Fórum ElektroLab.eu

Modul SoftStart s funkciou ON/OFF V4.0

by MADUDA
Modul SoftStart s funkciou ON/OFF V4.0
Radoslav Maduda Pridal  Radoslav Maduda
  376 zobrazení
1
 0
Audio zapojenia

Zaoberám sa stavbou nízkofrekvenčných (NF) zosilňovačov a pri väčších výkonoch nastáva situácia, že pri zapínaní vznikajú veľké prúdové rázy, spôsobené pripojením indukčnej záťaže (transformátor) a vybitých filtračných kondenzátorov (väčšinou s vysokou kapacitou). Tieto rázy (majú impulzný charakter) dosahujú desiatky ampérov a aj napriek ich krátkemu trvaniu môžu skracovať životnosť kondenzátorov – zahrievanie pri ich nabíjaní veľkým prúdom. Ďalej trpí usmerňovací mostík, ktorý musí tieto prúdy vydržať a v neposlednom rade môže byť prúdový ráz taký veľký, že zareaguje istič. Vzhľadom k tomu som sa rozhodol postaviť si univerzálny modul SoftStartu. Tento modul v sebe navyše ponúka možnosť tlačidlového zapínania/vypínania (ON/OFF), ktoré celé zariadenie uvedie zo zapnutého do pohotovostného stavu (Stand By).

Popis funkcie

Na dosku plošných spojov (DPS) sa privedie sieťové napätie 230VAC - svorka X1-2 fáza a X1-1 stredný pracovný vodič (nulák). Použil som konektory typu Wago s roztečou 10mm. Tieto konektory chránia pred dotykovým napätím, sú dimenzované na veľké prúdy, zabránia vytrhnutiu alebo samovoľnému uvoľneniu kábla a v neposlednom rade sa dajú farebne kombinovať a prípadné prepojenie je tak ľahšie a fáza s nulákom sa nedá pomýliť. Túto kombináciu vrele odporúčam. Kto by chcel trošku ušetriť môže použiť konektory typu Faston 6,3x0,8mm. V takom prípade je ale nutné použiť ochranné kryty na Fastony a zabrániť tak dotyku so živými časťami zariadenia.
Sieťové napätie pokračuje cez poistku F4. Táto poistka je polymérová. Napätie postupuje do primárneho vinutia transformátora TR1. Transformátor je možné použiť v prevedení 2 alebo 5VA so sekundárnym napätím 9 alebo
15VAC a na základe toho potom použiť relé na 12 alebo 24VDC. Sekundárne napätie je usmernené diódovým mostíkom B1 a vyfiltrované kondenzátormi C1 a C2. Ich hodnota sa môže pohybovať od 220 do 1000uF. Dva kondenzátory sú použité zámerne. Ak by jeden z nich vyschol a stratil kapacitu, tak celé zapojenie bude fungovať aj s jediným kondenzátorom a netreba hneď servisný zásah.
Ak použijete transformátor s 9VAC, tak C1 a C2 môžu byť na 25V. Ak použijete transformátor s 15VAC, tak C1 a C2 musia byť minimálne na 35V. Ideálne je použiť kondenzátory na 105°C. V prípade použitia 2VA transformátora budú umiestnené blízko tepelného zdroja. Malé EI transformátory majú malú účinnosť a naprázdno (nezaťažené) sa hrejú. Ja som použil 5VA transformátor. DPS počíta s oboma variantmi. Celé zapojenie je istené poistkou F1 v prevedení TR5, ktorá je pomalá.

Usmernené a vyfiltrované napätie napája cievky relé RE1 a RE2 a súčasne sa stabilizuje na 5VDC pomocou stabilizátoru IC1. C3 a C4 sú blokovacie. C5 slúži na dodatočnú filtráciu a dióda D1 sa postará o prípadné napäťové špičky. Kondenzátor C6 je v prevedení SMD a slúži ako blokovací pre procesor, a preto je čo najbližšie k jeho napájacím vývodom. Na pin č. 8 sa pripojí tlačidlo, ktorým budeme zariadenie zapínať a vypínať. Tlačidlo sa pripojí pomocou konektora Molex a na polarite nezáleží. Dá sa použiť tlačidlo Antivandal, žabka.... Po zopnutí tlačidla sa na výstupe GP2 (pin č.3) objaví logická jednotka a cez R3 sa zopne T1. To spôsobí pritiahnutie kotvy relé RE1.
Kontakty relé zopnú fázu, ktorá pokračuje cez paralelne zapojené rezistory R6 a R7, ďalej cez ochranný PTC termistor. Za ním sa fáza rozdelí a pokračuje cez poistku F2 na výstupnú svorku X2-4 a cez druhú poistku F3 na výstupnú svorku X2-2.

Po 1,5 sekunde sa zopne výstup GP0 a objaví sa na ňom logická jednotka. To spôsobí otvorenie tranzistoru T2 a relé RE2 zopne s časovým oneskorením a premostí tak výkonové rezistory R6, R7 a termistor R8. Na výstupných svorkách je potom dostupné napätie bez prúdového obmedzenia. D2 a D3 sú v prevedení SMD a slúžia na ochranu tranzistora pred napäťovými špičkami opačnej polarity, ktoré vznikajú pri zapínaní a vypínaní indukčnej záťaže (cievka relé). DPS počíta s viacerými veľkosťami puzdra. Paralelne k cievke relé RE1 je pripojený rezistor R5 a konektor J2. Na konektor J2 je možné pripojiť LED diódu umiestnenú na panely a indikovať tak stav zariadenia opticky. Tak isto je možné zapojiť na tento konektor aj vnútorné podsvietenie tlačidla Antivandal.

Hodnotu R5 si vypočítame podľa nasledovného vzorca:

R5= (Ub-Uled)/Iled

kde:

Ub - veľkosť usmerneného napätia (merané na C1)
Uled - veľkosť napätia pre LED diódu (v prípade tlačidla Antivandal je to menovité napätie 5, 12 alebo 24VDC, na ktoré sa štandardne vyrábajú)
Iled je prúd LED diódou. Štandardne sa volí medzi 10-20mA, teda 0,01 až 0,02A.

Paralelne k vstupným a výstupným svorkám je zapojený varistor R9. Slúži na ochranu kontaktov relé a chráni zapojenie pred napäťovými špičkami, ktoré môžu vznikať pre spínaní veľkých indukčných záťaží. Na tomto mieste vyhovie varistor 250-275VAC na čo najväčší impulzný prúd. Nemusíte striktne dodržať predpísaný typ aký som použil ja. Ochranný termistor PCT R8 slúži ako tepelná ochrana. V prípade, že by nezoplo relé RE2, rezistory R6 a R7 by boli preťažované a prepálili by sa a v najhoršom prípade by mohli spôsobiť požiar. Rezistory R6 a R7 je vhodné použiť na čo najväčšie zaťaženie.

Ako vhodný kandidát sa javí rezistor Tesla TR509. Veľkosť odporu nie je exaktne daná. Výsledná hodnota odporu rezistorov by sa mala pohybovať od 15 do max 50 ohmov. Menej ako 15 ohmov už nemá význam. Väčšia hodnota zase spôsobí síce malý prvotný ráz, ale druhotný (ktorý vznikne po premostení RE2) bude veľký. Vhodná hodnota je vždy kompromisom. Osobne odporúčam pohybovať sa okolo 30 ohmov. Paralelným zapojením rezistorov bolo dosiahnuté ich vyššie výkonové zaťaženie. Na tomto mieste neodporúčam používať rezistory v 5W prevedení s keramickým puzdrom (biela kocka z GME). Nie sú vhodné na impulzné zaťaženie a môže sa stať, že im praskne puzdro. Navyše spomínané TR509 sú bežne v predaji a ich cena nie je vysoká.

 

Postup oživenia

 

Súčiastky začneme osádzať od najmenšej po najväčšiu. Ako prvé osadíme prepoje. Nachádzajú sa medzi poistkami a pod výkonovými rezistormi a neskôr by bol k nim zlý prístup. Potom osadíme SMD súčiastky so strany Bottom. Jedná sa o C6, D2 a D3. To sú všetky SMD súčiastky. Ako ďalšie osadíme rezistory 0207, potom diódu D1, následne objímku pre procesor, C3, C4 a potom už iba väčšie súčiastky. Pred prvým pripojením odporúčam nezapojiť procesor.

Na svorky X1-1 a X1-2 priveďte sieťové napätie 230VAC. Zmerajte napätie na sekundárnej strane transformátora. Napätie bude mierne vyššie ako je udávané. Pri transformátoroch s malým výkonom je to normálne. Potom skontrolujete usmernené napätie na C1. Jeho hodnota by sa mala pohybovať okolo 24-28VDC v prípade 15VAC transformátora a v prípade transformátora s 9VAC by toto napätie malo byť približne 12-15VDC. Malé odchýlky nie sú problém. Ako posledné skontrolujeme prítomnosť 5VDC na pinoch č.2 a č.7 procesora. Tu sa musí nachádzať napätie 5VDC. Odchýlka bude menšia ako +/-0,25V.

Ak je všetko ako má byť, odpojte zapojenie od siete. Vložte do objímky procesor – pozor na správnu orientáciu, pripojte na konektor J1 tlačidlo. Zapojenie pripojte do siete. Po stlačení tlačidla zopne relé RE1 a po cca 1,5 sekunde zopne aj relé RE2. Ak je všetko takto, zapojenie funguje správne. Môžete ešte pripojiť LED diódu na konektor J2 (J2-1 anóda a J2-2 katóda) a osadiť správne R5 podľa vzorca. Po opätovnom stlačení tlačidla obe relé odpadnú okamžite. Ak tlačidlo stlačíte znovu, celý dej sa bude opakovať. Nikdy sa nestane, aby pri vypnutí zariadenia a jeho okamžitom zapnutí zopli obe relé súčasne - vždy to bude v poradí: zopne prvé RE1 a až s časovým oneskorením relé RE2.

 

Doska plošných spojov

 

DPS má rozmer 122x84 mm, má nepájivú masku na strane Top a Bottom a na strane Top servisný popis. Uchytenie je možné pomocou 4 skrutiek alebo distančných stĺpikov v rohoch DPS. Silové konektory sú umiestnené na jednej strane a ovládacie na druhej strane. Vzniká tak optické oddelenie a celý modul sa dá umiestniť do zariadenia pozdĺžne.

Stavebnica alebo oživený DPS neobsahuje poistky F2 a F3 (poistkové puzdra áno), ich hodnota je závislá od veľkosti spínanej záťaže. Tak isto nie je v stavebnici alebo na oživenom module osadený R5. Neviem, aká bude Vami použitá indikácia (LED dióda, tlačidlo s podsvietením....) no po dohode je možné dodať kompletné zariadenie.

Výkonové spoje som sa snažil ťahať čo najkratšie, aby DPS nebola zaťažovaná. Tak isto je sieťové napätie oddelené od ovládacieho minimálnou vzdialenosťou 1cm. Vzhľadom k použitiu nepájivej masky je to viac ako dostačujúce.


Autor nezodpovedá za škody spôsobené neodbornou manipuláciou (prepólovanie súčiastok, odpálenie cestičiek prehrievaním) a nevhodným používaním. Na DPS sa nachádza 230VAC, ktoré je životu nebezpečné a preto treba pracovať opatrne. Odporúčam zapojenie oživiť za pomoci oddeľovacieho transformátora. Autor nezodpovedá za prípadný úraz elektrickým prúdom.

 

Schéma zapojenia

 

Schéma zapojenia v pôvodnej veľkosti - klikni

 

Osadenie dosky plošných spojov "TOP"

 

Osadená doska plošných spojov, pohľad top v plnej veľkosti - klikni

 

Osadenie dosky plošných spojov "BOTTOM"

 

Osadená doska plošných spojov, pohľad bottom v plnej veľkosti - klikni

 

Zoznam komponentov

 

 

Realizácia

 

 

 

Záver

 

Pre záujemcov o DPS – poprosím kontaktujete ma na mail maduda.radoslav@gmail.com . Samozrejmosťou je návod, schéma zapojenia, osadzovák.

Autor konštrukcie "MADUDA"

Ďakujem za prečítanie :)



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis