Схема плавного включения: Плавное включение и выключение светодиодов: схемы розжига

Схема плавного включения и выключение светодиодов

На просторах интернета имеется множество схем плавного розжига и затухания светодиодов с питанием от 12В, которые можно сделать своими руками. Все они имеют свои достоинства и недостатки, различаются уровнем сложности и качеством электронной схемы. Как правило, в большинстве случаев нет смысла сооружать громоздкие платы с дорогостоящими деталями. Чтобы кристалл светодиода в момент включения плавно набирал яркость и также плавно погасал в момент выключения, достаточно одного МОП транзистора с небольшой обвязкой.

Содержание

• 1 Схема и принцип ее работы
• 2 Элементы схемы
• 3 Управление по «минусу»

Схема и принцип ее работы

Рассмотрим один из наиболее простых вариантов схемы плавного включения и выключения светодиодов с управлением по плюсовому проводу. Помимо простоты исполнения, данная простейшая схема имеет высокую надежность и невысокую себестоимость.

В начальный момент времени при подаче напряжения питания через резистор R2 начинает протекать ток, и заряжается конденсатор С1. Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, что способствует плавному открытию транзистора VT1. Нарастающий ток затвора (вывод 1) проходит через R1 и приводит к росту положительного потенциала на стоке полевого транзистора (вывод 2). В результате происходит плавное включение нагрузки из светодиодов.

В момент отключения питания происходит разрыв электрической цепи по «управляющему плюсу». Конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию резисторам R3 и R1. Скорость разряда определяется номиналом резистора R3. Чем больше его сопротивление, тем больше накопленной энергии уйдет в транзистор, а значит, дольше будет длиться процесс затухания.

Для возможности настройки времени полного включения и выключения нагрузки, в схему можно добавить подстроечные резисторы R4 и R5. При этом, для корректности работы, схему рекомендуется использовать с резисторами R2 и R3 небольшого номинала.

Любую из схем можно самостоятельно собрать на плате небольшого размера.

Плата в файле Sprint Layout 6.0: plavnyj-rozzhig.lay6

Элементы схемы

Главный элемент управления – мощный n-канальный МОП транзистор IRF540, ток стока которого может достигать 23 А, а напряжение сток-исток – 100В. Рассматриваемое схемотехническое решение не предусматривает работу транзистора в предельных режимах. Поэтому радиатор ему не потребуется.

Вместо IRF540 можно воспользоваться отечественным аналогом КП540.

Сопротивление R2 отвечает за плавный розжиг светодиодов. Его значение должно быть в пределах 30–68 кОм и подбирается в процессе наладки исходя из личных предпочтений. Вместо него можно установить компактный подстроечный многооборотный резистор на 67 кОм. В таком случае можно корректировать время розжига с помощью отвертки.

Сопротивление R3 отвечает за плавное затухание светодиодов. Оптимальный диапазон его значений 20–51 кОм. Вместо него также можно запаять подстроечный резистор, чтобы корректировать время затухания. Последовательно с подстроечными резисторами R2 и R3 желательно запаять по одному постоянному сопротивлению небольшого номинала. Они всегда ограничат ток и предотвратят короткое замыкание, если подстроечные резисторы выкрутить в ноль.

Сопротивление R1 служит для задания тока затвора. Для транзистора IRF540 достаточно номинала 10 кОм. Минимальная емкость конденсатора С1 должна составлять 220 мкФ с предельным напряжением 16 В. Ёмкость можно увеличить до 470 мкФ, что одновременно увеличит время полного включения и выключения. Также можно взять конденсатор на большее напряжение, но тогда придется увеличить размеры печатной платы.

Управление по «минусу»

Выше переведенные схемы отлично подходят для применения в автомобиле. Однако сложность некоторых электрических схем состоит в том, что часть контактов замыкается по плюсу, а часть – по минусу (общему проводу или корпусу). Чтобы управлять приведенной схемой по минусу питания, её нужно немного доработать. Транзистор нужно заменить на p-канальный, например IRF9540N. Минусовой вывод конденсатора соединить с общей точкой трёх резисторов, а плюсовой вывод замкнуть на исток VT1. Доработанная схема будет иметь питание с обратной полярностью, а управляющий плюсовой контакт сменится на минусовой.

5 схем плавного включения ламп накаливания

Лампочки Ильича до сих пор остаются лидерами по популярности, благодаря своей цене, но у них есть очень большой недостаток — малый срок работы, обусловленный разрушением нити накала во время включения. В настоящее время разработаны электронные устройства для плавного включения ламп накаливания, которые осуществляют подачу напряжения на спираль с нуля и до максимума в несколько секунд. Постепенный прогрев нити накала позволяет продлить ресурс лампочки в несколько раз, вместо заявленных 1000 часов. Разработанные схемы для самостоятельной сборки имеют немного деталей и обычно не требуют наладки. В это статье мы рассмотрим, как сделать плавное включение ламп накаливания на 220 В своими руками.

Внимание! Рассматриваемые устройства имеют на элементах сетевое напряжение и требуют особой осторожности при сборке и наладке.

• Тиристорная схема
• Симисторная схема
• Схема на специализированной микросхеме

Тиристорная схема

Данную схемку можно рекомендовать для повторения. Она состоит из распространенных элементов, пылящихся на чердаках и в кладовках.

В цепи выпрямительного моста VD1, VD2, VD3, VD4 в качестве нагрузки и ограничителя тока стоит лампа накаливания EL1. В плечах выпрямителя установлен тиристор VS1 и сдвигающая цепочка R1 и R2, C1. Установка диодного моста обусловлена спецификой работы тиристора.

После подачи напряжения на схему, ток протекает через нить накала и попадает на выпрямительный мост, далее через резистор происходит зарядка емкости электролита. При достижении напряжения порога открывания тиристора, он открывается, и пропускает через себя ток лампочки накаливания. Получается постепенный, плавный разогрев вольфрамовой спирали. Время разогрева зависит от емкости конденсатора и резистора.

Симисторная схема

Симисторная схема одержит меньше деталей, благодаря использованию симистора VS1 в качестве силового ключа. Элемент L1 дроссель для подавления помех, возникающих при открывании силового ключа, можно исключить из цепи. Резистор R1 ограничивает ток на управляющий электрод VS1. Время задающая цепочка выполнена на резисторе R2 и емкости C1, которые питаются через диод VD1. Схема работы аналогична предыдущей, при заряде конденсатора до напряжения открывания симистора, он открывается и через него и лампу начинает протекать ток.

На фото ниже предоставлен симисторный регулятор. Он кроме регулирования мощности в нагрузке, также производит плавную подачу тока на лампу накаливания во время включения.

Схема на специализированной микросхеме

Микросхема кр1182пм1 специально разработана для построения всевозможных фазовых регуляторов.

В данном случае, силами самой микросхемы регулируется напряжение на лампочке накаливания мощностью до 150 ватт. Если нужно управление более мощной нагрузкой, большим количеством осветителей одновременно, в цепь управления добавляется силовой симистор. Как это выполнить смотрите на следующем рисунке:

Использование данных устройств плавного включения не ограничиваются только лампами накаливания, их так же рекомендуется устанавливать совместно с галогеновыми на 220 в. Аналогичные по принципу действия устройства устанавливаются в электроинструменты, запускающие плавно якорь двигателя, также продлевая срок службы прибора в несколько раз.

Важно! С люминесцентными и светодиодными источниками устанавливать данное устройство категорически не рекомендуется. Это связано с разной схемотехникой, принципом действия, и наличием у каждого устройства собственного источника плавного разогрева для компактных люминесцентных ламп или отсутствии потребности в данном регулировании для LED.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно рассматривается еще одна популярная схема сборки прибора — на полевых транзисторах:

Самоделка на транзисторах

Теперь вы знаете, как сделать устройство плавного включения ламп накаливания на 220 В своими руками. Надеемся, схемы и видео в статье были для вас полезными!

Рекомендуем также прочитать:

• Как выпаять радиодетали из платы
• Как сделать паяльник своими руками
• Причины перегорания ламп накаливания

Что означает плавный пуск?

Плавный пуск — это постепенное включение электронного источника питания, чтобы избежать нагрузки на компоненты из-за внезапных скачков тока или напряжения, связанных с первоначальной зарядкой конденсаторов и трансформаторов.

Функция плавного пуска в цепи питания сводит к минимуму протекание больших пусковых токов при первом включении входной мощности. Когда питание впервые подается в цепь, конденсаторы должны быть заряжены от нуля до их конечных значений, в то время как поток катушек индуктивности и трансформаторов должен быть стабилизирован. Точно так же интегральные схемы и другие активные компоненты должны переходить из неактивного состояния в активное состояние.

Эти действия приводят к тому, что входной импеданс схемы оказывается очень низким, что приводит к протеканию больших пусковых токов. Большие входные токи могут повредить компоненты схемы и вызвать короткие замыкания, которые также могут повлиять на питание от сети, поэтому необходимо контролировать поведение схемы при включении.

Схема плавного пуска постепенно увеличивает пусковой ток от нуля до конечного значения и позволяет выходному напряжению расти медленнее, что приводит к более низкому пиковому току, необходимому для пуска.

Плавный пуск с использованием схемы задержки в диапазоне от нескольких микросекунд до секунд гарантирует, что току и выходному напряжению дается время для нарастания без нагрузки на компоненты. Это позволяет конденсаторам заряжаться, трансформаторам и катушкам индуктивности достигать стабилизированного потока, а интегральным схемам безопасно переходить в активное состояние.

Существуют различные способы реализации плавного пуска с использованием дискретных компонентов или интегральных схем. Выбор зависит от номинальной мощности источника питания, конструкции схемы и желаемого периода плавного пуска, который варьируется от одной конструкции к другой.

Схема плавного пуска временно создает высокое сопротивление на входе в течение времени, определяемого желаемым периодом короткого пуска. Как только компоненты полностью заряжены, высокое сопротивление устраняется либо путем короткого замыкания резистивного устройства с помощью реле, либо переключающего устройства, такого как транзистор или тиристор.

Типичная схема плавного пуска имеет резистор, включенный последовательно с источником питания. Он работает в течение короткого периода в несколько секунд во время включения, после чего отключается таймером, который управляет переключающим устройством, таким как симистор или реле. Коммутационное устройство закорачивает резистор и остается в этом состоянии до отключения питания.

Существует два основных способа, которыми схема синхронизации управляет коммутационным устройством:

• Путем измерения периода времени
• Определение нарастания напряжения на защищаемых компонентах

Другой метод, хотя и не очень эффективный, заключается в использовании термистора NTC. Он имеет высокое сопротивление в холодном состоянии, а при прохождении тока он нагревается, и его сопротивление уменьшается. Это простое решение, не требующее короткого замыкания переключающим устройством. Однако устройство может быть нестабильным или вызывать проблемы, если произойдет сбой питания и питание вернется до того, как устройство остынет достаточно, чтобы достичь высокого сопротивления.

Рис. 1. Типичные схемы плавного пуска с использованием реле.

Реле в приведенных выше схемах можно заменить активными переключающими устройствами, такими как силовые транзисторы или тиристоры.

Время плавного пуска должно быть достаточным для зарядки конденсаторов и стабилизации трансформаторов и активных компонентов.

Помимо ограничения высоких пусковых токов, связанных с первоначальным включением питания, схемы плавного пуска также используются для последовательного включения питания, когда для питания нагрузки используется несколько источников питания.

Что такое устройство плавного пуска? Его работа, схема и применение

В нашей промышленности используются различные виды машин. Асинхронная машина является одной из наиболее часто используемых трехфазных машин переменного тока, которая составляет почти 70% двигателей, используемых в промышленности. их прочная конструкция и высокая эффективность делают их лучшим выбором для любого промышленного сектора. Но им требуются защитные устройства и оборудование, используемые для их безопасной работы, чтобы они могли безопасно работать и предотвращать любое потенциальное повреждение двигателя, а также увеличивать срок их службы. Наиболее важным оборудованием, используемым для трехфазного асинхронного двигателя, является пускатель двигателя.

Содержание

Пускатель двигателя

Пускатель двигателя — это электрическое устройство, которое используется для безопасного пуска и остановки электродвигателя. Он также предлагает защиту от перегрузки по току и защиту от низкого напряжения.

Поскольку асинхронный двигатель широко используется в различных отраслях промышленности, для его безопасного запуска и остановки требуется пускатель двигателя. Асинхронные двигатели потребляют огромное количество тока при запуске. Это связано с низким полным сопротивлением обмоток двигателя в состоянии покоя.

Это очень важно для безопасной работы асинхронного двигателя. Это связано с низким импедансом ротора двигателя в состоянии покоя. Импеданс ротора зависит от скольжения (относительной скорости между ротором и статором) асинхронного двигателя. Скольжение асинхронного двигателя непостоянно и меняется на протяжении всей его работы, поэтому сопротивление ротора также меняется. Оно обратно пропорционально скольжению двигателя.

В состоянии покоя (положение покоя) скольжение асинхронного двигателя максимально, т. е. 1, поэтому полное сопротивление ротора минимально. При подключении двигателя к источнику питания в обмотке статора возникает огромный ток из-за низкого импеданса, называемого пусковым током. Переменный ток в статоре создает вращающееся магнитное поле (RMF), которое индуцирует ток в обмотках ротора.

Ток ротора создает собственное магнитное поле, которое пытается устранить его причину и начинает вращаться в направлении RMF. Таким образом, ротор испытывает крутящий момент, и по мере того, как его скорость начинает увеличиваться, скольжение двигателя уменьшается (т. Е. Скорость RMF ротора приближается к скорости RMF статора). Поскольку скольжение уменьшается, импеданс ротора увеличивается, и двигатель начинает потреблять нормальный номинальный ток.

Высокий пусковой ток в 5-8 раз превышает номинальный ток двигателя при полной нагрузке. Асинхронный двигатель не может выдержать такое количество тока, так как он может быстро повредить или сжечь обмотки, снижая производительность и срок службы двигателя. Такие большие токи также могут вызвать резкое падение напряжения в сети, что опасно для других устройств, подключенных к той же линии.

Чтобы предотвратить такой высокий пусковой ток, мы используем пускатели двигателей, которые на короткое время снижают начальный ток. Как только двигатель набирает определенную скорость, нормальная подача питания возобновляется. Он также предлагает защиту от низкого напряжения и перегрузки по току.

Эти пускатели двигателей обычно используются для двигателей большой мощности. Небольшие двигатели мощностью менее 1 л.с. не требуют пускового устройства из-за их высокого импеданса. Однако им требуется защита от перегрузки по току, которая имеется в пускателе DOL.

В пускателе двигателя используются различные методы запуска двигателя, такие как

• Пуск при полном напряжении или метод пуска от сети ; он подключает двигатель к полному напряжению питания. используется для малого двигателя
• Пускатель пониженного напряжения ; он снижает напряжение питания во время запуска двигателя, чтобы уменьшить пусковой ток. Устройство плавного пуска использует этот метод для запуска асинхронного двигателя.
• Многоскоростной стартер ; двигатель рассчитан на несколько предварительно выбранных скоростей, что достигается за счет конфигурации полюсов (обмоток). Постепенное увеличение скорости снижает пусковой ток.

Что такое устройство плавного пуска?

Устройство плавного пуска — это тип пускателя двигателя, в котором используется технология понижения напряжения для снижения напряжения во время пуска двигателя.

Устройство плавного пуска обеспечивает постепенное увеличение напряжения во время запуска двигателя. Это позволит двигателю медленно разгоняться и плавно набирать скорость. Он предотвращает любые механические разрывы и рывки из-за внезапной подачи полного напряжения.

Крутящий момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату силы тока. и ток зависит от напряжения питания. Таким образом, напряжение питания можно использовать для управления пусковым моментом. В обычном пускателе двигателя приложение полного напряжения к двигателю создает максимальный пусковой момент, который представляет механическую опасность для двигателя.

Таким образом, мы можем сказать, что устройство плавного пуска — это устройство, которое снижает пусковой крутящий момент и постепенно увеличивает его безопасным образом, пока не будет достигнута номинальная скорость. Как только двигатель достигает номинальной скорости, устройство плавного пуска возобновляет через него подачу полного напряжения.

Во время останова двигателя напряжение питания постепенно снижается для плавного торможения двигателя. Как только скорость достигает нуля, подача входного напряжения на двигатель прерывается.

Основным компонентом, используемым для регулирования напряжения в устройстве плавного пуска, является полупроводниковый переключатель, такой как тиристор (SCR). Регулировка угла открытия тиристора регулирует подаваемое через него напряжение. Также используются другие компоненты, такие как OLR (реле перегрузки), используемые для защиты от перегрузки по току.

Схема устройства плавного пуска

В трехфазном асинхронном двигателе два тиристора подключены встречно-параллельно вдоль каждой фазы двигателя, что в сумме дает 6 тиристоров. Эти тиристоры управляются с помощью отдельной логической схемы, которая может быть ПИД-регулятором или микроконтроллером. Логическая схема питается от сети с помощью схемы выпрямителя, как показано на рисунке.

Помимо силовых выключателей и логической схемы используются другие компоненты защиты, такие как автоматический выключатель или предохранитель, магнитный контактор для изоляции и OLR (реле перегрузки) для предотвращения перегрузки по току.

Переключатель байпаса также используется для восстановления полного напряжения на двигателе, когда он достигает полной номинальной скорости.

Принцип работы устройства плавного пуска

Основным компонентом, используемым для управления напряжением в устройстве плавного пуска, является тиристор. Это управляемый выпрямитель, который начинает проводить ток только в одном направлении, когда подается импульс затвора, называемый импульсом запуска.

Угол запускающего импульса определяет, какая часть цикла входного напряжения должна проходить через него. Поскольку переменный ток колеблется между максимальным и минимальным пиками, образуя полный цикл на 360°, мы можем использовать угол импульса возбуждения для включения тиристора на определенное время и управления подаваемым напряжением.

Импульсы зажигания могут варьироваться от 0° до 180°. Уменьшение угла возбуждения импульса увеличивает период проводимости тиристора, тем самым пропуская через него высокое напряжение.

Два таких тиристора соединены встречно для каждой фазы. Таким образом, он может контролировать ток в обоих направлениях. Каждый полупериод, угол открытия

Три пары тиристоров, каждая пара для отдельной фазы, используются для управления напряжением для запуска и остановки двигателя. Период проводимости тиристора зависит от угла открытия, контролируемого логической схемой.

Логическая схема содержит ПИД-регулятор или простой микроконтроллер, запрограммированный на генерацию импульсов. Контроллер изолирован от сети с помощью оптоизолятора, а для питания источника постоянного тока используется выпрямитель. Импульсы, генерируемые микроконтроллером, подаются на схему запуска тиристора, которая усиливает его перед срабатыванием тиристора.

Когда двигатель запускается, контроллер генерирует импульсы для каждого отдельного SCR. Импульс генерируется на основе пересечения нуля, которое обнаруживается с помощью детектора пересечения нуля. Угол первого пускового импульса составляет приблизительно около 180° (очень низкий период проводимости), чтобы обеспечить минимальное напряжение.

Постепенно после каждого перехода через нуль угол возбуждения импульсов начинает уменьшаться, увеличивая время проводимости тиристора. Напряжение через тиристор начинает увеличиваться. Поэтому скорость двигателя постепенно увеличивается.

Как только двигатель достигает полной номинальной скорости (при угле открытия 0°), тиристоры полностью шунтируются с помощью шунтирующего контактора при нормальной работе. Это повышает эффективность устройства плавного пуска, поскольку SCR прекращает работу. Во время останова двигателя тиристоры берут на себя управление и запускают последовательное срабатывание для снижения напряжения питания.

Байпасные контакторы могут быть внутренними или внешними. Внутренние обходные контакторы встроены в силовые выключатели. Каждый SCR имеет параллельный переключатель байпаса, который подает ток в нормальных условиях. Такая конфигурация контакторов занимает мало места, а пускатели имеют компактную конструкцию. В то время как внешние шунтирующие контакторы подключаются внешне параллельно устройству плавного пуска. Такие устройства плавного пуска громоздки.

Шунтирующие контакторы не предназначены для отключения или подачи тока в цепь, поэтому это могут быть контакторы с низким номиналом.

Преимущества устройства плавного пуска

Плавный пуск: В отличие от обычного пускателя, оно обеспечивает очень плавный рост напряжения и скорости, что приводит к очень плавному пуску. Отсутствуют какие-либо механические воздействия или рывки, которые могут повредить мотор.

Управление ускорением и замедлением: Обеспечивает полностью регулируемое ускорение и замедление двигателя. Медленное или быстрое изменение угла зажигания может контролировать ускорение при запуске и замедление при остановке двигателя. Это используется в приложениях, где необходимо настроить ускорение запуска.

Нет скачков напряжения: Поскольку обычный пускатель двигателя обеспечивает полное напряжение на двигателе, в двигатель начинает поступать огромный пусковой ток, вызывающий скачок напряжения в цепи. устройство плавного пуска ограничивает такой ток, предотвращая скачки напряжения.

Многократные пуски: В некоторых приложениях двигатель должен запускаться и останавливаться несколько раз за небольшой промежуток времени. такой двигатель при использовании с обычным стартером будет перегреваться из-за высокого пускового тока. Однако устройства плавного пуска резко увеличивают количество пусков двигателя в течение определенного времени.  

Снижение перегрева: Перегрев двигателя является очень серьезной проблемой. Это происходит из-за большого тока обмотки при ее запуске. Устройство плавного пуска обеспечивает очень малую величину пускового тока, что предотвращает перегрев двигателя.

Увеличенный срок службы: Устройство плавного пуска по сравнению с обычным пускателем увеличивает срок службы двигателя. это связано с плавной работой и отсутствием электрических и механических нагрузок на двигатель.

Меньше техобслуживания: Благодаря плавной работе асинхронный двигатель с меньшей вероятностью будет иметь какие-либо механические неисправности, поэтому он требует меньшего обслуживания по сравнению с обычным пускателем двигателя.

Эффективность: Обычный пускатель двигателя подает полное напряжение (очень высокий пусковой ток) на двигатель, который потребляет слишком много энергии. Устройство плавного пуска значительно снижает его и позволяет постепенно увеличивать потребление энергии. Также силовые выключатели управляются с использованием очень низкого уровня напряжения. Это повышает общую эффективность двигателя.  

Компактный размер: Устройство плавного пуска имеет очень компактную конструкцию и занимает очень мало места. В отличие от других пускателей двигателей, он имеет очень малые габариты.

Низкая стоимость: по сравнению с другими пусковыми устройствами, такими как VFD, это действительно дешевле.

Недостатки устройства плавного пуска двигателя

Нет Регулировка скорости: Устройство плавного пуска позволяет контролировать только подачу входного напряжения, т. е. от 0 В до сетевого напряжения с фиксированной частотой сети. Поскольку частота постоянна, скорость двигателя постоянна и регулируется только подключенной к нему нагрузкой. Скорость асинхронного двигателя регулируется путем изменения частоты питания ниже или выше частоты сети в зависимости от потребности. Такая функция доступна только в VFD (преобразователь частоты).

Тепловыделение : Полупроводниковые переключатели внутри устройства плавного пуска рассеивают часть энергии в виде тепла. Следовательно, для охлаждения силовых ключей также требуются радиаторы.

Уменьшенный пусковой крутящий момент: Поскольку он снижает входное напряжение, соответствующее входному току, который прямо пропорционален пусковому крутящему моменту асинхронного двигателя, он значительно снижает пусковой крутящий момент. Вот почему Устройства плавного пуска используются для приложений с низким или средним пусковым моментом.

Применение устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска используется в промышленности и больше подходит для двигателей, работающих на постоянной скорости.

Вентиляторы: Огромные вентиляторы, используемые в промышленности, работают с постоянной скоростью. Однако они требуют защиты при запуске. Для таких вентиляторов лучшим вариантом является устройство плавного пуска.

Конвейерные ленты: Конвейерные ленты в промышленности используются для перемещения объектов и требуют особого ухода. Внезапные рывки при пуске или остановке с помощью обычного стартера могут привести к смещению ремней, повреждению ремня из-за механического воздействия и повреждению размещенных на нем предметов. Требуется плавный пуск и останов, обеспечиваемый устройством плавного пуска

Двигатели с ремнем и шкивами: Двигатель, передающий нагрузку с помощью ремней и шкивов, не выдерживает внезапных рывков. Он носит ремень, который соединяет его с грузом. Устройство плавного пуска обеспечивает плавный пуск для таких двигателей.

Водяной или жидкостный насос: Любой тип насоса, соединенного с двигателем, требует плавного пуска и остановки из-за внезапного повышения давления внутри труб.