Setting96.ru

Строительный журнал
49 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самодельный регулятор напряжения на тиристоре — схема для изготовления

Самодельный регулятор напряжения на тиристоре — схема для изготовления


Регулятор напряжения на тиристоре
Тиристор – это управляемый полупроводник. При необходимости он может очень быстро провести ток в нужном направлении. От привычных диодов устройство отличается тем, что имеет возможность контролировать момент подачи напряжения.

Регулятор состоит из трех компонентов:

  • катод – проводник, подключаемый к отрицательному полюсу источника питания;
  • анод – элемент, присоединяемый к положительному полюсу;
  • управляемый электрод (модулятор), который полностью охватывает катод.

Регулятор функционирует при соблюдении нескольких условий:

  • тиристор должен попадать в схему под общее напряжение;
  • модулятор должен получать кратковременный импульс, позволяющий устройству контролировать мощность электроприбора. В отличие от транзистора регулятору не требуется удержание этого сигнала.

Тиристор не применяется в схемах с постоянным током, поскольку он закрывается, если нет напряжения в цепи. В то же время в приборах с переменным током регистр необходим. Это связано с тем, что в подобных схемах имеется возможность полностью закрыть полупроводниковый элемент. С этим справится любая полуволна, если возникнет такая потребность.

Тиристор обладает двумя устойчивыми положениями («открыто» или «закрыто»), которые переключаются при помощи напряжения. При появлении нагрузки он включается, при пропадании электрического тока выключается. Собирать подобные регуляторы учат начинающих радиолюбителей. Заводские паяльники, имеющие регулировку температуры жала, стоят дорого. Гораздо дешевле купить простой паяльник и самому собрать для него регистр напряжения.
Существует несколько схем монтажа устройства. Самый несложный – это навесной тип. При его сборке не используют печатную плату. Не потребуется также специальные навыки при монтаже. Сам процесс занимает мало времени. Поняв принцип работы регистра, будет просто разобраться в схемах и рассчитать оптимальную мощность для идеальной работы оборудования, где тиристор установлен.

Вступление.

Я много лет тому назад изготовил подобный регулятор, когда приходилось подрабатывать ремонтом р/а на дому у заказчика. Регулятор оказался настолько удобным, что со временем я изготовил ещё один экземпляр, так как первый образец постоянно обосновался в качестве регулятора оборотов вытяжного вентилятора. https://oldoctober.com/

Кстати, вентилятор этот из серии Know How, так как снабжён воздушным запорным клапаном моей собственной конструкции. Описание конструкции >>> Материал может пригодиться жителям, проживающим на последних этажах многоэтажек и обладающих хорошим обонянием.

Мощность подключаемой нагрузки зависит от применяемого тиристора и условий его охлаждения. Если используется крупный тиристор или симистор типа КУ208Г, то можно смело подключать нагрузку в 200… 300 Ватт. При использовании мелкого тиристора, типа B169D мощность будет ограничена 100 Ваттами.

Область применения и цели использования

Применение тиристорного регулятора мощности
Используют тиристор во многих электроинструментах: строительных, столярных бытовых и прочих. Он играет в схемах роль ключа при коммутации токов, при этом работая от малых импульсов. Выключается только при нулевом уровне напряжении в цепи. К примеру, тиристор контролирует скорость работы ножей в блендере, регулирует быстроту нагнетания воздуха в фене, координирует мощность нагревательных элементов в приборах, а также выполняет другие не менее важные функции.

В схемах с высокоиндуктивной нагрузкой, где ток отстает от напряжения, тиристоры могут не закрываться полностью, что приведет к поломке оборудования. В строительных приборах (дрелях, шлифовальных машинах, болгарках и т.д.) тиристор переключается при нажатии кнопки, которая находится в общем с ним блоке. При этом происходят изменения в работе двигателя.

Тиристорный регулятор отлично работает в коллекторном двигателе, где есть щёточный узел. В асинхронных движках устройство менять обороты не сможет.

Принцип действия

Специфика работы прибора заключается в том, что напряжение в нем регулируется мощностью, в также электроперебоями в сети. Регулятор тока на тиристоре при этом пропускает его только в одном конкретном направлении. Если устройство не отключить, оно так и будет продолжать работать, пока его не выключат после определенных действий.

Изготавливая тиристорный регулятор напряжения своими руками, в конструкции следует предусмотреть достаточно свободного места для установки управляющей кнопки или рычага. При сборке по классической схеме имеет смысл использовать в конструкции специальный выключатель, который при изменении уровня напряжения светит разными цветами. Это обезопасит человека от возникновения неприятных ситуаций, поражений током.

Разновидности 12В стабилизаторов

В зависимости от конструкции и способа поддержания 12-ти вольтного напряжения выделяют две разновидности стабилизаторов:

  • Импульсные – стабилизаторы, состоящие из интегратора (аккумулятора, электролитического конденсатора большой емкости) и ключа (транзистора). Поддержание напряжения в заданном интервале значений происходит благодаря циклическому процессу накопления и быстрой отдачи заряда интегратором при открытом состоянии ключа. По конструктивным особенностям и способу управления такие стабилизаторы подразделяются на ключевые устройства с триггером Шмитта, выравниватели с широтно-импульсной и частотно-импульсной модуляцией.
  • Линейные – стабилизирующие напряжение устройства, в которых в качестве регулирующего устройства применяются подключаемые последовательно стабилитроны или специальные микросхемы.

Наиболее распространены и популярны среди автолюбителей линейные устройства, отличающиеся простотой самостоятельной сборки, надежностью и долговечностью. Импульсный вид используется значительно реже из-за дороговизны деталей и сложностей самостоятельного изготовления и ремонта.

Способы закрывания тиристора


Выключение тиристора путем изменения полярности напряжения между катодом и анодом
Подача импульса на управляющий электрод неспособна прекратить его работу или закрыть. Модулятор только включает тиристор. Прекращение действия последнего происходит только после того, как на ступени катод-анод прерывается подача тока.

Регулятор напряжения на тиристоре ку202н закрывается следующими способами:

  • Отключить схему от блока питания (батарейки). Устройство при этом не заработает до тех пор, пока не будет нажата специальная кнопка.
  • Размокнуть соединение анод-катод с помощью проволоки или пинцета. Через эти элементы идет все напряжение, поступая в тиристор. Если перемычку разомкнуть, уровень тока окажется нулевым и устройство выключится.
  • Уменьшить напряжение до минимального.

Контроль работоспособности

Перед установкой тиристора в схему необходимо убедиться в его исправности. Целостность детали проверяется мультиметром или лампочкой, подключённой к источнику питания.

На измерительном приборе устанавливают функцию прозвонки. Сначала щупы присоединяют к аноду и катоду попеременно в прямом и обратном направлении. Цифра «1» на дисплее укажет, что ток не проходит, и деталь исправна. Затем прозванивают линию от анода до сигнального контакта.

Работоспособность детали можно проверить, собрав простую электрическую цепь. Анодный контакт присоединяют к «плюсовому» зажиму батарейки. Катод замыкают на «минус» источника питания через лампочку. Куском провода кратковременно смыкаются анодный и управляющий выводы. Лампа должна загореться и не гаснуть после разрыва цепочки «анод — управляющий электрод».

Работающий осветительный прибор указывает на исправность тиристора. При проверке необходимо учитывать величину подаваемого напряжения, которая должна быть достаточной для включения лампы.

Простой регулятор напряжения


Схема регулятора мощности для паяльника
Даже самая простая радиодеталь состоит из генератора, выпрямителя, аккумулятора, а также переключателя напряжения. Такие устройства обычно не содержат стабилизаторов. Сам же тиристорный регулятор тока состоит из таких элементов:

  • диод – 4 шт.;
  • транзистор – 1 шт;
  • конденсатор – 2 шт.;
  • резистор – 2 шт.

Чтобы избежать перегрева транзистора, к нему устанавливают систему охлаждения. Желательно, чтобы последняя имела большой запас мощности, которая позволит заряжать в дальнейшем аккумуляторы с невысокой емкостью.

Регулятор скорости двигателя постоянного тока с помощью 2 конденсаторов на 14 вольт.

Практичность таких двигателей доказана, они используются в механических игрушках, вентиляторах и др. У них малый ток потребления, поэтому требуется стабилизация напряжения. Часто возникает необходимость подстройки частоты вращения или изменения скорости двигателя для корректировки выполнения цели, представленной какому – либо типу электродвигателя любой модели.

Эту задачу выполнит регулятор напряжения, который совместим с любым типом блока питания.

Чтобы это осуществить, надо изменить выходное напряжение, не требующее большого тока нагрузки.

  1. 2 Конденсатора
  2. 2 переменных резистора
  1. Подключаем конденсаторы к самому регулятору.
  2. Первый резистор подключается с минусом регулятора, второй на массу.

Схемы на тиристорах

Система включится после того, как на конденсаторе соберется достаточно напряжения. При этом момент открытия контролируется при помощи резистора. На схеме он обозначен как R2. Чем медленнее заряжается конденсатор, тем больше сопротивления у этого элемента. Регулируется электроток через управляющий электрод.

Читать еще:  Точное время интернета синхронизация

Эта схема дает возможность контролировать полную мощность в устройстве, так как регулируются два полупериода. Это возможно благодаря установке в диодном мосте тиристора, который воздействует на одну из полуволн.

Регулятор напряжения, схема которого представлена выше, имеет упрощенную конструкцию. Контролируется здесь одна полуволна, в то время как другая без изменений проходит через VD1. Работает по аналогичному сценарию.

При работе с тиристором импульс на управляющий электрод следует подавать в определенный момент, чтобы срез фаз достиг требуемой величины. Нужно определять переход полуволны в нулевой уровень, иначе регулировка не будет эффективной.

Эффективные симисторные регуляторы для светодиодных источников

Вебинар «Новые решения STMicroelectronics в области спутниковой навигации» (17.11.2021)

В системах освещения уже более века повсеместно используются лампы накаливания, а в последние 50 лет для управления уровнем освещенности применяются фазовые регуляторы. Однако стандартные симисторные регуляторы на основе фазового метода регулирования плохо совместимы с системами управления современными светодиодными источниками. Что еще хуже, регуляторы могут очень сильно различаться по характеристикам. Хотя сегодня и есть новые, усовершенствованные регуляторы с фазовым управлением по обратному фронту, стандартные регуляторы с отсечкой по фазе переднего фронта настолько широко распространены в электросетях по всему миру, что производители систем LED освещения просто не могут их игнорировать. Как обычно, обратная совместимость имеет первостепенное значение.

Регуляторы освещенности с отсечкой по переднему фронту

Стандартный регулятор с фазовым управлением состоит из симистора, симметричного динистора и RC цепи (Рисунок 1). С помощью потенциометра изменяется сопротивление и, постоянная времени RC цепи управляет задержкой открытия симистора, или фазой открытия. Промежуток полуволны переменного напряжения, когда симистор находится в проводящем состоянии обозначается θ. Результирующая осциллограмма напряжения имеет вид ограниченной по фазе синусоиды.

Рисунок 1.Стандартный регулятор с фазовым управлением состоит из симистора, симметричного динистора и RC цепи.

Подобный тип регуляторов яркости хорошо работает с лампами накаливания, которые аналогичны обычной резистивной нагрузке. Среднее по времени напряжение на нити накаливания уменьшается по мере уменьшения длительности открытого состояния симистора, обеспечивая естественное плавное затухание лампы.

Симистор имеет требования к минимальному току удержания. Протекающий через него ток должен оставаться выше этого минимального уровня, чтобы гарантировать открытое состояние на протяжении соответствующей части периода синусоиды. Нагрузка в виде нити накаливания легко удовлетворяет этому условию из-за определенных и не изменяющихся величин мощности, например, 40, 60, 75 Вт.

Совместимость со светодиодами

К сожалению, твердотельные источники освещения плохо соответствуют требованиям фазового регулирования. Светодиод – это полупроводниковый прибор, контроль светового потока которого выполняется путем регулирования прямого тока. Светодиоды повышенной яркости могут потреблять ток от сотен миллиампер до ампер, и для повышения эффективности систем почти всегда применяются импульсные преобразователи.

Обычные импульсные преобразователи поддерживают напряжение на выходе независимо от среднего входного напряжения, а это означает, что ограниченная по фазе синусоида, которую дают фазовые регуляторы, сначала должна быть декодирована. Декодированная информация может быть использована в качестве опорного сигнала при регулировке выходного напряжения. Хотя эта задача и сравнительно проста для разработчиков силовой электроники, есть невидимые на первый взгляд проблемы.

Все дело в том, что нагрузка здесь не чисто резистивная. Конвертер за счет емкостных и индуктивных компонентов схемы является для фазового регулятора реактивной нагрузкой. Поэтому крутой фронт обрезаемого по фазе напряжения вызывает проблемы для обычного преобразователя. Разработчики часто используют стандартные методы RC демпфирования возникающих на фронте волны паразитных колебаний. Однако этот подход всегда сопровождают дополнительные потери мощности.

Неожиданно возникает и еще одна, даже более серьезная проблема. Эффективность светоотдачи у современных светодиодов намного выше, чем у ламп накаливания, которые более 75% своего светового потока излучают в инфракрасном спектре в виде тепла. Светодиоды, напротив, бóльшую часть светового потока излучают в видимой области спектра.

Новейшие светодиоды повышенной яркости в пять-шесть раз более эффективны, чем аналогичные лампы накаливания, а это означает, что используемые сегодня лампы на 60 Вт могут быть заменены излучателями света мощностью от 10 до 12 Вт. Такое энергосбережение будет большим подарком для потребителей, но не для фазовых регуляторов, которым для нормальной работы требуется обеспечить минимальный ток удержания.

При достижении светодиодным источником определенного уровня затемнения симистор может отключиться раньше времени из-за снижения протекающего через него тока. Моменты преждевременного отключения, как правило, расположены асимметрично в последовательности выпрямленных полупериодов переменного тока и могут колебаться в определенном интервале. Визуальным эффектом этого колебания будет низкочастотное дрожание и мерцание света. Для предотвращения заметности мерцания преобразователь должен обеспечить дополнительную мощность, чтобы не допускать преждевременного выключения симистора.

Снижение эффективности

Расход дополнительной мощности противоречит основной задаче преобразователей питания: обеспечить эффективную, рациональную регулировку мощности. Таким образом, разработчикам необходимо решать сразу две задачи. Обеспечить эффективное преобразование энергии из сети переменного тока для светодиодной нагрузки и корректное функционирование фазового регулятора с минимизацией дополнительных потерь мощности.

Новые требования по электропитанию для многих светодиодных систем требуют использования корректоров коэффициента мощности (ККМ). Коэффициент мощности определяет, насколько хорошо энергия передается с входа на выход преобразователя. Если входной ток не имеет искажений и совпадает по фазе с входным напряжением, коэффициент мощности равен единице. Любой сдвиг фаз или искажения входного тока из-за реактивных элементов и коммутационного шума снижают коэффициент мощности.

Рисунок 2.В большинстве светодиодных систем освещения имеются ККМ, благодаря которым входной ток обычно достаточно хорошо соответствует входному напряжению, и фазовый регулятор преждевременно отключается лишь в конце интервала проводящего состояния, когда напряжение и ток уменьшаются. Отключение влечет за собой изменение угла отсечки, приводящее к ошибкам декодирования.

Поскольку в большинстве светодиодных систем освещения имеются ККМ, входной ток обычно достаточно хорошо соответствует входному напряжению, и фазовый регулятор преждевременно отключается лишь в конце интервала проводящего состояния, когда напряжение и ток уменьшаются (Рисунок 2). Отключение влечет за собой изменение угла отсечки.

Основные решения для сохранения тока удержания

Простым подходом для удовлетворения требований по току удержания является добавление резистивной нагрузки, что должно обеспечить минимальный входной ток во всем интервале проводимости. Этот метод крайне неэффективен. Для замены лампы накаливания мощностью 100 Вт требуется светодиодный излучатель мощностью всего лишь 15 Вт, при этом сохранение необходимого уровня тока удержания может привести к снижению эффективности на 10%… 20%.

Более сложный подход заключается в линейном увеличении нагрузки в каждом цикле, который включает дополнительное повышение тока удержания в конце интервала проводимости. Этот метод очень энергоэффективен, однако, его трудно реализовать при большом рабочем диапазоне.

Например, в диапазоне от 85 до 305 вольт переменного тока для универсального входа 15-ваттного светодиодного светильника наихудшее состояние для тока удержания наступает при 305 В, когда входной ток минимален. Для того чтобы гарантировать включенное состояние симистора во всем интервале проводимости при напряжении 305 В, вы должны обеспечить большой ток удержания. Из-за универсальности решения добавленный ток удержания при напряжении 85 В будет примерно в четыре раза больше, чем необходимо – это большая потеря энергии.

Динамическое удержание

Наиболее эффективным методом является регулирование минимального входного тока. В этом случае ток удержания тиристора не увеличивается, пока входной ток превышает регулируемый уровень. При понижении входного тока ниже регулируемого уровня, схема поддерживает минимально необходимый ток удержания. Этот метод, называемый динамическим удержанием, реализуется в контроллере LM3450 (Рисунок 3). Измерительный резистор между выводом диодного моста и системной «землей» обеспечивает контроль входного тока. Снимаемое с резистора напряжение VSENSE позволяет контроллеру линейно управлять током на выводе УДЕРЖАНИЕ в соответствии c минимальным регулируемым входным током. Это гарантирует минимизацию дополнительно расходуемой мощности.

Рисунок 3.Схема динамического удержания не увеличивает нагрузку, пока входной ток превышает регулируемый уровень. При понижении входного тока ниже этого уровня, схема обеспечивает минимально необходимый ток удержания.

В конечном счете, динамическое удержание требуется для того, чтобы гарантировать корректное декодирование фазового угла, обеспечивающее точный регулирующий сигнал для конвертера. В процессе декодирования необходимо предотвратить ложные отключения симистора при декодировании, чтобы исключить вызывающее мерцание хаотичное изменение угла отсечки. При внимательном изучении работы системы становится ясно, что фактически нет нужды декодировать угол в каждом цикле. Система с выборкой может обеспечить еще большую точность. При таком подходе, повышение тока удержания необходимо только во время интервала с выборкой при декодировании. В циклах без выборки ток не повышается.

Читать еще:  Регулировка нагрева радиаторов в доме

В LM3450 используется именно такая схема фазового декодирования с выборкой, и динамическое удержание, таким образом, активировано только в интервалах выборки. Была проведена сравнительная оценка, для которой использовались 15-ваттные светильники на 120 вольт с фиксированным током удержания 20 мА и с намного большим, но динамическим, током удержания 70 мА (Рисунок 4). После проверки более 20 регуляторов освещения оказалось, что динамическое удержание на уровне 70 мА обеспечило полный диапазон регулировки яркости при повышении эффективности на целых 6%.

Рисунок 4.Результаты сравнительной оценки двадцати 15-ваттных светильников на 120 вольт подтвердили, что при фиксированном токе удержания 20 мА и динамическом токе удержания 70 мА обеспечивается полный диапазон регулировки яркости при повышении эффективности на 6%.

При данном подходе перед разработчиком стоит еще одна трудная задача. Предыдущий анализ не учитывал влияния на преобразователь входного фильтра электромагнитных помех (ЭМП). Каждый преобразователь, удовлетворяющий требованиям по нормам излучения ЭМП, должен иметь соответствующий фильтр. К сожалению, добавление реактивных компонентов со стороны переменного напряжения перед мостом искажает форму входного тока, что сказывается на измерении выпрямленного тока.

В конце фазы проводимости, при максимальной скорости изменения входного напряжения dU/dt, эта проблема становится наиболее острой. В этот момент бóльшая часть тока преобразователя проходит через конденсаторы фильтра ЭМП, и симистор проводит даже меньший ток, чем можно ожидать.

Чтобы исключить неточность измерений, регулируемый минимальный входной ток должен быть увеличен, а емкость фильтра ЭМП минимизирована.

Семь тиристорных регуляторов напряжения

В регуляторе, схема которого показана на рис. 1, использованы два тринистора, открывающиеся один в положительный, а другой — в отрицательный полуперноды сетевого напряжения. Действующее напряжение на нагрузке Rн регулируют переменным резистором R3. Регулятор работает следующим образом. В начале положительного полупериода (плюс на верхнем по схеме проводе) тринисторы закрыты. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор. С1 заряжается через резисторы R2 и R3. Увеличение напряжения на конденсаторе отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов R2 и R3 и емкости конденсатора С1. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога открывания тринистора Д1. Когда тринистор откроется, через нагрузку Rн потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого тринистора и Rн. Тринистор Д1 остается открытым до конца полупериода. Подбором резистора R1 устанавливают желаемые пределы регулирования. При указанных на схеме номиналах резисторов и конденсаторов напряжение на нагрузке можно изменять в пределах 40- 220 В.

В течение отрицательного полупериода аналогично работает тринистор Д4. Однако, конденсатор С2, частично заряженный в течение положительного полупериода (через резисторы R4 и R5 и диод Д6), должен перезаряжаться, а значит и время задержки включения тринистора должно быть большим. Чем дольше был закрыт тринистор Д1 в течение положительного полупериода, тем большее напряжение будет на конденсаторе С2 к началу отрицательного и тем дольше будет закрыт тринистор Д4. Синфазность работы тринисторов зависит от правильного подбора номиналов элементов R4, R5, С2. Мощность нагрузки может быть любой в пределах от 50 до 1000 Вт.

И.ЧУШАНОК г. Гродно

С фазоимпульсным управлением

Регулятор, схема которого показана на рис. 2, управляется автоматически сигналом Uynp. В регуляторе использованы два тиристора — тринистор Д5 и динистор Д7. Тринистор открывается импульсами, которые формируются цепочкой, состоящей из динистора Д7 и конденсатора С1. В начале каждого полупериода тринистор и динистор закрыты и конденсатор С1 заряжается током коллектора транзистора Т1. Когда напряжение на конденсаторе достигнет порога открывания динистора, он откроется и конденсатор быстро разрядится через резистор R2 и первичную обмотку трансформатора Тр1. Импульс тока со вторичной обмотки трансформатора откроет тринистор. При этом управляющее устройство будет обесточено (так как падение напряжения на открытом тринисторе очень мало), динистор закроется. По окончании полупериода триннстор выключится и с началом следующего полупериода начнется новый цикл работы регулятора.

Время задержки импульса, открывающего тринистор, относительно начала полупериода определяется скоростью заряда конденсатора С1, которая пропорциональна току коллектора транзистора Т1. Изменяя управляющее напряжение Uynp, можно управлять этим током и, в конечном итоге, регулировать напряжение на нагрузке. Источником сигнала Uynp может быть полосовой фильтр (с выпрямителем) цветомузыкальнои установки, программное устройство. В системах автоматического регулирования в качестве Uупр используют напряжение обратной связи.

Резистор R5 необходимо подобрать таким, чтобы при Uynp=0 тринистор открывался в каждый полупериод в момент времени, близкий к окончанию полупериода. Для того, чтобы перейти на ручное регулирование, достаточно заменить резистор R5 последовательной цепочкой из переменного резистора и постоянного сопротивлением 10- 12 кОм. Напряжение стабилизации стабилитрона Д6 должно быть на 5-10 В больше максимального напряжения включения динистора.

Транзистор Т1. может быть любым из серий МП21, МП25, МП26. Динистор можно применить типов КН102Б, Д227А, Д227Б, Д228А, Д228Б. Резистор R1 составлен из двух мощностью по 2 Вт. Импульсный трансформатор Тр1 намотан на кольцевом сердечнике, имеющем размеры 26Х18Х4 мм, из пермаллоя 79НМА (или такого же сечения из феррита М2000НМ1). Обмотка I содержит 70 витков, а обмотка II — 50 витков провода ПЭВ-2 0,33 мм. Межобмоточная изоляция должна выдерживать напряжение, близкое к сетевому. Вместо динистора в регуляторе можно использовать транзистор, работающий в лавинном режиме. О работе транзисторов, в этом режиме подробно рассказывалось в «Радио», 1974, № 5, С. 38-41. Схема одного из таких регуляторов показана на рис. 3.

По принципу работы регулятор с транзистором, работающим в лавинном режиме, не отличается от предыдущего. Используемый транзистор типа ГТ311И имеет напряжение лавинного пробоя около 30 В (при сопротивлении резистора R3 равном 1 кОм). В случае применения других транзисторов — номиналы элементов R4, R5, С1 потребуется изменить.

В регуляторе (рис. 3) могут быть использованы и другие транзисторы, в том числе и структуры р-n-р, например П416. В этом случае нужно у транзистора Т1 (см. рис. 3) поменять местами выводы эмиттера и коллектора. Резистор R3 во всех случаях должен быть включен между базой и эмиттером. Напряжение на нагрузке регулируют переменным резистором R4.

Инж. Е. ФУРМАНСКИЙ Москва

С аналогом однопереходного транзистора

В регуляторе, схема которого показана на рис. 4, применен фазоимпульсный метод управления тринистором. В управляющем устройстве регулятора использован транзисторный аналог однопереходного транзистора (двухбазового диода). О работе однопереходных транзисторов можно прочитать в «Радио», 1972, № 7, с. 56.

Силовая цепь регулятора построена так же, как у регулятора, опубликованного в «Радио», 1972, № 9, с. 55. При разомкнутых контактах выключателя В’2 действующее значение напряжения на нагрузке можно изменять в пределах от нескольких вольт до 110 В, а при замкнутых — от 110 до 220 В.

По принципу работы управляющее устройство описываемого регулятора не отличается от устройств на динисторе или лавинном транзисторе (рис. 2 и 3). Мощность, подводимую к нагрузке, регулируют переменным резистором R5.

Тринистор ДЗ и диод Д1 установлены на общем радиаторе площадью 50-80 см2. Резистор R1 составлен из двух резисторов мощностью 2 Вт.

Инж. В. ПОПОВИЧ г. Ижевск.

На симисторе

Описываемый регулятор построен по схеме фазоимпульсного регулирования с использованием симистора (симметричного тирнстора). Схема регулятора показана на рис. 5. В управляющем устройстве применен транзисторный аналог однопереходного транзистора n-типа.

Читать еще:  Если не плотно закрывается пластиковое окно как отрегулировать

При включении регулятора (выключателем В1) транзисторы Т1 ч Т2 закрыты и конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R4 (с помощью которого регулируют мощность, выделяемую на нагрузке Rн). Заряд продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не превысит порог открывания транзистора Т1. В этот момент транзисторы открываются и переходят в режим насыщения. Конденсатор быстро разряжается через них на первичную обмотку импульсного трансформатора Тр1. Импульс тока со вторичной обмотки открывает симистор Д5. Порог открывания транзисторов определяется сопротивлениями резисторов делителя R2R3.

Импульсный трансформатор Тр1 намотан на кольце из феррита М2000НМ1-15 типоразмера К20х 12х6. Обмотка I содержит 50 витков, а II — 30 витков провода ПЭЛШО 0,25 мм. Конденсатор С1 — МБМ с рабочим напряжением 160 В.

Максимально допустимый ток нагрузки регулятора 5 А. Пределы регулирования напряжения от нескольких вольт до 215 В.

Инж. В. ПОНОМАРЕНКО. инж. В. ФРОЛОВ г. Воронеж

C улучшенной регулировочной характеристикой

В тиристорных регуляторах с фазоимпульсным управлением напряжение на конденсаторе RС-цепи во время его заряда увеличивается по экспоненциальному закону. При синусоидальной форме сетевого напряжения регулировочная характеристика, выражающая зависимость напряжения на нагрузке от сопротивления переменного резистора, оказывается резко нелинейной, что затрудняет плавную регулировку напряжения на нагрузке.

Тиристорный регулятор, схема которого показана на рис. 6, в значительной степени свободен от этого недостатка. В регуляторе использован однопереходный транзистор. Улучшение линейности регулировочной характеристики достигается тем, что конденсатор С1 заряжается от напряжения сети (через резистор R4) и одновременно от источника постоянного стабилизированного напряжения (через делитель R5R6 и диод Д6>. Изменяя резистором R6 уровень постоянного напряжения, можно управлять моментом открывания тринистора и, следовательно, напряжением на нагрузке. Диод Д6 исключает возможность разряда конденсатора через резистор R6.

Сопротивление резистора R4 выбирают таким, чтобы при замкнутом накоротко резисторе R6 напряжение на нагрузке было минимальным. Тогда при крайнем нижнем (по схеме) положении движка резистора R6 напряжение на нагрузке будет максимальным.

Со стабилизацией выходного напряжения

Особенностью описываемого регулятора является способность стабилизировать напряжение на нагрузке при изменении напряжения питающей сети. Управляющее устройство построено на однопереходном транзисторе по схеме фазоимпульсного регулирования.

5 схем сборки самодельного светорегулятора

Очень часто возникает потребность в регулировании яркости лампы в пределах определенной величины, как правило, от 20 до 100% яркости. Меньше 20 % не имеет смысла делать, поскольку светового потока лампа не даст, а произойдет только слабое свечение, которое может пригодится разве что для декоративных целей. Можно пойти в магазин и купить готовое изделие, но сейчас ценны на данные устройства мягко говоря неадекватные. Так как мы с вами мастера на все руки, то будем делать данные девайсы собственноручно. Сегодня рассмотрим несколько схем, благодаря которым вам станет понятно, как сделать диммер на 12 и 220 В своими руками.

На симисторе

Для начало рассмотрим схему светорегулятора, работающего от сети 220 Вольт. Данный тип устройств работает по принципу фазового смещения открывания силового ключа. Сердцем диммера является RC цепочка определенного номинала. Узел формирования управляющего импульса, симметричный динистор. И собственно сам силовой ключ, симистор.

5 схем сборки самодельного светорегулятора

Рассмотрим работу схемы. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. Так как R1 является переменным, то с его помощью меняется напряжение в цепочке R2C1. Динистор DB3 включен в точку между ними и при достижении напряжения порога его открывания на конденсаторе C1 он срабатывает и подает импульс на силовой ключ симистор VS1. Он открывается и пропускает через себя ток, тем самым включает сеть. От положения регулятора зависит в какой момент волны фазы откроется силовой ключ. Это может быть и 30 Вольт в конце волны, и 230 Вольт в пике. Тем самым подводя часть напряжения в нагрузку. На графике ниже изображен процесс регулирования освещения диммером на симисторе.

Фазное управление

На данных графиках значение (t*), это время за которое конденсатор заряжается до порога открывания, и чем быстрее он набирает напряжение, тем раньше включается ключ, и больше напряжение оказывается на нагрузке. Эта схема диммера проста и легко повторяется на практике. Рекомендуем просмотреть предоставленное ниже видео, в котором наглядно показывается, как сделать светорегулятор на симисторе:

Симисторный регулятор мощности на 1000 Вт

На тиристорах

При наличии кучи старых телевизоров и прочих вещей пылящихся в закромах очумельцев, можно не покупать симистор, а сделать простой светорегулятор на тиристорах. Схема немного отличается от предыдущей, тем что для каждой полуволны стоит свой тиристор, и тем самым свой динистор для каждого ключа.

Тиристорный регулятор

Кратко опишем процесс регулирования. Во время положительной полуволны емкость C1 заряжается через цепочку R5, R4, R3. При достижении порога открывания динистора V3, ток через него попадает на управляющий электрод V1. Ключ открывается пропуская положительную полуволну через себя. При отрицательной фазе тиристор запирается, а процесс повторяется для другого ключа V2, заряжаясь через цепочку R1, R2, R5.

Фазные регуляторы — димеры можно использовать не только для регулировки яркостью ламп накаливания, а также для регулирования скорости вращения вентилятором вытяжки, сделать приставку для паяльника и регулировать таким образом температуру его жала. Также с помощью самодельного диммера можно регулировать обороты дрели или пылесоса и много других применений.

Сборка тиристорного диммера

Важно! Данный способ регулирования не подходит для работы с люминесцентными, экономными компактными и светодиодными лампами.

Конденсаторный светорегулятор

На ряду с плавными регуляторами в быту получили распространение конденсаторные устройства. Работа данного девайса основана на зависимости передачи переменного тока от величины емкости. Чем больше емкость конденсатора, тем больше ток он пропускает через свои полюса. Данный вид самодельного диммера может быть довольно компактным, и зависит от требуемых параметров, емкости конденсаторов.

Схема с гасящим конденсатором

Как видно из схемы, есть три положения 100% мощности, через гасящий конденсатор и выключено. В устройстве используется неполярные бумажные конденсаторы, которые можно раздобыть в старой технике. О том, как правильно выпаивать радиодетали из плат мы рассказали в соответствующей статье!

Ниже приведена таблица с параметрами емкость-напряжение на лампе.

Таблица выбора емкости конденсатора

На основе этой схемы можно самому собрать простой ночник, с помощью тумблера или переключателя управлять яркостью светильника.

На микросхеме

Для регулирования мощностью на нагрузку в цепях постоянного тока 12 Вольт, часто используют интегральные стабилизаторы — КРЕНки. Применение микросхемы упрощает разработку и монтаж устройств. Такой самодельный диммер прост в настройке и обладает функциями защиты.

Регулятор на КРЕН

С помощью переменного резистора R2 создается опорное напряжение на управляющем электроде микросхемы. В зависимости от выставленного параметра регулируется значение на выходе от максимума в 12В до минимума в десятые доли Вольта. Недостаток данных регуляторов в необходимости установки дополнительного радиатора для хорошего охлаждения КРЕН, поскольку часть энергии выделяется на нем в виде тепла.

Данный регулятор освещения был повторен мной и отлично справлялся со светодиодной лентой 12 Вольт, длиною три метра и возможностью регулировки яркости светодиодов от ноля до максимума. Для не очень ленивых мастеров можно предложить сделать диммер дома на интегральном таймере 555, который управляет силовым ключом КТ819Г, короткими ШИМ импульсами.

В таком режиме транзистор пребывает в двух состояниях: полностью открыт или полностью закрыт. Падение напряжения на нем минимальны и позволяют использовать схему с малым радиатором, что по сравнению с предыдущей схемой с регулятором КРЕН, выгодно отличается по габаритам и экономичности.

ШИМ регулятор

Напоследок рекомендуем просмотреть еще один мастер-класс, в котором показано, как можно сделать регулятор освещения для светодиодов:

Изготовление регулятора света на 12 Вольт

Вот собственно и все идеи сборки простого светорегулятора в домашних условиях. Теперь вы знаете, как сделать диммер своими руками на 220 и 12В.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector