En este artículo, examinamos un circuito regulador de luz o ventilador controlado por PWM de red de 220 V simple que no requiere un microcontrolador o controladores triac costosos para las operaciones previstas.
Corte de fase capacitivo
Todos los reguladores y atenuadores de ventilador de tipo ordinario que se basan en la tecnología de corte de fase capacitiva tienen un inconveniente en común, estos generan mucho ruido de RF y requieren inductores voluminosos para controlarlos parcialmente.
Además, la conmutación o el corte de fase que se realiza utilizando la tecnología diac de condensadores ordinarios carecen de precisión y nitidez.
El circuito regulador de ventilador controlado por PWM sin transformador de red propuesto diseñado por mí está libre de todos estos posibles problemas que normalmente se acompañan con ventiladores tradicionales o atenuadores de luz, ya que utiliza un circuito CMOS IC avanzado y una etapa de detección de cruce por cero precisa.
No se utilizan MCU
Lo mejor de este circuito es que no requiere microcontroladores ni programación, y también se ha eliminado un controlador triac, lo que hace que el circuito sea extremadamente fácil de construir incluso para los nuevos aficionados.
Aprendamos la configuración en detalle, que es demasiado sencilla:
Con referencia al circuito, IC1, que es un chip temporizador 4060, está configurado para producir un pulso positivo retardado para el triac cada vez que la fase cruza la línea cero de su ángulo de fase.
Todo el circuito se alimenta de una fuente de alimentación capacitiva ordinaria que utiliza C1, D5, Z1 y C3.
IC1 está configurado en su forma estándar para generar un encendido retardado o un alto cada vez que su pin 12 pasa por una acción de reinicio.
Conmutación de cruce por cero para el Triac
La acción de atenuación o la acción de control de fase se logra haciendo que el triac conduzca después de un retardo predeterminado cada vez que se detecta un cruce por cero.
Si este retraso es corto, significa que el triac tiene la oportunidad de conducir durante una mayor cantidad de tiempo para los ángulos de fase, lo que hace que el ventilador conectado gire más rápido o que la luz brille más.
A medida que aumenta este retraso, el triac se ve obligado a conducir durante periodos proporcionalmente más cortos a través de los ángulos de fase, produciendo una cantidad proporcional de reducción sobre la velocidad o el brillo del ventilador conectado o la luz, respectivamente.
La operación de cruce por cero simplemente se aplica mediante el uso de un optoacoplador ordinario, como puede verse en el diagrama dado.
El puente D1 --- D4 transforma el ángulo de fase alterna en pulsos positivos equivalentes de 100 Hz.
El LED y el transistor dentro del optoacoplador responden a estos pulsos positivos de 100 Hz y permanecen encendidos solo mientras los pulsos estén 0,8 V por encima de la marca cero y se apaguen instantáneamente cuando los pulsos alcanzan el punto de cruce por cero.
Mientras el opto transistor está en la fase conductora, el pin 12 del IC se mantiene a nivel del suelo permitiendo un retraso o un pulso de arranque negativo predeterminado para la puerta del triac.
Sin embargo, en los niveles de cruce por cero, el opto se apaga, restableciendo el pin 12 del IC de modo que el pin3 del IC reinicia un nuevo o nuevo retardo para que el triac responda para ese ángulo de fase en particular.
Control de fase PWM
La longitud o el ancho de pulso de este pulso de retardo se puede variar ajustando adecuadamente VR1 que también se convierte en la perilla de control de velocidad para el circuito regulador de ventilador controlado por PWM discutido.
VR1 y C2 deben seleccionarse de manera que el retardo máximo producido por estos no exceda la temporización de 1/100 = 0.01 segundos para asegurar un incremento lineal de 0 a la calibración completa sobre la perilla de control dada.
Lo anterior podría implementarse mediante algún error de prueba o utilizando la fórmula estándar para IC 4060.
Para lo anterior, también puede experimentar las otras salidas del IC.
Diagrama de circuito
Lista de partes
R1, R5 = 1 M
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = VER TEXTO
OPTO = 4N35 O CUALQUIER ESTÁNDAR
C1 = 0,22 uF / 400 v
C3 = 100 uF / 25 V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136
Simulación de forma de onda
La siguiente imagen de forma de onda de retardo muestra cómo la fase del ventilador puede retrasarse en cada cruce por cero, para las distintas configuraciones de VR1 y C2.
Regulador de ventilador inteligente PWM con IC 555
Casi todos los circuitos reguladores de luz / ventilador utilizan un rectificador controlado por silicio (triac o SCR).
Estos dispositivos se conmutan con un ángulo de fase predeterminado que posteriormente permanece en el modo de conducción hasta el siguiente cruce por cero del ciclo de CA de la red.
Este proceso parece fácil, sin embargo, simultáneamente presenta dificultades al controlar cargas más pequeñas o que son inductivo por naturaleza causando histéresis y parpadeo.
La razón de estos problemas depende del hecho de que, debido a la menor potencia de carga, la corriente entregada a los dispositivos es inadecuada para mantener su conducción.
Por lo tanto, una región de la característica de control no se implementa completamente. El resultado se deteriora aún más para las cargas que son inductivas.
Cómo funciona el circuito
El circuito regulador PWM de 220 V CA propuesto que usa IC 555 le brinda una solución simple al suministrar al triac una corriente de puerta constante, para garantizar que cargas tan nominales como 1 vatio también se controlen sin problemas.
Para que el circuito sea lo más compacto y sencillo posible, utilizamos el popular temporizador IC 555.
La salida del IC 555, que normalmente puede activarse en alto, se activa en bajo a través de una entrada de potencial negativo.
Esta alimentación negativa está disponible desde la etapa que comprende C1-R3, rectificador D1 -D2, junto con la sección estabilizadora D3-C2. Los BJT T1 a T3 entregan un pulso de inicialización en el pin de entrada de disparo # 2 del 555 para cada uno de los cruces por cero de la entrada de CA de la red.
Durante un período PWM, según lo decidido por el ajuste de P1 y P2, la salida del IC 555 suele ser alta y, por lo tanto, tenemos una diferencia de voltaje prácticamente nula entre los pines 3 y 8, es decir, el triac permanece apagado.
Tan pronto como transcurre el intervalo establecido, el pin 3 se vuelve bajo y el triac se activa.
Durante el resto del medio ciclo de CA, sigue funcionando una corriente de compuerta, lo que permite que el triac continúe conduciendo.
El punto más bajo donde, digamos, una bombilla no solo necesita iluminarse, se determina ajustando cuidadosamente el potenciómetro P1. El filtro R7 C5 L1 proporciona el desacoplamiento necesario para el triac.
Como punto final, recuerde que la potencia máxima absoluta que podría gobernar este interruptor regulador inteligente basado en IC 555 no debe exceder los 600 vatios.
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