В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток. Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры. Что это такое? А сейчас расскажу. Если на пальцах, то тиристор похож на диод, даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход.Если на управляющий вход не подать ток открытия, то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется. Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде. Если соединить встречно параллельно два тиристора, то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе. На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой. Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный, работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку. То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение. Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041. Замечательная вещь!Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений. Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями. Ну, а в качестве симистора рекомендую BT139 — с хорошим радиатором данная фиговина легко протащит через себя ток в 16А easyelectronics.ru Предмет обзора приехал в жесткой пластиковой упаковке, в которой лежало 10 экземпляров симистора BTA41-800B. Данный элемент нам требуется для включения и выключения в нужные моменты сварочного аппарата.
Максимальное обратное напряжение 800 В
Максимальное значение тока в открытом состоянии 40 А
Рабочая температура от -40 до 125 °C
Корпус TOP-3 Симистop (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC — triode for alternating current) — полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый для коммутации в цепях переменного тока. Следует отметить, что симистop изобретён и запатентован был в СССР (в г. Саранске на заводе «Электровыпрямитель» в 1962-1963 г. ).
Блок схема этого элемента: Подробно характеристики BTA41-800B можно посмотреть в datasheet. Для управления симистором обычно используются специальные симисторные оптроны (triac driver). Оптосимисторы принадлежат к классу оптронов и обеспечивают очень хорошую гальваническую развязку (порядка 7500 В) между управляющей цепью и нагрузкой. Эти радиоэлементы состоят из инфракрасного светодиода, соединенного посредством оптического канала с двунаправленным кремниевым симистором. Последний может быть дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения. В большинстве случаев предпочтительным является использование оптосимисторов с детекцией нуля, по целому ряду причин. Иногда (при резистивной нагрузке детекция нуля не важна. А иногда нужно включать нагрузку например на максимуме синусоиды сетевого напряжения, тогда приходится сооружать свою схему детеции и, конечно, использовать оптосимистор без детекции нуля. Перейдем к нашему устройству. Так уж сложились звезды, что мне потребовалось заменить банки в паре аккумуляторов шуруповертов и в руки попала неисправная микроволновка… И в то же время, в голове давненько витала мысль о необходимости соорудить себе точечную сварку. И я решился на этот шаг. Разобрал микроволновку (исходная мощность 1200 Вт), вынул все детали. Забегая вперед скажу, что нам потребуется часть проводов с клеммами, трансформатор и вентилятор. Остальное можно использовать в других устройствах (в комментариях можно поделиться своими соображениями на этот счет). Мои трансформатор с вентилятором и провода, выглядели так: Далее необходимо намотать толстый провод вместо извлеченной вторичной обмотки. Я использовал вот такой многожильный провод сечением 70 мм2: Перейдем к электрической части. Я уже говорил что коммутацию первичной обмотки решил делать симистором, осталось решить вопрос каким оптосимистором им управлять. Я решил делать схему распознавания нуля, поэтому выбрал вариант без детекции нуля, взяв MOC3021. Datasheet на эту микросхему. Типовое включение следующее: Для управления логикой я решил использовать контроллер atmega328p в корпусе QFP32. Блок питания нужен на 5 Вольт, я применил такой. Он рассчитан на 600 мА, чего вполне достаточно. Основной фокус в данном деле это синхронизация с сетью 220 В. Нужно научиться включать нагрузку в момент когда сетевое напряжение имеет определенное значение. В итоге я пришел к такой схеме: Нарисовал плату в программе Sprint Layout: Припаял остальные элементы: Теперь можно припаять провода для подключения нагрузки (трансформатора и вентилятора), я использовал провода с клеммами от той же микроволновки, в этот момент промелькнула мысль не перепутать бы их при сборке… Для проверки подключил лампу накаливания вместо трансформатора, на этом этапе сварка выглядит так: Сдвиг в 3 мс — дает вот такие управляющие импульсы: Для визуализации я использовал светодиод трехцветный (использовал только 2: синий и зеленый), с общим катодом. Когда сварочник включен в сеть, горит зеленый свет, когда идет сварка синий. Также используется звуковая сигнализация с помощью вот такой пищалки, при нажатии кнопки сварки проигрывается одна мелодия, после другая.
Для визуализации процесса настройки, я использовал OLED дисплейчик с диагональю 1.3". Он компактный и хорошо виден из-за своей яркости — по моему оптимальное решение. Стартовый экран выглядит так: Все параметры настраиваются энкодером KY-040. Я решил сделать такую логику: переключение режимов настройки осуществляется кратковременным нажатием энкодера, изменение текущего параметра в заданном диапазоне вращением энкодера, а чтобы сохранить текущие параметры нужно использовать длительное нажатие энкодера, тогда при загрузке будут именно они использоваться (значения по умолчанию). Видео тестовой сварки с экранчиком и применением энкодера, в качестве нагрузки вместо трансформатора все та же лампочка 75 Вт: Первый опыт сварки на жести от консервной банки, еще без корпуса: Но нужен корпус. Корпус решил изготовить из дерева. Один мебельный щит из Леруа у меня был, второй купил. Прикинул расположение и напилил, навырезал (получилось не особо аккуратно, но меня как корпус для аппарата точечной сварки вполне устраивает: Корпус покрасил черной краской: Немного про кнопку включения. Ее решил делать отдельно, причем, мне хотелось иметь два варианта кнопки: стационарный — для длительной работы и мобильный — для быстрой сварки. Соответственно требовался разъем, в качестве которого выступил стандартный разъем для питания (припаял к нему проводки и изолировал термоусадкой): Экранчик и разъем для кнопки крепим в корпус: Как известно, вращение вентилятора, особенно такого не маленького как в нашем случае, сопровождается вибрацией и нагрузкой на крепление, резьбовое соединение постепенно ослабевает и процесс усугубляется. Чтобы этого не происходило, я в своих поделках стараюсь пользоваться отечественным фиксатором резьбы Автомастергель от «Регион Спецтехно». Обзор этого замечательного геля я даже делал тут: На дно корпуса прикрутил гламурные ножки: Тестовая сварка, принесла немало положительных эмоций: Итоговый вид агрегата: Гвозди сваривает вполне нормально: Немного измерений. Параметры дачной электросети: Теперь полезное применение. У одного человека (привет ему :) ) Шуруповерт перезимовал на даче и весной или даже осенью был затоплен паводком. Жалобы были на очень короткое время работы акумов 1-2 шурупа и все… Вот такая картина вскрытия: Спасибо всем, кто дочитал этот огромный обзор до конца, надеюсь кому-то данная информация окажется полезной. всем крепких соединений и добра! П.С. Продолжение в этом обзоре Готовое устройство тут. mysku.ru 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. 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. 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. 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. www.joyta.ru Симмистор часто встречается в схемах регулировки тока. Фактически в любом бытовом устройстве, будь то пылесос или дрель, находится схема управления нагрузкой с помощью симмистора. В ремонте подобной бытовой техники очень важно знать, исправен ли симмистор или нет. Многие задают простой вопрос, как проверить симистор мультиметром, наивно думая, что такой способ самый верный и точный. Для проверки на исправность симмистора можно использовать простенькую схему, и тогда, со стопроцентной уверенностью можно оставить или отбраковать проверяемую деталь. Данную схему мы собрали на макетной плате и постараемся описать принцип проверки симмистора. В исходном состоянии симмистор будет закрыт даже при подключенном источнике питания. Когда управляющий вывод на долю секунды замыкается с плюсовым выводом питания, то светодиод загорится, и будет гореть до тех пор, пока будет напряжение на источнике питания или пока мы опять не замкнем управляющий вывод на положительный полюс питания. Схема простая и точная, она сразу даст возможность не только проверить симмистор, но и поможет понять новичкам принцип его работы. Вконтакте Facebook Twitter Одноклассники diodnik.com Оптосимистор, как следует из названия, включается освещением полупроводникового слоя. По сути дела это комбинация оптоизлучателя и симистора, но в одном корпусе. Преимущество — простая схема управления и изоляция цепей. Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку сами (Рис. 2.108, а…в) или служить гальванической развязкой для MK (Рис. 2.109, а…ж). а) прямое управление мощным оптосимистором VU1 (фирма Sharp) от MK; б) оптосимистор VU1 (оптотриак фирмы Teledyne Technologies) управляет нагрузкой RH в сети переменного напряжения 220 В/16 А и имеет встроенный резистор Rx 440 Ом; в) включение оптосимистора VU1 (замена S201S05V) через буферный транзистор VT1, который защищает порт MK при аварии. Мощность в нагрузке RH не более 100 Вт. Рис. 2.109. Схемы гальванической изоляции симисторов при помощи оптосимисторов (начало): а) трёхступенчатая схема управления на оптосимисторе VU1 и двух триаках KS7, VS2. Для сети 220 В триаки (они же симисторы) следует выбирать на напряжение не менее 600 В; б) маломощный оптосимистор VU1 управляет мощным симистором VS1. Сопротивления резисторов R2, R3 варьируются в разных схемах. Встречающиеся варианты: VU1 — MOC3021, MOC3052; VS1 — ТС112…ТС142сдопустимым напряжением коммутации не менее 400 В; в) аналогично Рис. 2.109, б, но с демпфирующей цепочкой R4, C1, а также с другим расположением нагрузки относительно симистора VS1 и другой полярностью сигнала с выхода MK. Возможные замены: VS1 – BT138-600, VU1 – MOC3062, MOC3063, MOC3051…MOC3053; г) схема включения триака VS1, рассчитанного на напряжение 600 В и ток 8 А. Конденсаторы должны выдерживать переменное напряжение не менее 275 В. Для повышения устойчивости можно установить резистор 220…470 Ом между средним и нижним выводами триака; д)аналогично Рис.2.109, г, но с активным ВЫСОКИМ уровнем на выходе MK, напряжением сети 120 В и с другими номиналами ЭРИ. Фильтр L1, C2 снижает коммутационные помехи; Рис. 2.109. Схемы гальванической изоляции симисторов при помощи оптосимисторов (окончание): е) аналогично Рис. 2.109,6, но с дополнительной фильтрацией помех и снижением нарастания фронта управляющего сигнала при помощи конденсаторов С/, C2. Встречающиеся варианты замены элементов: VU1 — MOC3041, VS1 — BTA12-600, R2 = 470 Ом, R4 и C2 в некоторых схемах отсутствуют; ж) оптосимистор VU1 управляет двумя относительно низковольтными симисторами VS1, VS2, включёнными последовательно (желательно подобрать пару с одинаковыми токами утечки). Резисторы RS, R6 распределяют примерно поровну сетевое напряжение в средней точке соединения VS1, VS2. Светодиоды HL1, HL2 индицируют аварийное состояние симисторов или же значительную ассиметрию их ВАХ. Вместо низковольтных симисторов КУ208Б можно поставить симисторы КУ208Г с вдвое большим допустимым напряжением. Как следствие, увеличится надёжность устройства и сохранится работоспособность при пробое одного из симисторов. Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»). nauchebe.netОптосимистор: параметры и схемы подключения. Симистор схема включения
Управление мощной нагрузкой переменного тока
Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома. Первое что приходит на ум — реле. Но не спешите, есть способ лучше :) Тиристор 
Симистор BT139 Схема включения из даташита на MOC3041 Симистор BTA41-800B или точечная сварка
На mysku.ru уже были обзоры, посвященные созданию аппаратов для точечной сварки. Предмет очень дорогой при покупке в готовом виде, но часто очень нужный в хозяйстве для тех, кто любит что то поделать руками. Напомню, что этот аппарат позволяет легко приваривать контактные пластины к аккумуляторам, сваривать тонкие листы металла, варить стальную проволоку и тд. Под катом моя версия реализации данного агрегата. Читателей ожидают размышления, схемы, платы, программирование, конструирование (все элементы колхозинга) с множеством фото и видео… Так как в обзоре будут использоваться многие детальки, то я по ходу обзора приведу на них ссылки, возможно сейчас есть эти же детали дешевле у других продавцов. 
A1 и A2 — силовые электроды
G — управляющий электрод
В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена. При подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой. Характерно, что симистор в открытом состоянии проводит ток в обоих направлениях. 
.
Необходимо сохранив первичную обмотку удалить вторичную, которая сделана более тонким проводом. Удалять можно разными способами, мне показалось более приемлемым спиливание дремелем выступающей части обмотки с последующим выбиванием остатков. Чтобы не повредить первичную обмотку, рекомендую вставить фанерку подходящей толщины между обмотками.
Старое его название ПВ3-70. Больших усилий намотка провода не требовала, получилось так:
Я купил 2 метра провода, думаю, можно было обойтись и одним метром.
Зачищаем концы:
Готовим паяльное оборудование (флюс лти-120, катушка 2мм припоя и газовая горелка надетая на баллон газа):
Наконечник лучше использовать из луженной меди под провод 70 мм (ТМЛ 70-12-13):
Обильно смачиваем флюсом внутренние поверхности наконечников и провода. Вставляем провод в наконечник подгибая непослушные проводки (не быстрая процедура), и греем горелкой подавая сбоку припой. Результат примерно такой:
Все ужасы закроем термоусадкой:
На мой провод отлично уселась вот такая:
На этой стадии уже можно подключить трансформатор к розетке проводом от микроволновки (он уже имеет клеммы для подключения) и даже попробовать сделать первую сварку, коммутируя нажатием на концы толстого провода, единственное, я рекомендую прикрутить какие-то медные детали, так как наконечники портить не желательно. Варить получится разве что какие-то толстые детали — так как возможности коммутации весьма ограничены.
Вентилятор от микроволновки я решил использовать для охлаждения трансформатора и платы. Так как он тоже на 220 В, то для его включения я решил использовать релюшку OMRON G3MB-202P, она компактная и хорошо справляется с маломощной нагрузкой.
Особенности: VD1 — нужно выбирать быстрый диод (я взял MUR) — он нужен для шунтирования оптрона и избегания появления на нем обратного напряжения более 5 В, VD2 — подойдет любой выпрямительный (подойдет 1N4007 — он существенно снизит тепловую нагрузку на R2, убрав лишнюю полуволну), R2- следует взять мощностью 1-2 Вт (у меня под рукой не было и я поставил 2 резистора параллельно по 90 КОм на 1/4 Вт, температура оказалась приемлемой). А6 — это аналоговый вход контроллера, который использовал я для этих целей. R1 подтягивает вход контроллера к земле. В остальном схема довольно простая.
Изготавливаем плату ЛУТ-ом. После травления в хлорном железе:
После смывки тонера:
После лужения:
Вопреки привычной тактике, я сначала спаял силовую часть, чтобы ее отладить независимо от контроллера, на симистор решил приклеить радиатор, выпиленный из алюминиевого профиля:
Получилось так:
Убедился что все хорошо:
Схема слежения за нулем выдает вот такое:
Прошиваем загрузчик (благо я специально вывел пины SPI), и начинаем писать тестировать, исправлять, перепаивать… 
Для отладки интенсивно использовался осциллограф, я использую на даче такой, дома конечно удобнее стационарный:
А вот так выглядит то, что идет в нагрузку (масштаб сетевого напряжения специально взят иной):
И вот так при другой длительности:
Рабочий режим так:
Как видно, можно задать три параметра: длительность сварочного импульса, количество импульсов и сдвиг относительно распознанного начала положительной полуволны.
Результатом я остался доволен.
Все управление решил сделать в передней части корпуса для удобства настройки в процессе работы:
Сзади предусмотрел отверстия для забора воздуха:
В качестве кнопки включения и предохранителя установил автомат на 10А.
Для защиты установил решетки на заднюю панель:
Стационарный вариант кнопки решил соорудить в виде педали:
К ней шел коротенький проводок, видимо предполагается ее присоединение к длинному. Разбираем:
Припаиваем ПВС 2х0.5:
В исходном кабеле шло три провода:
Нам черный не нужен.
Собираем все обратно. И припаиваем на другой конец провода штекер:
Мобильную версию изготовил совсем просто:
Туда же крепим нашу плату:
Внутри довольно плотно:
Помните я писал о мысли про неперепутывание нагрузок… так вот я перепутал. OMRON G3MB-202P — отправился к праотцам, начав находится включенным независимо от управляющего сигнала… Во он:
Пришлось снимать стенку, потом плату и перепаивать релюху. Процесс сопровождался небольшим количеством нецензурных выражений. Причем плату до этого я уже покрыл защитным лаком в 2 слоя… Но не будем о грустном. Все получилось, прибор заработал.
Данный фиксатор является анаэробным, то есть полимеризуется именно там где нужно — в плотной скрутке резьбы.
В качестве электродов нужно использовать медные пластины, у меня их не было, сплющил трубку от кондиционера — вполне нормально.
Варилось вот это:
Вид сзади:
Потребление холостого хода:
При включенном вентиляторе:
Из-за инерционности прибора и сварки короткими импульсами скорее всего прибор не может определить максимальную мощность, вот столько он показал:
Токовые клещи у меня не умеют показывать пик, то что удалось зафиксировать кнопкой:
В реальности я видел цифру в 400 А.
Напряжение на контактах:
Акумы чувствовали себя явно не в порядке, позже это подтвердилось тестами:
На замену были заказаны новые банки. И после окончания работ со сварочником, самое время было их заменить:
Оторвать руками полоски у меня не вышло. Платка была отмыта провода тоже заменены::
Аккумулятор начал новую жизнь:
Видео сварки аккумуляторов:Оптосимистор: параметры и схемы подключения
Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору
Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору
Как проверить симистор? - Diodnik
Как проверить симистор?
Оптосимисторы в схемах на микроконтроллере
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: