Многоканальный диммер PowerDimmer v2: Силовая часть

Число просмотров: 10 301 

Старая версия силовой части Диммера после распайкиПредыдущая запись, Многоканальный диммер PowerDimmer v2 (прототип), закончилась на том что силовая плата красиво ипнула при подключении к ней более мощной нагрузки. А эта запись как раз с этого и начинается. С новой силовой части диммера.

Как показало вскрытие — умер резистор в цепи управляющего электрода симистора, видимо не выдержал бОльшего тока управления. Решение показалось мне проще некуда — поставить его керамическим и бОльшей мощности — 5 Вт. Ну и до кучи, новую силовую часть я захотел сделать уже на нормальной печатной плате, испробовав всеми так любимы метод ЛУТ — Лазерного УТюга, когда дорожки на печатной плате рисуются утюженьем распечатки их зеркального вида на лазернике.

Новая схема диммера (показана ниже) учитывает мелкие недочёты предыдущего варианта. Схема определения перехода сетевого напряжения через ноль (ZeroCross) оставлена старой. Я рассчитываю попробовать второй вариант в третьем варианте диммера, если ещё продолжу заниматься им (будет время и настроение). В силовую часть диммера добавился дроссель (попытка сделать диммер более универсальным) и защитный варистор. На печатной плате варистор не установлен, но место для него есть.

Вторая версия принципиальной схемы силовой части Диммера

Дроссель в выходной цепи симистора нужен для того, чтобы погасить кучу помех, которые этот самый диммер генерирует. Помните, что мы включаем симистор когда нам хочется? Причём иногда (когда яркость мала) как-то так, знаете, ближе к концу синусоиды, где напряжение велико и близко к амплитудному. Возникает, конечно, резкий испульс тока через симистор и нагрузку. Попробуйте взять любой диммер и прислушаться к тому, как он трещит на малой яркости. Это и есть коммутационные импульсы. Так вот дроссель защищает нагрузку от них. Вообще, до кучи, диммеры с фазовым управлением оооочень сильно гадят в сеть: нагрузку-то мы худо-бедно защищаем, а сеть — нет, так что по его входу тоже не мешало бы поставить фильтры от помех.

Записки сумасшедшего: рабочие записиДо кучи есть её одна фишка — если мы коммутируем не активную нагрузку (лампочка, нагреватель), а индуктивную — например низковольтные лампочки с трансформатором (обычным, моточным а не электронным) — то, если вы помните из курса физики, в катушке напряжение опережает ток (поправьте если ошибся) за счёт самоиндукции. Чтобы наш симистор закрылся, нам надо чтобы ток через него прекратился. Наша схема выдаёт импульс на открытие симистора и «ждёт» когда он закроется при следующем переходе через ноль. Хренушки. Напряжение исчезло, ток его «догоняет» и, когда напряжение уже равно нулю — ток через симистор всё ещё течёт. Гы-гы… а там уже наступает новый полупериод — и симистор может вообще никогда не закрыться. Поэтому не есть хорошо подключать индуктивную нагрузку к таким диммерам. Так как мы считаем, что «наш» диммер относится чисто к управлению освещением, то нас это волнует мало. Однако для борьбы с этим эффектом и дополнительной перестраховки симистор зашутирован снабберной цепочкой из R7C2, задача которой тупо зашунтировать симистор от всяких «лишних» выбросов тока, возникающих и появляющихся при коммутации какой-нибудь хитрозадничной нагрузки. Подробнее можно поглядеть, например тут: http://www.radiohlam.ru/teory/snubber.htm. До кучи варистор, который тоже шунтирует симистор, призван защищать его от опять же высоковольтных выбросов при коммутации нагрузки.

Однако, я чего-то заболтался. Всё равно я ни хрена в этом не понимаю ;) Снова переходим к практике. Итак, мне захотелось получить не цветастую макетку, а красивую платку — я решил что новая версия силового модуля Диммера заслуживает нормальной платы — на крайняк удобнее будет отлаживать и допаивать, если потребуется. Плат я не делал давно — большинство конструкций попадали у меня под категорию навесного монтажа или «соедини готовые платы кабелями». Много раз читал про метод лазерного утюга и наконец-то решился попробовать, хе-хеее… Фоток будет много.

Но до начала — ещё небольшое замечание о прошивке диммера, из-за которой сейчас и наблюдается основной тормозняк (мне просто уже не интересно доводить до конца). Ядро диммера на всё той же ATMega8 было доведено до ума и до следующих фич. Поставил туда мелкий динамичек и сделал генерацию звуков при нажатии на кнопочки. Как же без этого? Ну и прикрутил туда RS-232-интерфейс, на MAX232 (на фото стоит её аналог) и сразу же через конвертор RS-232 <> USB связь с ноутом. Прошивку научил общаться в примитивном терминальном режиме, понимая что-то типа AT-команд, аналогичных нажатиям непосредственно на кнопки.

Новое ядро на ATMega8, с RS-232 и звуком Подключение платы через преобразователь RS-232 USB

Протокол общения планировалось доработать (сейчас я бросил работу на программном модуле приёма-передачи по USART: надо сделать её по прерываниям, чтобы не тормозила таймеры отсчёта квантов времени Диммера), чтобы общаться с девайсом можно было полноценно. А сам Диммер вообще должен был получиться универсальным устройством, управляемым как с компа, так и автономно через кнопочки/крутилки. Пока не доделал. Записал тестовую видюшку:

Начинаем практику. Так как я всего лишь пробовал, то взял первую попавшуюся в АШАНе (рядом пробегал) фотобумагу и сразу же попробовал нанести несколько линий, чтобы проверить как оно вообще наносится. Понравилось, и я стал делать всё начисто, сразу в двух экземплярах: если вдруг что запорю, запасной останется.

Бумага IceBerg, использованная для Лазерного УТюга Тест самого метода: какой ширины дорожки печатаются?  Прошкуренная заготовка из стеклотекстолита

Для начала шкурим начисто заготовку (чтобы блестело так чтоб фотик не мог сфокусироваться ;)) и обезжириваем ацетоном. Затем печатаем на принтере (у меня старенький HP LJ 1010 с заправленным картриджем) рисунок дорожек, не забывая его зеркально отобразить и ещё раз не забывая о том, что он печатается «сзади» платы и кидаем на это всё УТЮГ. Можно оставить погреться даже минуты две-три, пока бумага не начнёт желтеть. Дальше даём остыть до комнатной температуры и тащим под воду (подробнее и даже лучше этот же метод описан у Di HALT’а вот в этой статье: http://easyelectronics.ru/izgotovlenie-pechatnoj-platy-ot-i-do-video-urok.html), смывая бумагу.

Распечатка на фотобумаге ПЫТАЕМ (Утюжим!) Заготовка с рисунком дорожек после смывки бумаги

А теперь — привязываем верёвочку и кидаем сразмаху в хлорное железо.

Погружаем заготовку в травильную ванну Медь начинает потихоньку стравливаться

И ждём, периодически помешивая и наблюдая как медь стравливается, на краю ванночки образуются прикольные медные шарики, а потом из этой же ванночки достаётся нечто, напоминающее натурально ЖОПУ.

А на краю травильной ванночки остаются такие вот штуки А потом вылезает ЖОПА ^_^

Жопа ситуации была в том, что я забыл сделать именно то о чём писал выше — поставить галочку Mirror при печати. Плату пришлось переделать — вышло ещё лучше. После того как всё стравилось, достаём нашу плату из раствора, промываем, обрезаем по размеру и сразу же (или после, кому как нравится), сверлим в ней отверстия под элементы.

Полностью протравленная плата Заготовки плат обрезаны по размерам Теперь сверлим отверстия для элементов

Мне захотелось всё обрезать и засверлить до снятия тонера — всё равно потом шкурить. Тонер снимается опять же ацетоном, шкурим снова самой мелкой шкуркой до блеска и наносим флюс, в качестве которого мне под руку попался раствор канифоли в спирте.

Смываем тонер ацетоном Снова шкурим начисто самой мелкой шкуркой Наносим флюс из раствора канифоли в спирте

По старинке (так папик делал, мне нравилось) дорожки я тоже лужу — это красиво и защищает их от окисления. После того, как всё залужено — можно сразу же паяться (а мне конечно нетерпелось увидеть как чертёж в P-CAD’е превращается в готовую плату).

Плата готова к лужению и распайке элементов Залуженные платы, готово к пайке Пайка элементов (без смытой канифоли)

Ставим элементы, запаиваемся, обкусываем длинные хвостики выводов, промываем платы спиртом от остатков канифоли, включаем в сеть…. А чо это лампа всё время горит?!! Ах… ах, я ошибся и перепутал электроды у симистора! А именно те, между котороыми прикладывается управляющий импульс, который его открывает. Внимательнее надо читать документацию, внимательнее! И лучшее — враг хорошего: старая версия нормально работала, а мне захотелось перепроверить схему подключения симистора и оптопары. Исправляем монтаж прямо на плате — запарываем красивые дорожки, и включаем снова.

Два готовых силовых модуля Диммера Тестовое подключение модуля Исправление ошибок разводки платы

Само ничего не светится. Уже хорошо! Нажимаем кнопочку «On», затем несколько раз «+» и наблюдаем как накаливается спиралька лампы. На этот раз управляющий ток у симистора немного выше, ничего не дёргается на малых яркостях и сама яркость никуда не прыгает. Прибавляем. Работает! Подключаем прожектора — ничего не дымится. Симистор, конечно, темного тёплый — но для киловаттной нагрузки это нормально.

Лампочку можно зажигать еле-еле Накал спирали регулируется очень плавно Большие прожектора по 500 Вт тоже светят и ничего не горит

Релиз силовой платы Диммера крупным планомМожно себя поздравить с тем, что кое-как силовая часть выполнена. Вопросов осталась ещё куча. Например, защита по току — чтобы не погорел симистор, правильное охлаждение — хорошо бы спроектировать силовые модули так, чтобы они имели, например, общую фазу и их можно было бы ставить на один радиатор без изоляционных прокладок.

Теперь остаётся только ковырять прошивку и добавлять нужную функциональность. Из главных проблем существует ещё вот какая: помехозащищённость диммера от всяких случайных выбросов сетевого напряжения. Я имею ввиду вот что. Наша программа скидывает таймеры и начинает отсчёт нового полупериода (и времени включения симистора) от перехода сетевого напряжения черз ноль. А если это просто небольшой провал, который она приняла за ZeroCross? Лампа мигнёт или её яркость дёрнется. Предлагается программно вычислять частоту сети и ожидаемый период сигнала ZeroCross и всё, что не попадает в вычисленное значение +/-20% (например) — игнорировать.

Но это — программные задачи.

Благодарности

Я бы ни фига не разобрался в этом диммере, если бы не помощь следующих товарищей:

  1. Di HALThttp://easyelectronics.ru/upravlenie-moshhnoj-nagruzkoj-peremennogo-toka.html — вообще адский товарищч и маньяк своего дела!
  2. Форум iXBT — вот тут обсуждение моих больных идей про управление освещением: http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:800-5
  3. Отдельное спасибо Spliner с того же форума!
  4. Форум Electronix.ru, где аналогичные адские товарищи помогали мне разбираться с прошивкой и, если поискать, найдётся тысяча и одна тема про диммер.

Большое им человеческое спасибо!

Если вас заинтересовала информация из этого поста и вы хотите со мной связаться (или заказать Сборку щита / Консультацию), то пишите мне на почту info@cs-cs.net или звоните на +7-926-286-97-35. Отзываюсь на имя "Электрошаман".

10 Отзывов на “Многоканальный диммер PowerDimmer v2: Силовая часть”


  • 1 bvv040967

    Доброго времени суток!!!
    Случайно попал на Ваши описания джамшутства
    Сам когдато этим занимался в свободное от службы бремя, но это были случайные предложения.
    Заинтересовала Ваша разработка “Многоканальный диммер PowerDimmer v2″.
    Если это не коммерческая тайна, можно ли о ней поподробней.
    С уважением, Василий.

  • 2 CS  [Москва]

    А что именно поподробнее? Спрашивайте!

  • 3 bvv040967

    Интересуют возможности, схема, прошивка МК, если есть печатка
    инфа для повторения

  • 4 CS  [Москва]

    Ээээ… так схема выложена. Если хотите — скину на ваше мыло исходники прошивки. Но оно не дописано и As Is. Я там завис на нормальном интерфейсе передачи данных через RS-232.
    Печатка ядра — макетная плата. Схемы на него нет — совершенно обычное включение АТмеги8. Печатка силовой части есть старой версии — без ошибки разводки симистора в P-CAD 2002. Могу и её скинуть.
    Ещё какие подробности?

  • 5 CS  [Москва]

    Скинул. Если хотите — вопросы задавайте тут, пусть народ со стороны тоже почитает, как раз и статья дополнится

  • 6 Seveen

    CS скинь пожалуйста всю возможную инфу по данному проекту и может Твоя идея воплотиться до конца, с помощью Твоих единомышленников с другого саита :)

  • 7 CS  [Москва]

    А мне она в каком виде воплощения вернётся тогда?

  • 8 Seveen

    С возможностью управления через интернет :) По краине мере я сейчас заказал три Ардуино с интернет шилдами и очень хочеться Твое творения прикрутить к одному из МК.

  • 9 Seveen

    Не дописал.
    Исходник точно получишь.
    Заранее благодарен!

  • 10 CS  [Москва]

    А мне исходник не нужен. Высылаю. Он брошен и не дописан. Он на злом АСМе.
    И вот ещё что. Копирайты прошу сохранять. Там есть не мои участки кода, и мой протокол (личный).

Оставить отзыв

Вы должны войти на блог, чтобы оставить комментарий.