Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок

    Привет, Geektimes!

    Управление мощными нагрузками — достаточно популярная тема среди людей, так или иначе касающихся автоматизации дома, причём в общем-то независимо от платформы: будь то Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One или иная платформа, включать-выключать ей какой-нибудь обогреватель, котёл или канальный вентилятор рано или поздно приходится.

    Традиционная дилемма здесь — чем, собственно, коммутировать. Как убедились многие на своём печальном опыте, китайские реле не обладают должной надёжностью — при коммутации мощной индуктивной нагрузки контакты сильно искрят, и в один прекрасный момент могут попросту залипнуть. Приходится ставить два реле — второе для подстраховки на размыкание.

    Вместо реле можно поставить симистор или твердотельное реле (по сути, тот же тиристор или полевик со схемой управления логическим сигналом и опторазвязкой в одном корпусе), но у них другой минус — они греются. Соответственно, нужен радиатор, что увеличивает габариты конструкции.



    Я же хочу рассказать про простую и довольно очевидную, но при этом редко встречающуюся схему, умеющую вот такое:

    • Гальваническая развязка входа и нагрузки
    • Коммутация индуктивных нагрузок без выбросов тока и напряжения
    • Отсутствие значимого тепловыделения даже на максимальной мощности


    Но сначала — чуть-чуть иллюстраций. Во всех случаях использовались реле TTI серий TRJ и TRIL, а в качестве нагрузки — пылесос мощностью 650 Вт.

    Классическая схема — подключаем пылесос через обычное реле. Потом подключаем к пылесосу осциллограф (Осторожно! Либо осциллограф, либо пылесос — а лучше оба — должны быть гальванически развязаны от земли! Пальцами и яйцами в солонку не лазить! С 220 В не шутят!) и смотрим.

    Включаем:



    Пришлось почти на максимум сетевого напряжения (пытаться привязать электромагнитное реле к переходу через ноль — задача гиблая: оно слишком медленное). В обе стороны бабахнуло коротким выбросом с почти вертикальными фронтами, во все стороны полетели помехи. Ожидаемо.

    Выключаем:



    Резкое пропадание напряжения на индуктивной нагрузке не сулит ничего хорошего — ввысь полетел выброс. Кроме того, видите вот эти помехи на синусоиде за миллисекунды до собственно отключения? Это искрение начавших размыкаться контактов реле, из-за которого они однажды и прикипят.

    Итак, «голым» реле коммутировать индуктивную нагрузку плохо. Что сделаем? Попробуем добавить снаббер — RC-цепочку из резистора 120 Ом и конденсатора 0,15 мкФ.

    Включаем:



    Лучше, но не сильно. Выброс сбавил в высоте, но в целом сохранился.

    Выключаем:



    Та же картина. Мусор остался, более того, осталось искрение контактов реле, хоть и сильно уменьшившееся.

    Вывод: со снаббером лучше, чем без снаббера, но глобально проблемы он не решает. Тем не менее, если вы желаете коммутировать индуктивные нагрузки обычным реле — ставьте снаббер. Номиналы надо подбирать по конкретной нагрузке, но 1-Вт резистор на 100-120 Ом и конденсатор на 0,1 мкФ выглядят разумным вариантом для данного случая.

    Литература по теме: Agilent — Application Note 1399, «Maximizing the Life Span of Your Relays». При работе реле на худший тип нагрузки — мотор, который, помимо индуктивности, при старте имеет ещё и очень низкое сопротивление — добрые авторы рекомендуют уменьшить паспортный ресурс реле в пять раз.

    А теперь сделаем ход конём — объединим симистор, симисторный драйвер с детектированием нуля и реле в одну схему.



    Что есть на этой схеме? Слева — вход. При подаче на него «1» конденсатор C2 практически мгновенно заряжается через R1 и нижнюю половину D1; оптореле VO1 включается, дожидается ближайшего перехода через ноль (MOC3063 — со встроенной схемой детектора нуля) и включает симистор D4. Нагрузка запускается.

    Конденсатор C1 заряжается через цепочку из R1 и R2, на что уходит примерно t=RC ~ 100 мс. Это несколько периодов сетевого напряжения, то есть, за это время симистор успеет включиться гарантированно. Далее открывается Q1 — и включается реле K1 (а также светодиод D2, светящий приятным изумрудным светом). Контакты реле шунтируют симистор, поэтому далее — до самого выключения — он в работе участия не принимает. И не греется.

    Выключение — в обратном порядке. Как только на входе появляется «0», C1 быстро разряжается через верхнее плечо D1 и R1, реле выключается. А вот симистор остаётся включённым примерно 100 мс, так как C2 разряжается через 100-килоомный R3. Более того, так как симистор удерживается в открытом состоянии током, то даже после отключения VO1 он останется открытым, пока ток нагрузки не упадёт в очередном полупериоде ниже тока удержания симистора.

    Включение:



    Выключение:



    Красиво, не правда ли? Причём при использовании современных симисторов, устойчивых к быстрым изменениям тока и напряжения (такие модели есть у всех основных производителей — NXP, ST, Onsemi, etc., наименования начинаются с «BTA»), снаббер не нужен вообще, ни в каком виде.

    Более того, если вспомнить умных людей из Agilent и посмотреть, как меняется потребляемый мотором ток, получится вот такая картинка:



    Стартовый ток превышает рабочий более чем в четыре раза. За первые пять периодов — то время, на которое симистор опережает реле в нашей схеме — ток падает примерно вдвое, что также существенно смягчает требования к реле и продлевает его жизнь.

    Да, схема сложнее и дороже, чем обычное реле или обычный симистор. Но часто она того стоит.
    Unwired Devices LLC 29,78
    Мы делаем вещи для Интернета Вещей
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 139
    • 0
      Да, тоже пришёл к такому выводу — надо включать симистором, а на максимальной его мощности (в случае если им осущетсвляется управление по мощности) — шунтировать его через реле.
      В широко распространённых диммерах осуществлено наоброт — контакт включается-выключается на гарантированно низкой мощности и тоже не искрит, но что им стоило добавить ещё один контакт замыкающийся при максимальном угле поворота ручки? — получилось бы вообще идеально — в выключенном состоянии цепь гальванически развязана, чего симистор не даёт (и об этом надо помнить), при включении и до максимальной мощности идёт управление через симистор, на максимальной мощности — ток через симистор сбрасываем на ещё один контакт. Получится "включающий" контакт коммутирует полное высокое напряжение, но нулевой ток, а шунтирующий — низкое напряжение (падение на открытом симисторе) но зато полный ток.
      Впрочем в мире чистогана такие решения вполне себе патентуемы (и потом при продаже превращаются в горы маркетингового буллшита).
      • 0
        Так не делают по простой причине — симистору в диммере всё равно нужен адекватный радиатор, так как даже если на 100 % мощности его зашунтирует реле, то на 99 % он должен уметь работать неограниченно долго. Мало ли кто там ручку на градус не докрутит.

        А вот в схемах чистого вкл-выкл пара из реле и симистора может сильно упростить жизнь.
        • +1
          Так делают. Но не в диммерах, а в дрелях. На максимуме группа контактов заворачивает симистор.
          • +1
            Есть нюанс: в большинстве диммеров 100% это не совсем 100%. Иногда это имеет раздражающие побочки. Второй контакт — дешевое аппаратное решение этой проблемы.
        • 0
          Идея такого управления нагрузками не нова, и вполне себе надёжно работает. Из минусов (как вы и упомянули) относительная сложность схемы.
          • 0
            Оно часто используется в профессиональных разработках. А открыть тот же GT по тегу «arduino» — так как управление каким-нибудь котлом или хотя бы тёплым полом, то через раз то «SSR сгорел», то «реле залипло».

            Отчасти потому, что нефига в mission critical ставить реле с алиэкспресса, отчасти — лучше всё же нормальную схему сделать.
            • +4
              Про то, что любой электронщик сваяет не глядя, ардуинщик (не в обиду будет сказано) может даже не подозревать. Тем более, что готовых шилдов (так они называются?) нет.
              • 0
                Ну так надо же ардуинщиков образовывать, нет? :)

                Вот кстати, то зелёненькое, что на первой картинке, у нас будет в продаже готовое. Но недёшево (по крайней мере, первое время) и гребёнки не под ардуину. Хотя от 5 В питается, 5 В на вход понимает, так что проводками...
                • +2
                  Ну так надо же ардуинщиков образовывать, нет? :)

                  Естественно! :)
                  • 0
                    а недешево — это сколько и когда? Примерно

                    > пытаться привязать электромагнитное реле к переходу через ноль — задача гиблая: оно слишком медленное

                    Я мучал реле на эту тему. Получается стабильных 10 мс. То есть отключать надо в верхней точке, тогда отключится в нуле, не?
                    • +1
                      $20, с 1 марта (ну или чуть позже).

                      Я, увидев вопрос выше по ветке, просто ткнулся осциллографом да измерил. У TRJ — 5,5 мс. У TRIL может оказаться и больше, они мощнее… или у каких-нибудь high sensitive может запросто оказаться больше. Короче, тут надо конкретное реле проверять.
                      • 0
                        Для тёплого пола или тому подобной автоматизации, которая может сжечь дом в случае чего — самое то.
                        • 0
                          у «типового» реле 12V 10-15A «черный квадратный корпус» 15мс — включение, 5мс — выключение, хотел делать с учётом перехода через нуль, но руки не дошли все это затестить и тоже поставил тиристор на старт, а после — шунтирование релюшкой
                    • 0
                      Думаю, ардуинщик возмёт tiny13, реле, симистор и сваяет скетч, который будет делать всё то же самое, но "в цифре".
                      • +1
                        Да, если он будет знать, что это нужно. Дело ведь не в конкретной реализации, а в конечном результате. Об этом ардуинщик может не подозревать.
                    • 0
                      Создать нормальное реле не меньшая проблема чем сделать "нормальную схему". http://www.scanti.ru/bulleten.php?v=312&p=25
                  • 0
                    Мне кажется или на схеме есть ошибка? Пары R2 и R3 и/или пара С1 и С2 должны различаться между собой по номиналу?
                    • 0
                      Нет, зачем?
                      • 0
                        Тогда почему «конденсатор C2 практически мгновенно заряжается через R1 и нижнюю половину D1», а «конденсатор C1 заряжается через цепочку из R1 и R2, на что уходит примерно t=RC ~ 100 мс.»?
                        Ведь эти две цепочки параллельны и номиналы всех деталей одинаковы.
                        • 0
                          Потому что R1 + R2 несколько больше, чем R1.
                    • 0
                      А почему бы не использовать для управления мощной нагрузкой контактор (магнитный пускатель)? Сейчас есть модульные контакторы. Вполне компактные.
                      • 0
                        Дорого, много места занимает, не решает проблему помех при включении. Но в целом да, тоже вариант.
                        • 0
                          Вы не пробовали слушать магнитные пускатели? На производстве они ок, но в жилом помещении я бы не рекомендовал.
                          • 0
                            У меня вот такой стоит в паре с реле напряжения. Греется, но не зудит.
                            • 0
                              Это пока люфтов в механике нет, немного наработает и будет звенеть.
                            • 0
                              Катушку управления на постоянном токе и тишина =)
                              В офисе освещение частично на МП. Щиток рядом с моим рабочим местом. Шума нет.
                            • 0
                              А чем контактор/пускатель отличается от реле? Это же и есть реле – немного другой конструктив, дугогаситель и т.п. – принцип не меняют. Проблемы будут все те же. С таким же успехом можно просто взять реле с очень большим запасом мощности.
                              • 0
                                По принципу действия контактор от реле ничем не отличается, а вот по возможным номиналам токов — сильно. Дорого — да. Хотя сколько стоит решение предложенное автором статьи я не знаю. Однополюсный контактор с номиналом 16А одной зелёной фирмы можно купить за 750-1300 рублей. Проблема с помехами при коммутации есть, но лично для меня это не существенно.
                              • 0
                                Или бистабильные реле, например такие — www.gruner.de/cms/en/latching_relays/product_range_relays/45
                                • 0
                                  Это что-то вроде шнайдеровских импульсных реле?
                                  • 0
                                    Возможно. Я не знаком со "шнайдеровскими импульсными реле", но бистабильные реле которые я использовал в своих изделиях включались и отключались импульсами напряжения.
                                    • 0
                                      Да, это они! Мы их используем в офисных помещениях с несколькими входами для управления освещением.
                              • 0
                                Про выключение:

                                А вот симистор остаётся включённым примерно 100 мс, так как C2 разряжается через 100-килоомный R3.

                                Я не буду вникать, как оно там разряжается по данному обходу тока, но зачем 100мс? Это же, выходит, 5 колебаний синусоиды 50Гц? Может, сократить это время?
                                • 0
                                  Можно, но зачем? На нагрев симистора это сколь-нибудь ощутимо не влияет, а при 100 мс есть гарантия, что реле точно успеет отработать.
                                  • 0
                                    Только если для гарантии размыкания.
                                    • +1
                                      На замыкании тоже, но не для гарантии срабатывания реле, а для снятия с него пусковых токов «медленных» нагрузок типа движков, у которых потребление сильно выше номинального тока как минимум в первые 5-10 периодов.
                                      • 0
                                        Про замыкание в статье хорошо описано. Я не придираюсь, меня заинтересовала тема.
                                • 0
                                  Про включение простого реле:

                                  Пришлось почти на максимум сетевого напряжения

                                  А пробовали таки попасть моментом замыкания контактов в "0"?
                                  • 0
                                    Попробовать-то можно, но это плохое решение.

                                    1) Задержка срабатывания типичного маленького реле 5-7 мс, это четверть периода сетевого напряжения; то есть, надо считать время от предыдущего нуля, чтобы запустить реле — тупо щёлкать по прохождению через ноль бессмысленно
                                    2) Задержка разная у разных моделей реле
                                    3) Дребезга контактов это не отменяет


                                    Иначе говоря, придётся наворотить детектор нуля и точно контролируемую задержку включения, да ещё и подстраивать это под конкретное реле. Симистор будет не сложнее.
                                    • +1
                                      MCU туда водрузи и пусть самокалибруется и запоминает .)
                                      • +3
                                        Ардуину!
                                        • 0
                                          Не надо давать лишний шанс скайнету :)
                                    • 0
                                      Схема с симистором действительно значительно снижает помехи. У меня на NTP сервере включение однофазного двигателя переменного тока 220в привода вентилятора приточной вентиляции сбивало с толку GPS приемник, offset и jitter иногда прыгали на довольно значительные величины. Графиков правда не сохранилось.
                                      • +1
                                        //кусок комментария срезало
                                        Пуск двигателя реализован через мощный резистор симистором для снижения пускового тока до снижения I = 0.8Iном, затем включение симистора прямого включения, и с задержкой включение мощного реле, останов в обратном порядке, только без ступени с резистором. Учитывая то, что при пуске GPS приемник иногда даже терял спутники, полученный результат меня вполне устроил.
                                        • 0
                                          Простите, не удержался: у вас настолько суровый NTP сервер, что ему нужна приточная вентиляция на 220В? :D
                                          • +1
                                            Промышленное помещение, там не только сервер, сервер раздает время на различное пром. оборудование
                                        • 0
                                          R5 нужно меньше. Для 3063 ток "удержания" светодиода — 5мА. При падении в 1,5В (макс.) на диоде получаем ток около 3,5мА. А может еще быть холодно, 5В не 5В и т.п.
                                          • 0
                                            Да, согласен, 510 Ом туда правильнее.
                                          • 0
                                            Вообще то с индуктивной нагрузкой не все так просто и включение в момент перехода через ноль есть самый плохой вариант — бросок тока будет максимальным.
                                            Подробнее тут:
                                            power-e.ru/2005_04_34.php
                                            • 0
                                              В таком случае просто ставят ограничивающий стартовый ток NTC-термистор или обычный резистор, шунтируемый контактами реле через ~50 мс. Для симистора же бросок при включении и вовсе не проблема — тот же BTA26 на один период выдерживает 250 А.

                                              Включать на макушке синусоиды, конечно, можно, но технически уж больно геморройно в большинстве случаев. Ну то есть для трансформаторов где-нибудь от 10 кВА можно задуматься, но это не совсем бытовой случай уже.
                                              • +2
                                                Это как? Максимальным быть не может. Что вы в 0В не воткните — ток не потечёт. Вот с выключением да, тут хуже, ток действительно максимальный.
                                                • 0
                                                  В момент включения да, ток нулевой, а через полпериода будет почти двойной амплитуды, по сравнению с включением на максимуме. Льку лучше включать на максимуме напряжения, тогда она не получает постоянного смещения при включении.
                                              • 0
                                                Для такой простой схема нарисована совершенно нечитаемо (в угоду симметрии, что ли) — удобно, когда земли — внизу, а питания — наверху.
                                                Земля полевиков зачем общая — только путает — поначалу кажется, что там вообще комплементарный каскад :)
                                                Анод и катод оптокоммутатора можно было бы поменять местами, реле развернуть вертикально, а все цепи на +5 сделать отдельными стрелками — будет гораздо понятнее с первого взгляда.

                                                • 0
                                                  Ok
                                                  • 0
                                                    О, вижу, спасибо! Кстати, один резистор можно сэкономить, включив светодиод последовательно с диодом оптопары (рабочие токи у них близкие), и рассчитав гасящий резистор соответственно
                                                    • 0
                                                      Можно, но в общем практическая ценность это уже примерно нулевая.
                                                      • 0
                                                        еще 5 миллиампер потребляемого тока сэкономите )

                                                        • +1
                                                          вопрос тут скорее не в практической ценности в рублях, а в подходе к разработке.
                                                          если деталь можно не ставить, ее не нужно ставить, это культура разработки
                                                          иначе со временем схемы превращаются в месиво элементов, поставленных «про запас»
                                                          примерная аналогия с тем, что в среде программистов принято называть индусским или быдло кодом
                                                            • 0
                                                              Это немного не то. Это расширение границ работоспособности схемы. Или вы получите схему, которая перестает работать от 4В и будет потреблять в 2 раза больший ток при питании от 6В, или получите более универсальную и "правильную", добавив всего один резистор. Это больше похоже не на быдлокод, а на расширенный обработчик исключительных ситуаций.
                                                          • 0
                                                            И еще занудство — если это отдельный модуль, то хорошо бы зафиксировать потенциал свободного входа — например, через резистор 100кОм-1МОм посадить на землю. А еще лучше — управлять активным нулем — это, кстати, распространенная индустриальная практика для межмодульных сигналов еще со времен TTL. Заодно можно сделать модуль a) устойчивым к программным ошибкам при подключении к порту, настроенному на ввод с pull-up'ом, и б) работающем и в 3.3 и в 5-вольтовой нотации.
                                                            • 0
                                                              Так лучше не делать, потому что снижается напряжение на резисторе, что приводит к гораздо большим разбросам тока от изменения напряжения на переходах, колебания напряжения питания и т.п. Нужно считать, и скорее всего при разумных температурах и изменении напряжения питания ничего страшного не будет. Но это подход к разработке, или когда схема перестает работать по любому "чиху" или работает даже в таких ситуациях, когда бы и не подумал что может работать :)
                                                              • 0
                                                                Нужно смотреть каждый раз по ситуации — иначе избыточность будет в каждом каскаде.

                                                                Смотрите даташит на MOC3063 — у него typ(Uпр) = 1.3, а max(Uпр) = 1.5 вольта. У светодиода обычного красного — пусть будет 1.5 / 1.8 — итого 3.3. Падение напряжения на ключе при Iпр = 5ма равно нулю (ну, пусть будет 50 мв). Толерантность источника питания +5в пусть будет +-5% (если больше — значит, это уже не источник), значит крайние случаи — это минимум 4.75 — 3.35 = 1.4 вольта, а максимум 5.25 — 2.8 = 2.45 вольт. Теперь — максимальный по паспорту ток диода для включения для 30632M — 10 мА, а абсолютный максимум — 60 мА — запас в 6 раз, а у нас по допускам — меньше, чем в 2 => существует значение резистора для работы во всем диапазоне, и будет оно порядка 140 Ом


                                                                PS — если бы питание было +3.3 или применен какой-нибудь синий светодиод с Uпр порядка 2.5 вольт — то не получилось бы )
                                                                • 0
                                                                  Это вы еще температуру не учитывали, для 10мА при -40гр — 1,30В, при +85гр 1,08В. У светодиода будет то же самое. А от 3,3В схема просто не заработает при двух последовательных переходах.
                                                                  • 0
                                                                    Да, температуру сознательно не брал, она сделает из двух раз например три, но не шесть — запас все равно большой остается. Другое дело, что примененный ключ требует сравнительно большого тока управления — 10 ма — лучше взять версию MOC3063 с управляющим током 5 ма — тогда исходный запас без учета температуры вообще будет 12 раз, и любые параметрические отклонения туда поместятся, и с прямым током светодиода лучше согласуется
                                                                  • +1
                                                                    У светодиода обычного красного — пусть будет 1.5 / 1.8

                                                                    Выше. 2,2—2,4 В типовое падение, 2,7 В максимальное. У сверхъярких AlGaAs поменьше, но всё равно типовое в районе 1,8-2,0 В.
                                                                    • 0
                                                                      Хорошо, можно пересчитать для 2.0

                                                                      Кстати, если речь зашла о предельных режимах — тогда вопрос — а то, что для полевиков пороговое Vgs = 0.7 вольт, BAY99 имеют те же 0.7 вольт падения при Iпр < 1 ма, а управляться модуль может от ТТЛ-выхода, у которого максимальное выходное напряжение лог. 0 может достигать 0.8 вольта, вас не тревожит? ;)
                                                                      • 0
                                                                        Для 2,5 В как минимум тогда уж.

                                                                        Не, не очень. Я не помню, когда последний раз ТТЛ живой видел. И Vgs для IRLML2402 — от 1,5 В.
                                                          • +1
                                                            Осторожно! Либо осциллограф, либо пылесос — а лучше оба — должны быть гальванически развязаны от земли!
                                                            Объясните, пожалуйста, чайнику, что это значит и как может выглядеть решение?

                                                            Тем не менее, если вы желаете коммутировать индуктивные нагрузки обычным реле — ставьте снаббер. Номиналы надо подбирать по конкретной нагрузке
                                                            Из каких соображений выбираются номиналы?
                                                            У меня ~ 200Вт нагрузки в виде ЭПРА и ламп, при размыкании цепи сильно искрит выключатель. Возможно, это из-за дросселей или трансформаторов в устройстве ЭПРА, которые создают индуктивную нагрузку. Случай кажется похожим на размыкание контактов реле с индуктивной нагрузкой. Т.е. снаббер может помочь?
                                                            • 0
                                                              Объясните, пожалуйста, чайнику, что это значит и как может выглядеть решение?

                                                              Выглядит решение как трансформатор с обеими обмотками на 220 В; первая — в розетку, вторая — в питаемый прибор. Если такого трансформатора нет, можно взять два понижающих на одинаковые напряжения и соединить их вторичными обмотками друг с другом.

                                                              Зачем оно надо. Во-первых, работать с 220 В опасно — любой контакт между токопроводящей частью отлаживаемого прибора и любой землёй (батареей отопления, например) может стать последним. Трансформатор изолирует питаемое устройство от земли, эту проблему решая.

                                                              Во-вторых, земля щупов осциллографа, как правило, соединена с землёй питающей сети. Соответственно, посадив «крокодил» щупа на фазу исследуемого, вы устроите КЗ через щуп и осциллограф — они этого могут не пережить. С USB-осциллографами народ так запросто порты выжигает.

                                                              Из каких соображений выбираются номиналы?

                                                              Компромиссным путём. Чем больше конденсатор и меньше резистор — тем лучше они подавляют искрение и дугу при размыкании контактов, но тем больший ток течёт на зарядку или разрядку этого конденсатора через те же контакты при их замыкании и тем больше генерируемые при этом помехи.

                                                              Обычно берут резистор в несколько десятков ом и конденсатор на 0,1—0,33 мкФ.
                                                              • 0
                                                                Обычно берут резистор в несколько десятков ом и конденсатор на 0,1—0,33 мкФ.
                                                                Благодарю. Сделал снабен — работает, искрения при переключении выключателя больше не слышно. Конденсатор выбрал 0.1 мкФ, резистор 100 Ом.
                                                              • 0
                                                                выглядит это как трансформатор с соотношением обмоток 1:1 получаем заземление IT 1 потребитель 1 трансформатор или контроль изоляции.
                                                                вообще совать цифровой осциллограф в 220 с индуктивной нагрузкой плохая идея, без дифпробника выброс напряжения может запросто выдать несколько киловольт тогда как рабочее напряжение для осцила не более 30-45 вольт, с щупом 1:100 4,5 киловольта и всё… канала нет.
                                                                • 0
                                                                  вообще совать цифровой осциллограф в 220 с индуктивной нагрузкой плохая идея
                                                                  По каким признакам в общем случае можно понять, что нужно делать гальваническую развязку или применять дифференциальный пробник, а когда безопасно использовать обычный пассивный пробник? Так понимаю, дело не столько в 220в, сколько в отсутствии гальванической развязки. Например, некоторые низковольтные импульсные блоки питания, судя по схеме, не имеют гальванической развязки с сетью питания. Как быть в этом случае? Как быть, если тип БП неизвестен — разбирать и смотреть, проверять мультиметром связанность входов и выходов?
                                                                  Опять же, по ТБ пишут, что отрезать осциллограф от земли запрещается, т.к. можно получить опасный потенциал на корпусе прибора. Не знаю, насколько это сейчас актуально для цифровых осциллографов, которые сплошь в изолированных пластиковых корпусах. А подключать нагрузку через трансформатор не всегда удобно/возможно.

                                                                  выброс напряжения может запросто выдать несколько киловольт тогда как рабочее напряжение для осцила не более 30-45 вольт
                                                                  Диффпробник поможет тем, что имеет больший коэффициент деления?
                                                                  Как бы еще оценить эту величину выброса. В своем случае пробовал зафиксировать максимум через режим мониторинга в мультиметре, но он ничего особенного не увидел, видимо, слишком короткие всплески.
                                                                  • 0
                                                                    Дифпробник поможет с измерением разницы напряжений в точках схемы имеющей один общий провод. Особенно если разница небольшая а постоянная составляющая огромная. Дифпробник может не иметь гальванической развязки и иметь отдельные ограничения на синфазную составляющую и дифференциальную. Но работает он в большинстве случаев относительно какого-то общего провода.
                                                                    Полностью гальванически изолированный пробник тоже является дифференциальным только с плавающим общим потенциалом, и как правило стоимость его раз в 100 больше по сравнению с обычным.

                                                                    Коэффициент деления к типу пробника не имеет отношения, это характеристика независимая.

                                                                    Максимум можно зафиксировать и мультиметром — возьми быстрый диод и конденсатор небольшой ёмкости, собери простой выпрямитель из них и измеряй выпрямленное напряжение — мультиметр покажет пиковое значение.
                                                                    Чем быстрее диод, чем меньше ёмкость конденсатора и чем выше входное сопротивление прибора тем короче можно будет засечь импульсы.
                                                                    Для импульсов длиннее 100мкс и напряжением до 50В хватит диода 1N4148, а конденсатор… можно подобрать экспериментально, начиная с 500pf. Прибор на выбранном диапазоне измерения должен обеспечивать входное сопротивление 10МОм и выше, китайские с 1МОм это практически ничто… помочь может разве что повторитель на ОУ типа К574УД2 с полевиками на входе, 140УД8, 140УД14, 140УД18(если найдёте, у неё входное сопротивление порядка 1ТОм), K554УД2 тоже может пойти. Но применение повторителя сильно снизит диапазон входных напряжений без дополнительного делителя на входе.
                                                                    • 0
                                                                      0) Гальваническую развязку следует делать всегда когда неизвестна точная схема прибора, один неосторожный тык землёй и у вас кз.
                                                                      Смотреть датащит на свой осциллограф, мой например с щупом 1:10 не пригоден для 220 50 гц, а 30 МГц уже 40 вольт потолок.

                                                                      1) Дифпробник очень хорошая штука — можно тыкать им почти куда угодно без опасений сломать осциллограф или схему( ёмкость пасивного щупа может оказаться слишком большой для времязадающей цепи, особенно печально будет если какой-то самоделкин реализует шим с такими маленькими емкостями, в любом случае проверить кварц пассивным щупом обычно вызывает проблему), в случае фигни выгорит дифпробник. Мне один раз попался девайс в котором шим получали разрывом земли, без гальванической развязки или дифпробника в таком случае ничего кроме шумов увидеть не удастся, с гальванической развязкой корпус прибора выступает в роли антенны и ловит много чего лишнего, но так антенна хоть по меньше получается.В вкратце — дифпробник нужен когда потенциал надо замерять не относительно земли, на "земле" много шумов, нужно минимальное влияние на схему, работа с опасными напряжениями, неизвестна вся схема, гальваническую развязку осциллографа и прибора от земли — когда нет возможности использовать дифпробник.

                                                                      Конечно у дифпробника не без недостатков (по мимо цены) — ограничение по полосе пропускания и меньший динамический диапазон, по сути дело не столько в коэффициенте деления сколько в том что на выходе будет не больше чем выдержит канал.

                                                                      2)Для развязки надо использовать два трансформатора 220/220 первый для прибора второй для осциллографа.
                                                                      3)Опять же всё зависит от осциллографа мой можно отвязывать от земли — у него корпус изолирован. конечно надо учитывать напряжение на которое расчитана изоляция — можно встретить в датащите.

                                                                      4) Оценить максимальный выброс не зная схемы практически не возможно, но короткий единичный выброс проглотит защита канала.
                                                                      как измерить весьма хорошо расписали выше.



                                                                      выдёргиваем бп на 12 вольт из розетки (смотрим на стороне 12 вольт)image
                                                                • 0
                                                                  В идеале, еще бы реле развязать от управления через оптопару
                                                                  • 0
                                                                    Зачем?
                                                                    • 0
                                                                      Можно сказать, что для успокоения души.
                                                                      На случай, если триак откроется и не захочет закрываться, а реле от перегрева замкнет и/или пробьет (мое ИМХО: если что-то может пойти не так — оно пойдет).
                                                                      Цена защиты — копейки, но в случае форсмажора, спасем МК, а также, возможно, и нерадивого радиолюбителя :)
                                                                      • 0
                                                                        Это как в анекдоте про монашку и огурец. Не надо развязывать управление обмоткой еще и оптопарой — это, во-первых паранойя — гораздо лучше поставить не noname-реле, а хотя бы тайваньское. А во-вторых — ну, допустим вы развязали — а питать-то развязанную цепь обмотки теперь от чего? От еще одного независимого источника? ;)
                                                                        • 0
                                                                          Да, вот про питание я как-то и не подумал…
                                                                          А по поводу реле — я как раз и обратил внимание, что весь проект сам по себе OpenHardware, а это гарантирует, что будут ставить самый что ни на есть "ali-noname", а с ним всякое случается ;)
                                                                          • 0
                                                                            Какой проект? У меня вообще либо TTI, либо TE Connectivity, с предпочтением в пользу последней.
                                                                            • 0
                                                                              Прочитал на вашем сайте, что Unwired One полностью открытый. Подумалось, что это будет касаться и "периферии" :)
                                                                              А раз открытый, то те, кто будут повторять — не всегда разборчивы в выборе комплектующих.
                                                                              • +1
                                                                                Ну, например, открытый Unwired One с его печатной платой в четыре слоя по пятой категории и компонентами 0201 не то чтобы каждый повторить сможет.

                                                                                Опять же, неразборчивость — личное дело повторяющих.
                                                                        • 0
                                                                          Я как-то собирал для знакомого пусковое устройство («прикуриватель») для авто.
                                                                          Там была, собственно, плата с микроконтроллером, вход АЦП (параноидально защищенный TVS-диодом) для контроля просадки напряжения на АКБ при включении стартера, отдельный источник питания для МК, два развязанных оптронами выхода и прочие выводы для кнопок \ светодиодов \ зуммеров.
                                                                          Один из развязанных выходов подавал управление на мощные тиристоры (ибо по другому никак), второй подавал питание на реле. Функция реле заключалась в подаче сетевого питания на силовые трансформаторы. (там у меня предусмотрен режим «спячки» через минуту, если выход девайса не подключен к АКБ) Ввиду того, что у меня нашлось нужное реле только с напряжением обмотки в 24 вольта, а так же того, что оно смонтировано вместе с диодом отдельно от платы — развязку ставить пришлось. Побоялся, чтобы в случае выхода из строя шунтирующего диода на обмотке реле, не шлепнул накоротко транзисторный ключ. А дальше через его базу напряжение попадет на ногу МК. Если это еще и приведет к открытию тиристоров, то можно получить пожар в случае, если пользователь положит случайно крокодилы (замкнет выход) друг на друга. Предохранители конечно есть, но все же не помешает.
                                                                          • 0
                                                                            Никак и не параноидально… а только так и надо делать, только защищать не только вход АЦП а всю входную/выходную цепь.
                                                                            Как-то было дело летом, была довольно сильная гроза после которой обнаружился выгоревший вольтметр в гаражном шкафу — всего несколько метров провода, защита стабилитронами обычными которые замкнулись но слишком поздно — микросхему разнесло в щепки. Поэтому, супрессор в таких схемах к которым подключаются длинные провода снаружи просто обязателен.
                                                                            • 0
                                                                              Ну, я забыл поставить кавычки к слову "параноидально" :). По входу стоит делитель напряжения и LP-фильтр на дросселе и конденсаторе. Делитель состоит из резисторов на 22к и 2,2к
                                                                              Коэффициент деления — (2210^3 + 2.210^3)/2.210^3 = 11. Максимально допустимое напряжение МК ATTTINY26 — 5V
                                                                              Соответственно, чтобы микроконтроллеру стало плохо, на вход надо подать напряжение выше, чем 5 * 11 = 55V.
                                                                              В моем случае напряжение не может подняться выше 15V. А короткие помехи подавляются фильтром. Но от диода на 3.3V пробоя я все же не отказался. VREF у меня все равно внутренний на 2.56V.
                                                                              Делитель конечно может показаться великоватым, но тут нюансы:



                                                                              1. Надежность всяко выше будет.
                                                                              2. Преобразование значений АЦП стало проще.
                                                                                Выглядит так:
                                                                                <code class="cpp">#define ADC_CALIBRATION 30
                                                                                ...
                                                                                *voltage = (adcOverage * ADC_CALIBRATION); </code>

                                                                                Использовалась целочисленная математика, где значения напряжения представлены милливольтами.
                                                                                Значение калибровки с моими резисторами (они всетаки не точные) вышло равным 30.
                                                                                Это значит, что либо делитель не совсем точный (коэффициент деления вышел равным 11.9), либо внутренний ИОН.
                                                                                Но мне высокие точности там небыли нужны. Там все пороги с шагом 500mV
                                                                              • 0
                                                                                К какой это схеме относится? В статье вроде контроллеров не видел…

                                                                                Стабилитрон для защиты аналоговых входов чревато искажением результатов измерений, т.к. он начинает проводить задолго до 3-х вольт.
                                                                                Чтобы не вносить искажения и защитить вход нужна несколько другая схема включения, в которой через стабилитрон всегда течёт некоторый минимальный ток.

                                                                                Допустимое напряжение на входе контроллера это его напряжение питания +0.5В, из-за защитных диодов если напряжение будет больше оно попадёт в шину питания и если её не ограничить по напряжению сверху(типичные линейные стабилизаторы на это не способны) и поднимет напряжение питания, это может быть чревато. К тому же ток через защитные диоды больше чем 1...2мА может привести к тиристорному эффекту и выгоранию части кристалла.

                                                                                Совет как получить максимально точный делитель — используй резисторы одного номинала с одной партии-ленты, там разброс номиналов бывает порядка 0.1% независимо от заявленной точности резисторов. Верхнее плечо последовательно включить, нижнее параллельно. Хотя конечно проще внедрить в схему подстроечник, а делитель выбрать так чтобы получались сразу нужные цифры без сложного масштабирования(за исключением кратных 2^N(побитовый сдвиг) и 10^N(перенос десятичной запятой) коэффициентов) в программе.
                                                                    • 0
                                                                      А почему Q1 откроется только когда зарядится С1, а не сразу, от напряжения, поступающего через R2?

                                                                      Ёмкость экспериментально подбирали?
                                                                      • 0
                                                                        А почему Q1 откроется только когда зарядится С1, а не сразу, от напряжения, поступающего через R2?
                                                                        Он откроется только тогда, когда появится напряжение между затвором и истоком. А туда и включен конденсатор, значит только тогда, когда он зарядится.
                                                                        • 0
                                                                          Ёмкость экспериментально подбирали?

                                                                          t=RC же, типовое время зарядки конденсатора до 63 % от полного напряжения, то есть до 3 с копейками вольт. IRLML2402 сработает существенно раньше, но это особой роли не играет — время выбрано с большим запасом.
                                                                          • 0
                                                                            При указанных на схеме номиналах и входном уровне сигнала управления 0В/5В время задержки при включении составит
                                                                            Tln(1-Ug/U1)=100ln(1-0.7/5)=15 мсек, а вот время задержки выключения составит Tln(Ug/U1)=100ln(0.7/5)=200 мсек.
                                                                            Вы действительно считаете, что номиналы цепочки заряда и разряда должны быть одинаковыми?
                                                                            • 0
                                                                              0) У вас время срабатывания по этой формуле не 15 мс и 200 мс, а -15 мс и -200 мс, поздравляю с изобретением машины времени, не забудьте попробовать убить своего дедушку, интересно же

                                                                              1) «0,7» — это что и откуда?

                                                                              2) Несимметричность срабатывания вообще никакой роли не играет

                                                                              • 0
                                                                                0) Да, Вы правы, минус несомненно присутствует.
                                                                                1) 0.7 — это "Gate Threshold Voltage" из документации
                                                                                2) Если не играет, то отлично, хотя выше было написано
                                                                                За первые пять периодов — то время, на которое симистор опережает реле в нашей схеме — ток падает примерно вдвое, что также существенно смягчает требования к реле и продлевает его жизнь

                                                                                • 0
                                                                                  1) При токе стока 250 мкА, от которого реле вряд ли сможет сработать. Для 50 мА ему надо не менее 1,5 В на затворе.

                                                                                  2) В процитированной фразе нет ни слова про требование симметричности. Если требуется пропускать через симистор долгий пусковой ток — можно как сделать плечи несимметричными, так и просто увеличить номиналы конденсаторов. Ограничение здесь — исключительно в теплоёмкости симистора.
                                                                        • +1
                                                                          Было бы очень интересно посмотреть что нарисует осциллограф при пуске асинхронника. Коллекторный дрыгатель аккуратно пустить — задача не из трудных.
                                                                          • +1
                                                                            Большое-большое превышение по току на время разгона, что же ещё. Асинхронник надо пускать при помощи разгонного преобразователя частоты, который 220В 50Гц преобразует в 220В 0...50Гц, повышая частоту в такт с разгоном. Соответственно, нужна ещё либо схема измерения тока (при правильном разгоне надо держать ток минимальным), либо тахометр на вал движка (втулочка с магнитом + Холл). Разумеется, у каждого второго "Петровича" в гараже есть наждак на асинхроннике, коммутируемый тумблером, и он работает — но это верный способ сильно укоротить жизнь движка. Так можно включать только самые-самые слабенькие движки, типа вентиляторов.
                                                                            • 0
                                                                              В принципе, совсем необязательно повышать частоту в такт с разгоном. Можно и заведомо медленнее ее поднимать — если стоит задача разогнаться без существенного превышения тока, это будет работать, а схема упростится в разы.
                                                                              А наждаки у петровичей на коллекторных дрыгателях работают, асинхронник на наждаке это уж слишком мудреное решение для гаража.
                                                                              • +1
                                                                                Асинхронники трехфазные, добытые на родном заводе. Сто раз видел. Асинхронник и конденсатор микрофарад на 20. Идут три провода, то есть похоже внутри штатно распаяно треугольником. Два провода в розетку, между третьим и любым из первых двух — кондёр.
                                                                                • +1
                                                                                  Ужасы нашего городка. Не, работать оно будет, конечно, но это ж как себя не любить надо...
                                                                          • 0
                                                                            Использую уже на протяжении года связку ардуино-транзистор-контакторы с катушкой 12в, данная схема управляет тремя линиями ТЭНов, нагрузка на основной контактор ~16A, и по ~8 на два других. Думаю, по сравнению с пылесосом на 750 ватт, это большая нагрузка.
                                                                            Скажите, в чем минус моей, и в чем преимущество вашей, по сравнению с приведенной мной схемой? По мне так все до ужаса просто, надежно и нет лишних хитрых схем.
                                                                            • 0
                                                                              Недостатки вашей — в габаритах, цене и шумности.

                                                                              А чего настолько хитрого в симисторе, я не знаю.
                                                                              • 0
                                                                                Недостаток Вашей схемы в том, что Вы коммутируете практически полностью активную нагрузку, в отличии от автора.
                                                                                • 0
                                                                                  Для ТЭНов можно обойтись обычными э/м реле соответсвующего номинала. Контакторы используются при условно больших токах (например, как у автора статьи — пусковые и размыкания).
                                                                                  • +1
                                                                                    ТЭН ближе к резистивной нагрузке, тогда как мотор пылесоса индуктивная нагрузка, а у индуктивности есть такое свойство:
                                                                                    она накапливает пропорцию I*U в виде индуктивной энергии, и если внезапно разорвать цепь ( I -> 0 ), она накопленную энергию выдает в виде повышенного напряжения, которое как раз и выбивает ключевые транзисторы.
                                                                                    • 0
                                                                                      В случае мотора обратный ток будет не только от ЭДС самоиндукции, но и от выбега, поскольку пока мотор не остановится, он будет работать как генератор.
                                                                                      • 0
                                                                                        Немного исправлюсь, данная схема позволяет сберечь контакты реле от спекания в момент соединения, при этом в случае с использованием просто симистора (твердотельное реле) вместо реле, для данной схемы не нужен большой радиатор на симистор, так как основная нагрузка идет через контакты реле, а симистор используется на момент дребезга и отключения контактов.
                                                                                        Резюмируя: схема автора ветки комментариев, больше подвержена обгоранию или спеканию контактов, что в случае с ТЭН-ами может привести к сауне, пожару (спекание контактов) или холодильнику (обгорание контактов). Акцент на типе нагрузки как "индуктивная/резистивная" не совсем корректен.
                                                                                  • +1
                                                                                    А существуют ли в природе уже готовые все в одном корпусе (микросхеме): симистор + симисторный драйвер с детектированием нуля, ну реле понятно дело в качестве доп.обвеса?

                                                                                    А как себя ведет твердотельное рэле, есть осцилограммы?
                                                                                    • 0
                                                                                      С электромагнитными реле — не видел.

                                                                                      Твердотельные — это и есть симистор, детектор нуля и опторазвязка в одном корпусе. Будут включаться в нуле и выключаться примерно в нуле, но на большой нагрузке — сильно греться.

                                                                                    • 0
                                                                                      Скажите пожалуйста, а можно ли "малыми силами" изменить схему так, что бы при замкнутом реле тиристор бы отключался? Ведь сейчас как понимаю всё время, что нагрузка работает — через тиристор, опторазвязку и прочее исправно ходят все эти управляющие токи, хотя всё это совершенно не нужно — вся схема закорочена контактами реле. Т.е как-то нелогично получается — при длительной работе нагрузки — какой-нибудь циркуляционный насос на асинхроннике — его надо включить и забыть на всю зиму включённым — а схема при этом продожает бессмысленную работу…
                                                                                      Ну и — можно ли всё это сделать без внешнего питания, грубо говоря прямо в розетке/включателе?
                                                                                      • +2
                                                                                        В принципе можно добавить транзистор, который после открывания Q2 будет отключать развязку VO1 — N-типа, затвор на сток Q1 через резистор 1-10 кОм, сток на +5 В, исток на верхний вывод R5. Когда Q2 закрыт — Vgs будет +5 В. транзистор открыт; Q2 открылся — Vgs упало в ноль, транзистор закрылся и обесточил опторазвязку.

                                                                                        Но вообще практического смысла в этом немного — управляющие токи небольшие, а мощность нагрузки через симистор не течёт, пока включено реле.

                                                                                        Сделать в розетке можно, если найдёте блок питания на 5 В, который в неё влезет. Если гальваническая развязка не нужна — можно сделать на каком-нибудь LNK306, например. Конденсаторный не подойдёт — тут общее потребление схемы порядка 60-70 мА. Да и реле хорошее на большой ток — не сама маленькая вещь.

                                                                                        Опять же, управляющий сигнал у вас что формировать будет? Ему-то блок питания тоже нужен.

                                                                                        Ну и наконец, если у вас что-то, работающее месяцами без выключений, то зачем вам такая схема? Поставьте туда контактор подубовее.
                                                                                        • +2
                                                                                          Эта схема нужна для уменьшения "электрического износа" реле. В применениях "клацать раз в год" она не имеет смысла.
                                                                                          • 0
                                                                                            Нет смысла. Потребляется ток только через оптопару, он не сравним даже с потребляемым током реле в режиме удержания. Вообще, в таких случаях когда надо раз в год клацнуть, как уже сказали, эта схема не имеет смысла вообще. Голое реле уж точно 100 переключений отработает без проблем а этого ему хватит лет на 50.
                                                                                            Сюда больше просится бистабильное реле, не требующее тока для удержания якоря.
                                                                                          • 0
                                                                                            Как вариант — да. Хотя механические реле на управление тёплыми полами и проч не поставишь — кому понравится это постоянно клацанье? + ресурс много меньше. Но на заметку идею возьму, спасибо.

                                                                                            Но у меня другой вопрос, хотя и по теме.
                                                                                            Есть очень высокоиндуктивная нагрузка, при этом слаботочная. А конкретно — 300-т ваттный тор с током холостого хода меньше 10ма. При этом я пытался его управлять через тиристорную схему с оптопарой с детектором нуля.

                                                                                            В итоге пришлось отказаться — при включении через симистор сильно гудел. Победить я это так и не смог. Я так понял что проблема в напряжении открытия симистора, из-за которого образуется небольшая "ступенька" в синусе на открытие. Как такое победить? Была мысль поставить конденсатор в цепь управления, но полярность управляющего сигнала же тоже меняется.
                                                                                            • 0
                                                                                              небольшая «ступенька» в синусе на открытие
                                                                                              закрытии.
                                                                                              Тиристор закрывается не при «переходе нуля», а как только проходящий через него ток меньше тока удержания. При достаточно большой нагрузке это происходит в конце полупериода, однако все равно не в самом нуле. Чем меньше нагрузка, тем раньше происходит закрытие (и бОльшая часть синусоиды отрезается).
                                                                                              Либо шунтировать реле. Либо принудительно держать симистор открытым.
                                                                                              • +1
                                                                                                А конкретно — 300-т ваттный тор с током холостого хода меньше 10ма

                                                                                                Ток удержания типового симистора в открытом состоянии — в диапазоне 50-100 мА. Т.е. в вашем случае как только с симистора сняли управляющее напряжение — он тут же закрылся.
                                                                                                • 0
                                                                                                  А управляющее берётся из питающего напряжения сети. Получается что в околонулевых точках у меня срезы.
                                                                                                  И всё бы хорошо, но… как подать управляющее, независимое от сети? И будет ли оно работать если поменять местами 0 и фазу (а именно, перевернуть вилку в розетке)?

                                                                                                  Или… Может это детектор нуля оптопары мне так всё портит? Честно говоря не догадался поставить оптопару без детектора.
                                                                                                  • 0
                                                                                                    Как сказали ниже — таки полевики.

                                                                                                    С симистором на такой нагрузке будет много неоправданных плясок.
                                                                                                • +1
                                                                                                  Симистором реактивную нагрузку вообще нельзя коммутировать. Ведь симистор закрывается в моменты когда ток становится меньше тока удержания, для достаточно мощных симисторов он гораздо больше 10мА, и только BT131 едва смог управлять вентилятором на 20Вт.
                                                                                                  И конечно же с реактивной нагрузкой возникает сдвиг фазы тока относительно напряжения — думаешь что включаешь симистор около нуля, а на самом деле там тока нет и отключается он на 90 градусов позже, не тогда когда ноль напряжения а когда оно близко к максимуму.
                                                                                                  Трансформатором лучше всего управлять полевиками, парой полевиков включенных встречно.
                                                                                                  • 0
                                                                                                    Да, была и такая мысль. Отверг как более сложную и сделал в лоб на реле =(
                                                                                                    Но да — когда будет "нечем заняться" — переделаю.
                                                                                                    • 0
                                                                                                      @Alexeyslav Трансформатором лучше всего управлять полевиками, парой полевиков включенных встречно.

                                                                                                      А тут можно по подробнее?
                                                                                                      • +1
                                                                                                        Вобщем-то всё довольно просто. Соединяем два полевика истоками и затворами, а стоки — в разрыв управляемой цепи. При этом важно чтобы в транзисторах были защитные диоды, если их нет — поставить внешние. Да, пожалуй, в любом случае внешние диоды добавят надёжности.

                                                                                                        Между истоком и затвором подаём напряжение — ключ замыкается. для одного полупериода работать будет один транзистор а второй шунтирован диодом, а для второго соответственно наоборот.
                                                                                                        Одно неудобство — сигнал управления относительно истока, но он в данном включении будет сильно плавать вслед за коммутируемым напряжением, нужна гальваническая развязка для управления. В этом собственно состоит минус данного решения. Но если схема питается от коммутируемой же сети и потребляет очень мало, то её просто можно привязать общим проводом к истоку транзисторов. Но так получится управлять только одним ключом на схему, и потенциал схемы будет летать с приличным размахом.

                                                                                                        Я этот подход видел в журнале РАДИО или РАДИОЛЮБИТЕЛЬ за NN-е годы, там рассматривалась конструкция испытателя бытовых приборов на устойчивость к помехам — цепь питания разрывалась на считанные милисекунды. Поэтому ни реле ни симистор в ней нельзя было применить.
                                                                                                        Регулировалась ширина импульса и период их следования.
                                                                                                        • 0
                                                                                                          Я думал есть какая-то хитрая схема о которой я не знаю :) Нужно было коммутировать 220В 30-40А и этим же ключом отрабатывать к.з. Правда сразу остановились на igbt, а не полевиках. Начинали с просто оптопары. Но все заработало нормально только с dc-dc и драйвером ключей… Да еще и разводка всего этого существенно влияла на вероятность выгорания ключей :)
                                                                                                        • 0
                                                                                                          Симисторы от помехи имеют свойство открываться.
                                                                                                          Особенно печально при комутации постоянного тока — и не закрываться до полного выгорания прибора.
                                                                                                    • 0
                                                                                                      Приподниму тему.
                                                                                                      Больше интересует включение не индуктивной нагрузки, а устройств с импульсным БП без PFC. У нас уже был случай, когда включение даже слабенького БП убивал выходное реле в модулях ICP DAS за несколько десятков включений.
                                                                                                      Люди от электрики тоже интересуются, как включать БП светодиодных лент и другое освещение с импульсными БП, чтобы и реле не cгорало, и мощные контакторы не гудели и не громыхали на всю округу.

                                                                                                      Ваша схема годная, но хотелось бы упростить её идею до рабоче-крестьянской.
                                                                                                      Для маломощных БП (до 50-100 Вт), я понимаю, хватает одного твердотельного реле или даже обычного реле плюс термистор?

                                                                                                      Для более мощных появилась идея использовать пару реле и резистор (или термистор, с сопротивлением побольше), картинка https://habrastorage.org/files/fc8/74c/c85/fc874cc8546240408942afcf57d19b70.png (извините, вставить не могу, карму чуть подгадили).
                                                                                                      Бросок тока в начале ограничит резистор, а на размыкание там разность напряжений будет только на пике полуволны, и та не достаточно большая, чтобы были значимые помехи или искрение.
                                                                                                      Дешево и просто. Прокомментируйте, пожалуйста.

                                                                                                      Вашу схему можно программно реализовать, не применяя обвязки для реле и твердотельного реле, задействовав два выхода ПЛК/умного реле/arduino.
                                                                                                      • 0
                                                                                                        Без pfc импульсный блок питания берёт ооочень большие токи, но оочень короткие промежутки времени. при включении может достигать 30-40 ампер при включении в сеть блок питания на 600 ватт с APFC может брать и 60 ампер. как ограничить этот ток при включени? термистор с отрицательным ткс, дроссель размером с кулак и конденсатор(пассивный pfc), резистор с реле.
                                                                                                        • 0
                                                                                                          Спасибо, значит в правильном направлении думаю.
                                                                                                          Про большие токи знаю, потому, собственно, и задаю вопрос. Например, у БП для светодиодов Mean Well APC-16-350 (350 мА 12-48В) явно заявлен стартовый ток: в одной доке — 70А, в другой — 45А и снижение вдвое через 210мкс, насколько я понял http://www.mean-well.ru/uploads/files/datasheets/APC-16-350.pdf
                                                                                                        • 0
                                                                                                          Люди от электрики тоже интересуются, как включать БП светодиодных лент и другое освещение с импульсными БП, чтобы и реле не cгорало, и мощные контакторы не гудели и не громыхали на всю округу.


                                                                                                          Импульсный БП — это, если смотреть на него грубо, выпрямитель с большим конденсатором на выходе. Включать его лучше всего в нуле.

                                                                                                          Для маломощных БП (до 50-100 Вт), я понимаю, хватает одного твердотельного реле или даже обычного реле плюс термистор?


                                                                                                          Твердотельного реле (или симистора) хватает везде, где вас устраивает его нагрев. Правило большого пальца — 1 Вт паразитного тепловыделения на 1 А протекающего тока (у дешёвых симисторов побольше, но не сильно).

                                                                                                          Бросок тока в начале ограничит резистор, а на размыкание там разность напряжений будет только на пике полуволны, и та не достаточно большая, чтобы были значимые помехи или искрение. Дешево и просто. Прокомментируйте, пожалуйста.


                                                                                                          Так часто делают, только, как правило, берут не обычный резистор, а NTC-термистор, выбранный так, чтобы при отказе шунтирующего его реле он не сгорел.

                                                                                                          Вашу схему можно программно реализовать, не применяя обвязки для реле и твердотельного реле, задействовав два выхода ПЛК/умного реле/arduino.


                                                                                                          Конечно. У нас так в одном устройстве сделано — один GPIO включает симистор в нуле, второй GPIO включает реле через 100 мс.
                                                                                                          • 0
                                                                                                            Большое спасибо.
                                                                                                            А сетевой фильтр с проходными и/или синфазными дросселями могут дополнительно сгладить бросок тока, и если да, то насколько? Для примера — http://www.electroclub.info/other/doit/udlinit_files/filter2s.gif — http://ka-electro.ru/images/stories/Shema_FS16M_%23_1.jpg
                                                                                                            Или, может, вы знаете ещё какие-нибудь готовые устройства для сглаживания/устранения выбросов тока.
                                                                                                            • 0
                                                                                                              Нет, 200 мкГн — это игрушка, никакого заметного эффекта не будет.

                                                                                                              Дроссель пассивного ККМ, который посоветовали выше, имеет индуктивность порядка 5-10 мГн и массогабариты, соответственно, порядка обычного балластного дросселя от ламп дневного света. Поэтому, собственно, пассивные ККМ сейчас уже почти не используются — это здоровая, тяжёлая и малоэффективная дура.

                                                                                                              В вашем случае, так как вас интересует пусковой ток, а не коэффициент мощности, дроссель проще заменить NTC-термистором. Эффект будет тот же при куда меньших габаритах.
                                                                                                              • 0
                                                                                                                Ясно, спасибо. Думал, что массогабариты из-за применения как ККМ. Есть у меня ATX БП с не очень большим (по сравнению с картинками БП из интернета) дросселем на крышке, но весу он ему придаёт прилично.
                                                                                                                • 0
                                                                                                                  Так пассивный ККМ делает ровно то, что вы хотите — сглаживает импульс тока. Только не однократно при старте, а в каждом полупериоде.

                                                                                                                  Вам, с одной стороны, импульс надо сгладить значительно сильнее (ККМ работает с разностями напряжение в пару десятков вольт, у вас при включении устройства разность может быть более 300 В), с другой — сделать это один раз.

                                                                                                                  Так что по уровню сложности и эффективности:

                                                                                                                  1) NTC
                                                                                                                  2) NTC большего сопротивления, шунтируемый реле
                                                                                                                  3) Схема с включением нагрузки в момент перехода через ноль
                                                                                                        • 0
                                                                                                          Интересно — при моделировании выяснилось, что включив между BAV99 и Q1 резистор, можно управлять еще и временем закрытия Q1. И вот если делать это не мгновенно, то можно устранить выброс энергии, накопленной в катушке реле. Понятно, что с этим борется диод, но редко встретишь схему, в которой индуктивный выброс сам собой куда-то делся.
                                                                                                          Для реле, изображенного на фото (индуктивность катушки в районе 40 мГн), резистор в 10k убирает выброс.

                                                                                                          PS это я обнаружил, когда переделывал вашу схему под нормально-закрытое реле, там реле и оптосимистор пришлось поменять местами, и выброс просто отсутствовал безо всяких дополнительных резисторов — нижний MOSFET включен так, что именно отключение у него происходит «плавно» (более 1мс)
                                                                                                          • 0

                                                                                                            Это, кстати, уменьшает скорость срабатывания реле, увеличивает искрение на контактах при размыкании и сокращает срок его службы, поэтому в целом так делать не рекомендуется.

                                                                                                            • 0
                                                                                                              В обычном случае — безусловно так, но в данной конкретной схеме нет ни проблемы искрения, ни проблемы со скоростью срабатывания.
                                                                                                              Искрение отсутствует, т.к. реле только шунтирует симистор и включается только после его открытия, а выключается заранее до закрытия симистора.
                                                                                                              А задержки — тут вся идея схемы состоит во введении задержек в несколько десятков микросекунд, это на порядок больше, чем задержка, вносимая плавным переключением мосфета (1-2мс).

                                                                                                              Пока писал, задумался о влиянии медленного переключения на механический ресурс контактов, тут еще придется покопать.

                                                                                                              Блин, я бросился автору объяснять суть работы его схемы.
                                                                                                              • 0

                                                                                                                Да, для данной схемы это не играет роли, но в общем случае — так делать не надо.


                                                                                                                С механическим ресурсом вообще всё как раз крутится вокруг скорости размыкания, искрообразования и гашения дуги — достаточно посмотреть на дичайший derating factor реле при работе на нагрузку постоянного тока. Например, Omron G6RN на 4 А нагрузки обеспечивает 15 тыс. циклов на 250 VAC и 7,5 тыс. — на 30 VDC. Здоровенные 16-амперные TE RT1 при нагрузке 48 VDC рассчитаны на 1 А с копейками. Ну и так далее — всё потому, что на переменном токе любой возникший разряд прервётся сам в конце полупериода, а на постоянном — увы.


                                                                                                                И та же TE рекомендует при работе с большими нагрузками ставить для гашения обратного выброса не диод, а TVS с пробоем в районе напряжения питания схемы — это улучшает энергетику реле при отключении (транзистор при этом, очевидно, нужен на напряжение 2×Vcc).

                                                                                                                • 0
                                                                                                                  Про TVS читал, но ни разу не смог смоделировать на катушках небольшой индуктивности достаточно быстрый выброс. Такой, чтобы обычный диод его не поймал, а TVS успел.
                                                                                                                  Я как ни крутил, все выбросы медленнее микросекунды (если коммутировать транзистором, при низких напряжениях). У TVS вроде наносекундные скорости срабатывания…
                                                                                                                  • 0

                                                                                                                    При чём тут скорость? Диод обрезает амплитуду обратного напряжения до 0,6 В, TVS — до напряжения срабатывания TVS. Вся разница в этом.

                                                                                                          • 0
                                                                                                            После выхода этой статьи сделал себе такое реле. Коммутирует компрессор бытового холодильника с помощью китайской релюшки типа HJR-3FF-S-Z. Номинальный ток реле 7A, и без симистора на индуктивной нагрузке реле выходило из строя через пол-года.
                                                                                                            С этой схемой спустя год — полет нормальный.
                                                                                                            ЗЫ магнитный пускатель ставить я не захотел, т.к. он слишком громко клацает.

                                                                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                                          Самое читаемое