل وتوليد حوالي 1 خرج V عبر R2.

قواطع دوائر الحمل الزائد DC

يوضح الشكل أعلاه دائرة ستغلق على الفور الحمل عندما يتجاوز جهد إمداد التيار المستمر مستوى ثابتًا. ثم تظل الوحدة في وضع إيقاف التشغيل حتى يتم خفض الجهد وإعادة ضبط الدائرة.

في هذا الإعداد المحدد ، يتم عادةً إيقاف تشغيل diac (D1) ، ولا يكون تيار الترانزستور مرتفعًا بما يكفي لتشغيل المرحل (RY1).

عندما يتجاوز إدخال العرض المستوى المحدد على النحو الذي حدده مقياس الجهد R1 ، ينطلق diac ، ويصل التيار المستمر من خرج diac إلى قاعدة الترانزستور.

يقوم الترانزستور الآن بالتبديل من خلال مقياس الجهد R2 وينشط التتابع.

يقوم المرحل الآن بفصل الحمل عن مصدر الإدخال ، مما يمنع حدوث أي ضرر للنظام بسبب الحمل الزائد. يستمر diac بعد ذلك في التبديل إلى وضع التشغيل ON مع إبقاء المرحل قيد التشغيل حتى يتم إعادة ضبط الدائرة ، عن طريق فتح S1 ، للحظات.

من أجل ضبط الدائرة في البداية ، قم بضبط مقاييس الجهد R1 و R2 للتأكد من أن المرحل ينقر على ON بمجرد وصول جهد الدخل فعليًا إلى عتبة إطلاق التشكيل المطلوبة.

يجب أن يظل التتابع بعد ذلك نشطًا حتى ينخفض ​​الجهد الكهربائي إلى مستواه الطبيعي ويفتح مفتاح إعادة الضبط للحظات.

إذا كانت الدائرة تعمل بشكل صحيح ، يجب أن يكون دخل الجهد الكهربائي 'إطلاق النار' حوالي 35 فولت (يمكن تنشيط الأعمدة المحددة بجهد أصغر ، على الرغم من تصحيح ذلك غالبًا عن طريق ضبط مقياس الجهد R2) ، وكذلك جهد التيار المستمر عند قاعدة الترانزستور يجب أن يكون حوالي 0.57 فولت (حوالي 12.5 مللي أمبير). التتابع هو مقاومة ملف 1k.

قواطع دوائر التيار المتردد

يوضح مخطط الدائرة أعلاه دائرة قاطع دائرة التيار المتردد. تعمل هذه الفكرة بالطريقة نفسها كما أوضح إعداد DC في الجزء السابق. تختلف دائرة التيار المتردد عن إصدار التيار المستمر بسبب وجود المكثفات C1 و C2 ومقوم الصمام الثنائي D2.

مفتاح التشغيل المتحكم به في الطور

كما هو مذكور من قبل ، فإن الاستخدام الأساسي لـ diac هو مصدر جهد تنشيط لبعض الأجهزة مثل التيرستورات للتحكم في المعدات المطلوبة. دائرة التشكيل في التنفيذ التالي هي عملية تحكم في الطور يمكن أن تجد العديد من التطبيقات بخلاف تحكم التيرستورات ، حيث قد يكون من الضروري إخراج نبضة متغيرة الطور.

يعرض الشكل أعلاه دارة الزناد النموذجية. ينظم هذا الإعداد زاوية إطلاق التشكيل بشكل أساسي ، ويتحقق ذلك من خلال معالجة شبكة التحكم في الطور المبنية حول الأجزاء R1 R2 و C1.

قيم المقاومة والسعة المتوفرة هنا هي قيم مرجعية فقط. بالنسبة لتردد معين (بشكل عام تردد خط التيار المتردد) ، يتم تعديل R2 من أجل الوصول إلى جهد فاصل التشكيل في لحظة تتوافق مع النقطة المفضلة في نصف دورة التيار المتردد حيث يكون التشكيل مطلوبًا للتشغيل و توفير نبض الإخراج.

قد يستمر التشكيل التالي لهذا النشاط في تكرار هذا النشاط خلال كل +/- نصف دورة AC. في النهاية ، يتم تحديد المرحلة ليس فقط بواسطة R1 R2 و C1 ، ولكن أيضًا من خلال مقاومة مصدر التيار المتردد ومقاومة الدائرة التي يتم تنشيطها من قبل diac.

بالنسبة لغالبية التطبيقات ، من المحتمل أن يكون مشروع دائرة diac مفيدًا لتحليل مرحلة مقاومة diac والسعة ، لمعرفة كفاءة الدائرة.

يوضح الجدول التالي أدناه ، على سبيل المثال ، زوايا الطور التي قد تتوافق مع إعدادات مختلفة للمقاومة وفقًا للسعة 0.25 µF في الشكل أعلاه.

المعلومات المعروضة مخصصة لـ 60 هرتز. تذكر ، كما هو موضح في الجدول مع انخفاض المقاومة ، يستمر نبض الزناد في الظهور في مواضع سابقة في دورة جهد الإمداد ، مما يتسبب في `` إطلاق '' التشكيل في وقت مبكر من الدورة والبقاء في وضع التشغيل لفترة أطول. نظرًا لأن دائرة RC تتضمن مقاومة متسلسلة وسعة تحويلية ، فإن المرحلة ، بطبيعة الحال ، متأخرة مما يدل على أن نبضة الزناد تأتي بعد دورة جهد الإمداد خلال دورة زمنية.