Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilenie zwykłej żarówki z wyprostowanego napięcia sieciowego.

29 Kwi 2016 16:56 1872 31
  • Poziom 24  
    Witajcie moi drodzy.
    Zastanawia mnie to od jakiegoś czasu, czy można wyprostować i wyfiltrować napięcie sieciowe i tak podłączyć żarówkę? 230*1.41 dałoby około 320V. Czy będzie świecić znacznie jaśniej, czy skróci się jej żywotność?
    Rozmyślam nad sposobami sterowania poziomem oświetlenia z mikrokontrolera i stąd to pytanie - ale proszę odpowiedzieć co do żarówki, a nie offtopować i pisać o przekaźnikach itp.
  • Poziom 43  
    p.kaczmarek2 napisał:
    dałoby około 320V. Czy będzie świecić znacznie jaśniej, czy skróci się jej żywotność?

    Napewno będzie jaśniej świecić :D
    Pytanie, jak długo ? Może dać tylko błysk, lub podziała trochę dłużej. :cry:
  • Poziom 24  
    kokapetyl napisał:

    Pytanie, jak długo ? Może dać tylko błysk, lub podziała trochę dłużej. :cry:


    Aż tak źle jest? Zwiększenie napięcia 1.4-krotnie... to chyba nie będę kombinować, ale zasadniczo to chciałem wykorzystać któryś z tranzystorów ze śmieci do sterowania żarówką, a one (tranzystory) niby mają tolerować jakieś 800V....
  • Poziom 43  
    p.kaczmarek2 napisał:
    chciałem wykorzystać któryś z tranzystorów ze śmieci do sterowania żarówką, a one (tranzystory) niby mają tolerować jakieś 800V..

    Nie wiemy nic o tych tranzystorach, ale są tranzystory na jeszcze wyższe napięcie. Oprócz napięcia jest też ważna ich moc.
  • Poziom 43  
    Można wyprostować i wyfiltrować napięcie ale pod obciążeniu zasilacza żarówką i tak siądzie.
    Wzór:
    p.kaczmarek2 napisał:
    230*1.41 dałoby około 320V.
    jest słuszny (w przybliżeniu) tylko w przypadku nieobciążonego zasilacza.
    W przypadku obciążonego zasilacza, napięcie będzie zależne od pojemności kondensatorów i prądu obciążenia.

    p.kaczmarek2 napisał:
    Aż tak źle jest? Zwiększenie napięcia 1.4-krotnie
    Bez kondensatorów takiego podbicia nie będzie. Możesz dać sam prostownik i napięcie skuteczne dla prądu stałego pulsującego będzie takie jak dla przemiennego 230V a nawet nieco niższe bo dojdzie spadek napięcia na diodach :)
  • Poziom 24  
    kokapetyl napisał:

    Nie wiemy nic o tych tranzystorach, ale są tranzystory na jeszcze wyższe napięcie. Oprócz napięcia jest też ważna ich moc.


    c5418, czyli chyba 2SC5418. To jeden z większych tranzystorów w starym monitorze z mojego pierwszego PC-ta.

    Chcę nim właczać i wyłączać żarówkę bezpośrednio z sieci (ale wyprostowane napięcie) kilkanaście razy na sekundę, tzn. z pomocą PWM regulować jasność.

    Zasilenie zwykłej żarówki z wyprostowanego napięcia sieciowego.
  • Poziom 43  
    p.kaczmarek2 napisał:
    Chcę nim właczać i wyłączać żarówkę bezpośrednio z sieci (ale wyprostowane napięcie) kilkanaście razy na sekundę, tzn. z pomocą PWM regulować jasność.
    Znacznie prościej jest zastosować regulator fazowy. W sumie mniej elementów (dla najprostszej aplikacji) taniej i prościej (mimo wszystko - w wypadku PWM trzeba wymyślić jeszcze zasilacz, a w klasycznym ściemniaczu (z diakiem np.) zasilanie nawet nie jest potrzebne - włącza się bezpośrednio w obwód .) Straty (jeśli o to Ci chodzi) też niewielkie - triak załatwia sprawę i minimalizuje straty do minimalnych - w wielu przypadkach mniejszych, niż dla sterowania PWM.
  • Poziom 27  
    p.kaczmarek2 napisał:
    Chcę nim właczać i wyłączać żarówkę bezpośrednio z sieci (ale wyprostowane napięcie) kilkanaście razy na sekundę, tzn. z pomocą PWM regulować jasność.
    Przy takim sterowaniu będziesz miał już wyraźne migotanie. Jak radził kolega wyżej użyj raczej ściemniacza. Przy wszystkich innych zaletach o czym wyżej będziesz miał migotanie 100Hz a to już (prawie) niewidoczne.
  • Poziom 24  
    jesion40 napisał:
    p.kaczmarek2 napisał:
    Chcę nim właczać i wyłączać żarówkę bezpośrednio z sieci (ale wyprostowane napięcie) kilkanaście razy na sekundę, tzn. z pomocą PWM regulować jasność.
    Przy takim sterowaniu będziesz miał już wyraźne migotanie. Jak radził kolega wyżej użyj raczej ściemniacza. Przy wszystkich innych zaletach o czym wyżej będziesz miał migotanie 100Hz a to już (prawie) niewidoczne.


    No dobra, kilkadziesiąt, czy tam kilkaset, ale to już jest tylko jedna zmiana w kodzie, wolałbym się skupić na użyciu tego tranzystora co mam pod ręką... niezbyt bedę mieć jak na majówce dostać coś lepszego.
  • Poziom 43  
    p.kaczmarek2 napisał:
    wolałbym się skupić na użyciu tego tranzystora co mam pod ręką...
    :) Czyli prowizorka... ;)
    jesion40 napisał:
    p.kaczmarek2 napisał:
    Chcę nim właczać i wyłączać żarówkę bezpośrednio z sieci (ale wyprostowane napięcie) kilkanaście razy na sekundę, tzn. z pomocą PWM regulować jasność.
    Przy takim sterowaniu będziesz miał już wyraźne migotanie.
    Przy zasilaniu napięciem wyprostowanym i odfiltrowanym? Nie. Pozostaje tylko problem z dwiema rzeczami:
    1/ uwzględnienie, ze zimne włókno ma zdecydowanie mniejszą oporność, niż po nagrzaniu (prądu udarowy - tranzystor musi to wytrzymać: Patrz zakres bezpiecznej pracy!)
    2/ Zapewnienie ograniczenia napięcia do 230V - żeby nie spalić żarówki.
    No i jeszcze jedno - w wypadku braku filtracji i sterowania PWM - obie częstotliwości (sieci 50Hz i PWM'a) mogą się zdudniać - trzeba zapewnić dużą częstotliwość PWM.
  • Poziom 27  
    398216 Usunięty napisał:
    Przy zasilaniu napięciem wyprostowanym i odfiltrowanym? Nie
    Włącz żarówkę przez prostownik jednopołówkowy. Będziesz miał niezłe przybliżenie PWM 50Hz z wypełnieniem 50%. Nie wierzę, żebyś nie dostrzegł migotania.

    A Autor tematu chce stosować "kilkanaście" Hz, a więc 3..4 razy mniej.
  • Poziom 43  
    jesion40 napisał:
    Będziesz miał niezłe przybliżenie PWM 50Hz z wypełnieniem 50%.
    A czy PWM musi mieć częstotliwość 50Hz? Tak niskie częstotliwości nawet w sterowaniu silników prądu stałego nie są wskazane.
    jesion40 napisał:
    Autor tematu chce stosować "kilkanaście" Hz
    Dlatego napisalem:
    398216 Usunięty napisał:
    No i jeszcze jedno - w wypadku braku filtracji i sterowania PWM - obie częstotliwości (sieci 50Hz i PWM'a) mogą się zdudniać - trzeba zapewnić dużą częstotliwość PWM.
  • Specjalista elektronik
    Zimne włókno żarówki ma około 10 razy mniejszy opór - jeśli to jest żarówka nawet 200W, to nie powinno być problemu, prąd na początku będzie 9A, tranzystor ponoć wytrzymuje 20A ciągle, 30A w impulsie. Przy odpowiednim sterowaniu (miękki start poprzez zaczynanie od małego wypełnienia) poradziłby sobie z żarówką 500W. Tylko... jak mu dać odpowiedni prąd bazy? Jaki jest potrzebny, żeby przewodził te 30A? No i chyba uC powinien być jakoś odseparowany od tranzystora i żarówki...

    Można włączyć tranzystor w mostek z diod (mostek prostowniczy 25A?), i poprzez ten mostek zasilać żarówkę (połączenie sieć L - żarówka - mostek~ / mostek~ - sieć N) - wtedy przez żarówkę będzie płynąć prąd zmienny, to dla niej nieco lepiej, bo przy napięciu stałym emisja elektronów z jednego końca włókna i ich trafianie w drugi powoduje nierówne grzanie i szybsze zużycie na końcu, który jest "anodą".
  • Poziom 27  
    @ "398216 Usunięty"
    398216 Usunięty napisał:
    A czy PWM musi mieć częstotliwość 50Hz? Tak niskie częstotliwości nawet w sterowaniu silników prądu stałego nie są wskazane.
    Jakieś problemy z czytaniem ze zrozumieniem? Nie będę cytował całych twoich postów, więc krótko.
    Autor tematu chce użyć PWM z częstotliwością kilkunastu Hz. Czemu? Nie wiem, jego sprawa. Ostrzegam go, że przy tej częstotliwości będzie migotanie. Ty na to, że przy wyprostowanym i wyfiltrowanym napięciu nie - co jest bzdurą. Dlatego proponuję ci, żebyś zrobił prosty eksperyment, który pokaże ci jak migotanie wygląda już przy 50Hz. A ty na to czy musi być 50Hz?

    Pisz co tam sobie chcesz, ale nie rób głupków z innych.
  • Poziom 24  
    jesion40 napisał:
    @ "398216 Usunięty"
    398216 Usunięty napisał:
    A czy PWM musi mieć częstotliwość 50Hz? Tak niskie częstotliwości nawet w sterowaniu silników prądu stałego nie są wskazane.
    Jakieś problemy z czytaniem ze zrozumieniem? Nie będę cytował całych twoich postów, więc krótko.
    Autor tematu chce użyć PWM z częstotliwością kilkunastu Hz. Czemu? Nie wiem, jego sprawa. Ostrzegam go, że przy tej częstotliwości będzie migotanie. Ty na to, że przy wyprostowanym i wyfiltrowanym napięciu nie - co jest bzdurą. Dlatego proponuję ci, żebyś zrobił prosty eksperyment, który pokaże ci jak migotanie wygląda już przy 50Hz. A ty na to czy musi być 50Hz?

    Pisz co tam sobie chcesz, ale nie rób głupków z innych.


    Napisałem:
    p.kaczmarek2 napisał:

    No dobra, kilkadziesiąt, czy tam kilkaset, ale to już jest tylko jedna zmiana w kodzie, wolałbym się skupić na użyciu tego tranzystora co mam pod ręką... niezbyt bedę mieć jak na majówce dostać coś lepszego.

    Więc proszę nie offtopować.... może być tych Hz ile trzeba... skupmy sie na użyciu tego tranzystora.... transoptor starczy, by otworzyć jego w pełni?
  • Poziom 40  
    p.kaczmarek2 napisał:
    Czy będzie świecić znacznie jaśniej, czy skróci się jej żywotność?

    No skróci i to bardzo, bardzo mocno. Żywotność żarówki przy zasilaniu napięciem równym 130% znamionowego wynosi poniżej 10% żywotności znamionowej. A przy 140% napięcia znamionowego będzie świecić jeszcze krócej...
  • Moderator Projektowanie
    Nic nie stoi na przeszkodzie aby zasilać tą żarówkę wyprostowanym napięciem ale bez filtracji. To usunie problem trwałości żarówki.
    Innym sposobem jest ograniczenie wypełnienia PWM do pewnej wartości - takiej aby nie przekroczyć mocy dopuszczalnej żarówki.
    Tylko po co filtrować i robić sobie kłopoty?
    Jednakże nadal pozostają dwa problemy:
    - dużego prądu startu zimnej żarówki,
    - sterowania takim tranzystorem, który ma zwykle niską betę (rzędu 10), co skutkuje dużym prądem bazy (trzeba sygnał z uC wzmocnić przed podaniem go na ten tranzystor), zwłaszcza dla zimnej żarówce.
    To naprawdę jest kiepski pomysł i kolega powinien posłuchać powyższych porad kolegów jak to się robić powinno.

    A kolegów powyżej proszę o spokój!
  • Poziom 27  
    p.kaczmarek2 napisał:
    skupmy sie na użyciu tego tranzystora.... transoptor starczy, by otworzyć jego w pełni?
    Tu z kolei nie podałeś podstawowego parametru - mocy żarówki, którą chcesz sterować?

    Tranzystor, który masz z pewnością nie jest pod tym względem optymalny. Wymaga dużego prądu bazy. Według danych katalogowych wzmocnienie prądowe to raptem 7..14, więc żeby wysterować żarówkę 100W, która będzie świecić z pełną jasnością przy prądzie rzędu 600mA (w impulsie) powinieneś zapewnić prąd bazy rzędu 100mA no niechby 80mA minimum. Transoptor tyle nie da. Masz jakiś inny tranzystor wysokonapięciowy? Niekoniecznie dużej mocy, ale choćby do układu Darlingtona? Jak w ogóle chcesz rozwiązać układ sterowania? Sam transoptor tak czy owak sprawy nie załatwi.
  • Moderator Projektowanie
    jesion40 napisał:
    Według danych katalogowych wzmocnienie prądowe to raptem 7..14

    Przy mniejszych prądach beta zwykle jest większa (?) - tu w datasheet tego nie podano.
    Niemniej trzeba tranzystor wprowadzić w nasycenie, czyli podać mu prąd bazy rzędu 1/5 prądu kolektora. Kiepski pomysł z tym tranzystorem.
    jesion40 napisał:
    Masz jakiś inny tranzystor wysokonapięciowy? Niekoniecznie dużej mocy, ale choćby do układu Darlingtona?

    Nie musi być wysokonapięciowy, ten wstępny tranzystor można zasilić z niskiego napięcia (o ile jest dostępne).
  • Poziom 27  
    trymer01 napisał:
    Nie musi być wysokonapięciowy, ten wstępny tranzystor można zasilić z niskiego napięcia (o ile jest dostępne).
    Dlatego zapytałem o plany co do układu sterowania. Jak będzie z czego, to można od biedy i ten tranzystor użyć dając mu słuszny prąd bazy. Ale takiego prądu nie da się wycisnąć z jakiegoś prostego dzielnika, to już musi być dodatkowe zasilanie. Przy Darlingtonie z drugim wysokonapięciowym można dać byle dzielnik.
  • Specjalista elektronik
    Dla żarówki 100W prąd szczytowy po nagrzaniu żarówki powinien być około 0.625A; ale zimna w chwili włączania ponad 6A, więc potrzebny jest prąd bazy 1A, żeby zagwarantować, ża tranzystor będzie się włączał na tyle, by przy przepływie prądu napięcie kolektor-emiter było małe, a nawet przydałby się ciut większy (1.2A według trymer01 w #19). Uzyskanie takiego prądu przy sterowaniu z transoptora wymaga dwustopniowego wzmacniacza (z fotodarligtonem MOC223 wystarczyłby jednostopniowy) - i jeszcze trzeba go zasilać odpowiednim prądem. Na szczęście dla zasilania albo jest potrzebny duży prąd bazy, albo ma on płynąć przez dużą część czasu - nie ma potrzeby, by obie te rzeczy były naraz, więc wydajność prądowa zasilacza może być nawet tylko 100mA (lepiej ciut więcej, ze 150mA)... jeśli potrafimy odpowiednio sterować prądem, jaki będzie z niego pobierany (na początek krótkie impulsy ponad 1A, potem coraz dłuższe coraz mniejszego prądu, aż dojdziemy do wypełnienia 100% i prądu 100mA). Może tak, że zasilacz ogranicza prąd (to załatwi choćby opornik) i ładuje kondensator (wystarczy ze 200uF), wtedy na początku impuls korzysta z ładunku kondensatora, potem trzeba wykrywać, że napięcie na tranzystorze rośnie i w tym momencie go wyłączać - to będzie automatycznie ograniczać wypełnienie, dopóki żarówka się nie nagrzeje.
  • Poziom 24  
    Mam mikrokontroler, który jest zasilany z 5V. On z pinu może dac maksymalnie 10mA (albo ew. trochę więcej) też na poziomie 5V.
    Do tego oczywiście mam jakieś tranzystory, drobnicę, różne BC*, transoptory czy coś też się znajdą.
    Ewentualnie mam też jakieś IRF540 z ATXa czy jakoś tak.
    Czy coś z tego się nada?
  • Poziom 27  
    _jta_ napisał:
    Dla żarówki 100W prąd szczytowy po nagrzaniu żarówki powinien być około 0.625A; ale zimna w chwili włączania ponad 6A, więc potrzebny jest prąd bazy 1A, żeby zagwarantować, ża tranzystor będzie się włączał na tyle, by przy przepływie prądu napięcie kolektor-emiter było małe, a nawet przydałby się ciut większy (1.2A według trymer01 w #19)
    Zastanawiałem się nad tym, ale sądzę, że można dopuścić w czasie nagrzewania włókna pracę tranzystora bez nasycenia, ze stosunkowo dużą mocą traconą, bo z pewnością włókno wolframowe ma znacznie mniejszą bezwładność cieplną niż tranzystor. Chyba najgorszy scenariusz to długotrwała praca z bardzo małym wypełnieniem i stale (prawie) zimnym włóknem?
    p.kaczmarek2 napisał:
    Czy coś z tego się nada?
    Podaj konkrety: jakiej mocy żarówki (łącznie), jakie parametry ma zasilacz? Czy konieczna jest separacja galwaniczna a jeżeli tak, to czy możesz użyć drugiego zasilacza - wystarczy 5V 1A - do zasilania obwodu bazy?
  • Specjalista elektronik
    Włókno wolframowe nagrzewa się prawie o 3000 stopni; tranzystor nie wytrzyma nagrzania o 150 stopni.

    IRF540 - nie pamiętam parametrów, jako tranzystor mocy chyba jest za słaby, do sterowania by się nadał, pytanie czym zasilać układ sterowania, czy będzie wystarczający prąd, czy wystarczające napięcie bramki.
  • Poziom 24  
    jesion40 napisał:
    Podaj konkrety: jakiej mocy żarówki (łącznie), jakie parametry ma zasilacz? Czy konieczna jest separacja galwaniczna a jeżeli tak, to czy możesz użyć drugiego zasilacza - wystarczy 5V 1A - do zasilania obwodu bazy?

    Chociaż jedna żarówka. Moc żarówki chociaż te 60W, chociaż może być mniejsza, to i tak ma być "majówkowy" projekt, który chcę zrobić bez zamawiania dodatkowych części.

    Separacja galwaniczna nie jest konieczna, ale preferowałbym ją ze względu bezpieczeństwa. Rozwazmy opcję z i bez...

    Na stanie mam transformator z dwoma uzwojenia wtórnymi, on ma jakieś 15W, więc dałoby się mieć dwa źródła 5V odseparowane galwanicznie. Stabilizatory, mostki, kondensatory wszystko mam.
  • Poziom 27  
    Mając do dyspozycji źródło zasilania o dostatecznej wydajności prądowej po prostu wygeneruj impulsy prądu bazy o wartości zapewniającej wejście tranzystora w nasycenie. Bezpieczniej dać więcej niż mniej - nawet 1A.

    Przykładowy układ bez separacji galwanicznej, przy założeniu wydajności prądowej uC w stanie niskim min 5mA:

    Zasilenie zwykłej żarówki z wyprostowanego napięcia sieciowego.



    Edytuj

    Jeżeli potrzebna jest separacja to albo użyj transoptora, który zapewni podobny prąd wyjściowy albo dodaj jeszcze jeden stopień.

    Dodano po 4 [minuty]:

    _jta_ napisał:
    Włókno wolframowe nagrzewa się prawie o 3000 stopni; tranzystor nie wytrzyma nagrzania o 150 stopni.
    Tranzystor ma wielokrotnie większą bezwładność cieplną, do tego można mu dodać radiator. Przede wszystkim jednak bardzo szybko ze wzrostem temp. włókna będzie spadał prąd.

    Może jednak ktoś pokusi się o pełną analizę?
  • Specjalista elektronik
    Popatrz na charakterystyki BC807 - jak wzmocnienie maleje przy większych prądach. A i tak prąd bazy Q1 raczej nie przekroczy 0.3A, ogranicza go R1.

    A jaką bezwładność cieplną ma ten tranzystor i czy wytrzyma takie warunki pracy, trzeba zobaczyć w nocie katalogowej. Nie zapominaj o drugim przebiciu.
  • Poziom 37  
    Moja propozycja jest taka... Dwa tranzystory typu n-mos połączone źródłami i bramkami a dreny wpinasz w szereg z żarówką do sieci wprost (jak triak).

    Sterowanie między źródłami a bramką (co nie jest problemem tylko musisz mieć izolacje sterownika np transformatorem). Sieć dzięki temu układowi można włączyć w dowolnym momencie i wyłączyć też w dowolnym momencie przy minimalnych stratach.
  • Poziom 27  
    _jta_ napisał:
    Popatrz na charakterystyki BC807 - jak wzmocnienie maleje przy większych prądach. A i tak prąd bazy Q1 raczej nie przekroczy 0.3A, ogranicza go R1.
    Uważam, że to akceptowalna wartość prądu bazy, nie uważam, by rozsądne było założenie, że w impulsie ma płynąć prąd rzędu 6A.

    Co do tranzystora PNP przyznam, że pozostawiłem wartość domyślną proponowaną przez bazę danych. Nie jest to krytyczne - dowolny tranzystor pnp małej mocy o dużym wzmocnieniu prądowym i wystarczającej wartości maksymalnej Ic spełni to zadanie.

    Jeżeli ktoś ma lepszą propozycję niech narysuje schemat (raptem parę minut) a Autor tematu przemyśli sugestie i wybierze co uzna za najlepsze.

    Przypomnę, że miał to być projekt na majówkę....
  • Specjalista elektronik
    Z żarówką 100W popłynie ponad 6A, o ile nie ograniczy tego tranzystor; z żarówką 60W ze 4A. Ograniczając prąd bazy w chwili włączania tranzystora możesz dostać w nim moc ze 300W przez kilka ms, to będzie około 1J energii, a typowy tranzystor dużej mocy wytrzyma 10-20% tego. Poza tym w tranzystorach bipolarnych występuje drugie przebicie, które może je przepalić w ciągu milisekundy - wystarczy, że przewodzą duży prąd przy dużym napięciu - trzeba by zajrzeć do noty katalogowej tych tranzystorów.

    Według noty katalogowej 2SC5418 wytrzymuje pojedynczy impuls 1A przy 100V przez 10ms, a przez 1ms nawet 30A przy 150V. Pewnie jeśli po dwóch milisekundach napięcie spadnie poniżej 100V, a po trzech do kilku V, to tranzystor bez problemu to wytrzyma. Ale 3A przy 100V przez kilka milisekund (a o to łatwo przy zbyt małym prądzie bazy) wystarczą, żeby go przepalić.