Симисторная оптопара. Управление симистором. Переключатель
Симисторная оптопара (оптосимистор) принадлежат к классу оптронов и обеспечивают отличную гальваническую развязку между низковольтной управляющей частью схемы и силовой нагрузкой, посредством оптического канала. Они состоят из инфракрасного светодиода на основе арсенида галлия, соединенного посредством оптического канала с двунаправленным кремниевым симистором. Последний может быть дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения и размещенной на том же кремниевом кристалле.
Эти радиоэлементы особенно незаменимы при управлении более мощными
симисторами, например, при реализации реле высокого напряжения или большой мощности.Оптосимистор может размещаться в малогабаритном DIP-корпусе с шестью выводами. Цоколевка и внутренняя структура показана на рисунке.
Внутренняя структура оптосимистораНиже приведена таблица классификации симисторных оптопар МОС3009-МОС3083
| Ток светодиода оптосимистора, (мА) | Типы оптосимисторов | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 30 | МОС 3009 | МОС3020 | ||||
| 15 | МОС 3010 | МОС3021 | МОС3031 | МОС3041 | МОС3061 | МОС3081 |
| 10 | МОС 3011 | МОС3022 | МОС3032 | МОС3042 | МОС3062 | МОС3082 |
| 5 | МОС 3012 | МОС3023 | МОС3033 | МОС3043 | МОС3063 | МОС3083 |
| Напряжение на нагрузке | 110/120В | 220/240В | 110/120В | 220/240В | 220/240В | 220/240В |
| Схема обнаружения нуля | Нет | Нет | Да | Да | Да | Да |
| Максимальное обратное напряжение | 250 В | 400 В | 250 В | 400 В | 600 В | 800 В |
| Максимальное падение прямого напряжения на светодиоде оптосимистора | 1,5В | 1,5В | 1,5В | 1,5В | 1,5В | 1,5В |
| Максимально допустимое обратное напряжение светодиода оптосимистора | 3 В | 3 В | 3 В | 6 В | 6 В | 6 В |
| Максимально допустимый ток светодиода оптосимистора, не более мА | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
Для снижения помех желательно использовать симисторы, открывающиеся при переходе через ноль напряжения питания.
Оптосимисторы без обнаружения нуля чаще используются с резистивной нагрузкой или в случаях, когда напряжение питания должно отключаться.Когда симистор находится в проводящем состоянии, максимальное падение напряжения на его выводах обычно равно 1,8в (максимум 3 вольта) при токе до 100 мА.
Ток удержания, поддерживающий проводимость выходного каскада оптосимистора, равен 100 мкА, каким бы он ни был (отрицательным или положительным) за полупериод питающего напряжения.
Ток утечки выходного каскада в закрытом состоянии варьируется в зависимости от модели симисторной оптопары. Для оптосимисторов с обнаружением нуля ток утечки может достигать 0,5 мА, если светодиод находится под напряжением.
У инфракрасного светодиода обратный ток утечки равен 0,05 мкА (максимум 100мкА), и максимальное падение прямого напряжения 1,5 вольт для всех моделей оптосимисторов.
Максимальный импульсный ток в проводящем состоянии переключателя выходного каскада – не более 1 А.
Полная рассеиваемая мощность оптосимистора не должна превышать 250 мВт (максимум 120 мВт для светодиода и 150 мВт для выходного каскада при температуре 25 градусов.)
Типичная схема подключения, расчеты элементов.
Сопротивление ограничительного резистора Rдиода зависит от минимального прямого тока инфракрасного светодиода, необходимого для отпирания симистора.
Для примера рассчитаем Rдиода для оптосимистора МОС3083 и напряжения питания +5 вольт. В нашем случае максимальный ток, который может пропустить через себя светодиод оптосимистора 60 мА, рабочий ток 5 мА. Следует принять ток светодиода 10 мА с учетом снижения эффективности светодиода в течении срока службы, постепенного ослабления силы тока (запас 5 мА).
Таким образом Rдиода = (5-1,5)/0,01 = 350 Ом (ближайшее 360 Ом).
При использовании транзисторного ключа, следует учитывать падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения – порядка 0,3 вольта и расчеты проводить не для 5 вольт, а 4,7 вольт.
В таком случае Rдиода составит 320 Ом (ближайшее 330 Ом).Рассмотрим
типичную схему подключения симисторной оптопары.Резистор
R на схеме включать необязательно, если нагрузка чисто резистивная. Однако, если симистор защищен цепочкой Rзащ-Cзащ (смотрите подробнее — защита симистора), резистор R позволяет ограничить ток через управляющий электрод оптосимистора.В случае индуктивной нагрузки проходящий через симистор ток и напряжение находятся в противофазе. Так как симистор перестает быть проводником, когда ток проходит через ноль, конденсатор
Сзащ может разряжаться через оптосимистор. Тогда резистор R ограничит этот ток разряда. Зная, что максимально допустимый ток для оптосимистора 1 ампер и, приняв за максимальное значение действующего напряжения в сети 260 вольт, рассчитаем минимальное значение сопротивления R:R = 260 х √2 / 1 = 368 Ом (ближайшее 360 Ом).
Слишком большая величина может привести к нарушению работы.
Значение резистора
Rупр может быть в диапазоне от 100 до 500 Ом. Резисторы R и Rупр вводят задержку отпирания симистора, которая будет тем значительнее, чем выше сопротивления этих резисторов.Защитная цепочка для симистора просто необходима. Для оптосимисторов с обнаружением нуля, такой как МОС3083, — желательна. Для высокоиндуктивной нагрузки значение
Rзащ необходимо увеличить до 360 Ом.Практические замечания
В выше приведенной схеме нагрузка подключается к аноду А1. Если подключить к аноду А2, схема работать не будет, нагрузка будет подключаться сразу и не будет управляться электродом.
Глядя на
структурную схему симистора, можно заметить, что управляющий электрод находится рядом с анодом А1. И сопротивление между ними невелико. Так, например для симистора ВТА41 оно составляет 60 Ом. Положение анодов для симистора ВТА41 приведено на рисунке ниже.
Симистор ВТА41Как видно из рисунка теплоотводящая часть симистора может быть изолированной или может служить дополнительным выводом анода А2. Это нужно учитывать перед креплением на радиатор.
Радиатор для симистора следует выбирать в зависимости от рабочего тока, который будет протекать через нагрузку, и от падения напряжения на переходе между анодами А1 и А2. Так в открытом состоянии падение напряжения Ua1a2 на симисторе ВТА41 составляет 0,9 вольт.
Мощность, выделяемую в качестве тепла на радиаторе, вычислить просто.P = Ua1a2 х IнагрЕсли мощность нагрузки 1 кВт, то ток, проходящий через симистор, составит приблизительно 4,5 ампера. Следовательно, симистор должен рассеять примерно 4 Вт тепла. И чем больше ток, проходящий через симистор, тем больший необходимо установить радиатор.
Так, если на симистор ВТА41 посадить радиатор 14х14 мм и нагрузку в 1 кВт, симистор долго не протянет, температура будет обжигающей.
При размере радиатора 60х66 мм (что в 20 раз больше) — температура уже 60 градусов и он сможет обеспечить стабильную работу симистора в вентилируемом корпусе. Увеличив нагрузку до 2 кВт, придется увеличить площадь радиатора. Нагрев — это проблема симистора и никуда от этого не денешься.Радиаторы 66х60 мм и 14х14 мм.Радиаторы 66х60 мм и 80х110 ммПереключение нагрузок управляющим сигналом
Иногда нужно не просто отключать или включать нагрузки с помощью симистора, а еще и переключать их. Самые распространённые реле обычно так и работают. Если через катушку реле проходит достаточный ток, замыкаются контакты, если нет – автоматически замыкаются другие контакты. Происходит переключение.
Чтобы заставить переключаться нагрузки на симисторе необходимо создать условия, при которых нагрузки будут управляться одним сигналом. При этом если подача напряжения (например, +5 вольт) открывает один оптосимистор, второй должен тут же закрыться. Такую схему легко реализовать, если использовать на входе второго оптосимистора простой инвертор на транзисторе.
Транзистор работает в ключевом режиме. При открытии создает на светодиоде оптрона фактически нулевое напряжение. Ток через второй оптосимистор не протекает, он закрыт. Первый оптрон работает как обычно. Все поменяется при отсутствии управляющего сигнала. Произойдет переключение как в обычном реле.
Схема может работать даже от маломощного источника сигнала. Например, можно использовать выходы элементов логики или микроконтроллеров.
Без подачи управляющего сигналаПодаем сигналВторой вариант схемы проще, но зависит от реализации схемы источника сигнала. Если, например, внутри микросхемы триггера «нулевой» выходной сигнал означает заземление выходного контакта, то схема будет работать. Нужно смотреть внутреннюю структуру конкретного источника.
Ссылки на основные компоненты:
Оптосимисторы МОС3083 и др.
Симисторы на 16 ампер
Симисторы на 20 ампер
Симистор BTA40
Симистор BTA41-600B
Валерий
Добрый человек ! Прекрасное толкование, если позволите частный вопросик, на оптическом входе “0” выход ключа нужен ON на входе “5” выход OFF судя по Вашему примечанию это невозможно ?
Николай
Извините забыл сообщить, что пуск двигателя – именно – “плавный”, благодаря конденсаторам С2, С2а , в третьем скрине.
3
org/Person”> НиколайНа верхнем выводе якоря, при переключениях, будет или L или N, а на нижнем N или L, а это и есть реверс. Проще представить L и N, заменив на “+” и “-” . У некоторых стиралок применяется выпрямитель. Ведь при переменном токе изменение направления ЭДС происходит одновременно и в ОВ и в якоре. Двигатели такого типа работают как от постоянки, так, и, от переменки. Нагрузка силового симистора может быть как со стороны электрода Т1, так и со стороны Т2. Это как в простом выключателе. На выводе -12V по схеме – “шасси”, но так как не прорисован источник, пришлось так обозначить. На пускателе ПМЛ1501 (спаренный) схема работает, так ведь не устраивает, не нравятся мне “хлопушки”. Кстати R330Om на Вашей схеме не управляющий, а удерживающий (запирающий) симистор от всяких “неожиданностей”. А вот другой, что в цепи оптосимистора – управляющий. Извиняюсь за свою “неожиданность” – первый скрин сбросил “недоработанным”, потом исправился! На последнем скрине (помечено РЧО на первом) все проверено – регулирует обороты от 16000 и почти до минимальных, не зависимо от приложенной нагрузки (в разумных пределах конечно).
И не забывайте о пусковых токах. Возможно симисторы окажутся слабоватыми.
-
Давайте по порядку. При управлении схемой от 12 вольт ограничивающий резистор для оптопары MOC3063 маловат.
С расчетом на выгорание оптимальным будет 1.2 кОм (для тока 8 мА) максимум 2 кОм (можно 2.1 кОм, но такого номинала нет). 1 кОм маловато, но работать разумеется будет. Это все с учетом, если у Вас на 2 выводе оптосимисторов именно земля, а не -12В. ( В случае -12В сопротивление нужно увеличивать еще в два раза).
Далее, управляющие электроды всех симисторов подключены не правильно. Нужно подключать к 4, а не 6 выводу оптосимистора. Оптимальное значение резистора между 6 выводом оптосимистора и электродом А2 симистора 360 Ом, между 4-ым выводом и электродом А1 – 330 Ом. (номинал 310 мне не встречался).
Двигатель является индуктивной нагрузкой. Снабберные цепочки для индуктивной нагрузки просто необходимы. Конденсатор 0,01мкФ 350В и выше, резистор до 360 Ом (для высокоиндуктивных нагрузок). Это рекомендация производителя оптосимисторов.
В целом присмотритесь внимательно к схеме. +12В подается либо на 1,4 оптосимистор, либо на 3,4. Вопрос, что при этом изменяется для двигателя. Он получает одно и тоже напряжения. -
Николай
Здравствуйте! Иконка скрепки, при наведении курсора, изменяет цвет. Но на этом всё удовольствие – она неконтактильна. Оптрон у меня будет при каждом симисторе из четырех. И само собой реверс при полной остановке двигателя. Оказывается нажимал не на ту “скрепочку”. Включаться будут попарно: два красных или два зеленых симистора.
Меня интересует, правильно ли посчитаны номиналы резисторов. В снабберных цепочках, думаю, нет необходимости? Тумблер со средним положением. В электро инструментах реверс производится именно якорем. А в моем варианте можно и якорем и, полюсными обмотками. Здравствуйте! С Рождеством Вас! Так уж сложилось, что я очень редко работаю с мощными электродвигателями. Вижу у Вас серьезная задумка. Но, на сколько я понимаю, в болгарках или электродрелях реверс включается путем переключения напряжения на другие обмотки. Изменение направления тока с помощью симисторов, звучит как-то не корректно (ведь мы имеем дело с переменным током). Я так понимаю, с помощью оптосимисторов напряжение должно подаваться, то на прямую, то на реверсивную обмотку. Но при этом, по идее, достаточно двух оптронов. Плюс нельзя забывать о инерционном движении двигателя.
Возможно, нужна обмотка, фиксирующая отсутствие вращения (напряжения) и разрешающая реверс. Или делать все вручную. Как, собственно, и предполагается при использовании трехфазных реверсивных реле. Вот, что пишет производитель: “Не переключайте реверс до полной остановки двигателя!
Для изменения направления вращения используйте 3-позиционный переключатель с фиксацией в среднем положении (стоп)”.
Кстати, к сообщениям можно прикреплять рисунки или pdf-файлы до 1,5 Мб. Нужно нажать на значок скрепки в поле комментария. В целях безопасности другие переписки не приветствуются. Спасибо за понимание.Николай
Здравствуйте! Всех с Новым Годом 2021! Мой вопрос посложнее.. Собираю реверсивный пускатель ~220V для управления двигателем от стиральной машины-автомат (по принципу сходный с моторами: болгарок, эл.
2
4,3 кОм – это очень условно и это только резистивное сопротивление. Таким образом я хотел сказать, что при воздействии оптической связи внутри оптосимистора, сопротивление его канала между ножками 4 и 6 уменьшается, через канал начинает протекать ток. Этот ток протекает через упр. электрод и почти мгновенно открывает симистор (в нашем случае при переходе фазы через ноль).
2)*4300 Ом = 10,75Вт….moc3081 расплавилась бы просто. Или вы имели ввиду что то другое?Я так же попробовал создать эквивалентную схему в сервисе www.falstad.com вот ссылка на нее
http://tinyurl.com/y7783k9q
Тут уже внес это сопротивление в общую цепь с симистром и нагрузкой и вроде все стало получше, но наверное тоже что то не то…вообще говоря тут в такой эквивалентной схеме можно совсем убрать сопротивление 4,3кОм.. ибо оно мешает нормально симистру открыться…но это другой разговор, так как не факт что я верно ее составил.
4
Добрый день! Резистор R1, я так понимаю это резистор, который подходит к 6-ой ножке оптосимистора, R на схеме. В случае использования паяльника как нагрузки этот резистор можно не ставить, т.к. не обязательно ставить Rзащ и Cзащ. Они нужны для защиты от индуктивной нагрузки, а резистор R ограничивает ток разряда конденсатора Сзащ через оптосимистор (когда еще закрыт симистор).
Но в случае если на устройство будут воздействовать помехи, они могут сыграть такую же злую шутку как индуктивная нагрузка. Никогда не знаешь точно, что может произойти. Лишняя защита никогда не помешает. Помехи могут быть разного рода и они не ощущаются. Они причина случайных проколов в работе. Я провел много экспериментов с симисторами и последствия тому – десяток сгоревших. Что касается Rупр разработчики рекомендуют значения от 100 до 500 Ом, а еще, что он необходим только тогда, когда входное сопротивление управляющего электрода слишком высоко. Все мои коллеги советуют не заморачиваться и ставить как в даташите. Не ставить совсем как-то совсем не логично. 330 Ом показывают стабильные результаты при разных значениях входного сопротивления управляющего электрода. НО ДАВАЙТЕ ПОДУМАЕМ. На Rупр и на внутреннем сопротивлении управляющего электрода должно упасть напряжение управления. Так МОС3081 в открытом состоянии имеет сопротивление порядка 4,3 кОм и при напряжении 220 вольт будет пропускать ток порядка 50 mA. При Rупр – 330 Ом и внутреннем сопротивлении управляющего электрода – 50 Ом, на управляющем электроде будет порядка 2,5 вольт. Через Rупр потечет ток порядка 7mA и почти 50 mA через управляющий электрод. Уменьшая Rупр, уменьшим ток через управляющий электрод. Измеряйте входное сопротивление вашего симистора и делайте выводы. У BTA41 – 60 Ом, у ВТА16 – 270 Ом, везде по разному и нет единого ответа каким должно быть Rупр.1
Добрый день, интересная статья. Возникла пара вопросов, по резистрам R1 и Rупр, если можете помогите убедиться что их можно не ставить вообще? Моя задача, схема такая же как у вас в статье одни в один, только не задвоенная (половину по горизонтали отрезать в последнем рисунке). То есть оптосимистр управляет более мощным симистром BT138 600E минимальный ток управления 0,025A .
Оптосимистр moc3041 и нагрузка у меня это обычный паяльник (хочу сделать управление через компаратор чтобы можно было температуру регулировать). Мощность паяльника 200-300вт. И мне не понятно каким делать R1 и Rупр. Да и вообще нужно ли их ставить?Информации по этим резистрам в рунете ноль, точнее все что я нашел это что номиналы их можно менять. Хорошо что хоть в вашей статье что то увидел, но хочеться разоборатся до конца. Вы пишете что R1 можно вобще не ставить, но тогда что будет ограничивать ток упр.электр. мощного симистра? Зачем вообще Rупр? тем более вы написали что R1 уже вводит задержку управления, два резиста занимаются одним и тем же?
org/Comment” itemscope=””>Простите, перечитываю Ваш вопрос, не могу вникнуть в его суть. Если Вы имеете в виду управление оптопарой с помощью элементов логики, то есть несколько нюансов. На первый вывод нужно подать такое же напряжение, каким питается микросхема логики. На второй вывод подключается логический сигнал этой микросхемы. При подаче логической “1” – оптосимистор будет отключен “OFF”, логического нуля – включен “ON”. Ограничительный резистор на первом выводе оптрона может быть и не нужен, поскольку у микросхем логики итак небольшой втекающий ток.
org/Comment” itemscope=””>Николай
Да попросту не имею макетки. А собирать буду сразу прототип. И схемку придумал, только что! Зажигаться должны будут одноименные лампочки, две другие, как я полагаю, не имеют права, даже моргнуть!! Все у меня, кроме одной оптопары, имеется. Но продавец обещал подсобить. А лампочки будут светодиодные без всяких внутренних наворотов, а лучше просто по два встречно параллельных светодиода с соответствующими резисторами (как в выключателях с подсветкой бывало). А там где общая точка, после ламп будет уже одна лампа накаливания. Ведь просто лампочки в дефиците уже, а вот у светодиодов и реакция повыше. Получится – постараюсь отписаться. И еще.. Мне кажется разницы нет межу 4 и 6 ногами оптопары. Вот если только внутреннее устройство “zero” вносит какие либо запреты по этому поводу? Спасибо Вам! Огромное!
org/Comment” itemscope=””>Не заметил сразу, что фаза подключается с разных сторон. Теперь более логично. Думаю схема должна заработать. Не спешите только спаивать, проверьте на макетной плате. Порой причуды вылазят из ни откуда. Возможно схема еще заставит понервничать. Но теоретически теперь все ОК.
С расчетом на выгорание оптимальным будет 1.2 кОм (для тока 8 мА) максимум 2 кОм (можно 2.1 кОм, но такого номинала нет). 1 кОм маловато, но работать разумеется будет. Это все с учетом, если у Вас на 2 выводе оптосимисторов именно земля, а не -12В. ( В случае -12В сопротивление нужно увеличивать еще в два раза).
Далее, управляющие электроды всех симисторов подключены не правильно. Нужно подключать к 4, а не 6 выводу оптосимистора. Оптимальное значение резистора между 6 выводом оптосимистора и электродом А2 симистора 360 Ом, между 4-ым выводом и электродом А1 – 330 Ом. (номинал 310 мне не встречался).
Двигатель является индуктивной нагрузкой. Снабберные цепочки для индуктивной нагрузки просто необходимы. Конденсатор 0,01мкФ 350В и выше, резистор до 360 Ом (для высокоиндуктивных нагрузок). Это рекомендация производителя оптосимисторов.
В целом присмотритесь внимательно к схеме. +12В подается либо на 1,4 оптосимистор, либо на 3,4. Вопрос, что при этом изменяется для двигателя. Он получает одно и тоже напряжения.
Меня интересует, правильно ли посчитаны номиналы резисторов. В снабберных цепочках, думаю, нет необходимости? Тумблер со средним положением. В электро инструментах реверс производится именно якорем. А в моем варианте можно и якорем и, полюсными обмотками.
Возможно, нужна обмотка, фиксирующая отсутствие вращения (напряжения) и разрешающая реверс. Или делать все вручную. Как, собственно, и предполагается при использовании трехфазных реверсивных реле. Вот, что пишет производитель: “Не переключайте реверс до полной остановки двигателя!
Для изменения направления вращения используйте 3-позиционный переключатель с фиксацией в среднем положении (стоп)”.
Кстати, к сообщениям можно прикреплять рисунки или pdf-файлы до 1,5 Мб. Нужно нажать на значок скрепки в поле комментария. В целях безопасности другие переписки не приветствуются. Спасибо за понимание.
2)*4300 Ом = 10,75Вт….moc3081 расплавилась бы просто. Или вы имели ввиду что то другое?
Но в случае если на устройство будут воздействовать помехи, они могут сыграть такую же злую шутку как индуктивная нагрузка. Никогда не знаешь точно, что может произойти. Лишняя защита никогда не помешает. Помехи могут быть разного рода и они не ощущаются. Они причина случайных проколов в работе. Я провел много экспериментов с симисторами и последствия тому – десяток сгоревших. Что касается Rупр разработчики рекомендуют значения от 100 до 500 Ом, а еще, что он необходим только тогда, когда входное сопротивление управляющего электрода слишком высоко. Все мои коллеги советуют не заморачиваться и ставить как в даташите. Не ставить совсем как-то совсем не логично. 330 Ом показывают стабильные результаты при разных значениях входного сопротивления управляющего электрода. НО ДАВАЙТЕ ПОДУМАЕМ. На Rупр и на внутреннем сопротивлении управляющего электрода должно упасть напряжение управления. Так МОС3081 в открытом состоянии имеет сопротивление порядка 4,3 кОм и при напряжении 220 вольт будет пропускать ток порядка 50 mA.
При Rупр – 330 Ом и внутреннем сопротивлении управляющего электрода – 50 Ом, на управляющем электроде будет порядка 2,5 вольт. Через Rупр потечет ток порядка 7mA и почти 50 mA через управляющий электрод. Уменьшая Rупр, уменьшим ток через управляющий электрод. Измеряйте входное сопротивление вашего симистора и делайте выводы. У BTA41 – 60 Ом, у ВТА16 – 270 Ом, везде по разному и нет единого ответа каким должно быть Rупр.
Оптосимистр moc3041 и нагрузка у меня это обычный паяльник (хочу сделать управление через компаратор чтобы можно было температуру регулировать). Мощность паяльника 200-300вт. И мне не понятно каким делать R1 и Rупр. Да и вообще нужно ли их ставить?Информации по этим резистрам в рунете ноль, точнее все что я нашел это что номиналы их можно менять. Хорошо что хоть в вашей статье что то увидел, но хочеться разоборатся до конца. Вы пишете что R1 можно вобще не ставить, но тогда что будет ограничивать ток упр.электр. мощного симистра? Зачем вообще Rупр? тем более вы написали что R1 уже вводит задержку управления, два резиста занимаются одним и тем же?Оптосимистор и фотосимистор принцип действия и применение…
Привет, Вы узнаете про оптосимистор, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое
оптосимистор, фотосимистор , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база.
оптосимистор принадлежат к классу оптронов и обеспечивают очень хорошую гальваническую развязку (порядка 7500 В) между управляющей цепью и нагрузкой. Эти радиоэлементы состоят из Арсенид-гелиевого инфракрасного светодиода, соединенного посредством оптического канала м двунаправленным кремневым переключателем. Последний может дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения и размещенной на том же кремниевом кристалле.
Эти радиоэлементы особенно незаменимы при управлении более мощными симисторами, например при реализации реле высокого напряжения или большей мощности. Подобные оптопары были задуманы для осуществления связи между логическими элементами с малым уровнем напряжения (например, вентиль TTL) и нагрузкой, питаеой сетевым напряжением (110 или 220 вольт).
Оптосимисторы относится к виду оптронов с отличными электрическими параметрами. Они создают крайне надежную гальваническую развязку, выдерживающую напряжение порядка 7,5кВ, имеющуюся между подключенной управляемой нагрузкой и схемой управления.
фото оптосимистора MOC3063
Данные радиокомпоненты построены из арсенид-галлиевого ИК светодиода, имеющего связь с кремниевым двухканальным переключателем. В свою очередь этот переключатель может иметь в своем составе отпирающий элемент, который включается в момент перехода через ноль питающего переменного напряжения.
Оптосимисторы необычно полезны при осуществлении контроля за более мощными симисторами. Аналогичные оптосимисторы были спроектированы для реализации связи между нагрузкой, которая питается переменным напряжением 220 вольт и логикой с низким уровнем напряжения.
Оптосимистор, как правило, выпускаются в компактном DIP-корпусе, имеющий шесть контактов. Его внутренняя схема, параметры, а так же распиновка, показаны ниже.
фотосимистор ы — это симисторы с фотоэлектронным управлением, в которых управляющий электрод заменен инфракрасным светодиодом и фотоприемником со схемой управления. Основным достоинством таких приборов является гальваническая развязка цепи управления от силовой цепи.
В качестве примера на рис. 3, а показана структурная схема фотосимистора, выпускаемого фирмой «Сименс» под названием СИТАК, а его условное схематическое изображение приведено на рис. 3, б. Этот прибор потребляет по входу управления светодиодом ток около 1,5 мА и коммутирует в выходной цепи переменный ток 0,3 А при напряжении до 600 В. Такие приборы находят широкое применение в качестве ключей переменного тока с изолированным управлением. Они также могут использоваться при управлении более мощными тиристорами или симисторами, обеспечивая при этом гальваническую развязку цепей управления. Малое потребление цепи управления позволяет включать СИТАК к выходу микропроцессоров и микроконтроллеров. В качестве примера на рис. 4 приведено подключение прибора СИТАК к микропроцессору для регулирования тока в нагрузке, подключенной к сети переменного напряжения 220 В при максимальной мощности до 66 Вт.
Рис.3.Структура фотосимистора СИТАК (а) и его схематическое изображение (б)
Рис.
4 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Подключение фотосимистора СИТАК к микропроцессору
Оптосимистор может размещаться в малогабаритном DIP-корпусе с шестью выводами, его цоколевка и внутренняя структура показана на рисунках ниже.
Эти радиоэлементы особенно незаменимы при управлении более мощными симисторами, например при реализации реле высокого напряжения или большей мощности.
Для решения вопроса нам подойдут любые оптроны со схемой детектора нуля. Эти оптроны позволяют избавиться от радиопомех которые присущи при работе симисторов и тиристоров.
Ниже приведена таблица, все выбранные оптроны отличаются минимальным гарантированием током управления и максимальным рабочим напряжением.
Для поставленной задачи подойдет любой.
Более тонко в вникать в характеристики нет смысла. Рассмотрим основные параметры и схемы подключения.
или
Эти схемы ничем принципиально не различаются, только где будет подключена нагрузка, но хочу обратить внимание нагрузка должна быть активного фактора.
Если в нагрузке присутствует индуктивность эти необходимо использовать схемы с защитой оптосимистора и силового симистора (но здесь их рассматривать не будем).
В этой схеме есть два элемента которые надо рассчитать, но на практике такие расчеты делаются редко, “один раз рассчитал и на всю жизнь”.
Но я считаю этими приемами надо владеть.
Расчет сопротивления RD.
Расчет этого резистора зависит от минимального прямого тока инфракрасного светодиода, гарантирующего отпирание симистора.
Следовательно RD=(+VDD -1.5)/If
Например, для схемы транзисторного управления (которое используется в схемах регуляторов температуры), с напряжением питания + 12 В и напряжением на отрытом транзисторе (Uкэ нас) равном 0,3 В +VDD = 11.7 B и If должен быть находится в диапазоне 15 и 50 мА для MOC3041. Следует принять If = 20 мА с учетом снижения эффективности светодиода в течении срока службы (запас 5 мА), целиком обеспечения работу оптопары с постепенным ослаблением силы тока.
Таким образом имеем:
RD=(11.7-1.5)/0.02= 510 Ом.
Полученное значение даже вписывается в стандартный ряд сопротивлений.
Расчет сопротивления R.
Это сопротивление если работа идет на чисто активную нагрузку можно даже не ставить, но это только для лабораторных условий. Поэтому для надежной работы объясню как его рассчитать и его назначение.
Управляющий электрод оптосимистора может выдержать определенный максимальный ток. Превышение этого тока вызовет повреждение оптрона. Нам необходимо рассчитать сопротивление, чтобы при максимальном рабочем напряжении сети (например, 220 В) ток не превышал максимально допустимый.
Для выше указанных оптопар максимальной допустимый ток 1 А.
Минимальное сопротивление резистора R:
Rmin=220 В * 1,44 / 1 А = 311 Ом.
С другой стороны слишком большое сопротивление может привести к нарушению работы схемы (будет перебои с включением силового симистора).
Поэтому принимаем сопротивление из стандартного ряда R=330 или 390 Ом.
Расчет сопротивления Rg.
Резистор Rg необходим, только в случаи высокочуствительного управляющего электрода симистора. И обычно может составлять от 100 Ом до 5 кОм. рекомендуем ставить 1 кОм.
Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору
В этой схеме имеется два компонента, которые необходимо вычислить, но фактически подобные расчеты параметров выполняются не всегда. Но все, же приведем эти расчеты параметров для информации.
Расчет параметра резистора RD. Вычисление сопротивления данного резистора влияет от наименьшего прямого тока ИК светодиода, обеспечивающего открытие симистора. Таким образом,
RD = (+VDD -1,5) / If
Допустим, для схемы с транзисторным контролем (которое применяется довольно часто в схемах регуляторов температуры), имеющим питания 12В и напряжение на открытом транзисторе (Uкэ) 0,3 В; VDD = 11,7 B и следовательно диапазон If приблизительно равен 15мА для MOC3041.
Необходимо сделать If = 20 мА с учетом понижения эффективности свечения светодиода в течении срока службы (добавить 5 мА) получаем:
RD=(11,7В — 1,5В)/0,02А = 510 Ом.
Расчет параметра сопротивления R. Управляющий электрод оптосимистора может выдержать определенный максимальный ток. Увеличение данного параметра выводит из строя оптрон. Следовательно, нужно вычислить сопротивление, чтобы при наибольшем напряжении сети (к примеру, 220 В) ток не был больше максимально допустимого параметра.
Для примера возьмем максимально-допустимый ток в 1А, тогда сопротивление будет равно:
R=220 В * 1,44 / 1 А = 311 Ом.
Нужно иметь в виду, что слишком большое сопротивление данного резистора может оказать нарушение в стабильности включения оптосимистора.
Расчет параметра сопротивления Rg. Резистор Rg подключается, только если электрод симистора имеет повышенную чувствительность. Как правило, сопротивление Rg находится в диапазоне от 100 Ом до 5 кОм. Желательно применять 1 кОм.
В случае если в управляемой нагрузке есть индуктивная составляющая, то необходимо применять другую схему подключения с защитой силового симистора и оптосимистора.
Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору
Сигнал, поступающий от оптосимистора на управляющий электрод симистора, нужен только для его открывания. Но при большой частоте переключения коммутируемого напряжения, возникает большая вероятность спонтанного включения управляемого симистора, даже если отсутствует сигнал управления.
Факторами ложных срабатываний могут быть выбросы напряжения при включении ключа, подключенного к индуктивной нагрузке, импульсные помехи в линиях питания нагрузки. Действенный способ устранения данных неприятных моментов – применение в схеме снабберной (демпфирующей) RC – цепочки, которая подключается параллельно выходу ключевого блока.
Конденсатор в снабберной RC-цепи — металлопленочный с номиналом от 0,01 до 0,1 мкФ, сопротивление резистора составляет 20…500 Ом. Данные параметры элементов необходимо рассматривать исключительно в качестве приблизительных величин.
См. также
- электронное реле , электромагнитное реле ,
- твердотельное реле ,
- оптопара , оптрон ,
- геркон , герконовое реле ,
- фототиристор , фототиристоры ,
- полупроводниковый диод , вах диодов ,
- фототранзисторы , фототранзистор ,
- фоторезистор , фоторезисторы ,
- фотодиод ,
В общем, мой друг ты одолел чтение этой статьи об оптосимистор.
Работы в переди у тебя будет много. Смело пишикоментарии, развивайся и счастье окажется в ваших руках.
Надеюсь, что теперь ты понял что такое оптосимистор, фотосимистор
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Электроника, Микроэлектроника , Элементная база
6-контактный DIP-драйвер симисторного оптрона с нулевым переходом (600 В пик.)
%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > ручей 2022-09-08T12:36:45+02:00BroadVision, Inc.2022-09-08T12:37:29+02:002022-09-08T12:37:29+02:00Acrobat Distiller 22.0 (Windows)application/pdf
”Оптопара MOC3063, BTA 16 TRIAC – PLCGOODS Automation
Все о твердотельных реле и микросхемах TRIAC : BTA16 TRIAC и MOC3063 оптопараКогда дело доходит до включения и выключения устройства переменного тока, реле может без проблем справиться с этой задачей. Реле представляет собой довольно мощный электромеханический переключатель, который может переключать большие нагрузки, имеет очень низкое контактное сопротивление, поэтому практически не имеет потерь мощности на стороне переменного тока и обеспечивает гальваническую развязку.
Единственная проблема в том, что реле все же частично механическое, а значит, переключается довольно медленно, не переключается бесшумно, его контакты со временем изнашиваются, при размыкании контактов могут образовываться пятна и катушка должна быть постоянно запитана. Чтобы противодействовать этим проблемам, стал популярен другой тип реле, полностью электрическое реле, так называемое реле 9.
0013 твердотельное реле , и хотя в настоящее время вы можете получить такое мощное твердотельное реле на 40 ампер примерно за 3-4 доллара в Китае.
На рис. 1 показан типичный модуль твердотельного реле производства FOTEK
.Давайте поговорим об основах таких твердотельных реле, потому что, хотя в их названии есть слово «реле», на самом деле они имеют очень мало общего с реле, с которыми мы знакомы. Во-первых, все они имеют входную сторону и сторону нагрузки. Со стороны нагрузки мы можем просто подключить наше устройство переменного тока в сочетании с нашим напряжением переменного тока, как мы это сделали бы с контактами традиционного реле.
Рисунок 2: показывает внутреннюю часть типичного реле
На вход мы просто должны подать постоянное напряжение, которое твердотельное реле имеет на своем корпусе, чтобы пропустить ток через вход, который, таким образом, замыкает переключатель на стороне нагрузки и, следовательно, активирует устройство переменного тока.
На самом деле это довольно просто, поэтому давайте создадим тестовую схему с переменным напряжением 24 вольта из соображений безопасности и резистором 1 кОм на стороне нагрузки и входным напряжением 5 вольт. После подачи входного напряжения мы сразу замечаем, что входной ток/мощность твердотельного реле намного ниже, чем входной ток/мощность традиционного реле.
И если мы посмотрим на напряжение на резисторе 1 кОм на осциллографе , мы увидим синусоиду сетевого напряжения, что означает, что переключатель нагрузки работает без проблем, но если мы измерим максимальное напряжение на резисторе , мы получаем только значение 35,4 вольта, в то время как выходное напряжение моего трансформатора имеет пиковое напряжение 36,2 вольта.
Это означает заметное падение напряжения примерно на 1,46 В на контактах нагрузки твердотельного реле, что, очевидно, свидетельствует о потере мощности. Чтобы лучше понять эту проблему, я удалил нагрузку и источник напряжения со стороны нагрузки и вместо этого напрямую подключил свой блок питания лабораторного стола, который я установил на ограничение тока 1 ампер.
Этот ток создал падение напряжения на 0,87 В на контактах нагрузки, и, следовательно, с увеличением потребления тока на стороне нагрузки мы производили все больше и больше потерь мощности, что является большим недостатком по сравнению с традиционными реле, но, по крайней мере, оно должно быть в состоянии. чтобы включить и выключить мой пример с лампочкой намного быстрее.
После подачи прямоугольной волны частотой 1 килогерц на вход мы видим, что выходные контакты остаются замкнутыми, даже когда я полностью отключаю входное напряжение. Причина в том, что основным компонентом твердотельного реле является так называемый СИМИСТОР .
Суть в том, что симистор имеет ток удержания, что означает, что симистор будет оставаться проводящим до тех пор, пока протекающий ток не упадет ниже этого значения. Итак, в двух словах, переключение постоянного напряжения с твердотельным реле довольно избыточно , поэтому давайте вернемся к цепи переменного тока на стороне нагрузки.
Как вы можете видеть, используя довольно высокую частоту, почти все полуволны переменного напряжения пропускаются, но если мы уменьшим частоты под частотой сетевого напряжения 50 Гц мы можем наблюдать довольно много интересных аспектов переключателя.
Во-первых, твердотельное реле может отключаться только вблизи нулевой точки, поскольку ток течет только вблизи этой точки под током удержания.
Далее, выключатель также включается только вблизи нулевой точки, что также снижает начальный импульсный ток и, следовательно, электромагнитные помехи , которые, например, может легко создавать реле, но, с другой стороны, эта функция делает фазовый угол управление невозможно, которое можно было бы использовать для управления мощностью нашего устройства переменного тока.
Причина в том, что это твердотельное реле типа с переходом через ноль , которое, как следует из названия, включается только вблизи нулевой точки.
Что нам понадобится для управления фазовым углом , так это твердотельное реле без перехода через нуль , которое, конечно же, также существует.
Последней упоминаемой особенностью переключателя является то, что, как и реле, он предлагает гальваническая развязка между входом и стороной нагрузки, что делает его безопасным для использования, например, с микроконтроллером , и теперь, когда мы разобрались с основами и узнали, что твердотельное реле устраняет несколько десятков проблем традиционного реле, а также добавить несколько новых недостатков, как мы можем построить его самостоятельно?
Коммерческое твердотельное реле состоит из BTA16 TRIAC , который фактически может выдерживать только 16 ампер вместо заявленных 40 ампер. Оптопара MOC3063 со встроенной схемой перехода через ноль и NPN-транзистор SS8050 .
Рисунок 3: отображает BTA16 TRIAC IC
Рисунок 4: отображает MOC3063 IC
Рисунок 5: отображает схему внутреннего блока оптопары MOC3063
.
И, проследив следы печатной платы и проведя небольшое тестирование непрерывности, я придумал схему коммерческого продукта, которая должна быть более или менее правильной. Что мы получили в виде простой схемы переключателя TRIAC, которая активируется оптопарой.
Вот почему я перерыл компоненты, которые у меня лежали, и придумал собственную, еще более простую схему. То, что я использовал в качестве TRIAC , — это BT138 , который может выдерживать только 12 ампер, но, с другой стороны, очень дешевый. В качестве оптопары я выбрал MOC3020 , который вы также можете приобрести недорого и по сравнению с коммерческим продуктом не включает схему пересечения нуля , что означает, что моя версия твердотельного реле может использоваться для контроль фазового угла .
Рисунок 6: схема подключения микросхем MOC3063 и BTA16
Остальные компоненты в значительной степени представляют собой токоограничивающие резисторы, значения которых можно легко рассчитать, и, закончив теорию, я собрал все необходимые компоненты и припаял их к небольшому кусочку perfboard .
