Control de un ventilador de CA monofásico con una entrada de CC de 0-10 V

Tengo un motor de ventilador que es un motor de condensador monofásico de fase dividida permanente: http://uk.rs-online.com/web/p/axial-fans/2781543/

Actualmente controlo la velocidad de este ventilador con el siguiente controlador: http://uk.rs-online.com/web/p/fan-speed-controllers/6685345/?origin=PSF_438361|acc

Como puede ver, el controlador de velocidad se controla manualmente mediante una perilla (a mano).

Necesito controlar la velocidad de este ventilador mediante un software de computadora que usa una placa DAQ. La placa DAQ emite voltaje en un rango de 0-10 V CC. Entonces necesito variar la velocidad del ventilador mediante una entrada de CC.

Aquí está la foto completa del circuito del controlador (no comparten esquemas):ingrese la descripción de la imagen aquí

Como puede ver, este pequeño controlador utiliza un puente rectificador de silicio W06. El resto del circuito consta de un diac, resistencias, capacitores, un potenciómetro de 220K, un inductor toroidal, un fusible y un componente ajustable (al lado de +MIN SPEED y no pude averiguar cuál es). UZ y U van al abanico. N, L y PE son para la entrada de red de CA.

Hay un componente tipo triac en el lado de cobre. Aquí está el otro lado del circuito:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Lo primero que me confundió fue que solo hay un puente rectificador sin triac y me pregunto cómo funciona esto sin ninguna señal PWM. ¿Y qué sucede cuando se gira el potenciómetro? Aquí hay un video corto cuando enciendo el potenciómetro (solo puedo mostrar la parte superior del voltaje ya que el osciloscopio no puede trazar todo): https://sendvid.com/5xr3yn4l El osciloscopio muestra el voltaje entre los terminales del motor (UZ y U ). Como se puede ver la frecuencia. permanece constante pero la forma de onda cambia y el valor RMS de los voltajes también cambia (lo verifiqué con un voltímetro).

Planeaba interactuar con este circuito para mi objetivo (controlarlo con una entrada de voltaje de CC), pero no parece una tarea fácil.

O necesito construir un nuevo circuito o comprar otro controlador. No pude encontrar ningún controlador de velocidad en el mercado para mi caso donde uno pueda controlar este ventilador de CA con una entrada de CC en el rango de 0-10V. Creo que necesito algo como un atenuador que esté controlado por una entrada de CC y pueda alimentar este motor de ventilador.

Me encantaría escuchar algunas sugerencias de circuitos o cualquier controlador de este tipo en el mercado. Si necesito construir uno, ¿realmente necesito un uC para este propósito?

incluso si el ventilador se mueve, lo cual dudo, predigo que el ventilador se quemará.
@TimSpriggs ¿Qué quieres decir? ¿En qué caso se quemará?
porque no fue diseñado para ese tipo de voltaje (corriente baja y continua). Será una combustión lenta, pero quemará.
Lo primero: ¿el potenciómetro funciona como un potenciómetro de 3 terminales o como una resistencia variable de 2 terminales? Si es lo último, puede reemplazarlo con una resistencia dependiente de la luz (LDR) y usar un LED para generar la luz (brillo variable). La principal ventaja de esto es el optoaislamiento entre su circuito de control y su circuito de red.
@TimSpriggs Creo que no entendiste mi pregunta. Estoy hablando de "controlar" la CA con una CC de 0-10 V, sin suministrar CC al motor.
bien, podría funcionar un poco más entonces. jajaja.
@transistor ¿Tiene alguna sugerencia para controlar este ventilador mediante CC variable? Quiero decir que DC controlará la CA rms. Vi algunos proyectos en la red usando triacs pero requieren uC.
Sí, tengo algunas ideas. No incluyen la conducción de un ventilador de CA con CC. Sin embargo, responde mi pregunta primero.
@transistor El circuito no está conmigo en este momento. Pero recuerdo que cuando revisé las resistencias entre el pin derecho-medio y el izquierdo-medio, ambos estaban cambiando. ¿Cómo puedo verificar?
Mire el lado de cobre del tablero.
¿Por qué no usar un SSR como parte de su circuito? A continuación, podría pulsar el SSR.
@transistor Creo que entendí tu punto, pero ¿crees que en ese caso puedo encontrar 220K LDR?
Sospecho que este es un controlador de amplificador magnético (reactor en serie saturado). Utiliza una pequeña corriente de CC para controlar una corriente de CA más grande. Probablemente pueda realizar ingeniería inversa y controlarlo con una señal externa. Debe averiguar cuánta corriente continua se usa para controlarlo.
Encontré otro elemento escondido en el lado de cobre. Parece un triac.
@transistor sí poti es como una resistencia variable de 2 cables. Pero la resistencia varía de 0 a 160K. ¿Crees que la fotorresistencia todavía funciona o tienes otra idea?
El componente ajustable al lado de "velocidad mínima" es un potenciómetro preestablecido. De sus excelentes fotos puedo ver que está conectado en serie con el potenciómetro principal y establece un valor de resistencia cuando el potenciómetro principal se baja a cero. Esto probablemente debería ajustarse para garantizar que, con la perilla girada a la velocidad mínima, el ventilador arranque de manera confiable al encenderse y no se detenga.
@transistor si la perilla se baja a cero resistencia significa velocidad mínima con esa serie preestablecida, creo que significa alta resistencia equivalente para el circuito significa mayor velocidad. significa que aumentar el LED disminuirá el LDR y la velocidad del motor. ¿entonces creo que significa que 2N0934 podría necesitar un par darlington para invertir el voltaje base de 0-10V? ¿Podría también agregar un esquema invertido a su respuesta?
Su pregunta dice que está utilizando un DAC controlado por una computadora. En ese caso, invierte la señal de control en el software. Esto mantiene el hardware simple y le brinda una gran flexibilidad para escalarlo como desee e incluso agregar corrección para cualquier no linealidad percibida en la respuesta.
No es posible ajustar el software, pero podría usar un PNP
¿Por qué ha eliminado las fotos de su pregunta?
tengo miedo de violaciones de derechos de autor de la empresa
pero te puedo enviar si quieres
@transistor Me pregunto por qué hay un puente rectificador de onda completa en este circuito y en la parte posterior hay un componente de 3 patas, pero no sé si es un triac. Esto no parece un circuito dimmer como eleccircuit.com/wp-content/uploads/2010/09/…
@transistor o este circuito es similar a postimg.org/image/carep5kkx ?
Podemos ver que las trazas de la PCB del puente rectificador son mucho más estrechas que las del triac, por lo que es una muy buena pista de que está en el circuito de control y no en el circuito del motor. Es casi seguro que el dispositivo es un triac, ya que tiene amplias pistas conectadas a los terminales de la red y al estrangulador. Sin una foto completa de ambos lados del tablero no podemos decir. Intente rastrearlo usted mismo y haga otra pregunta con un esquema de lo que ha descubierto.
Pero, ¿por qué rectificarían el voltaje? Solo en los circuitos de control de voltaje SCR hacen eso por lo que vi.
No sé. No nos has mostrado el resto de la PCB. ;^)
La primera foto muestra todo este circuito, no hay otros componentes. El otro lado de la foto muestra el componente de 3 patas.
DE ACUERDO. Dibuja un esquema e intentaremos averiguar cómo funciona.
@transistor No pude dibujarlo, fue demasiado difícil, pero encontré un circuito que podría parecerse a este y abrí una nueva pregunta: electronics.stackexchange.com/questions/234233/…

Respuestas (1)

A partir de nuestra discusión en los comentarios de OP, hemos establecido que el potenciómetro está cableado como una resistencia variable de dos terminales en lugar de un potenciómetro de tres terminales. Esto da la posibilidad de sustituirlo por una LDR (resistencia dependiente de la luz).

El primer LDR que encontré en una búsqueda en la web es el NORP12/NSL19-M51 disponible en RS.

Tabla 1. Especificación básica de NORP12 / NSL19-M51 LDR.

ingrese la descripción de la imagen aquí

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Reemplace el potenciómetro con el circuito de la izquierda.

Pruebe el circuito que se muestra en la figura 1.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 2. Sensibilidad espectral.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 3. 550 nm en el espectro de luz visible.

Parece que un LED amarillo o verde sería el más adecuado para el LDR.

Seguridad

El LED/LDR será el optoaislamiento entre su micro y el controlador del ventilador. Los cables LDR deben tratarse como activos. Retire el potenciómetro, suelde algunos cables al LDR y móntelo de forma segura ligeramente fuera de la placa. Monte el LED muy cerca y proteja la combinación de la luz parásita. Un tubo opaco como un bolígrafo o un marcador puede ser suficiente. Asegúrese de que el cableado de control nunca entre en contacto con el LDR o la PCB.

Pruebe con una batería de 9 V y una variedad de resistencias para averiguar qué corriente de LED le brinda la velocidad mínima y máxima que necesita.

Control

Su DAC puede emitir 0 - 10 V. Supongo que tiene control total sobre la salida de modo que si, por ejemplo, puede obtener el rango completo de control de velocidad con un LED particular - acoplamiento óptico LDR (posicionamiento) en el rango de 2 a 7.3 V, no tendrá problemas para implementar esa escala en su software. En ese caso, la velocidad mínima (0 %) podría ser de 2 V y la velocidad máxima (100 %) podría ser de 7,3 V.

Pensándolo bien, puede minimizar el riesgo de dañar el controlador girando el potenciómetro a la máxima resistencia y agregando sus resistencias de prueba o LDR en paralelo con el potenciómetro. Cuando el LED-LDR se oscurezca por completo, tendrá una resistencia de 1 MΩ que apenas hará ninguna diferencia en el potenciómetro. También puede usar el bote como anulación en caso de que falle el sistema DAC.

esquemático

simular este circuito

Figura 4. Corriente máxima de 5 mA directamente desde el DAC. Figura 5. El seguidor de emisor da 20 mA (o más si disminuye R2). El emisor estará 0,7 V por debajo de la salida del DAC debido a la caída de voltaje del emisor base. Se pueden agregar varios LED en serie para aumentar la salida de luz, si es necesario.

Consulte las Figuras 4 y 5 para obtener ideas sobre cómo controlar el LED. Tenga en cuenta que ninguno se encenderá hasta aproximadamente 1,5 V en el LED.

Estoy impresionado con la cantidad de detalles en su respuesta.
@ user16307 - Creo que esto funcionará. Tenga en cuenta que el LED puede necesitar al menos 20 ma, y ​​es posible que la salida del DAC no pueda suministrar tanta corriente. Si necesita un amplificador, conéctelo para una salida de corriente para que la salida del LED sea más estable.
@ user16307: " Pero la resistencia varía de 0 a 160K. ¿Crees (sic) que la fotorresistencia todavía funciona? " (De tu comentario a mi sugerencia de este esquema en el OP). El LDR baja a 400 Ω en niveles altos de luz. Apague el circuito, ajuste el potenciómetro a 1 kΩ, enciéndalo y vea si la velocidad es la que necesita. Puede poner dos LDR en paralelo para reducir la resistencia a 200 Ω. son baratos
@transistor Muchas gracias por sus excelentes y útiles sugerencias, lo intentaré en algunos días y daré su opinión lo antes posible. Pero estoy un poco confundido en el último punto. Necesito que la resistencia pueda subir hasta alrededor de 160K. Pero en la oscuridad, creo que estas resistencias van a 1 MegaOhm. ¿Cómo puedo ajustar el límite superior (cuando el LED está oscuro) a 160 K y el límite inferior a 200 ohmios? Me alegraría si pudiera dibujar lo que quiere decir como lo hizo en su respuesta. Gracias..
@Mark DAQ no tiene salida de corriente. Tiene salida de voltaje analógico de 0-10V. Esta es la placa DAQ que usaré: mccdaq.com/pci-data-acquisition/PCI-DAS6036.aspx ¿Cree que sería suficiente corriente para esta aplicación? Si no, ¿qué tipo de interfaz recomendaría para la actual?
@ user16307 - El DAC puede suministrar 5 ma. Eso puede o no ser suficiente para el LED. Deberá probarlo, usando una resistencia en serie de 1.5k. Si eso no es suficiente luz, puedo publicar un esquema para un circuito de amplificador operacional que traducirá de 0 a 10 voltios a 0 a X miliamperios (con X igual a la corriente máxima del LED).
Consulte la actualización que comienza en el párrafo anterior a la Figura 5.
@transistor ¿Qué estima para el valor de resistencia más bajo que LDR puede tener cuando está expuesto por el LED en esta aplicación? Estoy tratando de calcular la resistencia equivalente cuando LDR y pot en paralelo. Cuando el equivalente oscuro de 1Mohm y 160k se convierte en alrededor de 138k en teoría. Pero no tengo idea de cuándo el LED entrega la luz máxima, cuál sería la resistencia LDR, por lo que no pude calcular la ecuación estimada. resistencia.
@Mark Me encantaría que lo publicaras antes de que lo intente para poder probar y enviar comentarios sobre todas las opciones a la vez lo antes posible. Gracias
No sé. Los LDR no son caros. Configura uno y haz algunos experimentos. Ajuste el potenciómetro a 138k, coloque una marca al lado de la perilla, enciéndalo y vea qué diferencia de velocidad obtiene entre 138k y 160k.
@transistor Lo hice funcionar, ahora abrí una pregunta relevante. Me encantaría tener sus opiniones: electronics.stackexchange.com/questions/231394/…
Control de un ventilador de CA monofásico con una entrada de CC de 0-10 V
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