432064 р Ульяновськ, а / я 2109 Шашарін С.А. shasharin (at) mail.ru
Нещодавно мені замовили виготовити три потужних світлових контролера для ялинок. Як завжди, часу в обріз, а вимоги по максимуму. Що робити? Як вийти з положення? Покопався я в публікаціях на новорічну тему - все не те, або занадто складно, або занадто прості світлові алгоритми. Програмувати мікроконтролер для цього завдання - справа клопітка, та й досвіду вимагає. Я вирішив пошукати готове рішення. Поліз я в мережу на пошуки і натрапив на публікації про китайські гірлянди. Від порад, як завжди, вуха в'януть, а по справі - дзуськи! Я гірляндою зацікавився.
У них реалізовано плавне управління яскравістю за допомогою фазового управління кутом відкривання тиристорами, автоматичний перебір восьми програм. Набір алгоритмів управління - більш, ніж різноманітний. Прилад розтиражований мільйонами примірників, дешевий і відпрацьований. Те, що нам потрібно!
Купив кілька штук і приступив до досліджень. Вид контролера наведено на фото 1,
схема контролера приведена на рис. 2. Основу контролера управління гірлянди становить невелика плата, на якій розміщені діодний місток, мікроконтролер про десяти ногах, зроблений у вигляді шматочка гетинаксу з епоксидної «плямою», під якою і захований мікрочип. Мікроконтролер містить чотири виходи, які через струмообмежувальні резистори управляють чотирма тиристорами MCR 100-6. Про них варто сказати окремо. На тлі вітчизняної тиристорної елементної бази вони виглядають «попелюшками». Ціна - близько 5 рублів, але при цьому вони розраховані на роботу при анодній напрузі до 600В і струмі 0,6-0,8А, відкриваються всі чотири струмом набагато менше 1 мА і це при тому, вони поміщені в пластиковий корпус, подібний транзистору КТ31012 або КТ503. Наддосконалих прилад!
Рис. 2
У деяких дешевих приладах відсутній вхідний діодний місток, замість нього залишений всього один діод, керуючі електроди тиристорів підключені до виходів мікроконтролера безпосередньо без струмообмежувальні резисторів.
За умовами завдання потрібно мати контролер з виходами по 25 ампер мінімум.
Я вибрав в якості вихідних сімісторов BTA41-600 B, які залучили мене тим, що, по-перше, мають майже дворазовий запас по струму і напрузі, по-друге, мають невеликі габарити і корпус, схожий на ТО-220, тільки трохи більше . Вони легко кріпляться до теплоотводу одним гвинтом, на теплоотводе їх можна помістити відразу все, не вдаючись до заходів ізоляції, оскільки металева тепловідвідними «підошва» приладу ізольована від кристала сімістора.
Мікроконтролер гірлянди настільки малопотужний, що управляти потужними симисторами не в змозі, та й не має гальванічної розв'язки від мережі.
Я вирішив живити мікроконтролер окремим малопотужним джерелом з гальванічною розв'язкою від мережі. Для цього підійде будь-який малопотужний адаптер, розрахований на вихідний струм в 50-100мА і напруга 12В. Ідеально підходить для цього адаптер для живлення підсилювача телевізійної антени, він найдешевший, але містить стабілізатор.
Для сполучення потужних сімісторов з мікро контролером я застосував транзисторні ключі на основі транзисторів з великим коефіцієнтом посилення по току КТ3102Е, щоб не перевантажувати виходи мікроконтоллера. Для забезпечення гальванічної розв'язки я застосував спеціалізовані мікросхеми MOC3062, які містять світлодіод на вході, малопотужний симистор на виході і схему синхронізації перемикання в моменти переходу струму через «0». Остання обставина дозволяє легко уникнути перешкод комутації.
У колекторних ланцюг ключів на КТ 3102 включені світлодіоди MOC3062 через струмообмежувальні резистори. За допомогою вихідних сімісторов MOC3062 легко відкриваються потужні вихідні сімістори BTA41-600 B.
Ще один нюанс: китайський мікроконтролер не працює, якщо на нього не поданий сигнал синхронізації від мережі. Для цього на його вхід необхідно подати «фазу» 220В через штатний резистор 2М. Провід «нейтрали» мережі необхідно з'єднати з загальним проводом пристрою.
Вся схема вийшла максимально проста і надійна (див. Рис. 3).
Рис. 3.
Вона гідна повторення.
Ай да китайці! Добре помізкувати. Їх «мізки», а «сила» - наша. Пам'ятаємо Лівша, який аглицьку блоху підкував.
Висновок.
Одна голова - добре, а багато ... багато краще. Я не претендую на єдиність схемного рішення. Пристрій можна вдосконалювати або по шляху виключення допоміжного джерела живлення 12В, або повної гальванічної розв'язки пристрої керування від мережі.
У автора не було часу на докладні дослідження.
Природно, що застосувань у отриманого контролера, крім ялинки, маса. Можна подумати і про запуск контролера в режимі автогенерации, що буде корисно при використання мікроконтролера в мережах постійного струму 12 і 24В в пристроях управління ілюмінацією на світлодіодах.
Створення будь-якого виробу - творчий процес. Під час створення виробу можуть прийти в голову несподівані ідеї, рішення, асоціації. Поділившись з Вами конкретними схемними знахідками, автор розраховує на те, що у Вас теж є чим поділитися.
Бажаю успіхів на ниві оформлення новорічних ялинок !!!
Що робити?Як вийти з положення?