Определение максимума сетевой синусоиды.

[terio007]

С учётом критики предыдущих ораторов схема была подвергнута значительной переработке.
Были удалены все высоковольтные транзисторы, введена синхронизация пуска с появлением максмума и введена автоблокировка.
Что касается номиналов элементов, то их расчёт прост и даже у радиокотят не должен вызвать проблем.
Но если вот конкретно с каким то элементом возникли непонятки, пишите, будем разбираться.
Краткое описание работы новой схемы:
На нижнем мосте собран стандартный стабилизатор с применением балластного конденсатора.Особенностей не имеет.
Верхний мост выпрямляет сетевое напряжение. В первую четверть периода сети через VD1 заряжается до амплитудного значения сетевого напряжения С1.
Во вторую четверть сети оный С1 разряжается через светодиод транзисторного оптрона, что приводит к открытию транзистора оного оптрона. Собственно начало открытия транзистора оптрона и есть точка , близкая к максимуму сетевого напряжения.
Открытие транзистора оптрона вызывает кратковременное(на время зарядки С2) открытие VT1, что ведёт к появлению на 20-30 мкс напряжения питания на коллекторе VT1.
Далее развилка:
1. Если на входе VT3 управляющий сигнал СТОП, то ничего не произойдёт, открытый VT3 зашунтирует светодиод симисторного оптрона.
2. Если на входе VT3 управляющий сигнал ПУСК, то через светодиод VD2 и светодиод симисторного оптрона пойдёт ток, произойдёт запуск нагрузки. Транзистор VT2 откроется и заблокирует VT1 в открытом состоянии.
Нагрузка будет запитана на всё время действия сигнала ПУСК.
Прошу коментарии, замечания, просьбы.

[Леонид Иванович]

Во вторую четверть сети оный С1 разряжается через светодиод транзисторного оптрона

Как Вы видите путь разрядного тока? Мост ведь в обратном направлении ток не пропустит.

[terio007]

И точно, не пропустит. Как там поговорка - за деревьями леса не увидел, или за лесом деревьев не разглядел...
А такое решение оного узла?

[Леонид Иванович]

Ток через светодиод оптрона будет начинать нарастать при пиковом значении входного напряжения, а максимума достигнет при переходе напряжения через ноль. Оптрон будет включаться с некоторой задержкой относительно пика напряжения. Момент включения не будет стабильным из-за того, что ток нарастает плавно. Ну и схема однополупериодная, хотя это исправляется проще всего - каким-нибудь PC814. Выходной импульс оптрона придется дифференцировать, чтобы включение могло произойти только по фронту. Но это в предыдущей схеме было, из-за чего она сильно усложнена.

Мне больше нравится идея открывать транзистор во время импульсов зарядного тока емкости. Если емкость зашунтировать высокоомным резистором, то она будет немного разряжаться в течение полупериода, а ток зарядки будет иметь вид коротких импульсов вблизи пика синусоиды. Этими импульсами тока можно открывать транзистор.

[terio007]

Оптрон будет включаться с некоторой задержкой относительно пика напряжения. Момент включения не будет стабильным из-за того, что ток нарастает плавно. Ну и схема однополупериодная, хотя это исправляется проще всего - каким-нибудь PC814. Выходной импульс оптрона придется дифференцировать, чтобы включение могло произойти только по фронту. Но это в предыдущей схеме было, из-за чего она сильно усложнена.

Мне больше нравится идея открывать транзистор во время импульсов зарядного тока емкости. Если емкость зашунтировать высокоомным резистором, то она будет немного разряжаться в течение полупериода, а ток зарядки будет иметь вид коротких импульсов вблизи пика синусоиды.

Значит так:
1. Поставить резистор можно, надо прикинуть, насколько он улучшит точность и стабильность срабатывания и ухудшит энергетику.
Опять же, будет проблема согласования уровней с высоковольтного транзистора - общей земли то нет...
2. Собственно говоря ошибка в 5-10 % определения пика напряжения несущественна.
3. Однополупериодность для меня достоинство, ибо увеличивает ресурс оптрона, а циклы работа - простой измеряются минутами, поэтому будет импульс пика приходить раз в 10 мс или раз в 20 мс - неважно.
4. Цена дифференцирования - 1 конденсатор и один резистор для разрядки оного конденсатора . Немного.
Итого: надо ещё немного подумать, посчитать.
Готовность схемы оцениваю в 90%.

[Леонид Иванович]

насколько он ... ухудшит энергетику.

Резистор там нужен высокоомный, энергетику ухудшит на несколько десятков милливатт.

будет проблема согласования уровней с высоковольтного транзистора - общей земли то нет...

Так оптроном, как и в последней схеме. Впрочем, особой экономии не видится, можно сделать и так, как в последнем варианте.

P.S. А нельзя ли MOC3061 подключить через фазоздвигающую цепочку и использовать ее детектор нуля?

[terio007]

Схему с резистором набросал, немного напрягла - как защитить светодиод оптрона от обратного напряжения на конденсаторе.
Преимуществом вижу резкий рост ресурса оптотранзистора - он будет работать не более 0,5-1мс, строго на вершине синусоиды.
Тогда действительно не нужен ни дифференциатор ни схема синхронизации с импульском пуска.
В общем вся схема существенно упрощается.
Идея с МОС хороша конечно, но пока не получается. Можно конечно соединить ножки симистора оптрона конденсатором, но ведь симистор оптрона лишь коммутирует мощный симистор, ёмкость будет "дополнительным коммутатором" оного симистора...

[Джузеппе]

Собственно хотелось бы схему, безразличную к колебаниям сети ... и по сложности сопоставимой с десятками схем определения ноля сети. На выходе схемы - короткий импульс в момент достижения максимума сети.

Такая штука есть, и называется она экстрематор. В инете встречается. Там очень просто - ОУ, пара резисторов, диод. Книжка, кажется, Гутникова. Я эту штуку в давние времена делал из интереса - работало отлично.

[Леонид Иванович]

Схему с резистором набросал

Схема работоспособна, только резистор 200 кОм нужно увеличить раз в 10. И конденсатор тоже понадобится раз в 10 больший, чем в предыдущей схеме, скажем, 470 нФ.

Схему можно упростить. Резистор можно подключить просто параллельно конденсатору без всякого диода. Зачем разрядный ток пускать в сеть? Разряжать ниже нуля все равно не надо, надо лишь немного разрядить относительно пикового значения. Когда не будет диода, получается, со светодиодом оптрона включен последовательный диод, он преградит путь тока в обратном направлении. Поэтому шунтирующий диод тоже можно выбросить. Если страшно, что обратный ток диода приведет к деградации светодиода оптрона, то достаточно параллельно светодиоду включить резистор, скажем, 10 кОм. В результате в схеме остается оптрон, диод, конденсатор и 3 резистора.

[terio007]

Почистил предыдущий вариант.Не пугайтесь большого количества элементов.
Собственно сама схема определения максимума сети , как верно заметил Леонид Иванович, состоит из транзисторного оптрона и его обвязки из трёх резисторов, диода и конденсатора.
Остальное - элементы схемы управления и индикации исполнительного оптосимистора, а также элементы питания.

[Леонид Иванович]

А зачем диод 522 и резистор на +12 В с катода светодиода?

Наверное, не очень хорошо то, что схема включается, когда управляющий сигнал равен нулю. Если, к примеру, по включению питания есть некоторая задержка формирования управляющего сигнала, то может быть ложное включение нагрузки. Можно добавить еще один каскад на транзисторе с питанием от этого же моста 12 В для инверсии сигнала. Или чуть изменить схему: коллектор VT3 подключить к эмиттеру VT2, который оторвать от земли. Катод оптрона тоже подключить к коллектору VT3. Только надо цепочку светодиодов зашунтировать резистором.

Вообще, в схеме есть некоторое дублирование элементов. Сдвиг фазы прекрасно выполняет конденсатор 0.22, который включен перед мостом. Можно между плюсом моста и конденсатором 100 мкФ включить последовательно два диода. На диодах будет прямое падение напряжения в течение всего полупериода (за счет тока стабилитрона), кроме короткого промежутка времени при переходе входного напряжения моста через ноль. Этот момент благодаря конденсатору 0.22 будет совпадать с пиком синусоиды сети. Взять p-n-p транзистор, эмиттер подключить к выходу моста, базу через резистор 10 кОм - к плюсу конденсатора 100 мкФ. Коллектор - через 20 кОм на землю. На коллекторе будут импульсы, аналогичные тем, что сейчас на коллекторе транзистора оптрона PC817. Только в каждом полупериоде.

[terio007]

А зачем диод 522 и резистор на +12 В с катода светодиода?.

В руководстве по применению от Протон-Импульс:"Реле твердотельные оптоэлектронные" нашёл такую рекомендацию:

"...у симисторных оптронов при наличии на входе напряжения в диапазоне 0 ÷ 0,8 В из-за входного
микротока может снижаться устойчивость к быстрому нарастанию напряжения на выходе;...
можно рекомендовать для реле с управлением постоян-
ным током (напряжением) в режиме выключения, обеспечивать небольшое отрицательное смещение на
входе"
Вот я полвольта отрицательного смещения и дал. Не жалко лишнего резистора и диода, если это улучшит устойчивость работы схемы.
Остальные ваши предложения надо обдумать.

[Леонид Иванович]

Светодиоды зашунтированы базовыми резисторами VT2, этого достаточно, чтобы микротоки не создавали сколько-нибудь заметного падения.

[terio007]

Изменена полярность входного сигнала.
Схема определения максимума выполнена на уже имеющимся стабилизаторе.
Осталось проработать вариант с коммутацией VT3 не напряжения питания, а катода светодиода оптрона плюс эмиттера VT2 и наверное всё.

[Леонид Иванович]

Схема в таком виде неработоспособна.

Во-первых, нельзя убирать резистор между базой VT1 и коллектором VT4, так как тогда VT4 "перетянет" VT2 и будет периодически сбрасывать управляющий сигнал.

Во-вторых, VT3 в таком включении - это эмиттерный повторитель. С указанными номиналами при управляющем сигнале 5 В на эмиттере будет чуть больше 1 В, что недостаточно для питания VT1.

Лучше эмиттер VT3 подключить к земле, а к коллектору VT3 подключить катод светодиода оптрона и эмиттер VT2. Резистор с базы VT2 лучше оставить подключенным к земле.

Непонятно, зачем нужен варистор. На входе моста обе полуволны напряжения обрезаны на уровне около 15 В (4 прямосмещенных диода + стабилитрон).

Для уменьшения количества компонентов в схеме можно применить digital transistors (например, DTA114E/DTC114E), у которых базовый резисторный делитель внутри.

По идее, вся схема, за исключением VT4, должна построиться на К561ЛА7, или К561ТЛ2, или К561ТМ2.

[terio007]

Схема в таком виде неработоспособна.

Во-первых, нельзя убирать резистор между базой VT1 и коллектором

Согласен, прощёлкал.

Во-вторых, VT3 в таком включении - это эмиттерный повторитель. С указанными номиналами при управляющем сигнале 5 В на эмиттере будет чуть больше 1 В,

Сама схема управления будет запитана от того же источника питания +12В, а значит уровень сигнала на базе VT3 +12В, на эмиттере +11,5В. Этого достаточно. Конечно заземлённый конец базового резистора VT3 надо оторвать от земли и подключить к эмиттеру VT3 .
Это второй прощёлк.

Лучше эмиттер VT3 подключить к земле, а к коллектору VT3 подключить катод светодиода оптрона и эмиттер VT2. Резистор с базы VT2 лучше оставить подключенным к земле.

Наверное, обязательно прорисую этот вариант.

Непонятно, зачем нужен варистор.

Не нужен.Перекочевал с другой схемы автоматом. Будет уничтожен.

Для уменьшения количества компонентов в схеме можно применить digital transistors

Нет, это разве для массового производства, и то мелочь.

По идее, вся схема, за исключением VT4, должна построиться на К561ЛА7, или

Вот это хорошая идея

[Леонид Иванович]

обязательно прорисую этот вариант.

Наверное, в реальной жизни вместо VT3 будет оптрон? Ведь схема гальванически связана с сетью.

По этой же причине MOC не очень-то и нужен. Транзисторный ключ может прямо формировать ток управляющего электрода тиристора. Конечно, от моста придется отказаться в пользу однополупериодного выпрямителя, ведь вспомогательный источник 12 В должен быть непосредственно связан с одним из проводов сети.

Не нужен. Перекочевал с другой схемы автоматом. Будет уничтожен.

Какой-то смысл имеет установка варистора после резистора, но до емкости. Тогда при небольших выбросах лишнее падало бы на резисторе, а при больших выбросах резистор сыграл бы роль предохранителя. Но есть ли смысл защищать отдельно вспомогательный источник 12 В? Он и так не особо боится выбросов.

Вот это хорошая идея

Вроде, достаточно одного RS-триггера на двух элементах 2И-НЕ. На вход R подаем сигнал разрешения, на вход S - сигнал привязки к сети. Чтобы уйти от неопределенности, используем инверсный выход триггера, активным уровнем считаем ноль.

[terio007]

обязательно прорисую этот вариант.

Наверное, в реальной жизни вместо VT3 будет оптрон? Ведь схема гальванически связана с сетью.

По этой же причине MOC не очень-то и нужен. Транзисторный ключ может прямо формировать ток управляющего электрода тиристора.

Оптосимистор выбран не из соображения гальванической развязки , а из-за малого тока управления - 10 мА.
Прямое управление транзистором по управляющему электроду симистора сразу впятеро увеличит потребляемый ток. Поскольку вся схема формирования управляющего сигнала будет потреблять пару мА и запитываться от уже имеющегося источника, то сделано так как сделано.
Итак, краткие итоги проведенной работы:
1. Схема датчика максимума сети. Самостоятельное устройство, сигнал управления гальванически развязан от сети.
2. Схема управления оптосимистором с включением при совпадении сигнала максимума и сигнала ПУСК на К561ТЛ1.
3. То же, что в п.2 на транзисторах.

[Леонид Иванович]

В схеме 1 резистор 20 кОм планировался с базы VT2 на землю? Хотя и так работать будет.
Схема 2 имеет нехороший момент: вход ТЛ2, который подключен к выходу моста, будет иметь потенциал выше питания на прямое падение диода 522. Внутри ТЛ2 откроется защитный диод, что нехорошо. Нужно добавить хотя бы ограничительный резистор последовательно со входом.

[terio007]

В схеме 1 резистор 20 кОм планировался с базы VT2 на землю? Хотя и так работать будет.

Нет, базовый резистор VT2 20 кОм ждёт своего +, поэтому на землю ему нельзя. Уж скорее на коллектор VT1.
Но поскольку и так работать будет уверенно, хорошо и прямо скажем блестяще, то оставлю как есть.

Внутри ТЛ2 откроется защитный диод, что нехорошо. Нужно добавить хотя бы ограничительный резистор

Да, надо поставить, да вот хоть 20к - чтобы не расширять номенклатуру.