دائرة منظم المروحة التي يتم التحكم فيها بواسطة PWM

في هذه المقالة ، ننظر في مروحة تحكم PWM بسيطة تعمل بالتيار الكهربائي بقوة 220 فولت أو دائرة منظم للضوء والتي لا تتطلب متحكمًا دقيقًا أو محركات التيرستورات المكلفة للعمليات المقصودة.

مرحلة التقطيع بالسعة

جميع أنواع المراوح العادية ومخفتات الإضاءة التي تعتمد على تقنية الفرم بالطور السعوي لها عيب واحد مشترك ، فهي تولد الكثير من ضوضاء التردد اللاسلكي وتتطلب محاثات ضخمة للتحكم فيها جزئيًا.

علاوة على ذلك ، فإن التبديل أو تقطيع الطور الذي يتم باستخدام تقنية diac المكثف العادي يفتقر إلى الدقة والحدة.

دائرة منظم المروحة التي يتم التحكم فيها من خلال PWM والتي تم تصميمها من قبلي تكون خالية من كل هذه المشكلات المحتملة المصحوبة عادةً بالمروحة التقليدية أو مخفتات الإضاءة نظرًا لأنها تستخدم دائرة CMOS IC متطورة ومرحلة دقيقة للكشف عن التقاطع الصفري.

لا تستخدم MCUs

أفضل شيء في هذه الدائرة هو أنها لا تتطلب متحكمات دقيقة وبرمجة ، كما تم التخلص من مشغل التيرستورات مما يجعل إنشاء الدائرة أمرًا سهلاً للغاية حتى بالنسبة للهواة الجدد.

دعنا نتعلم التكوين بالتفصيل ، وهو أمر بسيط للغاية:

بالإشارة إلى الدائرة ، تم تكوين IC1 وهي شريحة مؤقت 4060 لإنتاج نبضة موجبة متأخرة للتيرستورات في كل مرة تعبر فيها المرحلة خط الصفر من زاوية طورها.

يتم تشغيل الدائرة بأكملها من مصدر طاقة سعوي عادي باستخدام C1 و D5 و Z1 و C3.

تم تكوين IC1 في شكله القياسي لتوليد مفتاح مؤجل ON أو أعلى في كل مرة يمر فيها pin12 بإجراء إعادة تعيين.

مفتاح العبور الصفري للترياك

يتم تحقيق إجراء التعتيم أو إجراء التحكم في الطور عن طريق جعل التيرستورات يعمل بعد تأخير محدد مسبقًا في كل مرة يتم فيها اكتشاف تقاطع صفري.

إذا كان هذا التأخير قصيرًا ، فهذا يعني أن التيرستورات يحصل على فرصة لإجراء قدر أكبر من الوقت لزوايا الطور ، مما يتسبب في دوران المروحة المتصلة بشكل أسرع أو تسليط الضوء إلى أكثر سطوعًا.

مع زيادة هذا التأخير ، يضطر التيرستورات إلى إجراء فترات أقصر نسبيًا عبر زوايا الطور مما ينتج عنه قدرًا متناسبًا من التخفيض على سرعة أو سطوع المروحة المتصلة أو الضوء على التوالي.

يتم تنفيذ عملية التقاطع الصفري ببساطة عن طريق استخدام مقرن بصري عادي ، كما يتضح من الرسم البياني المعطى.

الجسر D1 - D4 يحول زاوية الطور المتناوب إلى نبضات موجبة 100 هرتز مكافئة.

يستجيب LEd والترانزستور الموجودان داخل قارنة التوصيل البصري لهذه النبضات الموجبة 100 هرتز ويظلان في وضع التشغيل فقط طالما أن النبضات أعلى من علامة الصفر بمقدار 0.8 فولت وتتوقف فورًا عندما تصل النبضات إلى نقطة عبور الصفر.

أثناء وجود الترانزستور البصري في مرحلة التوصيل ، يتم تثبيت IC pin12 على مستوى الأرض مما يسمح بتأخير أو نبضة بدء سلبية محددة مسبقًا لبوابة التيرستورات.

ومع ذلك ، عند مستويات العبور الصفرية ، يتم إيقاف تشغيل opto ، وإعادة تعيين pin12 الخاص بـ IC بحيث يقوم IC pin3 بإعادة تشغيل تأخير جديد أو تأخير جديد لكي يستجيب التيرستورات لزاوية الطور تلك.

التحكم في المرحلة PWM

يمكن تغيير طول أو عرض النبضة لنبضة التأخير هذه عن طريق ضبط VR1 بشكل مناسب والذي يصبح أيضًا مقبض التحكم في السرعة لدائرة منظم المروحة التي يتم التحكم فيها بواسطة PWM.

يجب تحديد VR1 و C2 بحيث لا يتجاوز الحد الأقصى للتأخير الناتج عن هذين التوقيتين 1/100 = 0.01 ثانية من أجل ضمان زيادة خطية من 0 إلى المعايرة الكاملة على مقبض التحكم المحدد.

يمكن تنفيذ ما سبق من خلال بعض الأخطاء التجريبية أو باستخدام الصيغة القياسية لـ IC 4060.

لما سبق ، يمكنك أيضًا تجربة النواتج الأخرى لـ IC.

مخطط الرسم البياني

قائمة الاجزاء

م 1 ، م 5 = 1 م
R2 ، R3 ، R4 R6 = 10 ألف
VR1، C2 = انظر النص
OPTO = 4N35 أو أي معيار
C1 = 0.22 فائق التوهج / 400 فولت
C3 = 100 فائق التوهج / 25 فولت
D1 - D5 = 1N4007
Z1 = 12 فولت
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

محاكاة الموجي

توضح صورة شكل موجة التأخير أدناه كيف يمكن تأخير طور المروحة عند كل تقاطع صفري ، للإعدادات المختلفة لـ VR1 و C2.

منظم مروحة PWM الذكي باستخدام IC 555

تستخدم جميع دوائر منظم الضوء / المروحة تقريبًا مقومًا يتحكم فيه السيليكون (التيرستورات أو SCR).

يتم تبديل هذه الأجهزة بزاوية طور محددة مسبقًا والتي تظل لاحقًا في وضع التوصيل حتى العبور الصفري التالي لدورة التيار المتردد الرئيسي.

تبدو هذه العملية سهلة ، ولكنها في الوقت نفسه تمثل صعوبات أثناء التحكم في الأحمال الصغيرة أو أيها حثي في ​​الطبيعة تسبب التباطؤ والخفقان.

يعتمد سبب هذه المشكلات على حقيقة أنه نظرًا لقوة الحمل الصغيرة ، فإن التيار الذي يتم توصيله إلى الأجهزة غير كافٍ للحفاظ على توصيلها.

لذلك لا يتم تطبيق منطقة خاصية التحكم بشكل كامل. تتدهور النتيجة أكثر للأحمال الاستقرائية.

كيف تعمل الدائرة

تمنحك دائرة منظم التيار المتردد AC 220V PWM المقترحة باستخدام IC 555 حلاً بسيطًا عن طريق تزويد التيرستورات بتيار بوابة ثابت ، لضمان أن الأحمال الاسمية مثل 1 وات يتم التحكم فيها أيضًا بسلاسة.

لجعل الدائرة مضغوطة ومباشرة قدر الإمكان ، نستخدم المؤقت الشهير IC 555.

يتم تنشيط خرج IC 555 ، والذي يمكن تشغيله بشكل مرتفع ، منخفضًا من خلال إدخال محتمل سلبي.

يتم توفير هذا العرض السلبي من المرحلة التي تشتمل على C1-R3 ، المقوم D1 -D2 ، جنبًا إلى جنب مع قسم المثبت D3-C2. تقدم BJTs من T1 إلى T3 نبضة تهيئة على دبوس إدخال الزناد رقم 2 من 555 لكل من المعابر الصفرية لمدخل التيار المتردد الرئيسي.

خلال فترة PWM ، وفقًا لما قرره ضبط P1 و P2 ، يكون ناتج IC 555 مرتفعًا عادةً ، وبالتالي ، لدينا فرق جهد صفري عمليًا عبر المسامير 3 والدبوس 8 ، أي أن التيرستورات لا يزال مغلقًا.

بمجرد انقضاء الفاصل الزمني المحدد ، يصبح الدبوس 3 منخفضًا ويتم تنشيط التيرستورات.

بالنسبة لبقية دورة نصف التيار المتردد ، يستمر تيار البوابة في العمل ، مما يسمح للتيرستورات بمواصلة التوصيل.

يتم تحديد أدنى نقطة ، دعنا نقول ، حيث لا تحتاج المصباح الكهربائي إلى الإضاءة فقط ، عن طريق ضبط الوعاء P1 بعناية. يوفر المرشح R7 C5 L1 الفصل الضروري للتيرستورات.

كنقطة أخيرة ، تذكر أن الحد الأقصى للطاقة المطلقة التي يمكن أن يحكمها مفتاح المنظم الذكي المستند إلى IC 555 يجب ألا يتجاوز 600 واط.