Relés versus tiristores: Qual é o melhor para ligar e desligar rapidamente as luzes de 230 V (~ 5 Hz)?

14

Estou construindo minhas próprias luzes de discoteca / festa. Lâmpadas de 230 V / 60 W e, idealmente, gostaria de ligá-las e desligá-las a 5 Hz.

Eu estava planejando uma configuração simples com um Arduino controlando as luzes. Meu plano original era usar relés, mais especificamente SRD-05VDC-SL_C (datasheet) .

Diz "A comutação máxima de ligar / desligar elétrica" ​​é de 30 / minuto, o que é muito lento para o que eu tinha em mente. Parece um tema comum com relés, pois, afinal, existe um interruptor mecânico no interior.

Após algumas pesquisas, os triacs / gate desligam os tiristores parece uma alternativa possível. Eu dei uma olhada no TIC226m (datasheet) , mas não consegui encontrar nenhuma taxa de comutação máxima.

Estes são utilizáveis ​​para a minha configuração? Quaisquer outras dicas e sugestões são muito apreciadas.

Aksel
fonte
3
Os tiristores são bons para ligar e desligar a 50/60 Hz; portanto, 5 Hz não devem ser um problema.
Andy aka
23
É melhor usar matrizes de LED COB de 12 ou 24 V, pois você pode armazená-las por durações muito curtas e não precisar lidar com o design de alta tensão.
sstobbe
7
Observe também as frequências das luzes piscantes que podem induzir ataques epiléticos em indivíduos suscetíveis. Projete seu controlador para evitar essas frequências dividindo ou multiplicando as taxas de flash para ultrapassar essas zonas. Mais barato para comprar o orçamento pronto ou equipamento usado.
KalleMP
6
Observe que a própria lâmpada incandescente é bem lenta e pode ser lenta demais para fornecer o efeito que você quer dizer em 5Hz. A menos que você goste desse efeito fade-in, fade-out, os LEDs são realmente muito brutais aqui.
Agent_L 15/10/18
5
5 Hz é alto o suficiente para induzir convulsões epilépticas. <3Hz é muito mais seguro.
MSalters

Respostas:

52

Os relés mecânicos não durarão muito se forem forçados a comutar a 5 Hz, mas os dispositivos de estado sólido (tiristores, triacs ou transistores) são perfeitos para sua tarefa.

Em vez de criar seu próprio circuito de tiristor / transistor, sugiro que você use um relé de estado sólido . É mais fácil e seguro. Eles consistem em um acoplador óptico (para isolamento elétrico da entrada de nível lógico), um circuito de acionamento e algum tipo de elemento de comutação de estado sólido, todos integrados em um único pacote pronto para uso.

jms
fonte
16
E eles são cerca de US $ 2 por peça. Vale totalmente a pena.
Janka
1
Havia relés de contato de metal líquido para troca frequente. Eu vi um destinado a cerca de 2Hz, então eu apostaria que o relé mecânico que dura 5Hz é possível. Apenas
nitpicking:)
2
Os relés do @Agent_L Reed também podem mudar muito rapidamente, geralmente dentro de um milissegundo.
JMS
@ jms Hmm, minha declaração não era clara. O que eu quis dizer é que uma bolha de vidro com uma poça de mercúrio grande o suficiente para trocar 60W de maneira confiável é bastante pesada. Portanto, você pode reduzi-lo a ms rapidamente ou pode ser praticamente indestrutível e funcionar por anos - mas colocar os dois em um único dispositivo seria um grande desafio. IMHO
Agent_L 17/18
@Agent_L Não estava claro. Eu sabia que existem relés de deslocamento de mercúrio, embora tenham sido substituídos principalmente por relés de estado sólido. Acabei de acrescentar que os relés de palheta (outro tipo de dispositivo de comutação eletromecânico) também podem mudar rapidamente. Obviamente, os relés de palheta não são adequados para a aplicação de OPs, devido à baixa classificação de corrente.
JMS
31

Três grandes questões aqui.

A primeira é que você não parece estar ciente de que está efetivamente construindo um circuito mais escuro quando começa a usar a comutação eletrônica. Se você pesquisar no Google o "esquema de dimmer de luz de teatro", encontrará alguns links úteis, incluindo um artigo antigo do ePanorama sobre diferentes tipos. Você também pode encontrar links úteis no site Everyday Practical Electronics. Isso é quase histórico agora, uma vez que foi basicamente inventado na década de 1980 e não poderia ser melhor / diferente.

A segunda questão importante é que você não está ciente de que seu design está com falhas. As lâmpadas domésticas normais de 60W não são projetadas para iluminação de palco decente. O arremesso está errado e, além disso, eles simplesmente não são brilhantes o suficiente para fazer tudo. A iluminação do palco precisa de quantidades loucas de energia se você estiver usando luzes incandescentes. Porém, quando você usa esse tipo de energia, recebe muito calor e precisa do design de um palco para manter isso sob controle. Então você também pode comprar pars de palco.

Só que todo esse poder é um pesadelo para gerenciar. É um trabalho real garantir que você não vai queimar fusíveis durante o seu show. E pior, seu circuito de comutação também precisará dissipar altos níveis de calor. Além de não ter que interferir com o som quando ele é ligado e desligado, o que é um problema perpétuo para todos os redutores de energia já feitos, mesmo os melhores. Na verdade, não importa o seu som - você também não deve bloquear a recepção de TV e rádio por alguns quarteirões ao seu redor.

A solução que todos os palcos e DJs e músicos que usam hoje em dia são os LEDs. Bastante barato, baixo consumo de energia, brilho decente, controlável por DMX. Tarefa concluída.

Então, se você está construindo suas próprias luzes hoje em dia, deve usar LEDs. Faça o trabalho corretamente. É claro que vai custar muito mais dinheiro para você fazer do que comprá-lo da prateleira, mas você teria a mesma situação com sua sugestão original, então presumo que você o faça como um projeto para aprenda eletrônica, e não porque o resultado final será muito útil ou econômico.

Há um terceiro problema também. Isso envolve tensão de rede, e você claramente ainda não possui muita habilidade em eletrônica. Isso representa um risco claro para você, sua casa e todos os que vivem em sua casa. Eu recomendo fortemente que você não tente fazer isso, porque você ainda não sabe o suficiente para estar seguro com a rede elétrica.

Edite para adicionar: se você planeja se apresentar como DJ, isso também representa um risco claro para todos em seus shows também. Seu kit de homebrew não passa em um teste de segurança elétrica. Se algo der errado, você será o culpado por negligência grave e seu seguro não cobrirá você. Isso significa que você e sua família também podem perder sua casa e todos os seus bens.

Se eu não deixei claro o suficiente, você realmente não deveria estar fazendo isso ...

Graham
fonte
1
Se você usar lâmpadas incandescentes de consumo, é o tipo de halogênio linear de 500W. Eles têm uma espécie de padrão de holofote e uma quantidade decente de energia. Eles costumavam ser uma boa opção barata para adicionar energia extra quando faltam lanternas adequadas, e isso pode levar a piscar sem queimar lâmpadas caras.
Chris H
1
Além disso, as luzes do disco são como, então, nos últimos milênios, cara.
UnconditionallyReinstateMonica
22

Sua melhor aposta é provavelmente usar SSRs (relés de estado sólido) que incluem circuitos de acionamento e isolamento em um único pacote. Eles também incluem um tiristor e geralmente um espalhador de calor para interagir com um dissipador de calor, se necessário, que é eletricamente isolado.

Os relés mecânicos não são adequados, são barulhentos e desgastam-se muito rapidamente.

Lembre-se de que os SSRs normalmente fornecem ciclos completos; portanto, a 5Hz, você poderá ver uma pulsação indesejável entre isso e a frequência da rede elétrica.

Spehro Pefhany
fonte
15

Você não pode mudar de rede.

Primeiro, você não deve trocá-lo porque a energia da rede elétrica é perigosa e não deve ser executada através de um dispositivo de homebrew (isso viola o código elétrico e anula o seu seguro se causar um incêndio / lesão).

Mas o assassino de negócios não é lâmpadas de rede são rápidas o suficiente .

  • Incandescentes têm um tempo de subida / queda muito lento; a 5Hz, você não os piscaria tanto quanto o PWM diminuí-los.
  • Os fluorescentes estão certos mesmo que o "início instantâneo" seja rápido o suficiente; as startups estão extremamente desgastadas com uma lâmpada fluorescente e você queimaria a vida útil do tubo em cerca de meia hora.
  • As lâmpadas da rede elétrica que usam a tecnologia LED são muito lentas porque possuem um módulo de driver eletrônico na frente dos LEDs. Esse módulo eletrônico não pode mudar de "on" para "off" rápido o suficiente. Mesmo que você encontre uma lâmpada sem driver que possa, o módulo do driver provavelmente terá uma vida curta e, em seguida, como sua equipe encontra outra?

Portanto, este acordo não acontecerá na rede elétrica .

Agora você está no mundo de 12/24 volts DC. Aqui é fácil. Muitos pacotes de LEDs CC de baixa tensão usam resistores para limitar a corrente, e esses podem ser acionados em qualquer frequência em KHz em qualquer frequência. Qualquer LED capaz de ser escurecido com um controlador PWM fará exatamente o que você deseja. Sem problemas.

Você nem precisa projetar comutação de alta potência; você pode simplesmente usar um "módulo amplificador" pronto para uso (normalmente feito com 3-4 canais) e fazer com que o seu Arduino envie um sinal piloto ao amplificador. Essas coisas custam cerca de US $ 9.

E bônus, você evitou o perigo da rede elétrica.

A outra opção é usar produtos de luz LED "inteligentes" fabricados que permitem comandá-los em vários níveis de cor / escurecimento. Possibilidade justa aqueles que colocam o escurecimento no lado da CC, e são capazes de responder instantaneamente. Então você pode ordenar que eles brilhem / escurecem a 5 Hz, e eles podem fazê-lo.

Harper - Restabelecer Monica
fonte
7

Os relés são ruins para esse tipo de coisa, porque todas as aberturas do circuito arcam, queimando os contatos e desgastando-os. OK, então você está alternando o A / C para que, às vezes, pegue na corrente nula, sem arco, mas na maioria das vezes você terá muitos arcos. Isso sujeitará o relé a alto desgaste e criará muito calor.

Os tiristores funcionarão melhor porque não haverá arcos. Mas, a comutação gerará mais calor do que o estado estacionário "ligado" (se não no cruzamento zero do A / C). Ao alternar a uma taxa baixa, digamos, pelo menos, alguns segundos entre os ciclos, provavelmente não chegará a nada, mas a 5 Hz, pode haver algum aquecimento adicional. Pode ser necessário prestar uma atenção extra à maneira como os dispositivos são montados e resfriados para garantir que não superaqueçam.

Anthony X
fonte
1

As lâmpadas são uma fonte de luz terrível para a sua aplicação. Eles são ineficazes e são lentos. Uma alternativa muito melhor é mudar para LEDs.

Suas vantagens são:

  1. Menor calor residual (eles precisam ser resfriados)
  2. Tensões mais baixas necessárias
  3. Necessidades de correntes mais baixas
  4. Dimensões menores
  5. Cores padrão (vermelho, verde, âmbar, azul, branco) mais unidade RGB
  6. Mudanças rápidas de brilho
  7. Alta tolerância a comutação rápida
  8. Fácil regulação do brilho via PWM

E com relação à sua pergunta principal: como outros já sugeriram, você pode comprar relés de estado sólido. Dessa forma, todos os possíveis problemas de comutação que você teria que enfrentar foram enfrentados anos atrás e, como são capazes de alternar frequências na ordem de kHz, você também pode regular o brilho no arduino.

Crowley
fonte
0

Não há nada mais rápido que um relé de 230v. Os contatos são projetados para carga e repetições e o método mais seguro.

E alguém mencionou Led. Os controladores de luz das árvores de Natal são os eletrônicos mais perigosos para geração de fogo e calor do mundo. Mesmo em apenas 2 a 6mv. Incêndios !

E apenas um desperdício de calor para usar liga / desliga eletrônica de estado sólido expurga para um relé secundário e depois para um relé principal.

O Square D tem 230v com temporizadores de estado sólido de segundo ou milissegundo que você pode predefinir e conectar diretamente na frente ou ao lado do relé. Seus comutadores para a bobina podem variar de 12 a 120V internamente, com praticamente nenhum ou nenhum fio. Interruptor manual do temporizador para 230v para as luzes.

Quanto maior o relé, menos calor é gerado.

As caixas de uso são todas as empresas de engarrafamento do mundo nas linhas de envase que usam um empacotador de lata de retorno push drop e ou empacotadores de caixas de garrafas de 3 ou 2 litros. Estes funcionam 24/7 também. Onde as linhas de embalagem tiverem que mudar repetidamente e rapidamente os motores para a frente, pare para reverter mais rapidamente do que as luzes do disco.

rodeone2
fonte