на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Управление симистором с помощью геркона

Р/л технология
1 месяц назад

Управление симистором с помощью геркона


Для накопительной бочки дачного водопровода [1] автор приобрёл в интернет-магазине датчик уровня воды с герко-ном. С его помощью управление насосом невозможно, обычно рекомендуют использовать промежуточное реле. Но для этого требуется низковольтный источник питания, что неудобно. Непосредственное управление симистором от геркона также невозможно, поскольку допустимое напряжение использованного в датчике геркона - 100 В. Необходимо было обеспечить управление симистором от геркона без превышения его параметров - напряжения 100 В и тока 0,5 А, что и было сделано в предлагаемых вниманию читателей узлах управления насосом.

Устройство используемого датчика уровня воды

Рис. 1. Устройство используемого датчика уровня воды

 

Устройство используемого датчика уровня воды проиллюстрировано на рис. 1. Конструкция интересна тем, что его можно установить снаружи бака для воды, не имея доступа внутрь, поскольку при затяжке гайки прокладка плотно закрывает отверстие в бочке. Датчик можно установить так, что геркон будет замыкаться при достижении водой максимального уровня, а можно, чтобы он в этом случае размыкался. Автор выбрал первый вариант.

Схема разработанного узла управления насосом

Рис. 2. Схема разработанного узла управления насосом

 

Схема разработанного узла управления насосом приведена на рис. 2. При заполненном баке и замкнутых контактах датчика симистор VS1 закрыт, через цепочку C1R2 и датчик течёт ток синусоидальной формы. За счёт ёмкостного характера цепочки ток по фазе опережает напряжение на 90 градусов, поэтому в момент, когда напряжение сети близко к нулю, ток максимален. Интересно отметить, что при напряжении сети 230 В амплитуда тока через конденсатор С1 в миллиамперах приблизительно равно числу сотых ёмкости в микрофарадах, т. е. при ёмкости 0,33 мкФ амплитуда составляет 33 мА.

Когда уровень воды уменьшится, контакты геркона разомкнутся и ток через конденсатор С1 будет открывать симистор в начале каждого полупериода сетевого напряжения, поэтому насос начнёт работать. Напряжение на контактах разомкнутого геркона складывается из напряжения на управляющем электроде симистора и падения напряжения на резисторе R3 и не превышает 2,5 В. При подключении устройства к сети при разряженном конденсаторе С1 возможен ограниченный резистором R2 бросок тока до 0,7 А, вполне допустимый как для контактов геркона, так и для управляющего электрода симистора. Можно уменьшить этот бросок до 0,5 А за счёт увеличения сопротивления резистора R2, но это не обязательно, поскольку для любых контактов важен прежде всего ток при их размыкании или замыкании, аон не превышает 33 мА и значительно меньше допустимого.

При наполненном баке, замкнутых контактах датчика и выключенном симисторе напряжение сети через двигатель насоса прикладывается к цепи R4VD1. В диагональ диодного моста VD1 установлен светодиод HL1, который светит, индицируя наполнение бака.

Для включения используемого си-мистора ВТА16-600С [2] необходим ток управляющего электрода 25 мА (при работе в квадрантах I и III вольтамперной характеристики, т. е. при совпадении полярности напряжения на управляющем электроде с напряжением на основном электроде 2), его с большим запасом на разброс параметров элементов и напряжения сети обеспечивает ёмкость конденсатора С1. Если установить симистор ВТ139-600Е [3] с током включения 10 мА, ёмкость конденсатора С1 можно уменьшить до 0,15 мкФ, что существенно снизит бесполезно рассеиваемую резистором R2 мощность.

Чертёж фрагмента платы и расстановка элементов на ней

Рис. 3. Чертёж фрагмента платы и расстановка элементов на ней

 

Устройство собрано на печатной плате размерами 70x90 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, чертёж фрагмента платы и расстановка элементов на ней приведены на рис. 3. Симистор установлен на игольчатый теплоотвод размерами 70x50 мм и высотой 16 мм, число игл - 95. Использованы резисторы МЛТ указанной на схеме мощности, конденсатор С1 - плёночный К73-17 или импортный на напряжение 630 В. Светодиод HL1 - импортный зелёного свечения, он ярко светит при токе 1 мА. Если яркость светодиода будет недостаточной, следует подобрать резистор R4 (уменьшить его сопротивление) и при необходимости увеличить его мощность. Для подключения к сети, насосу и датчику на плате установлены три винтовых клеммника серии KLS2-128-5.00.

Размещение платы на пластмассовом корпусе

Рис. 4. Размещение платы на пластмассовом корпусе

 

Плата помещена в пластмассовый корпус (рис. 4) с габаритными размерами 80x125x33 мм, в котором просверлены вентиляционные отверстия.

Для описанного выше варианта установки датчика уровня характерно не очень удачное свойство - при обрыве цепи датчика насос будет работать непрерывно. Для исключения последствий аварийного переполнения бочки обязателен шланг перелива с обратным клапаном [1], не позволяющим атмосферному давлению сминать бочку при сливе воды и выключении насоса.

Если используемый датчик установить так, чтобы его контакты размыкались при заполнении бака, можно использовать узел управления по схеме, приведённой на рис. 5. В этом случае при обрыве цепи датчика насос работать не будет, но шланг перелива с обратным клапаном также обязателен.

Схема узла управления

Рис. 5. Схема узла управления

 

При заполненном баке и разомкнутых контактах датчика симистор VS1 закрыт, на симметричном стабилитроне VD1 напряжение близко по форме к прямоугольному с частотой 50 Гц и амплитудой, соответствующей номинальному напряжению стабилитрона VD1. Когда уровень воды уменьшится, контакты датчика замкнутся и ток через конденсатор С1 будет открывать симистор в начале каждого полупериода сетевого напряжения, насос начнёт работать.

Напряжение на контактах разомкнутого геркона определяется напряжением стабилитрона VD1, в остальном работа устройства соответствует описанному выше. При отсутствии симметричного стабилитрона можно использовать два обычных на напряжение 3,3...8 В, включённых встречно-последовательно. Не следует использовать стабисторы, а также прецизионные термокомпенсированные стабилитроны, например, серии Д818, которые не проводят ток в прямом направлении.

Чертёж печатной платы в формате Spnnt-Layout находится здесь.

Литература

1. Бирюкове. Водоснабжение на даче. - САМ, 2015, №6, с. 12-14.

2. BTA/BTB16 and T16 Series. - URL: https:// sta-tic.chipdip.ru/lib/204/DOC000204940.pdf (27.10.21).

3. BT139 series Triacs. - URL:https:// static.chipdip.ru/lib/040/D0C000040714. pdf (27.10.21).

Автор: С. Бирюков, г. Москва

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Поля, обязательные для заполнения

Изготовление печатных плат