Ένας έλεγχος φάσης τριακ με χρήση κυκλώματος PWM μπορεί να είναι χρήσιμος μόνο εάν υλοποιείται με τη χρήση χρονικής αναλογικής μορφής, διαφορετικά η απόκριση μπορεί να είναι τυχαία και αναποτελεσματική.
Σε μερικά από τα προηγούμενα άρθρα μου όπως δίνεται παρακάτω:
Απλό κύκλωμα ρυθμιστή ανεμιστήρα τηλεχειριστηρίου
Ρυθμιστής ανεμιστήρα μπουτόν με κύκλωμα οθόνης
Κύκλωμα Dimmer για λαμπτήρες LED
Συζήτησα σχετικά με τη χρήση του PWM για την έναρξη ενός κυκλώματος ελέγχου τριών φάσεων, ωστόσο, επειδή τα σχέδια δεν περιλάμβαναν τεχνολογία ανάλογη του χρόνου, η απόκριση από αυτά τα κυκλώματα θα μπορούσε να είναι ακανόνιστη και αναποτελεσματική.
Σε αυτό το άρθρο μαθαίνουμε πώς να διορθώνουμε το ίδιο χρησιμοποιώντας θεωρία χρονικής αναλογίας, έτσι ώστε η εκτέλεση να γίνεται με έναν καλά υπολογισμένο τρόπο και πολύ αποτελεσματικά.
Τι είναι το Time-Proportional Phase Control χρησιμοποιώντας Triacs ή Thyristors;
Πρόκειται για ένα σύστημα στο οποίο η triac ενεργοποιείται με υπολογισμένα μήκη παλμών PWM που επιτρέπουν στο triac να διεξάγεται περιοδικά για συγκεκριμένα μήκη της συχνότητας 50/60 Hz, όπως καθορίζεται από τις θέσεις παλμού και τις χρονικές περιόδους PWM.
Η μέση περίοδος αγωγής του triac καθορίζει στη συνέχεια τη μέση έξοδο για την οποία το φορτίο μπορεί να τροφοδοτείται ή να ελέγχεται και η οποία εκτελεί τον απαιτούμενο έλεγχο φορτίου.
Για παράδειγμα, όπως γνωρίζουμε ότι η φάση δικτύου αποτελείται από 50 κύκλους ανά δευτερόλεπτο, επομένως εάν το triac ενεργοποιείται για να διακόπτεται διακεκομμένα για 25 φορές με ρυθμό 1 κύκλου ON και 1 κύκλου OFF περιόδους, τότε το φορτίο θα μπορούσε να αναμένεται να ελέγχεται με 50% ισχύ. Παρομοίως, άλλες αναλογίες χρόνου ON OFF θα μπορούσαν να εφαρμοστούν για τη δημιουργία αντίστοιχων ποσοτήτων υψηλότερων ή χαμηλότερων εισόδων ισχύος στο φορτίο.
Ο χρονικός αναλογικός έλεγχος φάσης εφαρμόζεται χρησιμοποιώντας δύο τρόπους, τη σύγχρονη λειτουργία και την ασύγχρονη λειτουργία, όπου η σύγχρονη λειτουργία αναφέρεται στην ενεργοποίηση του τριακ μόνο σε μηδενικές διασταυρώσεις, ενώ στην ασύγχρονη λειτουργία η τριάδα δεν αλλάζει συγκεκριμένα σε μηδενικές διασταυρώσεις, μάλλον στιγμιαία σε οποιαδήποτε τυχαία θέση, στους αντίστοιχους κύκλους φάσεων.
Στην ασύγχρονη λειτουργία, η διαδικασία μπορεί να προκαλέσει σημαντικά επίπεδα RF, ενώ αυτό μπορεί να μειωθεί σημαντικά ή να απουσιάζει στη σύγχρονη λειτουργία λόγω της μεταγωγής μηδενικής διέλευσης του triac.
Με άλλα λόγια, εάν το triac δεν ενεργοποιείται ειδικά σε μηδενικές διασταυρώσεις, αλλά σε οποιαδήποτε τυχαία τιμή κορυφής, τότε αυτό μπορεί να προκαλέσει θόρυβο RF στην ατμόσφαιρα, επομένως συνιστάται πάντα να χρησιμοποιείτε εναλλαγή μηδενικής διέλευσης, ώστε να μπορεί να εξαλειφθεί ο θόρυβος RF κατά τη διάρκεια των εργασιών triac.
Πως δουλεύει
Η παρακάτω εικόνα δείχνει πώς μπορεί να εκτελεστεί χρονικός αναλογικός έλεγχος φάσης χρησιμοποιώντας χρονόμετρα PWMs:
1) Η πρώτη κυματομορφή στο παραπάνω σχήμα δείχνει ένα κανονικό σήμα φάσης AC 50Hz που αποτελείται από ημιτονοειδές θετικό και αρνητικό παλμό κορυφής 330V και αρνητικό, σε σχέση με την κεντρική γραμμή μηδέν. Αυτή η κεντρική γραμμή μηδέν ονομάζεται γραμμή μηδενικής διέλευσης για τα σήματα φάσης AC.
Το triac μπορεί να αναμένεται να διεξάγει το εμφανιζόμενο σήμα συνεχώς εάν η σκανδάλη DC πύλης είναι συνεχής χωρίς διακοπή.
2) Η δεύτερη εικόνα δείχνει πώς ένα triac μπορεί να αναγκαστεί να διεξαχθεί μόνο κατά τη διάρκεια θετικών μισών κύκλων ως απόκριση στις σκανδάλες πύλης του (PWM εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα) σε κάθε εναλλακτική θετική μηδενική διέλευση των κύκλων φάσης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα έλεγχο φάσης 50% .
3) Το τρίτο σχήμα δείχνει μια πανομοιότυπη απόκριση όπου οι παλμοί είναι χρονισμένοι ώστε να παράγουν εναλλακτικά σε κάθε αρνητική διέλευση μηδέν της φάσης AC, το οποίο έχει επίσης ως αποτέλεσμα έλεγχο φάσης 50% για το triac και το φορτίο.
Ωστόσο, η παραγωγή τέτοιων χρονισμένων PWM σε διαφορετικούς υπολογισμένους κόμβους μηδενικής διέλευσης μπορεί να είναι δύσκολη και περίπλοκη, επομένως μια εύκολη προσέγγιση για την απόκτηση οποιασδήποτε επιθυμητής αναλογίας ελέγχου φάσης είναι η χρήση χρονομετρημένων παλμών όπως φαίνεται στην 4η εικόνα παραπάνω.
4) Σε αυτό το σχήμα μπορούν να παρατηρηθούν ριπές 4 PWM μετά από κάθε εναλλακτικό κύκλο φάσης που έχει ως αποτέλεσμα μείωση κατά 30% περίπου στη λειτουργία triac και το ίδιο για το συνδεδεμένο φορτίο.
Ίσως είναι ενδιαφέρον να παρατηρήσετε ότι εδώ οι μεσαίοι 3n παλμοί είναι άχρηστοι ή αναποτελεσματικοί παλμοί, επειδή μετά τον πρώτο παλμό το triac ασφαλίζεται και επομένως οι μεσαίοι 3 παλμοί δεν έχουν καμία επίδραση στην triac και η triac συνεχίζει να λειτουργεί μέχρι το επόμενο μηδέν διασταύρωση όπου πυροδοτείται από τον επόμενο 5ο (τελευταίο) παλμό που επιτρέπει στο triac να ασφαλίσει για τον επόμενο αρνητικό κύκλο. Μετά από αυτό μόλις επιτευχθεί η ακόλουθη μηδενική διέλευση, η απουσία περαιτέρω PWM εμποδίζει τη διεξαγωγή του triac και διακόπτεται, μέχρι τον επόμενο παλμό στην επόμενη διέλευση μηδέν, ο οποίος απλώς επαναλαμβάνει τη διαδικασία για το triac και τις λειτουργίες ελέγχου φάσης του .
Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να δημιουργηθούν και άλλοι παλμοί PWM χρονικής αναλογίας για την πύλη triac, έτσι ώστε να μπορούν να εφαρμοστούν διαφορετικά μέτρα ελέγχου φάσης σύμφωνα με τις προτιμήσεις.
Σε ένα από τα επόμενα άρθρα μας θα μάθουμε για ένα πρακτικό κύκλωμα για την επίτευξη του παραπάνω αναφερόμενου τριακικού ελέγχου φάσης χρησιμοποιώντας χρονικό αναλογικό κύκλωμα PWM
Προηγούμενο: Κύκλωμα ανάγνωσης RFID χρησιμοποιώντας το Arduino Επόμενο: Κύκλωμα κλειδώματος ασφαλείας RFID - Πλήρης κωδικός προγράμματος και λεπτομέρειες δοκιμής
