Comando motore tapparelle tramite triac

[AjKDAP]

Ciao a tutti,

vorrei comandare un motore per tapparelle tramite due triac e due MOC3041 per isolare la parte digitale che sarà gestita da un microcontrollore.

Le due fasi del motore per la rotazione oraria/antioraria non devono mai essere alimentate contemporaneamente, quindi stavo pensando di pilotare i due MOC3041 con un singolo pin del microcontrollore cosi:

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assumendo di alimentare il circuito a bassa tensione con 5V, visto che posso impostare il pin a livello logico alto (5V), a livello logico basso (0V) ed anche ad alta impedenza impostandolo come ingresso, pensate possa funzionare correttamente?

Vorrei attivare alternativamente i due triac evitando assolutamente di attivarli entrambi. Inoltre voglio avere la possibilità di disattivarli entrambi.

Altra possibilità è di comandare singolarmente ogni singolo MOC3041,con due pin del microcontrollore separatamente, ma in caso di malfunzionamento del software o del microcontrollore si potrebbe verificare l'attivazione di entrambi i triac, no?

Pensate che la mia idea sia corretta? Avete qualche altra soluzione?

Intanto mi fermo qui con le domande

[SerTom]

L'uso di 2 Triac per il comando di motori Asincroni Bifase (quelli che consentono di comandare anche il senso di rotazione) è un circuito abbastanza classico, ma, ESTREMAMENTE delicato e rischioso.

Per il momento vediamo il circuito lato motore e Triac, dimenticando fotoaccoppiatori e microcontrollore.
In quel circuito manca il condensatore di spunto (solitamente è già dentro al motore) cioè quel componente che (alimentata una fase del motore con L e N) sfasa la corrente dell'altra fase di (quasi) 90° il che permette la creazione del campo magnetico rotante che sta alla base del funzionamento dei motori asincroni.

Ebbene quel condensatore ce lo ritroviamo fra i capi dei 2 Triac, questo vuol dire che, quando un Triac è in conduzione (il motore funziona ed il condensatore è carico ...) se per un qualsiasi motivo dovesse innescarsi anche l'altro Triac, allora il condensatore si scaricherebbe immediatamente attraverso i 2 Triac. In virtù delle basse impedenze del circuito la corrente sarebbe altissima e la fusione delle giunzioni del Triac la conseguenza finale.
E perché mai dovrebbe andare in conduzione un Triac quando NON è regolarmente pilotato ? Mai sentito parlare di Burst e di ∆V su ∆t ?
Basta che qualcuno accenda (o meglio spenga) una lampada al Neon (quelle col reattore) da qualche parte sull'impianto ed il passaggio a miglior vita del Triac è garantito.
L'inserimento di una resistenza in serie al condensatore attenua il problema ma costringe a tirare la coperta fra valori più bassi (che proteggono meno) e valori più alti ma che provocano maggior dissipazione sulla resistenza.

Ma questo non è l'unico problema: quando alimenti una fase del motore l'altra si comporta come un autotrasformatore ovvero produce una tensione che si somma (in verità in forma vettoriale quindi dipende dallo sfasamento e in ultima istanza dal carico del motore) a quella di linea, producendo una tensione ai capi del'altro Triac fino al doppio della tensione di rete.

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Il che significa dover usare triac da almeno 600 (meglio 800) V. Pure per gli opto non puoi usare oggetti da 400N o ne metti 2 in serie (opportunamente bilanciati) oppure vai su robini costosissimi da 800V.

Giusto per completezza, quel circuito non ha solo svantaggi ma (sapendolo fare bene) consente di pilotare entrambe le fasi, in modo parzializzato (quindi no 3041 ma 3021) e per una sola una semionda quindi di ottenere una azione frenante sul motore.

Comunque la mia esperienza su quel circuito mi ha portato, dopo anni di insistenza su quella soluzione; ad andare su un più affidabile doppio relè (uno per fase) per comandare il motore, abbinato ad un solo triac che consente di far commutare i relè a vuoto ed ottenere le altre funzioni di parzializzazione (blando controllo della coppia) e di frenatura.

Per completare la “critica” su quel circuito, mai e poi mai potrai usare un solo pin del micro, sia perché così non potrai mai realizzare lo stato di motore fermo (entrambe i triac spenti) sia perché MOLTO IMPORTANTE, non si deve MAI commutare il senso di rotazione del motore al volo, cioè quello che accade quando il pin del micro passa da uno stato all'altro.

Questo è un "dettaglio" che molti softwaristi ignorano .. è poi si chiedono perché i relè si incollano ...

Quando si spegne un motore, per quel famoso condensatore di cui sopra, lungo gli avvolgimenti continua ad esserci tensione e correnti e per alcuni istanti (dipende da C e da R e L del motore). Se si commuta al volo si rischia di collegare circuiti posti a tensioni diverse quindi ritrovarsi picchi di corrente in grado di distruggere i semiconduttori ed incollare i relè più robusti.

La regola è: spegnere una fase, attendere almeno 0,5s (dipende dal motore) e poi avviare l'altra fase.

Altro problema: se si alimenta in motore in una direzione, prima che si sia fermato (o quasi) dalla direzione opposta c’è il rischio che non inverta affatto e prosegua nel senso precedente ... in base all'applicazione lascio a voi le conseguenze ...

Bye Ser.Tom

[AjKDAP]

Grazie mille della risposta!

Date le mie scarse conoscenze in elettronica mi sei stato di grande aiuto.
Inizialmente ero partito con l'idea di usare due semplici relè e poi sono passato alla scelta dei TRIAC per il semplice motivo di avere qualcosa di più elettronico e meno meccanico, meno soggetto ad usura e problemi vari, invece vedo che non è cosi.

A questo punto penso di tornare indietro con la mia scelta. Il problema è:

meglio utilizzare un relè deviatore per le due fasi ed un relè normale a monte per disattivare totalmente l'alimentazione e permettere lo scambio delle fasi?

oppure semplicemente due relè che pilotano le due fasi?

Il primo metodo mi sembra più sicuro per evitare l'alimentazione contemporanea delle due fasi. Ovviamente avendo a disposizione un'ulteriore relè a monte posso sempre evitare il cambio "al volo" come mi hai sconsigliato.

Che ne pensate?

Grazie ancora 1+

[SerTom]

Un Triac lo puoi sempre usare, posto in serie alla fase (come interruttore generale) pilotato in modo da accenderlo DOPO che i relè sono commutati e da spegnere PRIMA di disattivare i relè. In questo modo i relè commutano a vuoto e quindi non vengono “stressati”.

I relè comunque sono impagabili, sia per affidabilità che per robustezza, se usati bene durano tranquillamente 100.000 manovre = il motore della tapparella si distrugge prima.
Inoltre, il relè è l’unico che ti garantisce il totale isolamento elettrico mentre i Triac, vuoi anche per la rete di Snubber (la RC in parallelo) non garantiscono questo.
L’aspetto dell’isolamento lo puoi sottovalutare se il controllo è incorporato al motore, ma se è una unità a parte sei tenuto ad isolare totalmente il motore quando è spento.

Le 2 soluzioni, cioè di 2 relè (uno per ogni fase) oppure di un relè che commuta le fasi e di uno a monte che “accende” e “Spegne” tutto; sono sostanzialmente equivalenti, nel primo caso puoi usare 2 relè uguali, nel secondo sarebbero diversi, a meno di sprecare il secondo scambio (a livello industriale si devono valutare i costi al millesimo …). Comunque molto dipende se ti serve l’isolamento o meno.

Il problema della contemporaneità si può risolvere a software, e se non ti fidi potresti aggiungere un interblocco tra i 2 transistor che userai per pilotare i relè.

Attenzione comunque che il problema dei motori bifase non è l’alimentazione contemporanea delle fasi (ok, se lo fai il motore non gira e surriscalda, ma è solo una questione termica che può essere sopportata per brevi periodi) è piuttosto la presenza del condensatore e di tutto quanto ho descritto in precedenza.

Quindi, per assurdo se, a motore fermo, tu alimenti le fasi in perfetta contemporaneità non accade nulla di grave. Invece rischi di incollare i relè se dopo che hai alimentato una fase (quindi il condensatore è carico ad una tensione diversa (per effetto dello sfasamento) da quella di rete) vai ad alimentare anche l’altra fase.
Poi, come già dicevo, la situazione di “quiete” (condensatore scarico) ritorna qualche istante dopo aver spento il motore; quindi attenzione alle fermate ed alle ripartenze rapide del motore.

Infine, relativamente a contemporaneità e relativi ritardi, ti ricordo che i relè NON commutano in tempo zero; quindi dopo che l’hai attivato (o disattivato) devi lasciargli il tempo di commutare i contatti, saranno poche decine di millisecondi ma per “oggetti” che viaggiano a 300.000 km al secondo è una eternità !

Bye Ser.Tom

[AjKDAP]

Molto esauriente come sempre, grazie ancora!

Il circuito è semplicemente per un'applicazione casalinga, quindi nessun limite di costi e budget vari...

Mi sono fatto dare i due fogli di numero che erano presenti nella scatola del motore per trovare la potenza del motore e capire che relè acquistare, ma ci sono solamente scritte le istruzioni di montaggio e qualche avvertenza.

Pensandoci bene non ho nemmeno fatto caso se era presente un'etichetta con i dati di targa del motore ed ora, avendolo già installato non posso smontare tutto per ricontrollare...

Mi ricordo solamente la coppia che il venditore mi ha consigliato quando gli ho dato le misure della tapparella: 22Nm.

Secondo voi che relè dovrei acquistare per stare in sicurezza? Si può fare una stima a spanne? oppure è meglio se mi informo meglio sul reale assorbimento del motore e di conseguenza acquistare i relè?

Grazie ancora

[AjKDAP]

Sono riuscito a trovare nel sito del produttore le specifiche, il motore è un mercury 22-14 con finecorsa meccanici visibile a pagina 9 di questo pdf.

Le specifiche sono:
potenza nominale: 160W
corrente nominale: 0,7A

A casa ho a disposizione dei relè da circuito stampato con contatti 230V - 6/8A penso potrebbero andare bene oppure no?

[SerTom]

A casa ho a disposizione dei relè da circuito stampato con contatti 230V - 6/8A penso potrebbero andare bene oppure no?

Un relè fa 6A per pilotare un carico da 0,7 basta e avanza.

Attenzione che normalmente i relè sono "caratterizzati" per tensione e corrente sui contatti sulla base di un carico tipo AC1 ovvero puramente resistivo, mentre il motore è fortemente induttivo.
I produttori di relè più seri dovrebbrero darti delle curve e/o tabelle dove trovi la corrente massima in funzione della tensione e del tipo di carico, se sei fortunato trovi anche la vita elettrica stimata.

Comunque il sovradimensionamento 10/1 (o quasi) corrisponde ad ampio margine; sempre che si tratti di relè per carichi a 230V e non relè per tensioni più basse o di segnale (es. quelli per uso automobilistico).

Bye Ser.Tom

[Cox]

Ciao. Credo di essere fortunato. Ho realizzato un sistema di controllo di questo genere (integrati e triac) per una casa con 10 tapparelle 20 anni fa. E' ancora in funzione, non si è mai rotto un triac, all'inizio ho avuto qualche avviamento intempestivo per disturbi sugli ingressi di controllo (i fili dei pulsanti a 5 V TTL erano lunghi e transitavano in prossimità delle linee di rete a 220 V).