Применение Таймера 555 в Регуляторе Мощности
Приветствую всех читателей канала! В сегодняшней статье рассмотрим схему и конструкцию регулятора мощности с цифровым широтноимпульсным управлением на основе таймера 555 -серии. Сразу может возникнуть вопрос: а зачем это вообще нужно? « Огород городить », так сказать… Без лишних вступлений сразу поясню преимущества данного схемного решения: 1. полный диапазон регулировки мощности в нагрузки — от до 100 % ; 2. отсутствие помех, создаваемых регулятором; 3. экономичность управления и собственного потребления схемы.
Мощность выходного сигнала таймеров 555 -серии или нашего КР1006ВИ1 достаточна для непосредственного управления такими тиристорами, у которых открывающий ток не превышает 200 мА . И на их основе можно реализовать режим управления тиристором, приближающийся к наиболее экономичному — импульсному, когда открывающий ток спадает до нуля сразу после открывания тиристора.
В рассматриваемой схеме, регулировка мощности в нагрузке осуществляется за счёт изменения числа целых полупериодов выпрямленного сетевого напряжения. Само устройство предназначено для работы с активной нагрузкой — инерционным нагревательным элементом.
За формирование импульсов управления, которые открывают тиристор VS1 отвечает таймер DD2 . А сигнал, разрешающий его работу, формирует генератор прямоугольных импульсов на таймере DD1 . Частота импульсов равна примерно 5 Гц . Скважность, от которой зависит мощность, потребляемая нагрузкой, можно изменять переменным резистором R1 . При крайнем левом по схеме положении его движка нагрузка полностью отключена, а при крайнем правом — включена на полную мощность.
Когда на выходе DD1 высокий уровень напряжения, в нагрузку поступает пульсирующее напряжение частотой 100 Гц с диодного моста VD5 . При смене уровня на низкий DD1 , тиристор VS1 полностью закрыт и напряжение в нагрузку не поступает.
Сами микросхемы питаются от параметрического стабилизатора R6R7VD3 на 6,8 В. Но выход регулятора мощности гальванически связан с сетью, поэтому при его сборке, наладке и эксплуатации необходимо соблюдать меры техники безопасности.
Регулятор собран на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, рисунок которой можно скачать по ссылке . При эксплуатации регулятора с нагрузкой мощность которой превышает 200 Вт , тиристор VS1 необходимо крепить к теплоотводу. Максимально возможная мощность нагрузки — 2 кВт . Правильно собранная схема в наладке не нуждается.
Источник
Таймер регулятор ШИМ-2 с терморегуляторами
Регулятор ШИМ-2 представляет собой таймер с регулировкой скважности импульсов и декрементом, с возможностью запуска цикла от внешнего управления или по показаниям собственного встроенного терморегулятора с выносным датчиком температуры. Выход управления включением-выключением по таймеру ШИМ реализован на симисторе для управления нагрузкой 220В. Имеет дополнительный встроенный терморегулятор Т2 (+ 2-ой датчик t-ры) с релейным выходом, работающий в независимом режиме, например для управления разгоном в регуляторах мощности РМ-2, или параллельном дублировании симисторного выхода для нагрузки с другим напряжением питания (12, 24 VAC или VDC).
Назначение
Регулятор ШИМ-2 применяется в различных технологических процессах, где необходимо задать временной период и заданную скважность включения-выключения нагрузки в этот промежуток, в т.ч. с изменением этого соотношения «по декременту». Например, таймер регулятор ШИМ-2 применяется для управления клапаном отбора ректификационных колонн. Именно для подобных процессов реализована функция декремента, когда с каждым последующим циклом время включения (открытие клапана) уменьшается на процентную величину, которую установил пользователь. Меняя настройки скважности и декремента, которые сохраняются в энергонезависимой памяти прибора, этот многофункциональный таймер с двумя каналами измерения t-ры, можно использовать в самых разных процессах автоматизации контроля.
Краткие технические характеристики регулятора ШИМ-2
- Программируемый период – 00,0 сек — 999 мин
- Программируемая скважность — 0 – 100%
- Программируемый декремент – 0 – 100%
- Количество терморегуляторов – два (Т1 и Т2)
- Диапазон регулирования t-ры – 0 — 110°С
- Гистерезис (допустимое отклонение ∆t) – 0 — 110°С
Более подробно — смотрите технические характеристики
Режимы использования регулятора ШИМ-2 и принцип работы
Функциональные возможности таймера-регулятора ШИМ-2 с двумя независимыми терморегуляторами достаточно широкие, как и различные режимы его использования. Приведем основные на примере применения в системах ректификации, где можно наиболее наглядно описать эти алгоритмы:
- Режим 1. (Р1) Внешний пуск
- Как обычный циклический таймер, регулятор ШИМ-2 с внешним управлением запуска-остановки нового периода – управляется подачей и снятием напряжения питания 220В к прибору через контакт отдельного терморегулятора, реле времени, таймера, датчика давления или обычного ручного переключателя. При этом, время цикла (период) задается пользователем от 0,1 сек до 999 мин. Процент времени открытия клапана (работы) в этом периоде, так называемая «скважность», задается от 00,0 до 100%. Процент времени уменьшения времени открытия клапана в каждом последующем периоде – «декремент», от 0 до 100%.
- Режим 2. (Р2) Автоматический запуск от собственного термоконтроллера Т1
- «Старт-стопы» для запуска и остановки запрограммированного пользователем «периода» шим-регулирования отбора определяются встроенным терморегулятором. Для этого к ШИМ-2 подключается внешний цифровой трехпроводный термодатчик DS18B20 (см. дополнительные фото 3 и 8 – в гильзе влагозащищенный). В соответствии с заданной при настройке процесса температуры отбора ( от 0 до 110°С), при ее достижении подается команда на запуск «периода» таймера ШИМ. Начинается отбор – клапан открывается. По окончании времени цикла или при падении температуры отбор прекращается. Если первый период закончился, а температура соответствует норме, то запускается второй цикл, в котором время отбора будет меньше, если задействован декремент.
- Режим 3. (Р3) Автоматический запуск ШИМ + второй термоконтроллер Т2
- Функционирование в данном варианте также производится под управлением термоконтроллера №1 — Т1. Кроме него, задействуется второй независимый Т2. Для этого, подключается еще один внешний датчик DS18B20. Т2 имеет отдельный релейный выход с разрешенной нагрузкой до 2000 Вт и при его помощи можно параллельно управлять такими процессами как: активация/деактивация функции «разгона» в регуляторах мощности ТЭНа типа РМ-2, включение принудительного охлаждения, аварийного или запланированного отключения нагрева.
Схема подключения регулятора ШИМ-2 с внешним и собственным управлением
- Режим 4. (Р3 с Pt>0) Активация таймера ШИМ по разнице измерений ∆t датчиков Т1 и Т2
- Запуск таймера ШИМ происходит, когда показания обоих термодатчиков Т1 и Т2 практически совпадают и отличаются на величину, не более, чем задал пользователь. Т.е., когда в двух разных точках, например ректификационной колонны, температура становится одинаковой с дельтой ∆t (разницей) t1/t2 — ≤ ∆tуст – запускается цикл отбора по таймеру.
Более подробно технические данные, настройку, логику работы и подключение можно изучить в инструкции по эксплуатации регулятора ШИМ-2.
Достоинства и недостатки
Достоинства:
Источник