Circuito regolatore della ventola controllato da PWM

In questo articolo esaminiamo una semplice ventola controllata da 220 V con controllo PWM o un circuito di regolazione della luce che non richiede un microcontrollore o costosi driver triac per le operazioni previste.

Taglio di fase capacitivo

Tutti i regolatori di ventole e i dimmer di tipo ordinario che si basano sulla tecnologia di taglio di fase capacitivo hanno uno svantaggio in comune, generano molto rumore RF e richiedono induttori ingombranti per controllarli parzialmente.

Inoltre, la commutazione o l'interruzione di fase eseguita utilizzando la normale tecnologia diac del condensatore manca di precisione e nitidezza.

Il circuito di regolazione della ventola controllato da PWM senza trasformatore di rete proposto da me è esente da tutti questi possibili problemi normalmente accompagnati da ventole tradizionali o dimmer della luce poiché utilizza un circuito CMOS avanzato basato su IC e un accurato stadio di rilevamento di zero crossing.

Nessun MCU utilizzato

La cosa migliore di questo circuito è che non richiede microcontrollori e programmazione, inoltre è stato eliminato un driver triac rendendo il circuito estremamente facile da costruire anche per i nuovi hobbisti.

Impariamo in dettaglio la configurazione, che è un po 'troppo semplice:

Facendo riferimento al circuito, IC1, che è un chip timer 4060, è configurato per produrre un impulso positivo ritardato per il triac ogni volta che la fase attraversa la linea zero del suo angolo di fase.

L'intero circuito è alimentato da un normale alimentatore capacitivo utilizzando C1, D5, Z1 e C3.

IC1 è configurato nella sua forma standard per generare un'accensione ritardata o un alto ogni volta che il suo pin12 esegue un'azione di ripristino.

Commutazione Zero Crossing per il Triac

L'azione di attenuazione o l'azione di controllo di fase è ottenuta facendo condurre il triac dopo un ritardo predeterminato ogni volta che viene rilevato un passaggio per lo zero.

Se questo ritardo è breve, significa che il triac ha l'opportunità di condurre per un periodo di tempo maggiore per gli angoli di fase, facendo sì che la ventola collegata giri più velocemente o la luce diventi più luminosa.

All'aumentare di questo ritardo, il triac è costretto a condurre per durate proporzionalmente più brevi attraverso gli angoli di fase producendo una quantità proporzionale di riduzione rispettivamente sulla velocità o sulla luminosità della ventola collegata o della luce.

L'operazione di zero crossing viene semplicemente eseguita utilizzando un normale opto accoppiatore, come si può vedere nel diagramma fornito.

Il ponte D1 --- D4 trasforma l'angolo di fase alternato in impulsi positivi equivalenti a 100 Hz.

Il LED e il transistor all'interno dell'accoppiatore ottico rispondono a questi impulsi positivi a 100 Hz e rimangono accesi solo fino a quando gli impulsi sono 0,8 V sopra la tacca di zero e si spengono istantaneamente quando gli impulsi raggiungono il punto di zero crossing.

Mentre il transistor ottico è in fase di conduzione, il pin 12 del circuito integrato è mantenuto a livello del suolo consentendo un ritardo o un impulso di avvio negativo predeterminato per il gate del triac.

Tuttavia ai livelli di zero crossing l'opto si spegne, ripristinando il pin12 dell'IC in modo tale che l'IC pin3 riavvii un nuovo ritardo o un nuovo ritardo affinché il triac risponda per quel particolare angolo di fase.

Controllo di fase PWM

La lunghezza o l'ampiezza dell'impulso di questo impulso di ritardo può essere variata regolando opportunamente VR1 che diventa anche la manopola di controllo della velocità per il discusso circuito regolatore di ventola controllato da PWM.

VR1 e C2 devono essere selezionati in modo tale che il ritardo massimo prodotto da questi non dovrebbe superare la temporizzazione di 1/100 = 0,01 secondo al fine di garantire un incremento lineare da 0 alla calibrazione completa sulla data manopola di controllo.

Quanto sopra potrebbe essere implementato da qualche errore di prova o utilizzando la formula standard per IC 4060.

Per quanto sopra si possono anche sperimentare le altre uscite dell'IC.

Schema elettrico

Elenco delle parti

R1, R5 = 1M
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = VEDI TESTO
OPTO = 4N35 O QUALSIASI STANDARD
C1 = 0,22 uF / 400 v
C3 = 100uF / 25V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

Simulazione della forma d'onda

L'immagine della forma d'onda del ritardo sotto mostra come la fase del ventilatore può essere ritardata ad ogni passaggio per lo zero, per le varie impostazioni di VR1 e C2.

Regolatore ventola PWM intelligente che utilizza IC 555

Quasi tutti i circuiti di regolazione della luce / ventola utilizzano un raddrizzatore controllato al silicio (triac o SCR).

Questi dispositivi vengono commutati con un predeterminato angolo di fase che successivamente rimane in conduzione fino al successivo passaggio per lo zero del ciclo AC di rete.

Questo processo sembra facile, ma allo stesso tempo presenta difficoltà durante il controllo di carichi più piccoli o che sono di natura induttiva provocando isteresi e sfarfallio.

Il motivo di questi problemi dipende dal fatto che, a causa della potenza di carico inferiore, la corrente erogata ai dispositivi è inadeguata a sostenerne la conduzione.

Pertanto una regione della caratteristica di controllo non è completamente implementata. Il risultato peggiora ulteriormente per i carichi induttivi.

Come funziona il circuito

Il circuito regolatore PWM AC 220V proposto che utilizza IC 555 offre una soluzione semplice fornendo al triac una corrente di gate costante, per garantire che anche carichi nominali come 1 watt siano controllati senza problemi.

Per avere il circuito il più compatto e semplice possibile, utilizziamo il popolare timer IC 555.

L'uscita dell'IC 555, che può essere normalmente attivata in alto, viene attivata in basso tramite un ingresso di potenziale negativo.

Questa alimentazione negativa è resa disponibile dallo stadio comprendente C1-R3, raddrizzatore D1 -D2, insieme alla sezione stabilizzatrice D3-C2. I BJT da T1 a T3 forniscono un impulso di inizializzazione sul pin di ingresso trigger n. 2 del 555 per ciascuno dei passaggi per lo zero dell'ingresso CA di rete.

Durante un periodo PWM, come deciso dalla regolazione di P1 e P2, l'uscita dell'IC 555 è solitamente alta, e quindi abbiamo praticamente zero differenza di tensione tra i pin 3 e 8, cioè il triac rimane spento.

Non appena è trascorso l'intervallo impostato, il pin 3 si abbassa e il triac viene attivato.

Per il resto della metà del ciclo AC, una corrente di gate continua a funzionare, il che consente al triac di continuare a condurre.

Il punto più basso in cui, diciamo, una lampadina non deve semplicemente illuminarsi, è determinato regolando attentamente il vaso P1. Il filtro R7 C5 L1 fornisce il disaccoppiamento necessario per il triac.

Come punto finale, ricorda che la potenza massima assoluta che potrebbe essere regolata da questo interruttore del regolatore intelligente basato su IC 555 non deve superare i 600 watt.