Neste artigo, examinamos um circuito regulador de luz ou ventilador controlado por PWM de rede elétrica de 220 V simples que não requer um microcontrolador ou drivers triac caros para as operações pretendidas.
Corte capacitivo de fase
Todos os reguladores de ventilador e dimmers comuns que dependem da tecnologia de corte de fase capacitiva têm uma desvantagem em comum, eles geram muito ruído de RF e requerem indutores volumosos para controlá-los parcialmente.
Além disso, a comutação ou corte de fase feito usando a tecnologia diac do capacitor comum carece de precisão e nitidez.
O circuito regulador de ventilador controlado por PWM sem transformador de rede proposto projetado por mim está livre de todos esses possíveis problemas normalmente acompanhados de ventilador tradicional ou dimmers de luz, uma vez que usa um circuito CMOS baseado em IC avançado e um estágio de detector de cruzamento zero preciso.
Nenhum MCUs usado
A melhor coisa sobre este circuito é que ele não requer microcontroladores e programação, e também um driver de triac foi eliminado, tornando o circuito extremamente fácil de construir, mesmo para os iniciantes.
Vamos aprender a configuração em detalhes, o que é muito simples:
Referindo-se ao circuito, IC1 que é um chip temporizador 4060 é configurado para produzir um pulso positivo atrasado para o triac cada vez que a fase cruza a linha zero de seu ângulo de fase.
Todo o circuito é alimentado por uma fonte de alimentação capacitiva comum usando C1, D5, Z1 e C3.
O IC1 é configurado em sua forma padrão para gerar uma chave com retardo LIGADA ou alta toda vez que seu pino 12 passa por uma ação de reset.
Comutação Zero Crossing para o Triac
A ação de escurecimento ou a ação de controle de fase é obtida fazendo o triac conduzir após um atraso predeterminado cada vez que um cruzamento zero é detectado.
Se este atraso for curto, significa que o triac tem a oportunidade de conduzir por um período maior de tempo para os ângulos de fase, fazendo com que o ventilador conectado gire mais rápido ou a luz brilhe mais forte.
À medida que esse atraso é aumentado, o triac é forçado a conduzir por durações proporcionalmente mais curtas através dos ângulos de fase, produzindo uma quantidade proporcional de redução sobre a velocidade ou o brilho do ventilador conectado ou da luz, respectivamente.
A operação de cruzamento zero é simplesmente executada usando um opto-acoplador comum, como pode ser testemunhado no diagrama fornecido.
A ponte D1 --- D4 transforma o ângulo de fase alternada em pulsos positivos de 100 Hz equivalentes.
O LEd e o transistor dentro do optoacoplador respondem a esses pulsos positivos de 100 Hz e permanecem ligados apenas enquanto os pulsos estiverem 0,8 V acima da marca zero e desligados instantaneamente quando os pulsos atingem o ponto de cruzamento zero.
Enquanto o transistor opto está na fase de condução, o pino 12 do IC é mantido no nível do solo permitindo um atraso ou um pulso de início negativo predeterminado para a porta triac.
No entanto, nos níveis de cruzamento zero, o opto desliga, reiniciando o pino 12 do IC de modo que o pino 3 do IC reinicie um novo ou um novo atraso para o triac responder a esse ângulo de fase específico.
Controle de fase PWM
O comprimento ou a largura de pulso deste pulso de atraso pode ser variado ajustando apropriadamente VR1 que também se torna o botão de controle de velocidade para o circuito regulador de ventilador controlado por PWM discutido.
VR1 e C2 devem ser selecionados de forma que o atraso máximo produzido por eles não exceda o tempo de 1/100 = 0,01 segundo, a fim de garantir um incremento linear de 0 até a calibração completa no botão de controle fornecido.
O acima pode ser implementado por algum erro de tentativa ou usando a fórmula padrão para IC 4060.
Para o acima, você também pode experimentar as outras saídas do IC.
Diagrama de circuito
Lista de Peças
R1, R5 = 1M
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = VER TEXTO
OPTO = 4N35 OU QUALQUER PADRÃO
C1 = 0,22uF / 400v
C3 = 100uF / 25V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136
Simulação de forma de onda
A imagem da forma de onda de atraso abaixo mostra como a fase para o ventilador pode ser atrasada a cada cruzamento de zero, para as várias configurações de VR1 e C2.
Regulador de ventilador PWM inteligente usando IC 555
Quase todos os circuitos reguladores de luz / ventilador fazem uso de um retificador controlado por silício (triac ou SCR).
Esses dispositivos são comutados com um ângulo de fase predeterminado que, subsequentemente, permanece no modo de condução até o seguinte cruzamento zero do ciclo CA da rede elétrica.
Este processo parece fácil, mas simultaneamente apresenta dificuldades ao controlar cargas menores ou que são indutivo por natureza causando histerese e cintilação.
A razão desses problemas depende do fato de que, devido à menor potência de carga, a corrente fornecida aos dispositivos é inadequada para sustentar sua condução.
Portanto, uma região da característica de controle não é totalmente implementada. O resultado piora ainda mais para as cargas indutivas.
Como funciona o circuito
O circuito regulador AC 220 V PWM proposto usando IC 555 oferece uma solução simples, fornecendo ao triac uma corrente de porta constante, para garantir que cargas nominais de 1 watt também sejam controladas sem problemas.
Para ter o circuito o mais compacto e simples possível, utilizamos o popular temporizador IC 555.
A saída do IC 555, que pode ser tipicamente disparada alta, é ativada baixa através de uma entrada potencial negativa.
Esta alimentação negativa é disponibilizada a partir do estágio que compreende C1-R3, retificador D1-D2, junto com a seção estabilizadora D3-C2. Os BJTs T1 a T3 fornecem um pulso de inicialização no pino de entrada do acionador nº 2 do 555 para cada um dos cruzamentos de zero da entrada CA da rede elétrica.
Durante um período PWM, conforme decidido pelo ajuste de P1 e P2, a saída do IC 555 é geralmente alta e, portanto, temos diferença de voltagem praticamente zero entre os pinos 3 e 8, ou seja, o triac permanece desligado.
Assim que o intervalo definido é decorrido, o pino 3 torna-se baixo e o triac é ativado.
Para o resto do ciclo de meio AC, uma corrente de porta continua funcionando, o que permite que o triac continue a conduzir.
O ponto mais baixo onde, digamos, uma lâmpada não precisa apenas acender, é determinado ajustando cuidadosamente o potenciômetro P1. O filtro R7 C5 L1 fornece o desacoplamento necessário para o triac.
Como um ponto final, lembre-se de que a potência máxima absoluta que pode ser governada por esta chave reguladora inteligente baseada em IC 555 não deve exceder 600 watts.
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