Mehki zaganjalnik (omejevalnik vpadnega toka) za izmenične in enosmerne obremenitve: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Vpadni tok/Vklop pri vklopu je največji trenutni vhodni tok, ki ga električna naprava porabi ob prvem vklopu. Vklopni tok je veliko večji od toka v stanju dinamičnega ravnovesja in to je vir številnih težav, kot so pregorevanje varovalk, okvara obremenitve, skrajšanje življenjske dobe obremenitve, iskrice na stikalih stikala … itd. Spodnja slika prikazuje pojav vpadnega toka na osciloskop Siglent SDS1104X-E. Dolga konica je jasna. V tem članku sem poskušal rešiti to težavo z enostavno, a učinkovito rešitev. Uvedel sem dva vezja za izmenične in enosmerne obremenitve.

Zaloge

Članek:

[1] Podatkovni list DB107:

[2] Podatkovni list BD139:

[3] Shematski simbol DB107 in odtis PCB:

[4] Shematski simbol BD139 in odtis PCB:

[5] Vtičniki CAD:

Korak 1: Vpadni tok, zajet na SDS1104X-E DSO (način za en posnetek)

AC zaganjalnik na sliki-1 prikazuje shematski diagram naprave. P1 se uporablja za priključitev vhoda 220V-AC in stikala ON/OFF na vezje. C1 se uporablja za zmanjšanje izmenične napetosti. Vrednost C1 določa tudi trenutno stopnjo ravnanja z napajanjem brez transformatorja, ki ga bo uporabljal preostanek vezja. V tej vlogi je bilo 470nF dovolj. R1 izprazni C1, da se izogne neželenemu visokonapetostnemu šoku, ko uporabnik odklopi napravo iz omrežja. R2 je 1W upor, ki je bil uporabljen za omejevanje toka.

2. korak: Slika 1, Shematski diagram mehkega zaganjalnika AC

BR1 je mostični usmernik DB107-G [1], ki je bil uporabljen za pretvorbo izmenične napetosti v enosmerno. C2 zmanjša valovanje in R3 izprazni C2 pri IZKLOPU. Zagotavlja tudi minimalno obremenitev za vzdrževanje popravljene napetosti na razumni ravni. R4 zmanjša napetost in omeji tok za preostanek tokokroga. D1 je 15V Zener dioda in je bila uporabljena za omejevanje napetosti pod 15V. C3, R5 in R6 gradijo časovno omrežje za rele. To pomeni, da zamuja aktiviranje releja. Vrednost R6 je bistvena, ne sme biti prenizka, da bi napetost preveč padla, in ne sme biti previsoka, da se skrajša odzivni čas omrežja. 1K je zagotovil zadovoljivo stopnjo praznjenja za relativno visoko preklopno hitrost ON/OFF. Z mojimi poskusi to omrežje zagotavlja dovolj zamude in odzivnega časa, seveda jih lahko spremenite glede na svoje aplikacije.

Q1 je tranzistor NPN BD139 [2] za vklop/izklop releja. D2 ščiti Q1 pred povratnimi tokovi induktorja releja. R7 je upor serije 5W, ki omejuje vklopni tok pri vklopu. Po kratki zakasnitvi rele povzroči kratek stik upora, polna moč pa velja za obremenitev. Vrednost R7 je nastavljena na 27R. Lahko ga spremenite glede na obremenitev ali aplikacijo.

Mehki zaganjalnik enosmernega toka Slika 2 prikazuje shematski diagram enosmernega zaganjalnika enosmernega toka. Gre za enostavnejšo različico mehkega zaganjalnika AC z nekaj manjšimi spremembami.

Korak 3: Slika 2, Shematski diagram DC zaganjalnika

P1 se uporablja za priključitev 12V napajanja in stikala ON/OFF na ploščo. R2, R3 in C2 ustvarijo omrežje zakasnitve za rele. R4 je trenutni omejevalni upor. Tako kot mehki zaganjalnik AC lahko prosto spreminjate omrežje zakasnitve in vrednosti R4 za svojo specifično obremenitev ali aplikacijo.

Postavitev tiskanega vezja Slika 3 prikazuje postavitev tiskanega vezja mehkega zaganjalnika AC. Vsi sestavni paketi so DIP. Plošča je enoslojna in jo je enostavno zgraditi.

4. korak: Slika 3, postavitev tiskanega vezja mehkega zaganjalnika AC

Slika 4 prikazuje postavitev tiskanega vezja DC zaganjalnika. Tako kot zgoraj so vsi sestavni paketi DIP, plošča pa je enoslojna.

5. korak: Slika 4, postavitev tiskanega vezja mehkega zaganjalnika DC

Za oba modela sem uporabil shematske simbole SamacSys in odtise PCB. Natančneje, za DB107 [3] in BD139 [4]. Te knjižnice so brezplačne in sledijo industrijskim standardom IPC. Uporabil sem programsko opremo CAD Altium Designer, zato sem uporabil vtičnik SamacSys Altium [5] (slika 5).

6. korak: Slika 5, vtičnik SamacSys Altium in knjižnice rabljenih komponent

Slika 6 prikazuje 3D pogled na mehki zaganjalnik AC, slika 7 pa 3D pogled na DC zaganjalnik.

Korak 7: Slika 6, 7: 3D pogledi iz mehkega in enosmernega zaganjalnika

Sestava Slika 8 prikazuje sestavljeno ploščo mehkega zaganjalnika izmeničnega toka, slika 9 pa sestavljeno enosmerno zagonsko enoto DC.

Korak 8: Slika 8, 9: Sestavljen (prvi prototip) DC in AC mehkega zaganjalnika

Shema ožičenja Slika 10 prikazuje shemo ožičenja mehkega zaganjalnika AC, slika 11 pa shemo ožičenja enosmernega zaganjalnika DC.

9. korak: Slika 10, 11: Sheme ožičenja izmeničnega in enosmernega zaganjalnika

Račun za materiale

Materiale si lahko ogledate na spodnji sliki

10. korak: Predmet materiala