Все права на данную публикацию принадлежат
автору.
Любые изменения текста должны быть согласованы с автором.
Немного о терминологии и технологии, как дополнение к предыдущей статье.
Почитав названия некоторых модулей на http://www.smarthome.narod.ru/, я понял, что пока не поздно, надо позаботиться о правильной терминологии. Так называемые “dimming” модули, т.е., “затеняющие”, представляют собой симмисторные регуляторы, допускающие плавное изменение мощности нагрузки, именно мощности, а не напряжения. Мощности, потому что по принципу действия они регулируют величину активной “площади” под синусоидальной кривой тока или напряжения, а эта площадь как раз и есть величина, пропорциональная мощности. Поскольку величина сопротивления нагрузки практически неизменна (что не совсем так для ламп накаливания), в результате регулируется ток и, соответственно, напряжение на нагрузке. Правильнее всего называть эти модули (большая их часть предназначена для осветительных приборов) регуляторами освещенности. Вообще, английское “bright” означает “уярчать”, то бишь, увеличивать яркость. Это словечко наверняко попадалось тем, кто читал английские описания модулей. Если, конечно, хотите, называйте их буквально, т.е., “уярчатели - затемнятели”
Один из дистрибьюторов справедливо упрекнул меня в том что модулей для регулирования электродвигателей не существует. Я не буду спорить, так как не знаю номенклатуру модулей Х10 досконально. Я уверен в том, что их нет пока, но они нужны и должны появиться. Все же моя статья имеет некоторые права заглядыват в будущее, поэтому слегка подробнее коснусь этой темы.
Побывав на сайте www.x10.ru и почитав вопросы в конференции, я решил ответить на некоторые из них прямо здесь. Итак, насколько качество отечественных сетей способно повлиять на надежность модулей Х10, а также на надежность коммуникаций.По поводу надежности силовой части модулей. Как уже говорилось в предыдущей статье, большинство модулей являются симмисторными ключами, которые полностью открыты при включенном состоянии модуля, и заперты в выключенном состоянии. Симмисторы имеют определенные ограничения по параметрам тока и напряжения в цепи их силовых электродов - “анода” и “катода”. Эти ограничения касаются как статических, так и динамических значений токов и напряжений. Под статическими понимаются установившиеся значения токов и напряжений, т.е. значения, возникающие через некоторое время после завершения процессов включения/выключения. Практически эти ограничения относятся как к значениям среднего (эффективного значения) тока и напряжения, так и к их мгновенным (амплитудным) значениям. Для синусоидального напряжения (каковым напряжение в сети и является) амплитудные значения составляют величину, в 1,41 раза превышающую среднее значение (для синусоидального напряжения/тока величины среднего и эффективного значений совпадают). Из этого следует, что максимальные (амплитудные) значения напряжения на запертом симмисторе при номинальном значении 220 В составляют около 310В. Разработчики модулей Х10 учитывают эти величины с некоторым запасом и используют симмисторы не ниже 4 класса, т.е., выдерживающие напряжение 400 Вольт. Что касается тока то его максимальное значение превышает в 1,41 раза среднее значение. Таким образом, для нагрузки мощностью 220 Ватт потребуется симмистор с максимальным током не менее 1,5 ампер. При нагрузке в 400 ватт симмистор должен выдерживать 3 ампера. И это без учета того, что холодные спирали нитей накаливния ламп имеют в несколько раз меньшее сопротивление, чем в нагретом состоянии. В этих условиях, неплохо, если симмистор в состоянии выдержать ток около 10 ампер. Отсюда очень простой вывод - совсем неплохо приобрести полупроводниковый ограничитель тока (вроде тех, что используются в цепях размагничивания телевизоров) и включить его последовательно с нагрузкой. Как уже говорилось ранее, если в модуле отсутствует предохранитель, то и он не помешает - все равно когда нибудь нить накала растянется, перегорит упадет на электроды лампы - и плакали ваши денежки, если вы не дружите с паяльником.
Отпирание симмистора, т.е. включение модуля, происходит в тот момент, когда напряжение сети проходит через нулевое значение. В это момент микропроцессором модуля выдается короткий импульс на управляющий электрод симмистора, и по достижении некоторого тока “удержания” симмистор модуля лавиноообразно переходит во включенное состояние. Если к моменту окончания импульса управления ток не достиг значения удержания, модуль выключится через очень короткий промежуток времени. Это означает, что 15 вттная лампа может вообще никогда не включиться, так как симмисторы имеют довольно значительный производственный разброс по значению минимального тока удержания. Из принципа действия симмистора следует, что изменение величины напряжения в сети не может существенно повлиять на его работу. Это утверждение следует снабдить многочисленными оговорками. Дело в том, что симмисторы имеют ограниченную по величине максимальную скорость нарастания напряжения силовой цепи. Если напряжение меняется слишком быстро (мощная импульсная помеха, например от неисправного холодильника), то выключенный Х10 модуль вполне может включиться без всякой на то команды. Как правило, для предотвращения такого эффекта силовая цепь симмистора снабжена защитной цепочкой, снижающей скорость нарастания напряжения. Тем не менее, достаточно сильная помеха (например, от сварочного аппарата) в состоянии вызвать описанный эффект самопроизвольного включения модуля. Гораздо более уязвимыми являются цепи синхронизации модулей. Назначение их в том, чтобы сообщать микропроцессору модуля о моментах времени, когда напряжение сети пересекает нулевое значение. Именно в эти моменты и происходит прием/передача сигналов управления модулями. К сожалению, цепи, которые формируют эти жизненно важные управляющие импульсы, далеко не всегда сконструированы с учетом защиты от действия помех. Появление помех в этих цепях может приводить к самым печальным последствиям, таким, как зависание или сбой программы микроконтроллера модуля, а также описанное выше самопроизвольное включение модулей. Лучшей защитой от подобных эффектов является установка фильтра на входе в квартиру. Приборы вроде холодильников, электроплит, компьютерных мониторов и лазерных принтеров вполне могут служить источниками мощных помех для модулей Х10. Лучше всего подобные устройства включать через фильтры Pilot, предназначенные для защиты компьютеров. Мой холодильник, к примеру, имеет пусковой ток около 13 ампер (при совершенно исправном компрессоре). Это значение замеряно стрелочным прибором, если измерить осциллографом, наверняка наберется все 20 ампер. И действительно, мне пришлось добавить помехоподавляющий конденсатор в мой телевизор, а то он автоматически включался вместе с холодильником.
Помимо описанных выше ограничений симмисторных ключей в модулях Х10, есть еще одно, на скорость возрастания тока через симмистор. Предельные значения очень велики, однако в некоторых случаях могут быть превышены (например, если нагрузка имеет значительную емкостную составляющую). Такую нагрузку могут создавать пусковые устройства люминесцентных ламп, например. Последствием такого превышения скорости нарастания тока может быть разрушение кремниевой структуры симмистора. В результате вы будете иметь “вечно” включенный модуль. Особенно опасно, когда выгорает один из двух тиристров в симмисторной структуре. Модуль может жить, но гнать в нагрузку постоянный ток. Если нагрузка не в состоянии выдержать питание постоянным током (например, трансформаторо), значит вам не повезло!
Изменение частоты сети теоретически способно повлиять на работу симмисторных модулей. На практике все зависит от того, как конкретно сконструированы управляющие цепи симмисторов. В большинстве случаев они сделаны так, что изменение частоты вызывает сдвиг импульсов запуска симмисторов модуля. Это может приводить к некоторому искажению напряжения на нагрузке. Величина напряжения также немного снизится, однако для зримого проявления этого эффекта требуется отклонение частоты, намного превышающее все мыслимые пределы воображения.
Следует отметить, что в силу своей конструкции, симмисторы не могут начать проводить ток одновременно с пересечением сетевым напряжением нулевого уровня. Это означает, что все симмисторные модули принципиально являются генераторами помех и искажают синусоидальную форму сетевого напряжения.
Что касается электродвигателей, то помимо индуктивной нагрузки, они имеют еще одно вредное свойство - противо-ЭДС. Это касается всех типов электродвигателей. Вообще говоря, почти все электродвигатели требуют специальной конструкции модулей, и если вы не гений электроники, экспериментировать вам не советую. Хотя я и профессионал в области промышленного электропривода, далеко не все мои домашние эксперименты по соединению симмисторных регуляторов с электродвигателями завершились успешно для тех и других.
На этом прощаюсь с вами.
Михаил Виргилиев.
mikev@peterlink.ru[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]