Как использовать китайские мозги или про переделку китайских гирлянд

Недавно мне заказали изготовить три мощных световых контроллера для елок. Как всегда, времени в обрез, а требования по максимуму. Что делать? Как выйти из положения? Покопался я в публикациях на новогоднюю тему – все не то, либо слишком сложно, либо слишком простые световые алгоритмы. Программировать микроконтроллер для этой задачи – дело хлопотное, да и опыта требует. Я решил поискать готовое решение. Полез я в сеть на поиски и натолкнулся на публикации про китайские гирлянды. От советов, как всегда, уши вянут, а по делу – дудки! Я гирляндой заинтересовался.

В них реализовано плавное управление яркостью с помощью фазового управления углом открывания тиристорами, автоматический перебор восьми программ. Набор алгоритмов управления – более, чем разнообразный. Прибор растиражирован миллионами экземпляров, дешев и отработан. То, что нам требуется!

Купил несколько штук и приступил к исследованиям. Вид контроллера приведен на фото 1,

Фото 1.

Схема контроллера приведена на рис. 2.

Рис. 2.

Основу контроллера управления гирлянды составляет небольшая плата, на которой размещены диодный мостик, микроконтроллер о десяти ногах, сделанный в виде кусочка гетинакса с эпоксидной “кляксой”, под которой и спрятан микрочип. Микроконтроллер содержит четыре выхода, которые через токоограничительные резисторы управляют четырьмя тиристорами MCR 100-6. О них стоит сказать отдельно. На фоне отечественной тиристорной элементной базы они выглядят “золушками”. Цена – около 5 рублей, но при этом они рассчитаны на работу при анодном напряжении до 600В и токе 0,6-0,8А, открываются все четыре током гораздо меньше 1 мА и это при том, они помещены в пластиковый корпус, подобный транзистору КТ31012 или КТ503. Сверхсовершенный прибор!

В некоторых дешевых приборах отсутствует входной диодный мостик, вместо него оставлен всего один диод, управляющие электроды тиристоров подключены к выходам микроконтроллера напрямую без токоограничительных резисторов.

По условиям задачи требовалось иметь контроллер с выходами по 25 ампер минимум.

Я выбрал в качестве выходных симисторов BTA41-600B, которые привлекли меня тем, что, во-первых, имеют почти двухкратный запас по току и напряжению, во-вторых, имеют небольшие габариты и корпус, похожий на ТО-220, только чуть больше. Они легко крепятся к теплоотводу одним винтом, на теплоотводе их можно поместить сразу все, не прибегая к мерам изоляции, поскольку металлическая теплоотводящая “подошва” прибора изолирована от кристалла симистора.

Микроконтроллер гирлянды настолько маломощный, что управлять мощными симисторами не в состоянии, да и не имеет гальванической развязки от сети.

Я решил запитать микроконтроллер отдельным маломощным источником с гальванической развязкой от сети. Для этого подойдет любой маломощный адаптер, рассчитанный на выходной ток в 50-100мА и напряжение 12В. Идеально подходит для этого адаптер для питания усилителя телевизионной антенны, он самый дешевый, но содержит стабилизатор.

Для сопряжения мощных симисторов с микроконтроллером я применил транзисторные ключи на основе транзисторов с большим коэффициентом усиления по току КТ3102Е, чтобы не перегружать выходы микроконтоллера. Для обеспечения гальванической развязки я применил специализированные микросхемы MOC3062, которые содержат светодиод на входе, маломощный симистор на выходе и схему синхронизации переключения в моменты перехода тока через “0”. Последнее обстоятельство позволяет легко избежать помех коммутации.

В коллекторную цепь ключей на КТ 3102 включены светодиоды MOC3062 через токоограничительные резисторы. С помощью выходных симисторов MOC3062 легко открываются мощные выходные симисторы BTA41-600B.

Еще один ньюанс: китайский микроконтроллер не работает, если на него не подан сигнал синхронизации от сети. Для этого на его вход необходимо подать “фазу” 220В через штатный резистор 2М. Провод “нейтрали” сети необходимо соединить с общим проводом устройства.

Вся схема получилась максимально простая и надежная (см. рис. 3).

Рис. 3.

Она достойна повторения.

Ай да китайцы! Хорошо помозговали. Их “мозги”, а “сила” – наша.

Помним Левшу, который аглицкую блоху подковал.

Заключение.

Одна голова – хорошо, а много… много лучше. Я не претендую на единственность схемного решения. Устройство можно совершенствовать либо по пути исключения вспомогательного источника питания 12В, либо полной гальванической развязки устройства управления от сети.

У автора не было времени на подробные изыскания.

Естественно, что применений у получившегося контроллера, кроме елки, масса. Можно подумать и о запуске контроллера в режиме автогенерации, что будет полезно при использования микроконтроллера в сетях постоянного тока 12 и 24В в устройствах управления иллюминацией на светодиодах.

Создание любого изделия – творческий процесс. Во время создания изделия могут прийти в голову неожиданные идеи, решения, ассоциации. Поделившись с Вами конкретными схемными находками, автор рассчитывает на то, что у Вас тоже есть чем поделиться.

____________________

*Примечание.

Желаю успехов на поприще оформления новогодних елок!! Замечания и предложения высылайте по адресу:

432064 г. Ульяновск, а/я 2109 Шашарин С.А. E-mail: shasharin@mail.ru