Dimmer para cargas inductivas - Ideas

[Rovellat]

Ya he luchado contra este problema anteriormente, y he llegado a soluciones parciales, aceptables en parte, pero no totales; y es un tema que me pica para manejo de motores, antiinrush, manejo de transformadores, Etc.

Y entre otras cosas, he llegado a varias conclusiones en estos últimos años. La primera y principal es que el elemento de potencia, no funciona igual en frío que en caliente; además parece que se quedasen portadores perdidos por ahí que hacen que un disparo sea diferente dependiendo si hubo o no un disparo anterior próximo.

Además estamos en alterna; eso implica tensiones elevadas, momentos que no hay energía, (paso por cero), cambios de polaridad, ruido (mucho) eléctrico, disparos por dV/dt, etc, etc; además en el caso de TRIACS hay diferencias en el caso que se dispare en primer cuadrante, o en tercero, y no digamos en cuarto, o segundo.

Y sin embargo el TRIAC es bastante robusto, barato, con pocos componentes asociados, o sea que....(O la alternativa, un MOSFET, o IGBT con puente de diodos, cosa que no descarto).

Pero lo mas importante, creo, es conseguir disparos exactos, fiables, y totalmente independientes del resto, y de hecho lo he intentado hacer varias veces, pero siempre se complica el diseño hasta puntos que no es realizable, y el caso es que parece fácil y sencillo. Algunas veces con elementos ocultos, como el taladro de velocidad variable, que ya he averiguado que tiene realimentación, nuestro dedo.

En fin para empezar he llenado la pizarra de cosas....



...a ver como las combino. un diodo porque el circuito de control tiene que ser en continua, una resistencia, un zener, y un transistor, para convertir las semiondas rectificadas en pulsos de paso por cero. También hice un circuito a base de puertas que funcionaba muy bien, tengo que buscarlo. Luego hace falta un retardo, y un circuito que produzca un pulso retardado; ha de ser un pulso, por lo del disparo seguro y en el momento preciso; creo que podré usar un LM555 o un TL431 (les he cogido vicio).

Y teniendo el pulso adecuado, en el instante preciso, hay que aislar; un opto si la cosa va de MOSFETs, o un MOC si va de TRIACs, que todavía no lo se, en fin, de momento solo estoy pensando....

El TRIAC se satura el solito, pero con caída elevada, y bruscamente, lo que se traduce en ruido, y problemas; el Mosfet hay que dispararlo y asegurarse que se sature, además es de continua, y lo que hay es alterna, necesita un puente de diodos, o dos MOSFETs en oposición, se podría hacer el paso a conducción mas suave, con mas pérdidas de energía, pero con menos ruido.

Muchas teclas para un piano.

Saludos.

[Rovellat]

Me ha costado bastante volver a encontrar esta imagen:



https://www.littelfuse.com/~/media/elec ... te.pdf.pdf

Es el puente de diodos para el control de fase (dimmer)

By using one of the circuits shown in Figure AN1003.12,
the hysteresis effect can be eliminated entirely. The circuit
(a) resets the timing capacitor to the same level after each
positive half-cycle, providing a uniform initial condition for
the timing capacitor. This circuit is useful only for resistive
loads since the firing angle is not symmetrical throughout
the range. If symmetrical firing is required, use the circuit
(b) shown in Figure AN1003.12.



Usando uno de los circuitos que se muestran en la Figura AN1003.12,
el efecto de histéresis puede eliminarse por completo. El circuito
(a) restablece las condiciones del condensador al mismo nivel después de cada
semiciclo positivo, proporcionando una condición inicial uniforme para
el tiempo de disparo. Este circuito es útil solo para cargas
resistivas ya que el ángulo de disparo no es simétrico a través
de todo el ciclo. Si se requiere un disparo simétrico, use el circuito
(b) mostrado en la Figura AN1003.12.

(Traducido a mi bola).

NOTA: El circuito mostrado es el (b); ver el PDF, que es muy bueno.

Saludos.

[Rovellat]

Y esta para que no se me pierda, ya la comentaré.

[BARACUS]

Rove, no te olvides de este!...

U2008B...




Hablamos de este tema hace tiempo atrás, creo que vos mencionaste este integrado, compre en Ebay un lote de 10, ahi los tengo, por falta de tiempo, no lo experimente, cosa que debería, ya que uso a diario un trafo dimmerizado, junte algunas cosas que nunca publique, por ejemplo que en un punto aumenta el rendimiento del trasformador mas allá de la alimentación directa, supongo que por los transitorios que se generan, tenia imágenes del osciloscopio, tengo que buscar juntar todo y subirlo, es un tema muy interesante...

Aca esta el hilo del que hablamos hace casi justo un año...

viewtopic.php?t=22776&hilit=trafo&start=10

[Rovellat]

Efectivamente Barracus, sabía que ya se había hablado de ello, pero no encontraba el hilo, Gracias, luego lo repaso, ya que esto de cierto modo es una continuación de lo mismo.

Voy a intentar primero el dimmer con puente de diodos; funcionar funciona porque lo probé en su momento, pero con carga resistiva. La idea ahora es que sea solo un generador de pulsos, que ataque otro segundo TRIAC. Al principio optoacoplado, y con protecciones y filtros, para ver si funciona, y después intentar simplificarlo, si es que funciona.

Tengo un pálpito. Esta vez ando mas animado, creo que saldrá. Hay novedades, la primera es que ya se exactamente como y porqué se produce la histéresis, y como actúan los diodos para eliminarla; lo he averiguado planchando oreja, como casi todos los grandes logros de la humanidad.

Saludos.

[Rovellat]

Bueno, pues si, este hilo es una continuación de:

viewtopic.php?t=22776&hilit=trafo&start=10

Y de otros mas que ya iré poniendo. No lo encontraba porque creía que lo había iniciado yo, pero no, fue Barracus.

Y lo que no encuentro ahora son los módulos que compró Barracus, de los cuales compré yo también, y ahora no los encuentro, me pasa como a alguien que conozco, que sabe que tiene una cosa, pero no sabe donde.

La imagen que puse antes con los puntos de color son los puntos para poner el puente y las resistencias en otro dimmer que tengo, evidentemente anterior, los rojos y amarillos son el condensador, y el azul el ánodo2. Los puntos pequeños son el sitio teórico, y los grandes el lugar mas apropiado para taladrar la placa.

El U2008B en principio no me interesa, salvo que tuviese un circuito impreso. Muy enmarañado para montarlo a mano, y tampoco tengo la seguridad 100% de que soluciona el problema.

Sigo buscando, tiene que aparecer.

Saludos.

[Rovellat]

Hilo anterior a este del mismo tema:

Dimmer... raro?
viewtopic.php?t=22776


Otros hilos relacionados:

Inrush Current Limiter
viewtopic.php?t=22376

Control de fase para cargas inductivas
viewtopic.php?f=7&t=12130&start=0

Chuleta del dimmer chino de 2000W
viewtopic.php?f=7&t=18258


Documentos interesantes:

Nota de aplicación de Littelfuse sobre el tema
https://www.littelfuse.com/~/media/elec ... te.pdf.pdf

Un montaje con explicación:
https://www.electroschematics.com/triac ... r-snap-on/

[Rovellat]

Bueno, pues ahí va mi descripción del circuito:



PRIMERA PARTE PRELIMINARES

Lo primero voy a sentar las bases, no de como funciona un dimmer, que de eso hay miles de descripciones, y no voy a inventar la pólvora, pero antes de la descripción del tema de los diodos, hay algunas cosas que quiero dejar claras; a vuelapluma, si alguien no las entiende, que consulte por San Gogl.

La "RED" es corriente alterna, sube, baja, llega a valer cero, sube en sentido negativo, o sigue bajando según se mire, es decir va para un sentido, para otro, y vale cero en algunos momentos. AC la llaman algunos. pero lo mas importante, lo que no dicen por ahí, es que, además de su baja impedancia, cuando no empuja, estira, por lo que cuando después de subir en un sentido, cambia de rumbo, recoge lo que hubiera por ahí. En otras palabras cuando vale cero, no hay tensión, pero tampoco resistencia, (vamos un valor bajísimo).

El TRIAC, se dispara, pasa corriente y se mantiene disparado mientras pase la corriente, y es reversible, lo mismo le da la tensión y corriente en un sentido que en otro, se puede disparar por puerta, (es lo deseable), pero también se dispara por la tensión que soporta, y por subidas bruscas de la tensión que está aguantando, aunque no llegue a la máxima. Además el disparo por puerta puede ser de la misma polaridad que está soportando, o de polaridad opuesta, de ahí vienen lo de los cuatro cuadrantes. y el disparo no tiene ni las mismas tensiones, ni los mismos tiempos según en que cuadrante esté. Un TRIAC de 600V se dispara a 600V, o mas, pero no se estropea. Un TRIAC disparado solo se corta cuando la corriente que pasa por el se hace cero. Su nombre viene de triodo de corriente alterna, y eso es lo que es.

El DIAC o diodo (en el sentido de dos electrodos) de corriente alterna, es similar al triodo, pero le falta la pata de disparo, se dispara por tensión, (unos 30V) y conduce bruscamente, y solo deja de conducir cuando ya no pasa corriente por el.

Tanto el TRIAC como el DIAC, tienen una vez disparados tensión de funcionamiento por debajo de la cual no bajan, porque si bajan se hace cero la corriente que circula, y se desceban.

El Dimmer, control de fase, control por ángulo de conducción o como se le quiera llamar, es normalmente en los sencillos, un condensador que se va cargando, en cuyo extremo esta el DIAC conectado a la puerta del TRIAC. Cuando la tensión en el condensador alcanza la suma de la tensión de disparo del DIAC y la de la puerta del TRIAC, el DIAC pasa a conducir bruscamente, y descarga todos los Culombios en la puerta del pobrecito TRIAC, que los soporta estoicamente, pero lo revuelven por dentro, y pasa de golpe a dejar pasar toda la corriente que puede, sin mas límite que la carga, que ahora recibe casi toda la tensión que tiene la red en este instante.

El condensador se va cargando por una resistencia, que variándola hacemos que se cargue mas o menos rápido, y de ahí depende que el TRIAC se dispare antes o después. Se cortará al paso por cero, pero si se dispara antes, pillará la tensión de la red (del semiciclo) durante mas tiempo, que si lo hace mas tarde. Así la carga va recibiendo semiciclos completos, o porcentajes determinados o nada. esto es el control. y lo del ángulo de fase, viene del desfase que hay entre la red y los disparos.

Y ahí viene un error, el llamar celda de desfase a la resistencia de carga, y el condensador, realmente lo que es es una celda RC, o celda de tiempo, generador de rampa, o como se le quiera llamar, pero el término de celda de desfase, no me parece apropiado porque da lugar a pensar que la corriente va desfasada por tratarse de un condensador. Genera un desfase entre las tensiones de la red, y del condensador, eso es cierto, pero el término celda de desfase da lugar a equívocos.

[Rovellat]

SEGUNDA PARTE, FUNCIONAMIENTO

Siempre la carga en serie con el TRIAC, es su misión hacer que pasen por la carga picos de conducción mas o menos largos, con lo que la carga recibe mas o menos energía, pero un detalle curioso, la red de tiempo, no va a la red, sino a la carga; ocurren dos cosas, primera después de un disparo el condensador se ha descargado totalmente. Ha llegado a medir mas o menos 30V, pero se ha descargado totalmente a través del DIAC, bueno quedan unos 3,5V que son las tensiones por debajo de las cuales no no bajan el DIAC y la puerta. La segunda cosa es que ya no se va a cargar mas durante el resto del semiciclo, porque al estar disparado el TRIAC, y caer toda la tensión en la carga, no hay tensión para que se continúe cargando el condensador. La conclusión del asunto, es que después del disparo, el condensador queda descargado, y no se volverá a cargar hasta el siguiente semiciclo que el TRIAC ya se habrá descebado, (paso por cero, corriente cero, TRIAC descebado).

Una conclusión que sacamos es que nunca con este circuito tenderemos el 100%, porque necesitamos un mínimo de 30V para el DIAC que salen de la RED. O sea que el primer trocito del semiciclo, hasta los 30V queda desaprovechado. De todas formas con menos tensión el disparo del TRIAC puede fallar, por no pasar la suficiente corriente para mantenerlo cebado. Es un sacrificio en aras a la sencillez, y seguridad en el disparo; tampoco se pierde energía, la carga está desconectada.

La otra conclusión es que si podemos llegar al 0%, poniendo la resistencia a un valor tan elevado que el condensador no llegue a los 30V; en un semiciclo se carga un poquito, en el siguiente se descarga otro poquito, pero nunca llega a los 30V, y nunca hay disparo.

[Rovellat]

TERCERA PARTE LA HISTÉRESIS

La histéresis es un fenómeno que se puede traducir como que se va por un camino pero se vuelve por otro; a veces es necesaria y se busca intencionadamente, y otras perjudicial. Imaginemos un termostato que actúa una resistencia a través de un relé; a 30,0000ºC se dispara, y a 30,0001ºC se desconecta; estaría el relé todo el tiempo cerrando y abriendo contactos, que le durarían menos que un Padrenuestro. Añadimos una histéresis al circuito que conecta la resistencia a 30ºC, pero no la desconecta hasta los 31ºC, hemos salvado el relé.

Pues la histéresis del DIMMER, se manifiesta al ir bajando la tensión. Se ve perfectamente con una bombilla de las de antes de toda la vida, de filamento incandescente. Vamos bajando la tensión, la bombilla va bajando el brillo, todo perfecto hasta que se apaga; ahora vamos a encenderla poco a poco, y nos encontramos que ya no se enciende en el punto en que antes se mantenía ligeramente encendida, y cuando continuamos girando el mando, de pronto empieza a lucir mucho mas de lo que esperábamos y deseábamos.

Es un fenómeno molesto y no deseable; en ciertas circunstancias, como la calefacción de una pecera podría no importar, pero en una bombilla o un motor si es importante, ya que se produce un gasto de energía innecesario, y efectos molestos como no poder bajar la luz o las RPM por debajo de cierto valor; va a saltos o trompicones.

Bueno, hasta aquí lo conocido por todo el mundo.