Starter für Halogenlampen auf dem Mikrocontroller Z8

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Starter für Halogenlampen auf dem Z8-Mikrocontroller. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Mikrocontroller

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In letzter Zeit werden zunehmend Halogenstrahler und -lampen zur Beleuchtung von Sommerhäusern und einzelnen Landhäusern eingesetzt. Allerdings ist in unserem Klima die Lebensdauer der Lampen in diesen Geräten kurz. Dies ist vor allem auf den Einschaltstrom zurückzuführen, der beim Einschalten den kalten Glühfaden der Lampe zerstört.

Um diesen Spannungsstoß zu beseitigen, wurde ein sogenanntes Startgerät (PU) entwickelt, das ein reibungsloses Einschalten aller Glühlampen, auch Halogenlampen, gewährleistet. Darüber hinaus ist das Gerät in der Lage, die Last sanft abzuschalten und die Spannung an ihr um etwa 10 % der Nennnetzspannung zu reduzieren, was die Lebensdauer der Lampen bei Anschluss an eine Netzspannung von mehr als 220 V erhöht.

Die Hauptmerkmale der PU sind wie folgt: Versorgungsspannung - 220 V ± 20 %; Einschalt-(Ausschalt-)Zeit 10s; verbrauchter Strom - nicht mehr als 40 mA. Der Maximalwert des Laststroms und der Grenzwert der geschalteten Leistung werden durch den verwendeten Triac und dessen Kühlkörper bestimmt.

Schematische Darstellung von PU ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.

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Seine Basis ist der gleiche Mikrocontroller Z86E0208PSC (DD1), „geflasht“ mit den Codes aus der Tabelle. 3, die den erforderlichen Algorithmus zum Ein- und Ausschalten der Last bereitstellen. Die Taktfrequenz DD1 wird durch eine Schaltung bestehend aus einem Quarzresonator Q1 und Kondensatoren C4, C5 mit einer Kapazität von 22 ... 33 pF eingestellt.

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Das Gerät wird von einer transformatorlosen Quelle gespeist, die sich von der ähnlichen Einheit des „Cross“-Geräts durch die Verwendung eines Vollweggleichrichters VD1 unterscheidet, der es ermöglichte, die Kapazität des „Quenching“-Kondensators C3 zu reduzieren.

Der Lastkreis wird durch ein Komponentenpaar, bestehend aus einem Leistungstriac VS1 und einem Optokoppler U1, gesteuert. Die HL1-LED leuchtet und erlischt synchron mit der Last und zeigt damit die Richtigkeit des Algorithmus an (wenn die Anzeige nicht benötigt wird, wird sie durch einen Jumper und anstelle von R5 mit einem Widerstand von 240 Ohm durch einen Widerstand mit einem Widerstand ersetzt von 360 Ohm verbaut ist).

Als U1 wird ein Triac-Optokoppler mit beliebigem Schaltmoment verwendet, der eine stufenlose Änderung der Helligkeit des Lastglühens ermöglicht. Es ist zulässig, alle Analoga der MOC3023-Optokoppler von Motorola (MOC3022, MOC3052, MOC3053 usw.) zu verwenden, Geräte ohne Signaldurchgangskontrolle durch Null höherer Klassen. Zu diesem Zweck ist in der PU ein spezieller Hardware-Software-Mechanismus zur Synchronisierung des Betriebs des Geräteprogramms mit den Zeit-Frequenz-Eigenschaften des Netzwerks implementiert. Die Synchronisationseinheit ist auf einem Transistor VT1 aufgebaut. Die Anzahl der Elemente dieser Schaltung kann reduziert werden, wenn sie ähnlich wie ein ähnlicher Controller-Knoten ausgeführt wird.Kreuz Chamäleon"' (d. h. belassen Sie den Widerstand R3 mit einem Nennwert von 2 MΩ. Schutzdiode VD3, schalten Sie die Brücke ein, die die Kontaktpads für die Anschlüsse der Basis und des Kollektors VT1 verbindet, und fügen Sie eine Diode hinzu, die ähnliche Funktionen wie VD4 ausführt Diode in Abb. 1).

Die Ausgangsstufe der PU gibt die erste Halbwelle der Wechselspannung nicht an die Last weiter, wenn das Gerät an das Netzwerk angeschlossen ist. Zu diesem Zweck wird die R1C12R9-Schaltung in den Steuerkreis des Triac VS13 einbezogen.

Das lokale sanfte Ein-/Ausschalten der Last und die Steuerung der Ausgangsleistungsreduzierung erfolgt über die Pins 5 („Ein/Aus)“ und 7 („Begrenzung 10 %“) des Steckers X1 (sie übertragen Befehle zum Ausarbeiten oder Verbieten der Last). Verarbeitung entsprechender Algorithmen durch den DD1-Mikrocontroller). Um einen Abschaltbefehl festzulegen, wird Kontakt 6 mit dem gemeinsamen Kabel des Geräts (Pin 1) (mit einem externen Schalter SA5), Pin 7, und der Befehl zur Begrenzung der Ausgangsleistung (über eine externe Brücke) mit Pin 5 verbunden. Das Vorhandensein Die Anzahl dieser Verbindungen wird vom Controller erst dann bestimmt, wenn das Gerät mit dem Netzwerk verbunden wird. Beide Stromkreise sind mit einem diodenkapazitiven Schutz ausgestattet (VD7C6 und VD8C3). unter Ausschluss der Übertragung von Impulsrauschen zum Mikrocontroller. Die Länge der Kabel, die das Bedienfeld mit dem Schalter verbinden, ist jedoch begrenzt und sollte 5 ... XNUMX m nicht überschreiten. Wenn diese Anforderung nicht erfüllt ist, kann der Mikrocontroller aufgrund von Störungen an den Kabeln ausfallen.

Als Schalter SA1. Zur lokalen Steuerung der Bedienung der Fernbedienung genügt ein herkömmlicher Netzschalter oder ein Kippschalter mit Positionsfixierung. Wenn seine Kontakte geöffnet sind, erhöht die PU die Leistung an der Last schrittweise für 10 s, und wenn sie schließt, erhöht sie die Leistung an der Last. - erarbeitet gleichzeitig den Algorithmus für seinen sanften Abfall. Ohne einen lokalen Steuerkreis ist nur ein sanftes Einschalten der Last gewährleistet (beim Ausschalten des Gerätes sinkt die Ausgangsspannung schlagartig).

Um den Betrieb der PU aus großer Entfernung zu steuern, wird ein auf dem U2-Optokoppler montierter Knoten verwendet (in diesem Fall sind die Pins 2 und 9 des DD1-Mikrocontrollers mit einem Jumper verbunden). Wenn der Eingangskreis stromlos ist, arbeitet das Bedienfeld im Normalmodus (der Betrieb des Geräts ist zulässig). Das Anlegen einer Netzspannung an den Eingang (Pins 8 und 9 des Steckers X1) führt zum Auftreten von Strom durch den Kondensator C11 und zum Zünden der Optokoppler-LED. Durch eine Brücke sind die Pins 2 und 9 des Mikrocontrollers DD1 mit seinem GND-Pin verbunden. Infolgedessen stoppt der Mikrocontroller die Verarbeitung von Schaltalgorithmen (Gerätebetrieb wird deaktiviert), wodurch die Spannung an der Last allmählich reduziert wird. Obwohl das Gerät weiterhin mit Strom versorgt wird, wird in diesem Fall der Prozessor durch das Fernbedienungssignal blockiert.

Zur Fernbedienung wird ein herkömmlicher Netzschalter verwendet. Sie können mehrere PU schalten. parallel geschaltet und weit voneinander entfernt angeordnet.

Die Reduzierung des Effektivwerts der Ausgangsspannung an der Last um 10 % im Verhältnis zum Effektivwert der Netzspannung wird durch eine Änderung der Form des Ausgangssignals (Abschneiden der Sinuskurve) erreicht. Das Gerät enthält keine speziellen Vorrichtungen zur Überwachung der Netzspannung oder der Spannung an der Last, der Mikrocontroller senkt lediglich die Ausgangsspannung um 10 % gegenüber der Netzspannung. Aus diesem Grund wird die Verwendung dieses Modus in Netzen mit stark unterschätztem Effektivspannungswert nicht empfohlen. Es ist zu beachten, dass sich die Lampen der meisten modernen Halogenlampen bei Spannungen unter 150 ... 180 V nicht auf die für den Halogeneffekt erforderliche Temperatur erwärmen können und daher schnell ausfallen.

Da die Ausgangsspannung im Begrenzungsmodus nicht sinusförmig ist, werden Geräte verwendet, mit denen Sie beliebige Wellenformen steuern können, um ihren Effektivwert genau zu messen.

Die Kondensatoren K3-9 werden als C11, C73, C17 empfohlen, die restlichen Teile sind beliebig klein.

Der Wert des vom Triac VS1 geschalteten Stroms hängt vom Kühlkörper ab. Wenn also eine Platte mit den Abmessungen 40 > 90 mm aus 3 mm dickem Aluminiumblech zur Kühlung verwendet wird, kann an das Bedienfeld eine Last mit einer Leistung von bis zu 500 W angeschlossen werden. Mit einer Platte aus dem gleichen Material, jedoch mit einer Größe von 60 x 90 mm, kann der Triac eine Last mit einer Leistung von bis zu 1 kW betreiben. In diesem Fall wird die PU zusammen mit dem Triac-Kühlkörper frei in einem Gehäuse für fünf Drei-Zoll-Disketten (Abmessungen – 110 x 110 x 20 mm) untergebracht.

Mit Hilfe des beschriebenen Bedienfelds können Sie eine leistungsstärkere Last problemlos einschalten, wenn Sie anstelle des im Diagramm angegebenen einen Triac verwenden, der höhere Werte des Laststroms schalten kann (z. B. TS 112-16. TS 122-25. TS 132-40 mit Kühlkörpern 0111, 0221 bzw. 0231). Da der Steuerstrom dieser Geräte viel größer ist, müssen zunächst die Parameter der Schaltung R12C9R13 geändert werden (Widerstand des Widerstands R13 auf 1,2 kOhm reduzieren und Kapazität des Kondensators C9 auf 0,22 uF erhöhen). Und zweitens die Brücke S1 von den Kontakten 2-3 auf 1-2 löten, um anstelle des auf der Platine installierten VS1 einen externen Triac VS2 zu verwenden. Letzterer ist auf einem Kühlkörper montiert und über kurze Drähte mit der Platine verbunden. Für ein solches Design ist natürlich ein geräumigeres Gehäuse erforderlich.

Autoren: A. Olkhovsky, S. Shcheglov, A. Matevosov, K. Chernyavsky, Moskau

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