Regulator mocy 24VAC (eksperymenty)

[BlackJack]

Panowie potrzebowałbym zbudować regulator mocy dla żarówek 24VAC o mocach od 25 do 100W.

Na razie eksperymentuję z przeróbka klasycznego ściemniacza, ale zdaję sobie sprawę że może zakończyć się to porażką 😕, bo obawiam się że szybko dadzą się we znaki właściwości/ograniczenia triaka BTA16. Po kilku eksperymentach wygląda to słabo, nawet bardzo, ale nie miałem pod ręką wszystkich wartości elementów.

Na razie zbieram elementy do tego schematu. Właściwie to nie mam kondensatora bipolarnego o takiej pojemności, ale chyba gdzieś mam 6,8uF i na nim spróbuję na początek.

Ogólnie jestem otwarty na sugestie, ewentualnie chętnie przygarnę schemat jakiegoś, nawet PRLowskiego regulatora mocy który poprawnie będzie regulował żarówką 24V zasilaną z 24VAC.

Ogólnie problem z przeróbka klasyka, to takie dobranie elementów, aby zachować jak największy kąt regulacji. diak już zastąpiłem wynalazkiem na 2 tranzystorach i nawet to działa :), Problem to dobór układu RC aby zachować prądy wymagane dla prawidłowego wysterowania bramki triaka.

Edytowano Listopad 27, 2020 przez BlackJack

[marek1707]

Tu nie ma żadnej magii. Moim skromnym zdaniem problem z wysterowaniem triaka masz z prostego powodu: nie zrobiłeś diaka tylko dałeś dwie diody Zenera antyrównolegle. Korzystasz z małego napięcia Zenera złącz BE tranzystorów i to działa, bo po wyzwoleniu triak już "sam się nakręca", ale brakuje tu dodatniego sprzężenia zwrotnego jakie daje ujemna rezystancja diaka. Tranzystory musisz połączyć inaczej. Cała fajność takiej 4-warstwowej struktury jest taka, że kiedy się już odpali, to nagle jej rezystancja maleje i cały prąd/ładunek kondensatora idzie na bramkę triaka i daje mu kopa. Teraz masz zasilanie bramki po prostu przez oporniki po przekroczeniu progu ok 6V, bo tyle "wytrzymują" złącza BE w kierunku zaporowym.

[BlackJack]

Cóż z tymi tranzystorami zasugerowałem się tematem z Elektrody gdzie taki wynalazek ponoć był w starych PRLowski regulatorach mocy i zastępował tam diak. Ogólnie to poszukiwalem diaka o mniejszym napięciu przewodzenia niż typowy.

Pewnie chodzi ci o taki model diaka/tyrystora na tranzystorach. Ale nigdy z tym nie eksperymentowałem, jeżeli napięcie przewodzenia będzie niższe niż dla diaka to spoko, może regulator zadziała, a i wartości reszty elementów nie staną się takie "kłopotliwe"..

Edytowano Listopad 28, 2020 przez BlackJack

[marek1707]

Hm, tak naprawdę połączenie dwóch tranzystorów jakie użyłeś w swoim pierwszym układzie owszem daje w pewnym bradzo ograniczonym zakresie "spust" podobny do diaka, ale jest to strasznie słabe. Spłyciłem trochę swoje wywody aby Ci pokazać gdzie jest problem. W rzeczywistości przebicie lawinowe złącza BE wstrzykuje nośniki w obszar bazy, "odpala" złącze CB i powoduje delikatny "uskok" na charakterystyce prądowo-napięciowej, ale w porównaniu z rasowym diakiem to praktycznie nic nie daje. Porównując te dwa zjawiska to na wielowarstwowym diaku masz powiedzmy spadek z napięcia 30V do 2V (co daje gwałtowny wzrost prądu i np. wyzwolenie triaka wszystkim co było na kondensatorze filtra opóźniającego) a w przypadku struktury npn lub pnp masz spadek z 8V do 7V co w pewnych warunkach wystarcza (i dlatego w ogóle stosuje się tego typu myki), ale w przypadku ograniczonego napięcia (zasilanie tylko 24V) działa marnie. W układach PRL trzeba było się ratować - jakoś to działało no i zawsze było deczko lepsze niż dwie diody Zenera.

A teraz o układzie pnpn zrobionym z dwóch tranzystorów. Po pierwsze źle to narysowałeś, przyjrzyj się dobrze i zastanów jak to miałoby działać. No a po drugie struktura tego typu (nazywana diodą Shockley'a) ma w Twoim przypadku dwie wady: pierwsza to jednokierunkowość - efekt przebicia i twardego zatrzaśnięcia stanu ON obu tranzystorów działa tylko dla jednej polaryzacji, a druga to wysokie napięcie wyzwalające. Ideą działania tego układu jest bowiem przebicie lawinowe złącza CB tranzystora npn a to nawet dla małych elementów zachodzi zwykle w okolicach 30-40V. Dlatego tego typu podstawowy układ w sieci 24VAC nie zadziała. Musisz go trochę "ulepszyć". Po pierwsze musisz zdecydować czy robisz dwie takie same, ale odwrotnie podłączone diody Shockley'a i dostajesz dwukierunkowy diak czy jednak dajesz prostownik "wokół" triaka i masz pracę tylko przy np. dodatnim zasilaniu. Wtedy wystarczy rzecz jasna tyrystor, ale pewnie to już masz zmontowane. No i zostaje kwestia obniżenia napięcia wyzwalającego tak, aby trigger działał już od kilku woltów, bo to rozszerza zakres regulacji. To jednak zostawiam Ci do przemyślenia na Sobotę 🙂 Kluczowe jest zrozumienie jak struktura pnpn działa a wtedy dodanie "z boku" kilku pasywnych elementów pomocniczych znaczne obniżających punkt startu to pikuś. Powodzenia.

Hm, może przemyśl także prostownik pełnookresowy i tranzystor MOSFET sterowany PWM z np. 555? To wydaje się rozwiązaniem działającym "bez pudła" od chwili włączenia. Niestety 555 z czegoś trzeba zasilać, ale gdyby ograniczyć PWM do powiedzmy 95% to układ można by napędzać z tych 5% szpilek napięcia pozostałych na drenie. Z drugiej strony rozwiązanie ze sterowaniem fazowym też nie jest jakieś super, bo na samym triaku może spaść ze 2V co w przypadku 230VAC nie ma kompletnie znaczenia a dla 24V mamy już z 8% strat. Jeśli do tego dojdzie wyzwalanie bramki dopiero przy kilku woltach (czego znów, dla 230VAC zupełnie nie widać) to mamy już pewnie z 10-12% spadku maksymalnego prądu rms względem podłączenia tych żarówek bezpośrednio do linii zasilającej. Także cóż, MOSFET plus prostownik za diodami Schottky'ego może okazać się sprawniejszy.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[BlackJack]

Ogólnie strata tych 10-12% jasności na żarówce nie jest dla mnie problemem, nawet 20% jest OK. Nie napisałem dla czego w ogóle buduje ten układ. Otóż te żarówki podświetlają wodowskazy w który patrzy kamera. Sama konstrukcja ma dobre ponad 30 lat, tylko że kiedyś wkręcano tam 25W żarówki które dało się jakoś opanować przykrywając je kawałkami waty mineralnej, aby stłumić i częściowo ukierunkować światło. Niestety przy 60 czy 75W żarówkach już to nie daje dobrego efektu. Jakoś to tam opanowujemy, ale jest to makabra. Ogólnie podświetlanie to tylko jeden z kilku problemow, ale dający się we znaki.

Jak widać układ nie musi mieć nawet pełnego zakresu regulacji, wystarczy od 50% jasności w dół. Zacząłem eksperymentować, w sumie trochę z ciekawości, czy na tak niskim napięciu klasyk da rady pracować stabilnie? Na razie rozbijam o to czym dysponuję, wiedzę i doświadczenie, bo nie jestem elektronikiem z zawodu. Właściwie eksperymentują w wolnym czasie na wikendowych dyżurach, aby szychta szybciej leciała :).

 

[marek1707]

Ech, no to chyba najtaniej jest po prostu kupić słabsze żarówki niż męczyć się z regulatorem? Czy to znaczy, że nie macie żarówek 24V o niższych mocach jak te 60W? Wydaje mi się, że wszystkie ciężarówki mają takie napięcie instalacji. Czy tamtejsze żarówki by nie pasowały? To jest przecież tanie jak barszcz:

https://www.motochemia.pl/zarowki-do-tira-24v-10w-ba15s-r10w-10szt-banka-tungsram-p-1216.html

A jeśli to jest kwestia oprawy, to do typowego gwintu E27 także przecież jest mnóstwo żarówek 24V o małych mocach:

https://elektrycznie.pl/szukaj/zarowka-niskonapieciowa-24v-e27-a55-25w-al-helios-zarowki-nis-0029.html

 No i pojawiły się LEDowe na E27 o mocach np. 6W. Może coś takiego?

https://www.luxmarket.pl/group-product/zarowki-led-niskonapieciowe-24v-e27

Albo jeszcze inaczej: zamiast wstawiać jakieś triaki, możesz dać zwyczajną diodę szeregowo. Żarówka będzie trochę bardziej mrugać, ale da się wytrzymać a masz połowę mocy zdjętą bezstratnie.Albo jeszcze inaczej: wstawiasz autotransformator i regulujesz jak chcesz:

https://www.tme.eu/pl/details/oiea1/autotransformatory/breve-tufvassons/

Tandem triak + diak pasuje świetnie do 230VAC, ale nie skaluje się wprost na 24VAC. Tu trzeba trochę pokombinować albo zrobić to zupełnie inaczej, podobnie jak w modelarstwie: duże samoloty latają świetnie, ale spróbuj zmniejszyć wszystko 20 razy i zrobić ładną makietę. Rok roboty, rysowania, przycinania, klejenia, malowania a i tak rozbijasz to przy pierwszym locie albo lata beznadziejnie, bo zapomniałeś o zmianie charakteru opływów, innych profilach, zmniejszonej liczbie Reynoldsa itd. Trzeba naprawdę dużo wiedzieć żeby zrobić mały samolot wyglądający i latający jak duży. To jaka jest Twoja decyzja? Czy i w którym kierunku chcesz ciągnąć temat?

[ethanak]

Może głupie pytanie... ale nie możesz po prostu połączyć dwóch żarówek w szereg?

@marek1707 jesteś pewien że ten auciak się nada do 24V? Czy chcesz go wstawić przed transformatorem?

Edytowano Listopad 28, 2020 przez ethanak

[marek1707]

(Auto)transformator to element pasywny. Jak ustawisz na połowę i zapodasz 230VAC to dostaniesz 115VAC a jak podłączysz pod 24VAC to dostaniesz 12VAC. Pełna regulacja w zakresie od zera do 110% napięcia wejściowego, oczywiście bez izolacji jaką daje pełny transformator, ale to jest tutaj niepotrzebne. Rzecz jasna ograniczeniem jest moc a raczej prąd uzwojeń rms bo od tego grzeją się druty i to płynie przez suwak ślizgowy. Jeżeli tutaj podają 1A (rms) to to obowiązuje tak na 230V jak i na 24V też niestety, a to znacznie mniej mocy odbiornika niż przy napięciu sieciowym. Znalazłem najtańszy, do przyciemnionej żarówki 24W/60W pracującej na połowie napięcia (a więc 1/4 mocy) powinno wystarczyć.

EDIT: Zakładam, że oni mają tam po porstu jakąś instalację 24VAC a nie transformator 230/24 przy każdej żarówce... Trudno znaleźć optymalne rozwiązanie jak nie zna się realiów. Rzuciłem kilka propozycji spod małego palca.

Edytowano Listopad 28, 2020 przez marek1707

[ethanak]

Bardzo Ci dziękuję za wyjaśnienie jak działa urządzenie, którego przez parę ładnych lat używałem praktycznie codziennie 🙂

Chodziło mi o ten 1A - trochę moim zdaniem za słaby.

[marek1707]

Nie wiem co wiesz, choć jeśli teatr i m.in. oświetlenie (z tego co pamiętam) to powininem był się domyślić 🙂 

A dużo mocniejszy autotransformator można pewnie kupić u złomiarza na bazarku w cenie paczki papierosów. Niestety nie mogłem znaleźć linku do tego "stoiska"..

I jeszcze pytanie jakto w ogóle działa. Jakoś sobie wyobrażam prehistryczne wodowskazy mechaniczne i kamerkę zamontowaną by nie trzeba było tam schodzić. Ale czy ta żarówka świeci tam 24/7 czy tylko gdy kamerka się włącza? Albo odwrotnie: włączamy światło gdy chcemy zrobić odczyt? Bo jeśli na chwilę, to nawet 200% przewatowanie stalowego puca jakim jest (auto)transformator niczym nie grozi. A jeśli to jakaś kopalnia i wszystko musi być wg norm i certyfikatów, to w ogóle dlaczego mówimy o garażowym ściemniaczu? itd itp Można tak gdybać w nieskończoność. Może @BlackJack wreszcie sie zlituje i coś nam opowie więcej albo.. utnie temat?

[BlackJack]

Filmik z prób na żarówce 24V 60W

PS. Jak mi mały synek pozwoli, rozwinę temat. 🙂