|
Deze 230 Vac @ 4.000 W 'Power Regulator' heeft als unieke eigenschap dat u het geleidingspercentage van de triac op een afzonderlijk paneeltje met twee drukknopjes kunt instellen tussen 0 % en 100 % en wel tot 1 % nauwkeurig.
|
Kennismaking met de Mayitr Power Regulator
Waarvoor is deze module bedoeld?
Deze vermogensregeling is in eerste instantie bedoeld voor het regelen van het vermogen dat u aan zuiver resistieve belastingen aanbiedt. U moet hierbij denken aan elektrische kookplaten, elektrische hitteblazers en kachels. Zonder extra koeling kunt u een vermogen van 1 kW regelen. Het maximale vermogen bedraagt 4 kW, maar dan moet u de module koelen met een klein ventilatortje dat u op de bovenzijde van de behuizing monteert.
Daarnaast kunt u deze module ook gebruiken voor het regelen van het toerental van niet-synchrone motoren, zoals deze in boormachines en andere hobby-apparatuur.
Het uiterlijk van de module
De Mayitr Power Regulator wordt geleverd in een metalen kastje van 85 mm x 60 mm x 40 mm met aan de zijkant een fors vierpolig kroonsteentje, waarop u de 230 V netspanning en uw belasting aansluit. Daarnaast krijgt u nog een klein bedieningspaneeltje van 75 mm x 60 mm x 20 mm dat twee drukknoppen en een driecijferig display bevat. Beide units kunt u verbinden met een vieraderig plat kabeltje met een lengte van 30 cm. Dat kabeltje bevat aan weerszijden een vierpolige connector, zodat u geen soldeerbout nodig hebt om het geheel aan de praat te krijgen.
 |
| Het uiterlijk van deze Power Regulator. (© 2018 Jos Verstraten) |
Het aansluiten van de module op de netspanning en uw verbruiker is een beetje moeilijk. Over het vierpolig kroonsteentje is een mooi beschermingskapje aangebracht. Als u dit wilt openen om bij de schroefjes te komen stelt u vast dat de metalen behuizing dit belet. U komt met uw schroevendraaier niet bij de schroefjes. Het enige dat er opzit is het bovenste deel van de metalen behuizing los te schroeven en te verwijderen. Dat vergt weliswaar slechts het los schroeven van twee boutjes, maar een iets doordachtere constructie van de module had dit kunnen voorkomen.
De bediening is heel eenvoudig. Met de twee drukknopjes kunt u het display instellen van '000' tot '100'. Het doorlopen van het volledige bereik gaat vrij snel. In ongeveer acht seconden gaat u van '000' naar '100' of vice versa. De laatste stand wordt in het geheugen bewaard, ook als u de netspanning van de module haalt.
 |
| Het klepje over het kroonsteentje kan niet helemaal open! (© 2018 Jos Verstraten) |
De module wordt op diverse Chinese sites aangeboden voor prijzen vanaf € 7,50.
De fabrikant geeft onderstaande specificaties op:
- Principe: fase-aansnij besturing met microcontroller
- Maximaal vermogen: 4.500 W resistief (extra koeling is vereist)
- Maximaal vermogen zonder extra koeling: 1.000 W resistief
- Maximale spanning: 230 Veffectief
- Snubbernetwerk: ingebouwd
- Ontstoringsnetwerk: niet ingebouwd
- Zekering: niet ingebouwd
De elektronica van de Mayitr Power Regulator
De basismodule
De print van de basismodule is voorgesteld op onderstaande foto. Op een koelplaat zit de triac, een BTA41-600B van Tiger Electronic Co. Dit is een triac die 40 A kan schakelen en een sperspanning heeft van 600 V. Volgens de specificaties heeft deze halfgeleider een maximale on-state spanning van slechts 1,55 V bij 60 A. Bij een vermogen van 4 kW bij 230 V zal er dus een maximaal vermogen van ongeveer 27 W in de triac worden gegenereerd. Inderdaad, ietsje teveel voor het koelplaatje! De triac wordt in geleiding gestuurd via een MOC3023 van QT Optoelectronics. Dat is een non-zero crossing optische geïsoleerde triac ontsteek unit. Deze optische koppelaar bevat een LED en een fotogevoelige triac. In eerste instantie zou u nu dus denken dat de triac galvanisch gescheiden van het 230 V net wordt aangestuurd. Dat is echter niet het geval!
 |
| Het printje in de basismodule. (© 2018 Jos Verstraten) |
 |
| Het blokschema van de elektronica op het basisprintje. (© 2018 Jos Verstraten) |
Houd er bovendien rekening mee dat er geen zekering op de print aanwezig is en dat u deze dus extern moet aanbrengen. Ook aan ontstoren doet Mayitr niet. Over het ontstoren van triac-regelingen hebben wij op dit blog een uitgebreid artikel geschreven, zie Know-how: ontstoren van schakelingen
Het bedieningspaneeltje
Het printje in dit paneeltje is voorgesteld in onderstaande figuur. Via de vieraderige kabel ontvangt dit printje de massa en de voedingsspanning van +5 V. Daarnaast komt de puls ZERO binnen, die de microcontroller een seintje geeft als de netspanning door de nul gaat. Dat is namelijk de referentie voor het instellen van het ontsteekmoment van de triac. De print levert het signaal SCR terug. Dat is een positieve puls die via de LED in de MOC3023 de triac doet ontsteken.
Links boven ziet u de zorgvuldig onherkenbaar gemaakte microcontroller. Daaronder, nogal verrassend, zit een kleine EEPROM, namelijk een 24C02N van Atmel. Deze heeft een opslagcapaciteit van 2 kb, georganiseerd als 128 woorden van 8 bit. De enige functie die wij kunnen verzinnen is dat hierin een tabel zit, die de microcontroller zegt hoeveel milliseconde na de nuldoorgang van de netspanning de triac voor iedere stand van de drukknoppen moet worden ontstoken.
 |
| Het printje achter het bedieningspaneeltje.(© 2018 Jos Verstraten) |
De Mayitr Power Regulator in de praktijk
Veiligheid voor alles!
Wij hebben deze module via een 1/1 scheidingstrafo op de netspanning aangesloten. Als u deze module koopt en er mee gaat experimenteren is het van het grootste belang dat u dat ook doet. Een foutje is snel gemaakt en bij rechtstreekse netvoeding kan zo'n foutje een gevaarlijke schok voor u en/of een fatale kortsluiting in uw meetapparatuur tot gevolg hebben. Een sluiting tussen de fase en de aarding van uw meetapparatuur is zo gemaakt!
De signalen ZERO en SCR
Wij waren geïnteresseerd of de door ons bedachte functie van de signalen ZERO en SCR klopt. Dat doen zij, zie onderstaand oscillogram. Het gele oscillogram geeft de ZERO-puls die volledig synchroon met de netspanning verloopt en door zijn flanken aangeeft wanneer de netspanning door de nul gaat. Het blauwe oscillogram geeft het signaal SCR weer. De stijgende flank van deze puls gaat heen-en-weer in de halve periode van ZERO als u de twee drukknopjes bedient. De triac wordt dus ontstoken bij het positief worden van dit signaal. In dit voorbeeld staat het display ingesteld op 050 en u ziet dat de triac dan precies in de helft van de halve periode wordt ingeschakeld.
Merkt tot slot op dat beide signalen een amplitude van 5 V hebben.
 |
| De signalen ZERO (geel) en SCR (blauw) bij een instelling op 050. (© 2018 Jos Verstraten) |
Wij waren benieuwd of de schakeling iets stabiels zou doen bij een dergelijk lage instelling. En dat deed zij wel wis en waarachtig, zie onderstaand oscillogram. Geel geeft de spanning over de belasting weer, blauw de smalle ontsteekpuls SCR. De groene lijnen geven de plaats van de nuldoorgangen van de netspanning weer.
 |
| De spanning over de belasting (geel) en de ontsteekpuls (blauw) bij een instelling op 010. (© 2018 Jos Verstraten) |
Het display geeft procentueel de breedte van de geleiding van de triac weer in de totale halve periode van de netspanning. Nu is de frequentie van de netspanning heel nauwkeurig gelijk aan 50 Hz en de periode van dit signaal bedraagt dus 20 ms. Een halve periode is precies 10 ms breed. Het is niet zo moeilijk om de nauwkeurigheid van de instelling van deze module te controleren. Bij een instelling op 050 zou de module de triac precies in de helft van een halve periode moeten in geleiding sturen, dus na 5,0 ms. In de onderstaande tabel hebben wij de geleidingsbreedte bij drie verschillende instellingen op het scherm van de scoop gemeten.
 |
| De nauwkeurigheid van de instelling. (© 2018 Jos Verstraten) |
Het is helaas niet zo dat als u het display instelt op 050 de schakeling dan ook 50 % van het maximale vermogen levert. Dat kán simpelweg niet, de wetten van de theoretische elektriciteitsleer staan dit lineaire verband in de weg. Om u toch een indruk te geven hebben wij de module belast met een zuiver ohmse belasting, namelijk een halogeen theaterspot van 500 W.
Voor tien standen van het display hebben wij de echte effectieve spanning over de lamp gemeten. Het is dan een koud kunstje om voor iedere stand het geleverde vermogen uit te rekenen. Er zit wel één onnauwkeurigheid in de onderstaande tabel. Wij zijn uitgegaan van een constante weerstand van de lamp, maar die is natuurlijk iets afhankelijk van de temperatuur van de gloeidraad.
 |
| Het verband tussen de display-instelling en het geleverd vermogen aan een 500 W halogeenlamp. (© 2018 Jos Verstraten) |
AC 230V 4000W SCR Voltage Regulator Dimmer
