پنج شنبه , ۲ آذر ۱۳۹۶
آخرین نوشته‌ها

دیمر AC

سلام. امیدوارم حالتون خوب باشه. امروز هم با یه پروژه کاربردی اومدیم سراغتون. این پروژه هم همانند پروژه قبلی تو حوزه ی الکترونیک آنالوگ و الکترونیک صنعتی هستش. این پروژه مدار دیمر می باشد.

دیمر وسیله ای است که انرژی منتقل شده به مصرف کننده در یک سیکل را می تواند کنترل کند و آن را تغییر دهد.

دیمر ها در انواع AC و DC موجود هستند. دیمر مورد بررسی در این پروژه دیمر AC می باشد که کاربرد آن برای کنترل وسایل روشنایی مانند لامپ های رشته ای  می باشد. در این پروژه از قطعات الکترونیک صنعتی مانند ترایاک ، دیاک برای تشریح مدار استفاده نموده ایم. در ادامه مدار دیمر را بررسی خواهیم کرد.

امیدوارم این پروژه هم کمک خوبی برای افزایش اطلاعاتتون در حوزه الکترونیک صنعتی  باشه.

🙂

  • تئوری دیمر
  • توضیحات مدار عملی
  • آزمایش عملی

 پروژه ی دیمر

در این بخش می خواهیم مقدمه ای برای مدار دیمر رو بررسی کنیم. در بخش زیر مطالبی در مورد الکترونیک صنعتی خواهید آموخت و با قطعات الکترونیک صنعتی دیاک و ترایاک آشنا خواهید شد.

نگاهی بر قطعات الکترونیک صنعتی

در این بخش می خواهیم دو عنصر پر کاربرد از عناصر الکترونیک صنعتی را تشریح کنیم تا در ادامه در مدار اصلی دیمر از آن ها استفاده کنیم  :

۱- دیاک DIAC ( Diode Alternating Current )

دیاک یک قطعه نیمه هادی چهار لایه است که دو پایه دارد. این قطعه در هر دو جهت تحریک می شود  و حالت روشن به خود می گیرد. لذا بزرگترین مزیت کاربرد آن در ولتاژ AC ، هدایت از هردو سوی این قطعه است.

در شکل زیر ساختمان کریستالی و نماد های دیاک را مشاهده می کنید.

۱

با مشاهده ی ساختمان کریستالی پی میبریم که دو انتهای کریستال ، دارای هردو دارای نیمه هادی N و P است. ساختمان کریستالی سمت راست معادل یک دیود چهار لایه به صورت PNPN و ساختمان کریستالی سمت چپ معادل یک دیود چهارلایه به صورت NPNP است. لذا می توان دیاک را معادل دو دیود چهار لایه به صورت شکل زیر در نظر گرفت.

۲

اگر مطابق شکل زیر پتانسیل A1 نسبت به A2 مثبت تر شود و ولتاژ بایاس به ولتاژ شکست دیاک برسد، دیود چهارلایه D1 روشن می شود و دیاک را به حالت هدایت ( روشن ) می برد.

۳

هم چنین اگر مطابق شکل زیر پتانسیل A1 نسبت به A2 منفی شود، دیود چهار لایه D2 روشن می شود و دیاک را روشن می کند.

۴

می توان معادل هر دیود چهار لایه PNPN را به صورت یک قفل ترانزیستوری در نظر گرفت و دیاک را معادل دو قفل ترانزیستوری به صورت شکل زیر نشان داد.

۵

 

مشخصه ولت آمپر دیاک :

در شکل زیر منحنی مشخصه ولت آمپر دیاک در بایاس موافق و مخالف نشان داده شده است. ولتاژ شکست دیاک بین ۳۰ الی ۴۰ ولت است.

۶

شکل ظاهری دیاک :

دیاک از نظر شکل ظاهری مانند دیود های معمولی استوانه ای است. در شکل زیر شکل ظاهری دیاک را مشاهده می کنید:

۷۸

 

 

۲- ترایاک TRAIAK ( Triode Alternating Current )

ساختمان کریستالی ترایاک مانند دیاک است با این تفاوت که پایه سومی نیز به نام گیت دارد. نماد ترایاک همراه با نام پایه های آن  ساختمان کرستالی ترایاک در شکل های زیر مشاهده شده اند :

۹

مدار معادل ترایاک و نحوه تحریک آن

اساسا می توان ترایاک را معادل دو SCR که به طور موازی و در جهت مخالف به هم وصل شده اند ، در نظر گرفت که گیت های آن به هم متصل هستند. شکل زیر ترایاک را معادل دو SCR نشان می دهد:

۱۰

منحنی مشخصه ی ولت آمپر ترایاک :

در شکل زیر منحنی مشخصه ولت امپر ترایاک رسم شده است. همان طور که مشاهده می شود ترایاک در هر دو جهت تحریک گشته و روشن می شود. البته با افزایش جریان گیت ، ولتاژ عبور از شکست کاهش می یابد و ترایاک زود تر روشن می شود. در صورتی  می توانیم ترایاک را روشن و خاموش کنیم که جریان عبوری از آن را کاهش دهیم و به مقدار کم تر از جریان نگهدارنده ( IH) برسانیم. در برگه مشخصات ترایاک ، معمولا ولتاژ تحریک گیت و جریان لازم گیت برای روشن شدن آن را می نویسد.

۱۱

کنترل فاز توسط ترایاک ( Control Phase )

ترایاک قادر است از طریق کنترل فاز سیگنال ورودی ، معدل توانی را که به بار می رساند، کنترل نماید، البته  ترایاک در هر دو نیم سیکل مثبت و منفی سیگنال ورودی تحریک شده و روشن می شود. به شکل زیر نگاه کنید. در لحظاتی از نیم سیکل مثبت سیگنال AC ورودی ، ترایاک قطع است سپس گیت ترایاک توسط پالس ، تحریک شده و ترایاک روشن می شود و جریان را از بار عبور می دهد. لحظه ای که ترایاک وصل می کند زاویه هدایت نام دارد.

۱۲

در نیم سیکل منفی ، عملکرد ترایاک شبیه نیم سیکل مثبت است. یک نمونه مدار کنترل فاز در شکل زیر رسم شده است.

۱۳

دیود های D1 و D2 برای تهیه سیگنال تحریک گیت به کار رفته اند. D1 در نیم سیکل مثبت هدایت می کند و مقاومت R1 زاویه روشن شدن ترایاک را تنظیم می نماید. در نیم سیکل مثبت A1 و گیت نسبت به A2 مثبت است.
در نیم سیکل منفی D1 قطع و D2 هدایت می کند و سیگنال تحریک به گیت ترایاک اعمال شده و ترایاک را روشن می کند. در نیم سیکل منفی A2 و گیت نسبت به A1 مثبت است. در مدار های کنترل فاز ، در انتهای هر نیم سیکل مثبت و منفی ترایاک خاموش می شود زیرا همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است ، در نزدیکی عبور سیگنال از صفر ، جریان عبوری از ترایاک از مقدار جریان نگهدارنده ( IH ) کمتر شده و ترایاک خاموش می شود.

۱۴

مدار کنترل فاز ( توان ) توسط دیاک و ترایاک

مدار کنترل فاز توسط دیاک و ترایاک در شکل زیر رسم شده است:

۱۵

در نیم سیکل مثبت خازن C از طریق مقاومت R شارژ می شود. وقتی ولتاژ شارژ خازن به اندازه ولتاژ شکست دیاک رسید ، دیاک وصل نموده و گیت ترایاک را تحریک می نماید و ترایاک روشن می شود و جریان از بار عبور می نماید. در طول نیم سیکل منفی سیگنال ورودی ، خازن در جهت منفی شارژ می شود و دیاک را وصل نموده و ترایاک را در مسیر معکوس روشن می نماید. شکل موج به دست آمده برای جریانی که از بار RL می گذرد ، در شکل نشان داده شده است.

 با تغییر مقاومت R ، زاویه هدایت می تواند کنترل شود. به این صورت که با تغییر مقاومت R اختلاف فاز ولتاژ خازن با ولتاژ ورودی تغییر می کند و می تواند از صفر درجه تا ۹۰ در جه تغییر کند و به همین صورت زاویه هدایت کنترل شود.

در این بخش مدار عملی طراحی شده را بررسی می کنیم.

قطعات و وسایل مورد نیاز در پروژه

ترایاک BT136

دیاک DB3A

خازن ۱۰nF

خازن ۶۸nF

سلف ۵۰uH

مقاومت ۱K

مقاومت ۱۰k

ولوم

۵۰۰k لامپ رشته ای

مدار پروژه

در شکل زیر مدار طراحی شده در این پروژه را مشاهده می کنید:

برای مشاهده تصویر در ابعاد واقعی روی آن کلیک کنید.

در شکل بالا مدار را مشاهده می کنید. این مدار برای کنترل فاز و توان به کار می رود و می تواند به عنوان کنترل کننده نور لامپ رشته ای نیز به کار برود.

در مدار بالا از یک سلف استفاده کرده ایم که به عنوان فیلتر به کار می رود تا شکل موج را به حالت سینوسی نزدیک تر کند.

در عمل در مدارات دیمر مبحثی به نام هیسترزیس وجود دارد که کنترل نور لامپ در زوایای کوچک را سخت می کند برای همین از یک شبکه ی RC اضافی در مدار استفاده کرده ایم که امکان کنترل روی زوایای کوچک را بهتر می کند.

در ابتدا در حالتی که مقدار مقاومت متغیر روی حداکثر مقدار است ، محاسبات را انجام می دهیم :

برای راحتی در محاسبات اثر سلف را نادیده می گیریم.

در این قسمت امپدانس شبکه RC که متشکل از R1,2,3  و C1,2  را حساب می کنیم.

۱۶

حال مقدار دامنه و معادله سیگنال اعمالی به دیاک را در این حالت حساب می کنیم:

برای این کار از روش تونن استفاده می کنیم. به طوری که خازن  C2 را برمی داریم و ولتاژی که به دیاک می رسد را محاسبه کنیم که این ولتاژ ، ولتاژ تونن می باشد. سپس امپدانس را از دید خازن C2 محاسبه می کنیم و در مدار معادل تونن معادله ولتاژ خازن C2 را حساب می کنیم:

۱۷

۱۸

 

 

 

 

حال مدار معادل تونن را تشکیل داده و مقدار ولتاژ C2 را بدست می آوریم:

۱۹

 

 

 

 

در این حالت ( حالتی که مقاومت متغیر روی حداکثر مقدار است) اختلاف بین ولتاژ ورودی و ولتاژ دیاک ۸۸ درجه می باشد.

به این نکته نیز توجه کنید که هنگامی که ولتاژ ورودی دیاک به ولتاژ شکست خود می رسد اتصال کوتاه شده و دیگر ولتاژ خازن افزایش ندارد و خازن دشارژ می شود. اما برای تحلیل مدار در ابتدا مدار را بدون بودن دیاک تحلیل می کنیم.

در این پروژه از ترایاک BT136 استفاده شده است. در زیر تصویر این ترایاک و برخی از مشخصات آن را مشاهده می کنید:

۲۰

۲۱

اگر اطلاعات بیشتری را از این ترایاک می خواهید از لینک زیر دیتاشیت این قطعه را دریافت کنید:

DataSheet BT136

همچنین از دیاک DB3A در این پروژه استفاده کرده ایم که در زیر شکل و برخی از مشخصات آن را مشاهده می کنید:

۲۲

 

۲۳

اگر اطلاعات بیشتری از این دیاک می خواهید می توانید از لینک زیر دیتاشیت این قطعه را دانلود کنید :

DataSheet DB3A

 

در قسمت زیر می خواهیم مدار عملی را مورد آزمایش قرار دهیم و نتایج آن را مشاهده کنیم. برای مشاهده تست عملی پروژه، ویدیوی زیر را مشاهده کنید:

در قسمت زیر هم PCB مدار طراحی شده را مشاهده می کنید:

۲۴

۲۵

خب این پروژه هم تموم شد و امیدوارم ازش خوشتون بیاد. این پروژه می تونه برای کنترل نور لامپ و برای کنترل انرژی در مداراتی مانند منابع تغذیه خاص کاربرد داشته باشه. امیدوارم از این پروژه لذت بده باشید و براتون مفید بوده باشه. فراموش نکنید که با لینک شبکه های اجتماعی که زیر پست می بینید ما رو به دوستاتون هم معرفی کنید. 🙂

درباره‌ی مهدی یار

مهدی یار هستم | دانشجوی رشته الکترونیک | زمینه تحقیقاتی: الکترونیک قدرت | فعالیت در حوزه میکروکنترلر AVR , PIC و منابع تغذیه سویچینگ | انجام پروژه های صنعتی و دانشگاهی |طراحی PCB

۲۸ ديدگاه

  1. با سلام
    من از الکترونیک چیز زیادی نمیدونم ولی خیلی به این دیمر نیاز دارم منم موقع چاپ طرح pcbمشکل اقا رضا رو دارم لطفا با خط کش اندازه گیری کنید و بگید سایز PCB که خودتون ساختید چند در چند است؟

  2. ۱۰در۱۰سانتی متر
    بنظرتون زیاد نیست؟

  3. سلام
    سایز اصلی مدار چند در چند هست؟
    اخه موقعی که دادم چاپ کردن سایزش ۱۵در۱۰سانت بود

  4. سلام ببخشید در این مدار از چه ولومی استفاده کردین

  5. سلام
    قدرت این دیمر چقدر هست؟
    میتونه یه موتور ۱۵۰وات رو روشن کنه؟

  6. سلام چند تا سوال دارم امکان ارتباط از طریق تلگرام هست؟ و اگه ممکنه id تلگرامتونو لطف کنید
    id کامنت بالا باز نشد
    id من @mahdighb هست

  7. یه سوالی هست چن وقتیه رو مخ منه اونم اینه که چرا بار رو میارن اول مدار قرار میدن؟ یعنی مثل bjt (در حالت سوییچ) عمل نمیشه که جریان بیس رو مستقیم از تغذیه بگیرن.

    • سلام. ببینید در مورد این که گفتید چرا بار رو روی سر A2 ترایاک قرار میدیم : اصولا مشکلی پیش نمیاد اگر بار رو روی سر پایینی یا سر A1 قرار بدیم. شرط هدایت ترایاک این دو شرطه : ۱- ولتاژ A1 و A2 نسبت به هم اختلاف پتانسل داشته باشن. ۲- ولتاژ پایه گیت نسبت به پایه A1 دارای اختلاف پتانسیل باشه. اصولا این دو شرط همواره برقرار میشه و مشکلی پیش نمیاد اما ما معمولا تو طراحی ها سعی میکنیم پایه A1 رو مستقیما به یکی از دو سر منبع وصل کنیم تا هم تو محاسبات راحت تر باشیم و هم این که مطمئن تر باشه از نظر شروط هدایت.
      در مورد بخش دوم سوالتون هم بیشتر توضیح بدین. شرط هدایت ترانزیستور با دو تاس: ۱- در نوع NPN ولتاژ بیس کلکتور مثبت و ولتاژ بیس امیتر نیز مثبت باشن ( یعنی دو دیود BE و BC هادی بشن) و شرط دوم اینه که جریان بیس مقدارش از BIc بیشتر در بیاد که مدارات سویچ این ملاحظات به طور کامل رعایت میشن.

      • دوست عزیز منظورم رو تو این عکس نشون دادم ممنون میشم یه نگاهی بهش بندازید
        چرا همیشه از حالت اول استفاده میکنیم
        http://uupload.ir/files/kh15_triac.jpg

        • بله عکس هارو دیدم. خب ببینید مدار تنطیم زاویه آتش باید مستقل از بار باشه. ینی تغییرات بار روی اون اثر نزاره. در شکل دوم مدار تنطیم زاویه آتش مستقل از بار هستش و مقدار بار روی زاویه آتش تاثیری ندار چون جدا هستن از هم دیگه. اما در مدار اولی مدار تنطیم زاویه آتش با بار سری میشه و عیبی که وجود داره این هستش که با تغییر بار ممکنه کمی خطا توی مدار تنظیم زاویه آتش بوجود بیاد چون که با بار سری شده. اما مدار اول یه ویژگی داره و اینه که اگه بار روی دیمر نباشه مدار کاملا قطعه و هیچ مصرفی نداره و تلفات هم صفره اما در مدار دوم چوم مدار کنترل مستقل از بار به برق شهر وصل شده در صورت نبود بار هم در اون بخش جریان وجود داره و تلفات. اما با توجه به این که خطای مقدار بار روی مدار تنطیم زاویه آتش خیلی ناچیزه (در صورتی که مقدار بارتون به اندازه کافی بزرگ باشه) میتونیم ازش صرف نظر کنیم و از مدار دوم استفاده کنیم تا تلفات توان کمتری داشته باشیم و عمر مدار دیمر بالاتر بره. موفق باشید

  8. سلام. ای دی تلگرام من industrial_control میباشد. لطفا اگر ممکن است از طریق تلگرام با هم در ارتباط باشیم.

  9. از پاسخ شما سپاس گذارم. اگر ممکنه ایمیل خود را بدهید تا بتوانم مشخصات دقیق دیمر سه فاز مورد نیاز خود را بر ایتان ارسال کنم. در یوتیوب شخصی یک دیمر تک فاز درست مثل شما درست کرده بود ولی یه جاهایی اش فرق داشت. ۲۵ آمپر هم بود و فقط یک ترایاک ۲۵ آمپری استفاده کرده بود و هیچ تقویت جریانی نداشت. مدارشو براتون ایمیل می کنم. خوش حال میشم کمی بیشتر رو مبحث دیمر تک فاز و سه فاز با هم بحث و گفتگو کنیم.

  10. برای جریان ۲۵ امپر فقط جریان گیت خیلی بیشتر میشه که باید یه نوعی جریان رو از نسیر بای پس تامین کرد . یعنی با استفاده از یک ترایاک اضافی می تونیم مشکل رو حل کنیم. به این صورت که اتصال دیاک به ترایاک BT136 به صورت قبل باشه ولی پایه دوم ترایاک BT136 رو بدیم به گیت ترایاک اصلی که جریان گیت رو بتونه تامین کنه. در واقع این جا ترایاک دوم نقش تقویت کننده جریان رو برای تامین جریان ترایاک اصلی بازی میکنه.

  11. سلام. این سلف رو آماده میشه تهیه کرد یا باید خودمون بپیچیم؟
    اگر سلف رو نذارم اتفاقی میوفته؟ یعنی تاثیر خاصی رو کم یا زیاد شدن نور لامپ داره؟
    چرا مدار اسنابر استفاده نکردید؟ یعنی لازم نیست اضافه کنیم؟
    دیاک شما ۳ آمپر است ولی ولتاژ اون رو ذکر نکردید. برای ساخت دیاک چند ولت باید بزاریم؟
    اگر بخوام ار ترایاک ۲۵ آمپری استفاده کنم اونوقت مشخصات قطعات دیگه هم تغییر می کنه یا نه؟
    و سوال آخر اینکه
    من المنت سه فاز دارم که اتصال مثلث داره. دیمر برای این کار هم سراغ دارید که نقشه شماتیک و مشخصات قطعات اون رو بهم بدین؟

    • سلام . مقدار این سلف ۵۰uH و برای فیلترینگ و حذف نویز به کار رفته . اکر استفاده نشه اشکالی در کار مدار ایجاد نمیکنه و ما برای حذف نویز و هارمونیک ها این کارو کردیم. همچنین این سلف رو میتونید اماده تهیه کنید و فقط باید توجه بشه هسته سلف در ابعادی باشه که در جریان بالا سلف به اشباع نره

      • مهندس مطلب عالی است. از سلف بشکه ای هم میشه استفاده کرد؟

        • بله. در صورتی که مقدار اندوکتانس سلف مناسب باشه و با مقدار داده شده فرقی نداشته باشه اهمیتی نداره و میشه استفاده کرد. تنها نکته ای که داره اینه که چون تو سلف های بشکه ای مقدار ضریب گذر دهی کمتره باید تعداد دور بیشتری رو پیچید تا به مقدار سلف مورد نیاز رسید. در نتیجه طول سیم استفاده شده در این نوع سلف نسب به سلف ترویید بیشتره و مقاومت اهمی بیشتر و تلفات بیشتری داره. البته در این کاربرد همونطور که گفتم اهمیت چندانی نداره

    • دیاک استفاده شده در این مدار DB3A هستش و ولتاژ شکست دیاک حدود ۳۵ ولت و بقیه مشخصات رو تو دیتا شیت که لینکش رو قرار دادیم موجوده. ترایاک هم BT136 هستش که ۴ امپر جریا عبوریشه و حداکثر ولتاژ دوسر ترایاک میتونه ۶۰۰ ولت باشه که در دیتاشیتی که قرار دادیم موجوده

    • با توجه به این که توان این دیمر بالا نیست نیازی به مدار اسنابر نبود و ما خواستیم تا حجم مدار ساخته شده زیاد نشه اما برای توان های بالاتر از مدار اسنابر استفاده میشه

    • برای مدار دیمری که خواستین برای المنت نقشرو براتون اماده میکنم و میفرستم

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.