Пускозащитное устройство для галогенных ламп на микроконтроллере Z8. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

В последнее время для освещения дачных участков и индивидуальных загородных домов все чаще используют галогенные прожекторы и светильники. Однако в нашем климате срок службы ламп в этих приборах невелик. Связано это, прежде всего, с броском пускового тока, разрушающего холодную нить накала лампы при ее включении.

Для устранения этого броска разработано так называемое пускозащитное устройство (ПУ), которое обеспечивает плавное включение любых ламп накаливания, в том числе галогенных. Кроме того, прибор способен плавно выключать нагрузку и понижать напряжение на ней примерно на 10 % от номинального напряжения сети, что увеличивает ресурс ламп при подключении их к сети с напряжением более 220 В.

Основные характеристики ПУ следующие: напряжение питания - 220 В ±20%; время включения (выключения) 10с; потребляемый ток - не более 40 мА. Максимальное значение тока нагрузки и предельное значение коммутируемой мощности определяются используемым симистором и его теплоотводом.

Принципиальная схема ПУ изображена на рис. 2.

(нажмите для увеличения)

Его основа - тот же микроконтроллер Z86E0208PSC (DD1), "прошитый" кодами из табл. 3, которые обеспечивают требуемый алгоритм включения и выключения нагрузки. Тактовую частоту DD1 задает цепь, состоящая из кварцевого резонатора Q1 и конденсаторов С4, С5 емкостью 22...33 пф.

(нажмите для увеличения)

Питается устройство от бестрансформаторного источника, отличающегося от аналогичного узла прибора "Кросс" применением двухполупериодного выпрямителя VD1, что позволило уменьшить емкость "гасящего" конденсатора C3.

Управление цепью нагрузки осуществляется парой компонентов, состоящей из силового симистора VS1 и оптрона U1. Светодиод HL1 зажигается и гаснет синхронно с нагрузкой, индицируя правильность отработки алгоритма (если индикация не нужна, его заменяют перемычкой, а вместо R5 сопротивлением 240 Ом устанавливают резистор сопротивлением 360 Ом).

В качестве U1 применен симисторный оптрон с произвольным моментом переключения, что обеспечивает возможность плавного изменения яркости свечения нагрузки. Допустимо использование любых аналогов оптопар МОC3023 фирмы Motorola (МОC3022, МОC3052. МОC3053 и т. п.), приборов без контроля прохождения сигнала через ноль более высоких классов. С этой же целью в ПУ реализован специальный аппаратно-программный механизм синхронизации работы программы прибора с времячастотными характеристиками сети. Узел синхронизации собран на транзисторе VT1. Число элементов этой цепи можно уменьшить, если выполнить ее аналогично подобному узлу контроллера "Кросс-хамелеон"' (т. е. оставить резистор R3 номиналом 2 МОм. защитный диод VD3, включить перемычку, соединяющую контактные площадки под выводы базы и коллектора VT1, и добавить диод, выполняющий функции, аналогичные диоду VD4 на рис. 1).

Выходной каскад ПУ не пропускает на нагрузку первую полуволну переменного напряжения при включении устройства в сеть. С этой целью в цепь управления симистора VS1 включена цепь R12C9R13.

Местное плавное включение/выключение нагрузки и управление снижением выходной мощности осуществляется через контакты 5 ("Вкл./Выкл.)" и 7 ("Ограничение 10%") разъема X1 (через них передаются команды на отработку или запрещение отработки микроконтроллером DD1 соответствующих алгоритмов). Чтобы задать команду выключения, с общим проводом прибора (контакт 6) соединяют (внешним выключателем SA1) контакт 5, а команду ограничения выходной мощности (внешней перемычкой) - контакт 7. Наличие этих соединений определяется контроллером только в момент включения устройства в сеть. Обе цепи снабжены диодно-емкостной защитой (VD5C7 и VD6C8). исключающей прохождение к микроконтроллеру импульсных помех. Однако длина проводов, соединяющих ПУ с выключателем, ограничена и не должна превышать 3...5 м. При невыполнении этого требования возможны сбои микроконтроллера из-за наведенных на проводах помех.

В качестве выключателя SA1. используемого для местного управления работой ПУ, подойдет обычный сетевой выключатель или тумблер с фиксацией положений. Если его контакты размыкаются, ПУ постепенно повышает мощность на нагрузке в течение 10 с, а если замыкаются. - отрабатывает алгоритм ее плавного снижения в течение такого же времени. В отсутствие цепи местного управления обеспечивается только плавное включение нагрузки (при отключении прибора выходное напряжение снижается скачком).

Для управления работой ПУ с большого расстояния используют узел, собранный на оптроне U2 (в этом случае выводы 2 и 9 микроконтроллера DD1 соединяют перемычкой). При обесточенной входной цепи ПУ работает в обычном режиме (работа прибора разрешена). Подача на вход (контакты 8 и 9 разъема X1) сетевого напряжения приводит к появлению тока через конденсатор С11 и зажиганию светодиода оптрона. Соединенные перемычкой выводы 2 и 9 микроконтроллера DD1 оказываются подключенными к его выводу GND. В результате микроконтроллер прекращает отработку алгоритмов переключения (работа прибора запрещена), плавно снижая напряжение на нагрузке. Несмотря на то, что прибор остается под напряжением, процессор в этом случае заблокирован сигналом дистанционного управления.

Для дистанционного управления служит обычный сетевой выключатель. Им можно коммутировать несколько ПУ. включенных параллельно и расположенных на значительном расстоянии один от другого.

Уменьшение действующего значения выходного напряжения на нагрузке на 10% по отношению к действующему значению напряжения сети достигается изменением формы выходного сигнала (обрезанием синусоиды). Прибор не содержит никаких специальных устройств контроля напряжения сети или напряжения на нагрузке, просто микроконтроллер понижает выходное напряжение на 10% относительно напряжения сети. По этой причине не рекомендуется использовать такой режим в сетях с сильно заниженным действующим значением напряжения. Следует помнить, что при напряжении ниже 150...180 В колбы большинства современных галогенных ламп не могут разогреться до температуры, необходимой для возникновения галогенного эффекта, поэтому они быстро выходят из строя.

Поскольку выходное напряжение в режиме ограничения имеет не синусоидальную форму, для точного измерения его действующего значения используют приборы, позволяющие контролировать сигналы произвольной формы.

В качестве C3, С9, С11 рекомендуются конденсаторы К73-17, остальные детали - любые малогабаритные.

Значение тока, коммутируемого симистором VS1, зависит от теплоотвода. Так, если для охлаждения применена пластина размерами 40> 90 мм из листового алюминиевого сплава толщиной 3 мм, к ПУ можно подключать нагрузку мощностью до 500 Вт. С пластиной из этого же материала, но размерами 60x90 мм, симистор может работать на нагрузку мощностью до 1 кВт. При этом ПУ вместе с теплоотводом симистора свободно размещается в футляре для пяти трехдюймовых дискет (габариты - 110x110x20 мм).

С помощью описываемого ПУ можно плавно включать и более мощную нагрузку, если вместо указанного на схеме использовать симистор, способный коммутировать более высокие значения тока нагрузки (например. ТС 112-16. ТС 122-25. ТС 132-40 с теплоотводами 0111, 0221, 0231 соответственно). Поскольку ток управления этих приборов значительно больше, необходимо, во-первых, изменить параметры цепи R12C9R13 (сопротивление резистора R13 уменьшить до 1,2 кОм. а емкость конденсатора С9 увеличить до 0,22 мкФ). А во-вторых, перепаять перемычку S1 с контактов 2-3 на 1 -2 с тем, чтобы вместо установленного на плате VS1 использовать внешний симистор VS2. Последний монтируют на теплоотводе и соединяют с платой короткими проводами. Конечно, для подобной конструкции нужен более просторный корпус.

Авторы: А.Ольховский, С.Щеглов, А.Матевосов, К.Чернявский, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Глаз-алмаз 10.03.2009 Специалисты из Института зрения в Париже работают над искусственной сетчаткой, которая будет состоять из тончайшей алмазной пластинки, покрытой микроскопическими светочувствительными транзисторами. Алмаз в качестве основы выбран потому, что он не вызывает в организме реакции отторжения, хорошо уживается с нервными клетками и обладает свойствами полупроводника. Врачи надеются с помощью алмаза спасать зрение при дегенерации сетчатки.

Другие интересные новости:

▪ Квантовая телепортация информации внутри алмаза

▪ Аккумуляторная батарея из миллионов нанопор

▪ Сверхтонкий сверхпровод

▪ Липучка угрожает природе Антарктики

▪ Риск инфекции зависит от времени суток

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Палиндромы. Подборка статей

▪ статья Прорабы духа. Крылатое выражение

▪ статья Что способствует неумеренной работоспособности? Подробный ответ

▪ статья Малина каменистая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Сигнализатор уровня напряжения в сети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кабельные линии напряжением до 220 кВ. Подводная прокладка кабельных линий. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026