Что такое шим контроллер, как он устроен и работает, виды и схемы

Общее описание

Для желающих более глубоко ознакомится с ШИМ-контроллерами серии UC384X, рекомендуется следующий материал.

  • Datasheet UC3842B (скачать)
  • Datasheet 1114ЕУ7 отечественный аналог микросхемы UC3842А (скачать).
  • Статья “Обратноходовой преобразователь”, Дмитрия Макашева (скачать).
  • Описание работы ШИМ-контроллеров серии UCX84X (скачать).
  • Статья “Эволюция обратноходовых импульсных источников питания”, С. Косенко (скачать). Статья опубликована в журнале “Радио” №7-9 за 2002г.

Документ от НТЦ СИТ, самое удачное описание на русском языке для ШИМ UC3845 (К1033ЕУ16), настоятельно рекомендуется для ознакомления. (Скачать).

Различие микросхем UC3842A и UC3842B, A потребляет меньший ток до момента запуска.

UC3842 имеет два варианта исполнения корпуса 8pin и 14pin. Расположение выводов этих исполнений существенно отличаются . Далее будет рассматриваться только вариант исполнения корпуса 8pin.

Упрощенная структурная схема, необходима для понимания принципа работы ШИМ-контроллера.

Рис. Структурная схема UC3842

Структурная схема в более подробном варианте, необходима для диагностики и проверки работоспособности микросхемы. Так как рассматриваем вариант исполнения 8pin, то Vc-это 7pin, PGND-это 5pin.

Рис. Структурная схема UC3842 (подробный вариант)

Здесь должен быть материал по назначению выводов, однако гораздо удобнее читать и смотреть на практическую схему включения ШИМ-контроллера UC3842. Схема нарисована настолько удачно, что намного упрощает понимание назначение выводов микросхемы.

Рис. Схема включения UC3842 на примере блока питания для TV

1. Comp:(рус. Коррекция) выход усилителя ошибки. Для нормальной работы ШИМ–контроллера необходимо скомпенсировать АЧХ усилителя ошибки, с этой целью к указанному выводу обычно подключается конденсатор емкостью около 100 пФ, второй вывод которого соединен с выводом 2 ИС. Если на этом выводе напряжение занизить ниже 1 вольта, то на выходе 6 микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность данного ШИМ–контроллера.
2. Vfb: (рус. Напряжение обратной связи) вход обратной связи. Напряжение на этом выводе сравнивается с образцовым, формируемым внутри ШИМ–контроллера UC3842. Результат сравнения модулирует скважность выходных импульсов, в результате выходное напряжение блока питания стабилизируется. Формально второй вывод служит для сокращения длительности импульсов на выходе, если на него подать выше +2,5 вольта, то импульсы сократятся и микросхема снизит выдаваемую мощность.
3. C/S: (второе обозначение I sense) (рус. Токовая обратная связь) сигнал ограничения тока. Данный вывод должен быть присоединен к резистору в цепи истока ключевого транзистора . В момент перегрузки МОП транзистора напряжение на сопротивлении увеличивается и при достижении определённого порога UC3842A прекращает свою работу, закрывая выходной транзистор. Проще говоря, вывод служит для отключения импульса на выходе, при подаче на него напряжения выше 1 вольта.
4. Rt/Ct: (рус. Задание частоты) подключение времязадающей RC-цепочки, необходимой для установки частота внутреннего генератора. R подключается к Vref – опорное напряжение, а С к общему проводу (обычно выбирается несколько десятков nF). Эта частота может быть изменена в достаточно широких пределах, сверху она ограничивается быстродействием ключевого транзистора, а снизу – мощностью импульсного трансформатора, которая падает с уменьшением частоты. Практически частота выбирается в диапазоне 35…85 кГц, но иногда источник питания вполне нормально работает и при значительно большей или значительно меньшей частоте.
Для времязадающей RC-цепочки лучше отказаться от керамических конденсаторов.
5. Gnd: (рус. Общий) общий вывод. Общий вывод не должен быть соединён с корпусом схемы. Это земля “горячая” соединяется с корпусом устройства через пару конденсаторов.
6. Out: (рус. Выход) выход ШИМ–контроллера, подключается к затвору ключевому транзистору через резистор или параллельно соединенные резистор и диод (анодом к затвору).
7. Vcc: (рус. Питание) вход питания ШИМ-контроллера, на этот вывод микросхемы подаётся напряжение питания в диапазоне от 16 вольт до 34, обратите внимание, что данная микросхема имеет встроенный триггер Шмидта(UVLO), который включает микросхему, если напряжение питания превышает 16 вольт, если-же напряжение по каким-либо причинам станет ниже 10 вольт (для других микросхем серии UC384X значения ON/OFF могут отличатся см. Таблицу Типономиналов ), произойдёт её отключение от питающего напряжения. Микросхема также обладает защитой от перенапряжения: если напряжение питания на ней превысит 34 вольта, микросхема отключится.
8. Vref: выход внутреннего источника опорного напряжения, его выходной ток до 50 мА, напряжение 5 В. Подключается к одному из плеч делителя служит для оперативной регулировки Uвыхода всего блока питания.

Различие микросхем UC3842A и UC3842B, A потребляет меньший ток до момента запуска.

Принцип импульсного регулирования

Основными элементами любого типа импульсного регулятора мощности являются полупроводниковые ключи – транзисторы или тиристоры. В простейшем виде схема импульсного источника питания имеет следующий вид. Источника постоянного напряжения Uип ключом K подсоединяется к нагрузке Н. Ключ К переключается с определенной частотой и остается во включенном состоянии определенную длительность времени. С целью упрощения схемы я на ней не изображаю другие обязательные элементы. В данном контексте нас интересует только работа ключа К.

Чтобы понять принцип ШИМ воспользуемся следующим графиком. Разобьем ось времени на равные промежутки, называемые периодом T. Теперь, например половину периода мы будем замыкать ключ K. Когда ключ замкнут, к нагрузке Н подается напряжение от источника питания Uип. Вторую часть полупериода ключа находится в закрытом состоянии. А потребитель останется без питания.

Время, в течение которого ключ замкнут, называется временем импульса tи. А время длительности разомкнутого ключа называют временем паузы tп. Если измерить напряжение на нагрузке, то оно будет равно половине Uип.

Среднее значение напряжения на нагрузке можно выразить следующей зависимостью:

Отношение времени импульса к периоду T называют коэффициентом заполнения D. А величина, обратная ему называется скважностью:

На практике удобнее пользоваться коэффициентом заполнения, который зачастую выражают в процентах. Когда транзистор полностью открыт на протяжении всего времени, то коэффициент заполнения D равен единице или 100 %.

Если D = 50 %, то это означает, что половину времени за период транзистор находится в открытом состоянии, а половину в закрытом. В таком случае форма сигнала называется меандр.
Следовательно, изменяя коэффициент D от 0 до единицы или до 100 % можно изменять величину Uср.н от 0 до Uип:

А соответственно регулировать и величину подводимой мощности:


На практике удобнее пользоваться коэффициентом заполнения, который зачастую выражают в процентах. Когда транзистор полностью открыт на протяжении всего времени, то коэффициент заполнения D равен единице или 100 %.

Широтно-импульсная модуляция

ШИМ или PWM (широтно-импульсная модуляция, по-английски pulse-width modulation) – это способ управления подачей мощности к нагрузке. Управление заключается в изменении длительности импульса при постоянной частоте следования импульсов. Широтно-импульсная модуляция бывает аналоговой, цифровой, двоичной и троичной.

Применение широтно-импульсной модуляции позволяет повысить КПД электрических преобразователей, особенно это касается импульсных преобразователей, составляющих сегодня основу вторичных источников питания различных электронных аппаратов. Обратноходовые и прямоходовые однотактные, двухтактные и полумостовые, а также мостовые импульсные преобразователи управляются сегодня с участием ШИМ, касается это и резонансных преобразователей.

Широтно-импульсная модуляция позволяет регулировать яркость подсветки жидкокристаллических дисплеев сотовых телефонов, смартфонов, ноутбуков. ШИМ реализована в сварочных аппаратах, в автомобильных инверторах, в зарядных устройствах и т. д. Любое зарядное устройство сегодня использует при своей работе ШИМ.

В качестве коммутационных элементов, в современных высокочастотных преобразователях, применяются биполярные и полевые транзисторы, работающие в ключевом режиме. Это значит, что часть периода транзистор полностью открыт, а часть периода — полностью закрыт.

И так как в переходных состояниях, длящихся лишь десятки наносекунд, выделяемая на ключе мощность мала, по сравнению с коммутируемой мощностью, то средняя мощность, выделяемая в виде тепла на ключе, в итоге оказывается незначительной. При этом в замкнутом состоянии сопротивление транзистора как ключа очень невелико, и падение на нем напряжения приближается к нулю.

В разомкнутом же состоянии проводимость транзистора близка к нулю, и ток через него практически не течет. Это позволяет создавать компактные преобразователи с высокой эффективностью, то есть с небольшими тепловыми потерями. А резонансные преобразователи с переключением в нуле тока ZCS (zero-current-switching) позволяют свести эти потери к минимуму.

В ШИМ-генераторах аналогового типа, управляющий сигнал формируется аналоговым компаратором, когда на инвертирующий вход компаратора, например, подается треугольный или пилообразный сигнал, а на неинвертирующий — модулирующий непрерывный сигнал.

Выходные импульсы получаются прямоугольными, частота их следования равна частоте пилы (или сигнала треугольной формы), а длительность положительной части импульса связана с временем, в течение которого уровень модулирующего постоянного сигнала, подаваемого на неинвертирующий вход компаратора, оказывается выше уровня сигнала пилы, который подается на инвертирующий вход. Когда напряжение пилы выше модулирующего сигнала — на выходе будет отрицательная часть импульса.

Если же пила подается на неинвертирующий вход компаратора, а модулирующий сигнал — на инвертирующий, то выходные импульсы прямоугольной формы будут иметь положительное значение тогда, когда напряжение пилы выше значения модулирующего сигнала, поданного на инвертирующий вход, а отрицательное — когда напряжение пилы ниже сигнала модулирующего. Пример аналогового формирования ШИМ — микросхема TL494, широко применяющаяся сегодня при построении импульсных блоков питания.

Цифровая ШИМ используются в двоичной цифровой технике. Выходные импульсы также принимают только одно из двух значений (включено или выключено), и средний уровень на выходе приближается к желаемому. Здесь пилообразный сигнал получается благодаря использованию N-битного счетчика.

Цифровые устройства с ШИМ работают также на постоянной частоте, обязательно превосходящей время реакции управляемого устройства, этот подход называется передискретизацией. Между фронтами тактовых импульсов, выход цифрового ШИМ остается стабильным, или на высоком, или на низком уровне, в зависимости от текущего состояния выхода цифрового компаратора, который сравнивает уровни сигналов на счетчике и приближаемый цифровой.

Выход тактуется как последовательность импульсов с состояниями 1 и 0, каждый такт состояние может сменяться или не сменяться на противоположное. Частота импульсов пропорциональна уровню приближаемого сигнала, а единицы, следующие друг за другом могут сформировать один более широкий, более продолжительный импульс.

Получаемые импульсы переменной ширины будут кратны периоду тактования, а частота будет равна 1/2NT, где T – период тактования, N – количество тактов. Здесь достижима более низкая частота по отношению к частоте тактования. Описанная схема цифровой генерации — это однобитная или двухуровневая ШИМ, импульсно-кодированная модуляция ИКМ.

Эта двухуровневая импульсно-кодированная модуляция представляет собой по сути серию импульсов с частотой 1/T, и шириной Т или 0. Для усреднения за больший промежуток времени применяется передискретизация. Высокого качества ШИМ позволяет достичь однобитная импульсно-плотностная модуляция (pulse-density-modulation), называемая также импульсно-частотной модуляцией.

При цифровой широтно-импульсной модуляции прямоугольные подимпульсы, которыми оказывается заполнен период, могут приходиться на любое место в периоде, и тогда на среднем за период значении сигнала сказывается только их количество. Так, если разделить период на 8 частей, то комбинации импульсов 11001100, 11110000, 11000101, 10101010 и т. д. дадут одинаковое среднее значение за период, тем не менее, отдельно стоящие единицы утяжеляют режим работы ключевого транзистора.

Корифеи электроники, повествуя о ШИМ, приводят такую аналогию с механикой. Если при помощи двигателя вращать тяжелый маховик, то поскольку двигатель может быть либо включен, либо выключен, то и маховик будет либо раскручиваться и продолжать вращаться, либо станет останавливаться из-за трения, когда двигатель выключен.

Но если двигатель включать на несколько секунд в минуту, то вращение маховика будет поддерживаться, благодаря инерции, на некоторой скорости. И чем дольше продолжительность включения двигателя, тем до более высокой скорости раскрутится маховик. Так и с ШИМ, на выход приходит сигнал включений и выключений (0 и 1), и в результате достигается среднее значение. Проинтегрировав напряжение импульсов по времени, получим площадь под импульсами, и эффект на рабочем органе будет тождественен работе при среднем значении напряжения.

Так работают преобразователи, где переключения происходят тысячи раз в секунду, и частоты достигают единиц мегагерц. Широко распространены специальные ШИМ-контроллеры, служащие для управления балластами энергосберегающих ламп, блоками питания, преобразователями частоты для двигателей и т. д.

Отношение полной длительности периода импульса ко времени включения (положительной части импульса) называется скважностью импульса. Так, если время включения составляет 10 мкс, а период длится 100 мкс, то при частоте в 10 кГц, скважность будет равна 10, и пишут, что S = 10. Величина обратная скважности называется коэффициентом заполнения импульса, по-английски Duty cycle, или сокращенно DC.

Так, для приведенного примера DC = 0.1, поскольку 10/100 = 0.1. При широтно-импульсной модуляции, регулируя скважность импульса, то есть варьируя DC, добиваются требуемого среднего значения на выходе электронного или другого электротехнического устройства, например двигателя.

ШИМ или PWM (широтно-импульсная модуляция, по-английски pulse-width modulation) – это способ управления подачей мощности к нагрузке. Управление заключается в изменении длительности импульса при постоянной частоте следования импульсов. Широтно-импульсная модуляция бывает аналоговой, цифровой, двоичной и троичной.

Подводя итог о ШИМ

Теперь вы и без нас сможете подвести итог. Не смотря на все нюансы и особенности ШИМ это все же хорошо и довольно просто. Мало того, что ШИМ экономит место и электроэнергию, это еще и работает!


Это вроде того, как диод используется при управлении транзистором реле. В данном случае обмотка двигателя также может выдать высокий ток, который будет теперь идти не только через транзистор, но и через диод.
О конкретных примерах БП ШИМ можно узнать из статьи «Драйвер для светодиодов».

Популярное описание конструкции

Если сооружение используется на крупных фермах, то кормление животных выполняется автоматизировано.

В принципе шедовое содержание кроликов включает элементы вольерного и клеточного методов, которые используются на территории Европы. В областях с более теплым климатом, пушистых зверьков выращивают в открытых вольерах на улице. Там где холодные зимы, они живут в закрытых помещениях. Однако шеды сооружают под открытым небом, чтобы животные получали достаточное количество кислорода.

Расположение клеток в системе делают обычными рядами либо каскадом. Некоторые из них предназначены для самок и новорожденных особей. Другие для молодняка и взрослых самцов. Учитывая эти нюансы, все они имеют различные размеры.

Чтобы животное успешно развивалось и росло, ему желательно выделить достаточно места.

Чаще всего фермеры используют клетки традиционных параметров: 80х80х40 см. Однако размеры родильного отделения для кроликов достигают 1 м. Его разделяют на 2 части, одна из которых предназначена для самки. Остальную часть клетки обустраивают для потомства, где оно будет постепенно развиваться.

Каркас системы делают из различных деревянных приспособлений:

  • доски;
  • рейки;
  • планки.

Одну сторону шеда изготавливают из металлической сетки. Полы могут быть деревянные из реек, пластмассовые либо бетонные с уклоном. Некоторые фермеры комбинируют сетку с планками из дерева, чтобы легче убирать испражнения животных.

Размер ячеек оцинкованной сетки не должен превышать 2,5 на 2,5 см.


Одну сторону шеда изготавливают из металлической сетки. Полы могут быть деревянные из реек, пластмассовые либо бетонные с уклоном. Некоторые фермеры комбинируют сетку с планками из дерева, чтобы легче убирать испражнения животных.

Достоинства шедовой конструкции

Шедовая крыша не просто эстетичное и оригинальное решение кровельной конструкции, она может стать очень функциональной и практичной, если правильно использовать ее сильные стороны.

Ведь не даром у практичных англичан конструкция здания с шедовой крышей использовалась именно для оборудования производственных помещений. Достоинствами это конструктивного решения считают:

  1. Повышенная прочность. Так как большая площадь перекрытия при обустройстве шедовой кровли делится на несколько моноскатов, конструкция приобретает повышенную устойчивость к нагрузкам. Раньше каркас такой крыши даже использовали для закрепления производственного оборудования.
  2. Эффективное использование естественного освещения. Большая площадь вертикального остекления при такой конструкции кровли позволяет максимально использовать естественный свет в течение дня, что существенно сократит затраты на электроэнергию. Частный дом с шедовыми скатами и вальмами – самый солнечный дом, который только можно себе представить.
  3. Устойчивость к ветровым нагрузкам. Чтобы дом стал более устойчив к сильному ветру, нужно оснастить его шедовой кровлей, грамотно сориентированной по розе ветров.
  4. Экономичность. Конструкция, состоящая из нескольких однонаправленных скатов, позволяет снизить расход кровельного материала, а также сократить затраты на обустройство кровли.

Важно! Кровля шедового типа – одна из самых оригинальных кровельных конструкций, которых вы видели. Если сориентировать ее вертикальные части строго на север, получится пользоваться естественным освещением практически весь световой день.


Ведь не даром у практичных англичан конструкция здания с шедовой крышей использовалась именно для оборудования производственных помещений. Достоинствами это конструктивного решения считают:

МОНОСКАТНЫЕ КРЫШИ

Они названы так потому, что имеют только один скат. Главным достоинством таких крыш является их невысокая цена, простота сооружения и эксплуатации, лёгкость и воздушность, как фактическая, так и в плане внешнего вида.

На них мы остановимся гораздо подробнее. Угол наклона крыши определяет сразу множество её будущих характеристик. Именно соотношения углов и скатов, их расположение по отношении к друг другу, и создаёт всё то разнообразие, которое мы опишем ниже.

Крыши в частном домостроении: популярные виды

Разновидности крыш частных домов можно классифицировать по виду и форме конструкции, по уклону кровли и по типу используемого материала. Популярность той или иной разновидности кровли определяется ее экономичностью, легкостью возведения и местным климатом. Распространены следующие типы конструкций:

Множество вариаций: Разнообразные ломаные или многощипцовые конструкции.

Плоские крыши

Многослойные горизонтальные конструкции практически без уклона, 1-2⁰ (до 4⁰) необходимые для отвода осадков визуально практически незаметны. Подразделяются на эксплуатируемые и неэксплуатируемые, актуальны для домов в современном и минималистском стиле. При кажущейся простоте конструкции, сложность реализации обусловлена повышенными требованиями к гидроизоляции.

Если под крышей запланирован не чердак, а жилое помещение, сезонное или круглогодичного проживания (отапливаемое), строится крыша мансардного типа. Она может быть как упрощенной двускатной, так и вальмовой, и полувальмовой, ее особенностью является не форма скатов, а наличие теплоизоляции в кровельном пироге. Зачастую при нехватке жилой площади в мансарду преобразуют холодный чердак или выполняют капитальную реконструкцию, надстраивая мансардную крышу с большей квадратурой.

Технология укладки

Тесовые крыши – это довольно простая конструкция. Сооружение такой кровли требует скорее аккуратности, чем умения.

  1. Нужно рассчитать необходимое количество материала с учетом выбранного метода укладки. Для этого сначала определяют количество досок в ряду – делят ширину ската на ширину теса, затем количество рядов – делят длину ската на длину доски. Перемножив полученные величины, получают число теса для 1 ряда. Если укладка двухслойная встык, количество перемножают на 2 и увеличивают на 10% с тем, чтобы учесть брак или повреждения во время работы.
  2. На стропила фиксируют гидроизоляционную пленку, лучше всего пароизоляционную.
  3. Поверх пленки обустраивают обрешетку из деревянных брусьев 50*50 мм. Рейки укладывают поперек ската, если предполагается продольная укладка. Обрешетка обеспечивает вентиляционный зазор между гидроизоляцией и тесом.
  4. Тесовую доску укладывают согласно выбранному методу и закрепляют саморезами с шагом в 50–60 см. Затем монтируют второй слой, если требуется, третий.
  5. После укладки теса конек гидроизолируют рубероидом, крепят коньковую доску, а для защиты сверху устанавливают стальной уголок.

Поперечная кладка не требует монтажа обрешетки, так как сама стропильная система выступает вполне подходящим основанием. Однако гидроизоляцию в этом случае допускается выполнять только пароизоляционной мембраной.


Кровля может быть не только двух, но и трех- и даже четырехслойной. Смещение при этом уменьшается: при трехслойной укладке каждый следующий ряд крепят со смещением на 2/3 длины, при четырехслойной – со смещением на ¾.

Устройство кровли шедовой

Согласно руководству по устройство кровли, вне зависимости от используемого кровельного материала, обустройство должно выполняться в следующей последовательности:

Что такое шедовая крыша и в чем ее преимущества?

Что такое шедовая крыша и в чем ее преимущества. При создании проекта кровли раньше архитекторы руководствовались больше соображениями функциональности и практичности. Сейчас же с появлением современных кровельных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками на первое место выходит эстетичность конструктивного решения. Такой инновацией стала шедвая крыша, которая выглядит очень оригинально и футуристично. В этой статье мы расскажем об устройстве такой кровли, ее преимуществах и возможностях применения. Устройство и конструкция. Шедовая кровля – это система параллельных взаимосвязанных моноскатных крыш, расположенных в ряд одна за другой. Устройство крыш такого вида визуально напоминает зубчатую конструкцию, скаты которой направлены в одну сторону. Вертикальная часть строения остекляется, а на поверхность наклонного ската укладывается кровельное покрытие: черепица, гонт, мягкая кровля, металлочерепица. Этот вариант как мансардная крыша частных домов или коммерческого и производственного здания.

Что такое шедовая конструкция крыши. Шедовая кровля является частью архитектурного наследия Англии. Среди традиционны форм кровли она выделяется оригинальным силуэтом, который визуально напоминает огромную пилу. Хотя изначально шедовый тип верхней конструкции здания использовался только для оборудования складов и производственных цехов, современное строительство и архитектура позволяет использовать это решение для создания энергоэффективных частных домов. Достоинства шедовой конструкции. Шедовая крыша не просто эстетичное и оригинальное решение кровельной конструкции, она может стать очень функциональной и практичной, если правильно использовать ее сильные стороны. Ведь не даром у практичных англичан конструкция здания с шедовой крышей использовалась именно для оборудования производственных помещений. Достоинствами это конструктивного решения считают. Повышенная прочность.

Так как большая площадь перекрытия при обустройстве шедовой кровли делится на несколько моноскатов, конструкция приобретает повышенную устойчивость к нагрузкам. Раньше каркас такой крыши даже использовали для закрепления производственного оборудования. Эффективное использование естественного освещения. Большая площадь вертикального остекления при такой конструкции кровли позволяет максимально использовать естественный свет в течение дня, что существенно сократит затраты на электроэнергию. Частный дом с шедовыми скатами и вальмами – самый солнечный дом, который только можно себе представить. Устойчивость к ветровым нагрузкам. Чтобы дом стал более устойчив к сильному ветру, нужно оснастить его шедовой кровлей, грамотно сориентированной по розе ветров. Экономичность. Конструкция, состоящая из нескольких однонаправленных скатов, позволяет снизить расход кровельного материала, а также сократить затраты на обустройство кровли.

Эффективность естественного освещения шедовой конструкции. Важно! Кровля шедового типа – одна из самых оригинальных кровельных конструкций, которых вы видели. Если сориентировать ее вертикальные части строго на север, получится пользоваться естественным освещением практически весь световой день. Недостатки конструкции. Дома с шедовыми кровлями пока еще достаточно редкое архитектурное решение для России, которое в настоящий момент чаще можно встретить на страницах иллюстрированных журналов, чем в жизни. Считается, что шедовая конструкция – одно из выражений эксплуатируемых плоских кровель. Несмотря на экономичность и практичность такой кровли, в конкретных условиях она может иметь следующие недостатки. Необходимость постоянного обслуживания.

Из-за особенностей материала, уход за стеклянной поверхность остекленных участков может быть весьма сложным и трудозатратным. Чтобы стекло хорошо пропускало свет, его необходимо мыть хотя бы два раза в год. Увеличение теплопотерь. В условиях холодных российских зим устройство шедовой крыши связано с большими потерями тепла через остекленные участки, из-за чего увеличиваются расходы на обогрев помещения. Необходимость кондиционирования в летний период. Из-за того, что лето солнечные лучи беспрепятственно проходят через прозрачное стекло, в помещении становится жарко и душно. Чтобы устранить этот эффект, необходимо организовать кондиционирование, которое увеличивает затраты электроэнергии. Ограниченный выбор кровельным материалов. Для устройства шедовой кровли подходят не все материалы, например, нельзя выполнять монтаж металлочерепицы и профнастила. Обратите внимание! В общем и целом, эксплуатация и обслуживание шедовой кровли влетает домовладельцу в копеечку из-за необходимости мыть остекленные участки, очищать скаты от снега, а также из-за дороговизны самой конструкции.

Эффективность естественного освещения шедовой конструкции. Важно! Кровля шедового типа – одна из самых оригинальных кровельных конструкций, которых вы видели. Если сориентировать ее вертикальные части строго на север, получится пользоваться естественным освещением практически весь световой день. Недостатки конструкции. Дома с шедовыми кровлями пока еще достаточно редкое архитектурное решение для России, которое в настоящий момент чаще можно встретить на страницах иллюстрированных журналов, чем в жизни. Считается, что шедовая конструкция – одно из выражений эксплуатируемых плоских кровель. Несмотря на экономичность и практичность такой кровли, в конкретных условиях она может иметь следующие недостатки. Необходимость постоянного обслуживания.

Зачем нужна кровля?

Зачем дому нужна крыша? Вопрос, ответ на который очевиден даже для человека далекого от строительства. Наверное, самым распространенным ответом будет защита от дождя. С этим сложно спорить, но на деле у кровельной системы намного больше функций и это важно понимать при выборе материала для покрытия.

  • Гидроизоляция – собственно под этим понятием и подразумевается защита от дождя и вообще от любой влаги. По этой причине внешнее покрытие крыши должно не пропускать воду.
  • Теплоизоляция – не только стены дома должны обладать теплоизолирующими свойствами, но и его крыша. Теплоизолирующие материалы с низкой теплопроводностью обычно закладываются внутрь «кровельного пирога».
  • Ветрозащита – кровля должна быть защищена от проникновения холодного воздуха, в противном случае на чердаке и во всем доме будут гулять сквозняки.
  • Эстетическая функция – нельзя отвергать тот факт, что крыша является одним из важнейших элементов здания, от конструкции и дизайна крыши зависит весь внешний облик строения.
  • Листовые материалы – выпускаются отдельными листами. Это значительно упрощает укладку материала, так как при работе мы имеем дело не с маленькими элементами, а с крупными пластами. Это особенность одновременно является сложностью, так как возникает проблема, связанная с укладкой крыш нестандартной формы. Твердые листовые материалы, например, те, которые изготавливаются на основе цемента, разрезаются достаточно тяжело. Даже изделия, которые легко нарезаются на части оставляют после себя большое количество отходов. Например, металлочерепица может оставлять после себя до 60% отходов при монтаже на кровлю сложной формы.
  • Штучные изделия состоят из множества элементов, которые соединяются между собой, образуя кровельное покрытие. Ярким примером такого материала является «классическая» керамическая черепица. Из-за специфики структуры кровельные покрытия из штучных элементов хорошо подходят для крыш нестандартной формы, но при этом они часто сложны в монтаже и стоят дороже листовых.

Что такое крыша на самцах или самцовая крыша

Древнерусское зодчество известно строительством деревянных домов без применения гвоздей, так как количество железа было ограничено. По этой причине делать фронтон привычным для нас способом – зашивать досками, не было возможности. По этой причине для изготовления фронтона применялись самцы, а крыша называлась самцовой.

Что же такое самцовая крыша? По-другому такой вид называется крыша на самцах. Сначала разберемся с понятием «самцы».

Самцы (в строительстве) – бревна сруба во фронтоне и с постепенно уменьшающейся длиной в каждом ряду . В результате получается массивный фронтон из бревен, который обладает высокой несущей способностью.

Крыша, которая опирается на «самцы» (фронтон из самцов), называется крышей на самцах. Она имеет определенную конструкцию, принципиально отличающуюся от стропильной системы.

Кровля для крыши на самцах делается из массивных тесаных досок. толщиной до 6 см, выкладывается в два слоя. Располагаются доски поперек слег вдоль скатов. Нижним концом доски упираются и закрепляются в потоке. На верхние концы теса накладывается еще одно выдолбленное бревно, которое называется шелом. Это старинный вариант конька. Шелом прикрепляется к князевой слеге посредством деревянных «гвоздей» – нагеля.

Основные виды крыш по конструкции

Крыша – это одна из трёх основных составляющих элементов конструкции любого здания наряду с фундаментом и несущими стенами. Видов крыш сегодня существует множество, и поэтому у будущих владельцев загородных домов имеется довольно большой выбор.

Однако вид крыши в основном выбирается не из предпочтений застройщика, а по эксплуатационным данным. Понятно, что плоская крыша совершенно не годится там, где зимой имеют место постоянные и обильные снегопады, а крыши островерхие неуместны в регионах с сильными ветрами.

Также бывает и так, что тип крыши зависит от конструкции дома, например, строения со сложной конфигурацией требуют и сложных крыш, которые получили общее название «многощипцовые».

Впрочем, данное требование касается только элитных домов, а основная масса современных застройщиков может выбрать что-то более простое, но не менее интересное, если подойти к реализации с выдумкой.

Самый простой вид крыши – это плоская крыша. В современном строительстве такие крыши в основном используются для многоэтажных городских домов, да и то уже не везде. А вот для частного домостроения этот вид совершенно не годится. На плоской поверхности и зимой и летом собираются осадки – снег, дождевая вода, да и мусор, переносимый ветром.

Плоскую крышу надо хорошо укреплять, чтобы ее не продавили массы снега, но даже укрепленную крышу надо постоянно чистить. Традиционные способы гидроизоляции такой крыши не подходят, а битумные наливные смести имеют свойство очень быстро пересыхать на солнце и трескаться, пропуская через себя влагу.

Единственно, для чего годится плоская крыша применительно к загородным коттеджам, это для устройства на ней сада или площадки для отдыха. Но это не отменяет всех недостатков плоской крыши, так как в любом случае ее надо или очень хорошо укреплять, или устраивать над ней навес, что не является очень удачным решением.

Другой вид крыш, которые сегодня используются для загородных домов – это крыши скатные. Скатные крыши подразделяются на множество типов, основная часть которых, впрочем, являются вариантами наиболее распространенных типов, или их комбинацией. На самом же деле основных типов скатных крыш всего четыре. Рассмотрим их более подробно.

Самый простой вариант скатной крыши – это крыша односкатная. Скат такой крыши может быть наклонным в любую сторону – или к переднему фасаду, или к заднему, всё по большей части тут зависит от предпочтений будущего домовладельца.

В отличие от плоской крыши, односкатная требует устройства стропильной системы, состоящей из наклонных балок, которые одними концами упираются в верхнюю часть низкой фасадной стены, а другие укладываются в верхнюю часть стены высокой. На скаты можно настилать любой кровельный материал, который используется для любой скатной крыши – черепица, шифер, профнастил, ондулин и прочее.

Однако мансарду под такой крышей, особенно в небольшом доме, устроить трудно, так как из-за своей конфигурации скат получается не очень крутым, и небольшая полезная площадь не способствует размещению под крышей какого-либо жилого помещения. Зато можно устроить прекрасный чердак для складирования ненужных вещей, в том числе и отапливаемый. Кто-то даже умудряется на таком чердаке выращивать грибы и даже разводить мелкую живность, например кроликов или голубей.

Самый распространенный тип скатных крыш – крыши двухскатные. По статистике, такими крышами оборудуется почти 80% всех загородных домов. Правда, двухскатные крыши подразделяются на множество типов, самые простые из которых – крутые и пологие.

Крутые крыши имеют угол наклона скатов более 45 градусов. Достоинства таких крыш очень весомые. Во-первых, на таких крышах не задерживается снег, с них очень быстро стекает вода, не скапливается мусор. Во-вторых, крутая крыша не требует какой-либо мощной и сложной стропильной системы.

В крутых крышах можно сделать прекрасную мансарду достаточно большой площади. Однако и недостаток есть, причем заметный: так как крутые крыши имеют большую парусность, то они подвержены большей ветровой нагрузке. Поэтому такие крыши монтируются только в тех регионах, где не наблюдается бурь и ураганов. Для других, более неспокойных климатических условиях лучше применять крышу пологую.

Пологая крыша не боится ветра, зато она боится больших масс снега, поэтому ее приходится очищать после каждого снегопада. К тому же стропильная система для такой крыши требуется более сложная и более тяжелая, что, естественно, влияет на общую массу дома, для которого потребуется усиленный фундамент, что заметно удорожает строительство. Мансарды в пологих крышах небольших домов получаются тесными и не очень приспособленными для проживания.

У двухскатных крыш, особенно пологих, имеется разновидность – крыша мансардная (или ломаная). Особенность конструкции такой крыши заключается в том, что вдоль скатов примерно по середине между коньком и свесом идет излом, который увеличивает внутреннее пространство.

Ниже излома скат крутой, а выше – пологий. Таким образом нижняя часть обеспечивает мансарде достаточно хорошую площадь, а верхняя защищает крышу от ветра. Правда, стропильная система такой крыши достаточно сложна, однако многие домовладельцы идут на такие расходы, чтобы заполучить просторную мансарду.

Также к двухскатным крышам можно отнести и вальмовую крышу, которая имеет два дополнительных торцевых ската (вальмы), закрывающих фронтоны – верхние части торцов дома. Вальмы имеют вид треугольников, вершины которых начинаются на обоих сторонах конька крыши.

Достоинства таких крыш в том, что они не имеют фронтонов, которые часто подвергаются воздействию ветра, а также они более привлекательны, чем обычные скатные крыши. Недостаток – слишком сложная стропильная система, таким образом вальмовые крыши достаточно дорогие. Существует также разновидность вальмовых крыш – это крыши полувальмовые.

Следующий популярный тип скатных крыш – это крыши шатровые. По конструкции они напоминают крыши вальмовые, однако у них нет конька, так как все четыре ската сходятся на вершине крыши, образовывая в проекции четырехугольник. Впрочем, имеются и прямоугольные разновидности, однако самой сути это не меняет.

Стропильная система таких крыш достаточно простая, так что они лишены их главного недостатка, зато переняли их достоинство – шатровые крыши не имеют фронтонов и потому не боятся ветра. Внутри таких крыш можно устраивать очень просторные мансарды.

Третьим распространенным вариантом можно считать крыши многощипцовые. Правда, такие крыши относятся к элитным вариантам, но, тем не менее, застройщики даже со средними финансовыми возможностями часто их используют.

Такими крышами покрываются дома сложной конфигурации по периметру, и поэтому их скаты также имеют достаточно сложную конструкцию, например, пересечение скатов, внутренние углы в местах этих пересечений, а это все требует устройства заметно более сложной стропильной системы. Если уж возникла необходимость в такой крыше, то для ее строительства необходимо приглашать только опытных профессионалов.

Ну и четвертым типом скатных крыш являются крыши купольные и конические (конусные). В горизонтальной проекции они имеют круглую (изредка – овальную) форму, а в боковой соответственно полукруг или конус.

Такие крыши достаточно редко используются для всего дома, чаще ими покрываются его отдельные элементы, например – башни или веранды. Правда, стропильные системы для таких крыш разные: коническая крыша имеет стропила наслонные, а купольная – висячие.

Такие стропильные системы очень сложные, и их необходимо монтировать только с привлечением очень опытных специалистов. Особенно сложна купольная крыша, поэтому она встречается в конструкциях частных домов, даже элитных, значительно реже, чем крыша коническая.

Остальные виды крыш, не вошедших в этот обзор, самостоятельными видами не являются, а используются лишь в особых условиях или демонстрируют собой вкусы домовладельцев. К таким можно отнести крыши комбинированные, и они используются чаще всего для больших домов, которые имеют сложную конструкцию и владельцы которых не стеснены в средствах.

Можно также отметить такой тип крыши, как «бабочка», которая, по сути, является двухскатной крышей, только наоборот – скаты идут вниз не к фасадам дома, а в его продольный геометрический центр. Таким образом дождевая вода скатывается во внутренний жёлоб, образуемый скатами и выводится наружу на торцы.

Есть еще так называемая шедовая («пилообразная») крыша, которая издали выглядит как зубцы гигантской пилы.

Впрочем, два приведенных выше варианта можно отнести к экзотическим, так как используются редко, и в основном не несут каких-то целенаправленных функций, а призваны только лишь придать дому оригинальность.

Самый простой вид крыши – это плоская крыша. В современном строительстве такие крыши в основном используются для многоэтажных городских домов, да и то уже не везде. А вот для частного домостроения этот вид совершенно не годится. На плоской поверхности и зимой и летом собираются осадки – снег, дождевая вода, да и мусор, переносимый ветром.

Читайте также:  Цинния: описание сортов, посадка и уход, применение в ландшафтном дизайне
Добавить комментарий