Плавне включення освітлення великої потужності на КР1182ПМ1 на CS-CS.Net: Лабораторія Електрошамана

1. Плавне включення галогенових (і звичайних) ламп
2. Мікросхема КР11182МП1 - фазовий регулятор потужності
3. Збільшення вихідної потужності КР1182ПМ1 (підключення тиристорів і симистора)
4. Схема плавного включення ламп (потужна)
5. Плавне включення чергового освітлення на сцені в ДК ФСБ Росії
6. Плавне включення нічного підсвічування вивісок магазину меблевої фабрики АБТ в Любліно

Сьогодні я знову лізу в архіви, попиваючи зелений чай з жасмином, і відкопую різні цікавинки. На цей раз це буде аналог блоків захисту галогенних ламп типу «Граніт«, але тільки значно потужніше: від 1 кіловата і вище. Гідність схеми ще в тому, що вона практично повністю кулібінська - тобто збирається майже на колінах і гаєчок і гвинтиків і практично будь-яких сімісторов, які є під рукою. А основою схеми служить відома майже всім мікросхема фазового регулятора потужності КР1182ПМ1 розробки НТЦ ЗВТ. Вона вміє не тільки регулювати найпростіші 100-ватні лампочки без радіатора, а й «розгойдувати» досить потужні сімістори (на практиці використовувалися наприклад ТС-160А (160-амперні, як випливає з назви). А якщо симистора не вистачає - то можна застосувати два тиристора, включених зустрічно-паралельно.

На заголовному фото до статті - взагалі раритет, прабатько сучасних диммеров - резисторний затемнювача, який приблизно до 2007 року використовувався в ДК ФСБ Росії для плавного гасіння і запалювання світла в залі для глядачів. Влаштований він до неможливості просто: мотор з редуктором крутить вал, по різьбі якого переміщається бігунок потужного графітового резистора. Ну і є ручка, щоб самому крутити, якщо щось відмовить ... Це був невеликий бонус, а тепер трохи грузілова і теорії.

Плавне включення галогенових (і звичайних) ламп

Звичайна лампа розжарювання, будь це всім знайомий побутової «кулька», дрібні галогенки або лампи в якихось сценічних прожекторах, складається з вольфрамової спіралі (яка розжарюється до температури світіння електричним струмом).

Саме через це зараз і прагнуть відмовитися від ламп розжарювання - на світіння йде приблизно 5-10% енергії; інша витрачається в тепло і інфрачервоне ізлучніе. Але, з іншого боку світло від них містить більше корисних смуг спектра, що робить його «м'якше» і приємніше для очей, ніж «офісний» світ ламп денного світла і енергозберігаючих ламп (КЛЛ - Компактна Люмінесцентна Лампа). Останні взагалі на даний момент страшна каламуть: фактично це звичайна «лампа-трубка», але запхати в формат лампи розжарювання зі збереженням схеми запуску. Недослідженого ще багато. Електронна схема запуску може вертіти cos φ, сама схема компактна і тому працює в страшному температурному режимі ... Загалом - на даний момент від КЛЛ більше шкоди, ніж користі.

Так ось. Поки вольфрамова спіраль холодна, її опір приблизно раз в 10 менше, ніж при роботі лампи. Через це через найтоншу зволікання при включенні лампи (а якщо синусоїда напруги в цей момент потрапить на амплітудний максимум, то взагалі кошмар) протікає аналогічно - струм в десят разів більше робочого. Вольфрамова спіраль може не витримати такого знущання і в один з прекрасних днів (або вечорів) просто згоріти. А якщо лампа використовується в якості тимчасового джерела освітлення і її смикають по кілька разів за день / ніч? Наприклад - прожектор з датчиком руху на садовій ділянці: пішли в туалет типу сортир - включилася. Вийшли - знову включилася ... Та ще й на морозі? Ось і служать лампочки, особливо галогенові, замість 1000 годин, всього два-три дні (особливо китайські і дешеві).

Цю проблему можна дуже легко обійти, використовуючи плавне включення лампи, тобто просто подаючи наростаюче напруження (ідеальний варіант) або спочатку «прогріваючи» спіраль лампи напругою в 1/2 або 1/4 робочого (прості схемки). Раніше в журналі «Радіо» часто публікували безліч варіантів останніх схем - наприклад реле часу, яке, спрацьовує через деякий час, шунтирует діод, включений послідовно з лампою: діод зрізає половину напруги, знижуючи його на лампі.

З появою більш-менш нормальної елементної бази тиристорів і сімісторов, а разом з ними і фазового принципу регулювання потужності і купи диммеров, системи плавного включення стали робити на базі мікроконтролерів, і почався розквіт блоків «Граніт».

Мікросхема КР11182МП1 - фазовий регулятор потужності

Це Російське творіння є відокремленим варіантом фазового регулятора потужності нарівні з турецькими диммерами типу Vi-Ko та MAKEL, які вміють робити це тільки змінним резистором і мають всього нічого деталей. Наші пішли трохи далі, залишивши невеликий простір для кулібінства. У мікросхеми КР1182ПМ1 є два окремих керівників входу, і вона виконана в корпусі PDIP16, що робить монтаж схеми на ній зручніше. Я поклав на хостинг найбільш повний DataSheet на неї від виробника - Посилання на DataSheet , Де по цій мікросхемі видана найбільш повна інформація і характеристики. Всі коментарі і пояснення будуть далі ставитися тільки до цього DataSheet'у.

Отже, давайте почитаємо, що ця мікросхема вміє:

• Регулювання потужності до 150 Вт з мінімальним охолодженням корпуса мікросхеми (заточена під побутові регулятори типу «настільна лампа», ги);
• Можна паралельно з'єднувати кілька мікросхем;
• Мінімальна і низьковольтна обв'язування (пара конденсаторів);
• Вміє при зміні опору на керуючому вході регулювати яскравість.

У PDFніке наводиться кілька типових схем (копіювати звідти лінь) - змінний резистор, вимикач і система плавного включення з конденсатором. Додатково з Мережі зустрічалися ще варіанти з фоторезистором (фотореле, датчик освітленості) та інші приблуди.

Так як ми заточувати на плавне включення наших галогенових ламп (для прикладу буду говорити про китайських прожекторах, якими зараз все всюди висвітлюють, і лампи там горять мало не щотижня), то розглянемо докладніше цю схему з конденсатором і, заодно, включення і обв'язку мікросхеми.

Конденсатори C1 і C2 (я буду намагатися зберігати цю нумерацію) зазвичай беруться прості електролітичні (і саме цим дана мікросхема примітна!) 1,0 мкФ х 16В (я зазвичай ставлю найдрібніший типорозмір 1,0 х 50В імпортні), а конденсатор C3 підбирається експериментально для бажаного часу плавного включення ламп і зазвичай його номінал знаходиться в межах 50-150 мкФ х 10-16 В. Знову ж по напрузі можна взяти з запасом. І все! Ми отримуємо схему плавного включення на одній мікросхемі і трьох конденсаторах. При включенні живлення конденсатор C3 розряджений, і його опір прагне до нуля - мікросхема КР1182ПМ1 вимкнена. Далі, при зарядці цього конденсатора його внутрішній опір збільшується, «регулюючи» яскравість і відповідно струм через лампу. Коли конденсатор C3 остаточно зарядиться, його внутрішній опір буде майже дорівнює нескінченності, що для керуючого входу мікросхеми означає 100% -у потужність на виході. Лампа горить. Ура!

Але давайте вимкнемо схему і через півхвилини включимо знову? Що? Обломилися? Плавного включення немає? Ага! А тому що конденсатори (особливо сучасні) мають офігенно малі струми витоку, і розрядяться може бути через дня два;) Так як ми робимо потужні схему, то морочитися не будемо і введемо сюди реле з нормально замкнутої групою контактів і додатковий опір R1. Ось що у нас вийде:

Реле може бути будь-яким, я використовую мініатюрні з котушкою на ~ 220 вольт типу TRL-220VAC-S-2C , Яке має дві перемикаючі групи. Вибір реле взагалі не є принциповим, воно може бути будь-який, мало не совкове РПУ-1;) Резистор R1 потрібен для того, щоб більш-менш плавно розряджати конденсатор (не замикається його накоротко) і може варіюватися близько кілоомах.

Що виходить: нормально замкнутими контактами наш конденсатор і керуючий вхід завжди замкнуті при відключеному напрузі живлення. Конденсатор C3, якщо він був заряджений, розряджається через резистор R1. Заодно виконується вимога з DataSheet на мікросхему КР1182ПМ1: бажано включати її в режимі нульової потужності на навантаженні (замкнуті контакти C- і C +).

При подачі живлення спрацьовує реле, розмикаючи розряджається ланцюжок і дозволяючи конденсатору спокійно заряджатися, як в попередній схемі - наша лампочка знову запалюється плавно, в тому числі при повторному включенні. Цей баг пофіксити.

Збільшення вихідної потужності КР1182ПМ1 (підключення тиристорів і симистора)

Але я ж обіцяв потужну схему? А тут всього лише мікросхема в штатному режимі роботи, з лампочкою не більш 150 ват? Я виправляюся і викладаю наступні схеми.

Ось як треба підключати до мікросхемі КР1182ПМ1 симистор.

Резистор R1 тут обмежує струм керуючого електрода симистора. Вибір його номіналу залежить від типу самого симистора (треба дивитися DataSheet) і керуючого струму через нього. Не забувайте про те, що на цьому резисторі може виділятися велика потужність! Наприклад для однієї з версій схеми з симистором ТС-160А (160-приміщення повинна бути захищена) цей резистор був близько 3-4,7 му 5-тіваттной потужності! Зараз є хороші резистори серії SQP , Які відмінно підходять під ці умови експлуатації. Для симистора ТС-25 резистор R1 був 82 ома і 1-ватний.

Схема підключення двох тиристорів (тиристори раніше випускалися на більш великі струми, і тому це було дуже актуально) здається трохи абсурдною, однак якщо подивитися на сторінку 3 DataSheet'а, де показано внутрішній устрій мікросхеми КР1182ПМ1, то видно, що ми «надставляють» штатні тиристори зовнішніми.

Правило для вибору резисторів R1 і R2 тут таке ж, як для попередньої схеми. Не забувайте про потужність! У наших розробках використовувалися T-50 і T-160 з резисторами потужністю 1 Вт і опором 82 Ом.

Схема плавного включення ламп (потужна)

А тепер згадуємо про нашу обв'язку з реле і конденсатором і отримуємо ось таку підсумкову конструкцію одного каналу (однофазну) на прикладі тиристорів.

Якщо ми хочемо зібрати трифазну систему, то треба просто набрати три однофазних, з'єднавши їх ось так.

У цьому випадку реле можна застосувати з трьома перемикати групами одне на все три фази за умови одночасного їх включення. Сама схема, звичайно ж, може варіюватися в залежності від потреб. І для прикладу я покажу два варіанти її виготовлення і застосування.

Плавне включення чергового освітлення на сцені в ДК ФСБ Росії

Власне в цьому самому ДК ФСБ і відбувалася розробка і обкатка потужної версії цієї системи, а далі вона збиралася на замовлення під потреби клієнтів.

У ДК ФСБ часто використовували так зване «чергове» освітлення сцени. Це не дві-три лампочки, як можна подумати - а цілих 4 софіта з кіловатними прожекторами (лампи - природно театральні галогенки КГ-220-1000-4, у свій час колишні великим дефіцитом). Це освітлення врубать окремими групами тумблерами з пульта управління сценою через потужні контактори в щиті і використовувалося під час дрібних репетицій (цей ДК здають всім кому не лінь), коли на сцені не весь театр, а три актори і заради них ніхто не буде ганяти повне світло сцени. Ось світять їм кіловат 20 прожекторів - і вистачить з них.

Лампи горіли багато часто, так як кожен другий не лінувався поклацати тумблером - пішли на перекур - вирубали, прийшли - врубили - тому налагоджувати систему плавного включення на цих прожекторах було одне «задоволення».

Система була зібрана на великому шматку ізоляційного матеріалу відразу на три фази (але 4 канали - 4 софіта) по тій самій «типовий» схемою, яку я розглянув вище. На кожен канал стояло по два тиристора ТС-160А, по одному реле з двома контактними групами, одна з яких розмикала конденсатор у мікросхеми, а друга включала охолоджуючий вентилятор. Через такого використання реле схема включення вентилятора нагадувала логічне АБО, і він автоматично запускався при включенні будь-якого з каналів системи.

Всі мікросхеми КР1182ПМ1билі зібрані на єдиній для всіх 4х каналів платі, забезпеченою ліжечками (socket), що дозволяло оперативно замінити вигорілий мікросхему. Для пафосу (тупе начальство задавало питання типу «а чому тиристора два а мікросхема одна ??») і створення запасу нижче стояли нікуди не підключені нові микрухи;)

Дана система, як видно з шильдіка була запущена в 2002 році і працює до цих пір (на момент написання статті), часто весь день, витягаючи по 5 кВт на канал легко і невимушено. За півдоби роботи радіатори нагріваються приблизно до 30-40 градусів, тобто майже холодні через застосування потужних тиристорів з запасом (які були, такі і поставили).

Плавне включення нічного підсвічування вивісок магазину меблевої фабрики АБТ в Любліно

Аналогічна система, але на два канали, була виготовлена ​​для підсвічування магазину від фабрики АБТ, де я колись працював адміном, електрик і 1серія - коротше на всі руки Майстром ^ _ ^

Вивіска була дев'ять галогенових прожекторів по 250Вт (разом 2,2 кВт) і світловий короб з ламп денного світла, з яким при його підключенні було порядно метушні (всі дроселі проржавіли нахер, довелося знімати банер і все перебирати, змінюючи лампи).

Все це чудо техніки управлялося за допомогою реле часу, яке ввечері включало трифазний контактор, комутованого харчування вивісок. Дві фази відводилося на прожектора, і одна фаза на світловий короб. Схема була мило запхати в щиток і працювала як годинник, які власне і були в її складі;)

Ми з батьком вирішили зробити їм подарунок від фірми і зібрати на ці дешеві прожектора аналогічну систему плавного включення. Вона вийшла зовсім вже слабенька і «домашньої» в порівнянні з тим монстром на 20 кВт, але тим не менш мала пристойний запас по потужності.

Єдине, ми не подбали про корпус для неї - і його роль чудово зіграв звичайний Vi-Koшний щиток на 24 модуля з вийнятими нафік нутрощами. Вся ця силова конструкція була запхати в корпус, підключена, зібрана і випробувана. На ящик була наклеєна грізна табличка «Не чіпати», все щитки закриті (крім щитка з написом «380» всі наші - розрослася у нас там електрика;)), і система введена в експлуатацію в 2007 році.

Все той час, що я працював на фабриці (до 2008 року), лампочки ніхто не міняв. В якому стані ця система на даний момент - невідомо, та й в принципі наплювати. Отже - спасибі за увагу, екскурс в історію закінчено - кулібінства!