Diac - מעגלי עבודה ויישומים

הדיאק הוא מכשיר דו-מסופי בעל שילוב של שכבות מוליכים למחצה הפוכים מקבילים, המאפשר הפעלת המכשיר בשני הכיוונים ללא קשר לקוטביות האספקה.

מאפייני Diac

ניתן לראות את המאפיינים של דיאק טיפוסי באיור הבא, המגלה בבירור את נוכחותו של מתח פריצה בשני המסופים שלו.

מאחר שניתן להחליף דיאק לשני הכיוונים או לכיוון דו כיווני, התכונה מנוצלת למעשה במעגלי מיתוג AC רבים.

האיור הבא להלן ממחיש כיצד מסודרים השכבות באופן פנימי, ומציג גם את הסמל הגרפי של הדיאק. יכול להיות מעניין לציין ששני הטרמינלים של הדיאק מוקצים כאנודות (אנודה 1 או אלקטרודה 1 ואנודה 2 או אלקטרודה 2), ואין קתודה למכשיר זה.

כאשר האספקה ​​המחוברת על פני הדיאק חיובית באנודה 1 ביחס לאנודה 2, השכבות הרלוונטיות מתפקדות כ- p1n2p2 ו- n3.

כאשר האספקה ​​המחוברת חיובית באנודה 2 ביחס לאנודה 1, השכבות הפונקציונליות הן כ- p2n2p1 ו- n1.

רמת מתח הירי של Diac

נראה כי מתח ההתמוטטות או מתח הירי של דיאק כפי שצוין בתרשים הראשון לעיל, הם אחידים למדי בשני המסופים. עם זאת, במכשיר בפועל זה יכול להשתנות בין 28 וולט ל -42 וולט.

ניתן להשיג את ערך הירי על ידי פתרון התנאים הבאים של המשוואה כפי שהם זמינים בגליון הנתונים.

VBR1 = VBR2 ± 0.1VBR2

המפרט הנוכחי (IBR1 ו- IBR2) על פני שני המסופים נראה גם זהה למדי. לדיאק שמוצג בתרשים

שתי הרמות הנוכחיות (IBR1 ו- IBR2) לדיאק הן גם קרובות מאוד בעוצמתן. במאפייני הדוגמה שלמעלה, נראה שהם קיימים
200 uA או 0.2 mA.

מעגלי יישומים של Diac

ההסבר הבא מראה לנו כיצד diac עובד במעגל זרם חילופין. ננסה להבין זאת ממעגל חיישני קירבה פשוט המופעל על ידי 110 וולט.

מעגל גלאי קרבה

ניתן לראות את מעגל גלאי הקירבה באמצעות דיאק בתרשים הבא.

כאן אנו יכולים לראות כי SCR משולב בסדרה עם העומס וטרנזיסטור unijunction הניתן לתכנות (PUT) המחובר ישירות עם החללית החישה.

כאשר גוף אנושי מתקרב לבדיקת החישה, גורם לעלייה בקיבול על פני החללית והקרקע.

בהתאם למאפיינים של UJT לתכנות סיליקון, הוא יופעל כאשר המתח VA בטרמינל האנודה שלו יעלה על מתח השער שלו ב -0.7 V. לפחות. זה גורם לקצר על פני קתודת האנודה של המכשיר.

בהתאם להגדרת ההגדרה המוקדמת של 1M, הדיאק עוקב אחר מחזור זרם הכניסה ויורה ברמת מתח מוגדרת.

בגלל זה ממשיך הירי של הדיאק, מתח האנודה VA של ה- UJT לעולם אינו מורשה להגדיל את פוטנציאל השער שלו VG שנשאר תמיד גבוה כמעט כמו קלט ה- AC. והמצב הזה שומר על כיבוי UJT לתכנות.

עם זאת, כאשר גוף אנושי מתקרב לבדיקת החישה, הוא מוריד את פוטנציאל השער VG של ה- UJT באופן משמעותי, ומאפשר לפוטנציאל האנודה VA של ה- UJT של ה- UJT להגיע גבוה יותר מ- VG. זה גורם באופן מיידי להפעלת UJT.

כאשר זה קורה, ה- UJT יוצר קצר על גבי מסופי האנודה / הקתודה שלו, ומספק את זרם השער הדרוש ל- SCR. ה- SCR יורה ומפעיל את העומס המצורף, מה שמעיד על קיומה של קרבה אנושית ליד החללית.

מנורת לילה אוטומטית

פשוט אור תורן אוטומטי מעגל באמצעות LDR, triac ו- Diac ניתן לראות בציור לעיל. העבודה במעגל זה היא די פשוטה, ועבודת המיתוג הקריטית מטופלת על ידי דיאק DB-3. עם כניסת הערב, האור על ה- LDR מתחיל לרדת, מה שגורם למתח בצומת R1, DB-3 לעלות בהדרגה, בגלל ההתנגדות הגוברת של ה- LDR.

כאשר מתח זה עולה לנקודת הפריצה של הדיאק, הדיאק יורה ומפעיל את שער הטריאק, שבתורו מדליק את המנורה המחוברת.

במהלך הבוקר, האור על ה- LDR עולה בהדרגה, מה שגורם לפוטנציאל על פני הדיאקה להצטמצם עקב הארקה של פוטנציאל הצומת R1 / DB-3. וכאשר האור בהיר מספיק, התנגדות ה- LDR גורמת לפוטנציאל הדיאק לרדת כמעט לאפס, ומכבה את זרם שער הטריאק ומכאן גם המנורה כבויה.

הדיאק כאן מבטיח שהטריאק יוחלף בלי להבהב הרבה במהלך מעבר הדמדומים. ללא הדיאק, המנורה הייתה מהבהבת במשך דקות ארוכות לפני שהופעלת או כיבתה לחלוטין. לפיכך התכונה המפעילה את התקלה של הדיאק מנוצלת ביסודיות לטובת עיצוב האור האוטומטי.

דימר קל

ל מעגל דימר קל הוא אולי היישום הפופולרי ביותר המשתמש בשילוב triac diac.

עבור כל מחזור של קלט ה- AC הדיאק יורה רק כאשר הפוטנציאל שמעליו מגיע למתח ההתמוטטות שלו. עיכוב הזמן שלאחריו הדיאק יורה מחליט כמה זמן הטריאק נשאר מופעל במהלך כל מחזור של השלב. זה בתורו מחליט על כמות הזרם והתאורה על המנורה.

עיכוב הזמן בירי הדיאק נקבע על ידי התאמת הסיר של 220 ק ', וערך C1. רכיבי עיכוב זמן RC אלה קובעים את זמן ההפעלה של הטריאק דרך הירי הדיאקי, מה שמביא לקיצוץ שלב ה- AC על פני חלקים ספציפיים של השלב, בהתאם לעיכוב הירי של הדיאק.

כאשר העיכוב ארוך יותר, מותר לחלק קטן יותר מהפאזה להחליף את הטריאק ולהפעיל את המנורה, מה שגורם לבהירות נמוכה יותר על המנורה. לפרקי זמן מהירים יותר, מותר לטריאק לעבור לתקופות ארוכות יותר של שלב ה- AC, וכך גם המנורה עוברת לחלקים ארוכים יותר של שלב ה- AC וגורמת לבהירות גבוהה יותר עליה.

מתג מופעל למשרעת

היישום הבסיסי ביותר של הדיאק ללא תלות בחלק אחר, הוא באמצעות מיתוג אוטומטי. עבור אספקת AC או DC, הדיאק מתנהג כמו התנגדות גבוהה (כמעט מעגל פתוח) כל עוד המתח המופעל נמוך מערך ה- VBO הקריטי.

הדיאק יופעל ברגע שרמת מתח VBO קריטית זו מושגת או מתעלה. לכן, ניתן להפעיל מכשיר ספציפי זה עם 2 מסופים רק על ידי הגדלת משרעת מתח הבקרה המצורף, והוא יכול להמשיך ולהתנהל, עד שבסופו של דבר המתח יורד לאפס. באיור למטה מוצג מעגל מתגים רגיש למשרעת באמצעות דיאק 1N5411 או דיאק DB-3.

מוחל מתח של כ- 35 וולט DC או שיא AC אשר מפעיל את הדיאק להולכה, שבגללו מתחיל לזרום זרם של כ- 14 mA דרך נגן הפלט, R2. דיאקים ספציפיים עשויים להידלק במתח מתחת ל 35 וולט.

באמצעות זרם מיתוג של 14 mA, מתח המוצא הנוצר על פני הנגד 1k מגיע ל -14 וולט. במקרה שמקור האספקה ​​כולל נתיב מוליך פנימי בתוך מעגל הפלט, ניתן להתעלם ולחסר את הנגד R1.

בזמן העבודה עם המעגל, נסה לכוונן את מתח האספקה ​​כך שהוא יגדל בהדרגה מאפס ובו זמנית לבדוק את תגובת הפלט. כאשר האספקה ​​מגיעה לסביבות 30 וולט, תראה מתח יציאה קטן או קל, בגלל זרם הדליפה הנמוך ביותר מהמכשיר.

עם זאת, בערך 35 וולט, תוכלו למצוא את הדיאק פתאום מתקלקל ומתח יציאה מלא מופיע במהירות על פני הנגד R2. כעת, התחל להפחית את קלט האספקה, והבחן כי מתח המוצא מצטמצם בהתאמה, ולבסוף מגיע לאפס כאשר מתח הקלט מופחת לאפס.

באפס וולט, הדיאק מוחלט לחלוטין ונכנס למצב שדורש להפעיל אותו שוב דרך רמת המשרעת 35 וולט.

מתג DC אלקטרוני

ניתן גם להפעיל את המתג הפשוט המפורט בסעיף הקודם באמצעות עלייה קטנה במתח האספקה. לכן, ניתן להשתמש במתח יציב של 30 וולט באופן עקבי לדיאק 1N5411 כדי להבטיח שהדיאאק נמצא ממש בסביבת ההולכה אך עדיין כבוי.

אולם ברגע שמתווסף בסדרה פוטנציאל של כ -5 וולט, מתח הפירוק של 35 וולט מושג במהירות לביצוע הירי של הדיאק.

להסרת 'אות' 5 וולט זה אין השפעה על מצב ה- ON המופעל של המכשיר, והוא ממשיך להוביל את אספקת ה -30 וולט עד שהמתח יורד לאפס וולט.

איור לעיל מדגים מעגל מיתוג המציג את התיאוריה של החלפת מתח מצטבר כמוסבר לעיל. במסגרת מערך זה, אספקת 30 וולט ניתנת לדיאק 1N5411 (D1) (כאן מוצג אספקה ​​זו כמקור סוללה מטעמי נוחות, עם זאת ניתן ליישם את 30 וולט דרך כל מקור dc קבוע אחר קבוע). עם רמת מתח זו, הדיאק אינו מסוגל להדליק, ואין זרם שעובר דרך העומס החיצוני המחובר.

עם זאת, כאשר מכוונן את הפוטנטימטר בהדרגה, מתח האספקה ​​עולה לאט ולבסוף הדיאק מופעל, מה שמאפשר לזרם לעבור דרך העומס ולהפעיל אותו.

לאחר הפעלת הדיאק, אין להפחתת מתח האספקה ​​דרך הפוטנציומטר כל השפעה על הדיאק. עם זאת, לאחר הפחתת המתח דרך הפוטנציומטר, ניתן להשתמש במתג האיפוס S1 לכיבוי הולכת הדיאק ולאיפוס המעגל במצב הכיבוי המקורי.

הדיאק המוצג או DB-3 יוכלו להישאר בטלים בסביבות 30 וולט, ולא יעברו פעולת ירי עצמית. עם זאת, כמה דיאקים עשויים לדרוש מתחים נמוכים מ- 30 וולט כדי לשמור עליהם במצב שאינו מוליך. באותו אופן דיאקים ספציפיים עשויים לדרוש גבוה מ- 5 וולט עבור אפשרות ההפעלה המצטברת. הערך של הפוטנציומטר R1 לא צריך להיות יותר מ- 1 קילו אוהם, והוא צריך להיות סוג של פצע תיל.

הרעיון שלעיל יכול לשמש ליישום פעולת התפסות ביישומים בעלי זרם נמוך באמצעות מכשיר דיאקי פשוט של שני מסופים במקום תלוי בהתקני מסוף מורכבים 3 כמו SCR.

ממסר נעול חשמלי

האיור המוצג לעיל מציין את המעגל של ממסר DC אשר נועד להישאר נעול ברגע בו הוא מופעל באמצעות אות כניסה. העיצוב טוב כמו תפס ממסר מכני.

מעגל זה עושה שימוש במושג שהוסבר בפסקה הקודמת. גם כאן, הדיאק מוחזק מכובה ב -30 וולט, רמת מתח שהיא בדרך כלל קטנה להולכת דיאק.

עם זאת, ברגע שניתן פוטנציאל מסדרת 6 וולט לדיאק, האחרון מתחיל לדחוף זרם שמופעל ומנעול את הממסר (הדיאק אחרי זה נשאר מופעל, למרות שמתח הבקרה 6 וולט כבר לא קיים).

עם אופטימיזציה נכונה של R1 ו- R2, הממסר יופעל ביעילות בתגובה למתח בקרה מוחל.

לאחר מכן הממסר יישאר נעול גם ללא מתח הכניסה. עם זאת, ניתן לאפס את המעגל למצב הקודם שלו על ידי לחיצה על מתג האיפוס שצוין.

הממסר צריך להיות מסוג זרם נמוך, יכול להיות עם התנגדות סליל של 1 k.

מעגל חיישן תופס

מכשירים רבים, למשל אזעקות פולשים ובקרי תהליכים, דורשים אות הפעלה שנשאר מופעל לאחר שהופעל ונכבה רק עם איפוס כניסת החשמל.

ברגע שהמעגל מופעל, הוא מאפשר לך להפעיל מעגלים לאזעקות, מקליטים, שסתומי כיבוי, גאדג'טים בטיחותיים ורבים אחרים. באיור שלהלן מוצג דוגמה לעיצוב ליישום מסוג זה.

כאן, דיאק HEP R2002 עובד כמו מכשיר מיתוג. במערך הספציפי הזה, הדיאק נשאר במצב המתנה בהספק של 30 וולט דרך B2.

אבל ברגע שמתג S1 מתחלף, זה יכול להיות 'חיישן' על דלת או חלון, תורם 6 וולט (מ- B1), להטיה הקיימת של 30 וולט, מה שגורם לתוצאה של 35 וולט לפטר את הדיאק ולהפיק סביב 1 פלט V על פני R2.

מפסק עומס יתר של DC

איור לעיל מדגים מעגל שיבטל מיידית עומס כאשר מתח האספקה ​​DC יעלה על רמה קבועה. לאחר מכן היחידה נשארת כבויה עד שהמתח יורד והמעגל מאופס.

במערך מסוים זה, הדיאק (D1) בדרך כלל כבוי, וזרם הטרנזיסטור אינו מספיק גבוה כדי להפעיל את הממסר (RY1).

כאשר קלט האספקה ​​עולה על רמה מוגדרת כפי שנקבע על ידי הפוטנציומטר R1, הדיאק יורה, והספק מהפלט הדיאקי מגיע לבסיס הטרנזיסטור.

הטרנזיסטור מופעל כעת באמצעות פוטנציומטר R2 ומפעיל את הממסר.

הממסר מנתק כעת את העומס מאספקת הקלט, ומונע כל נזק למערכת עקב עומס יתר. הדיאק לאחר מכן ממשיך להיות מופעל תוך שמירה על הממסר מופעל עד שמתג האיפוס של המעגל, על ידי פתיחת ה- S1, לרגע.

על מנת להתאים את המעגל בהתחלה, כוונן את הפוטנציומטרים R1 ו- R2 כדי להבטיח שהממסר פשוט יילחץ ברגע שמתח הכניסה יגיע בפועל לסף הירי הדיאקי הרצוי.

הממסר לאחר מכן חייב להישאר פעיל עד שהמתח יחזור לרמתו הרגילה ומתג האיפוס נפתח לרגע.

אם המעגל עובד כראוי, קלט המתח 'ירי' של דיאק חייב להיות סביב 35 וולט (דיאקים ספציפיים יכולים להפעיל במתח קטן יותר, אם כי זה מתוקן לעיתים קרובות על ידי כוונון של פוטנציומטר R2), כמו גם את מתח הדו-ממדי בבסיס הטרנזיסטור. חייב להיות בערך 0.57 וולט (בסביבות 12.5 mA). הממסר הוא התנגדות סליל 1k.

מפסק עומס יתר

תרשים המעגל לעיל מדגים מעגל של מפסק עומס יתר. רעיון זה פועל באופן זהה כפי שהסביר ה- DC להגדיר בחלק הקודם {. מעגל ה- AC שונה מגרסת ה- DC בשל נוכחות הקבלים C1 ו- C2 ומיישר דיודות D2.

מתג הפעלה מבוקר שלב

כאמור קודם, השימוש העיקרי בדיאק הוא מקור מתח הפעלה למכשיר כלשהו כגון טריאק לשלוט בציוד הרצוי. מעגל הדיאק ביישום הבא הוא תהליך בקרת פאזה אשר יכול למצוא יישומים רבים מלבד שליטה בטריאק , שבו עשוי להיות נחוץ יציאת דופק פאזה משתנה.

איור לעיל מציג מעגל טריגר דיאקי טיפוסי. מערך זה מווסת באופן בסיסי את זווית הירי של הדיאק, והדבר מושג על ידי מניפולציה על רשת בקרת הפאזה הבנויה סביב החלקים R1 R2 ו- C1.

ערכי ההתנגדות והקיבול המסופקים כאן הם כערכי ייחוס בלבד. עבור תדר ספציפי (בדרך כלל תדר קו הרשת החשמלי), R2 משופץ על מנת שמתח פריצת הדיאק יושג ברגע המתאים לנקודה המועדפת בחצי מחזור זרם החשמל שבו הדיאק נדרש להפעיל ול לספק את דופק הפלט.

הדיאק הבא אחריו עשוי לחזור על פעילות זו לאורך כל מחזור +/- AC. בסופו של דבר, השלב נקבע לא רק על ידי R1 R2 ו- C1, אלא גם באמצעות העכבה של מקור ה- AC ועכבת המעגל שהגדרת הדיאק מפעילה.

עבור מרבית היישומים, פרויקט מעגל דיאקי זה עשוי להועיל לניתוח שלב ההתנגדות והקיבול לדיאק, כדי לדעת את יעילות המעגל.

הטבלה הבאה להלן, למשל, ממחישה את זוויות הפאזה שעשויות להתאים להגדרות שונות של ההתנגדות בהתאם לקיבול של 0.25 µF באיור לעיל.

המידע מוצג המיועד ל- 60 הרץ. זכור, כפי שמצוין בטבלה כאשר ההתנגדות מצטמצמת, דופק ההדק ממשיך להופיע במיקומים קודמים במחזור מתח האספקה, מה שגורם לדיאק ל'אש 'מוקדם יותר במחזור ולהישאר מופעל עוד הרבה יותר. מכיוון שמעגל ה- RC כולל התנגדות סדרתית וקיבולת שאנט, השלב הוא, באופן טבעי, בפיגור המסמל כי דופק ההדק מגיע לאחר מחזור מתח האספקה ​​בתוך מחזור הזמן.