2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать своими руками регулятор мощности на симисторе

Как сделать своими руками регулятор мощности на симисторе

Приборы, которые работают на потреблении электрического тока, можно настраивать. Для этого существуют специальные регуляторы. Сегодня всё большую популярность набирает симисторный подтип. Его существенным отличием стало двухстороннее действие. Благодаря тому, что в приборе есть анод и катод, в процессе их передвижения появляется возможность изменять направления тока.

Не стоит думать, то этот элемент можно заменить контакторами, пускателями или реле. Именно симисторы отличаются долговечностью, детали на приборе практически не изнашиваются. Основным положительным моментом от использования симистора, стало полное отсутствие искры в электрических приборах. Были проанализированы схемы, в которых использовались симисторы двунаправленные, их стоимость была значительно меньше, чем те, которые базировались на транзисторах и микросхемах.

Простой регулятор мощности на двух тиристорах

Здравствуйте, уважаемые хабровчане!

Данный пост посвящен созданию устройства для регулировки мощности бытовых приборов (лампочки, паяльники, обогреватели, электроплитки). Конструкция устройства очень простая, количество элементов минимальное, его способен собрать даже начинающий. Без радиаторов мощность нагрузки до 1 кВт, с использованием радиаторов можно увеличить до 1,5 кВт. Мной устройство было собрано за один вечер. Ниже видео, демонстрирующее работу.

Девайс был размещен в корпусе от старого CD-ROM-а. Для передней и задней стороны корпуса необходимо вырезать пластмассовые стороны 4х14,5 см., и либо прикрутить либо приклеить к корпусу. Девайс в сборе выгладит так:

Перечень элементов, принципиальная схема и описание работы:

Нам понадобится:

  • Тиристоры: КУ-202Н, М — 2 шт.
  • Динисторы: КН-102А, Б — 2 шт
  • Резисторы: Любые, R=220 Ом, мощностью 0,5 Вт
  • Конденсаторы: 0,1 мкФ, 400 В — 2 шт.
  • Любой переменный резистор сопротивлением 220 — 330 кОм (в случае с 220 кОм нижний предел регулировки будет выше чем 330 кОм)
  • Провод с вилкой для подключения к сети и розетка для подключения нагрузки
  • Для защиты можно добавить предохранитель

Принципиальная электрическая схема выглядит так:

Данный регулятор использует принцип фазового управления. Он основан на изменении момента включения тиристора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. На начало полу периода тиристор закрыт, ток через него не идет. Через некоторое время (в зависимости от текущего сопротивления переменного резистора) напряжение на конденсаторе достигает уровня необходимого для открытия динистора, он открывается и в свою очередь открывает тиристор. Для второго полу периода все аналогично.
График прохождения тока через нагрузку:

Подробности сборки и окончательный вид:

На момент сборки устройства в моем арсенале не было приспособлений для изготовления печатных плат, поэтому сборка делалась на куске старой платы, на которой до этого был какой то прибор. После соединения всех деталей и упаковки всего внутрь корпуса от CD-ROM-а готовое изделие внутри выглядит вот так:

Итоги:

Данная статья не подлежит комментированию, поскольку её автор ещё не является полноправным участником сообщества. Вы сможете связаться с автором только после того, как он получит приглашение от кого-либо из участников сообщества. До этого момента его username будет скрыт псевдонимом.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь необходима для стабилизации оборотов электродвигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Сделать это можно двумя способами:

  1. Установить таходатчик, измеряющий число оборотов. Такой вариант позволяет производить точную регулировку, но при этом увеличивается стоимость реализации решения.
  2. Отслеживать изменения напряжения на электромоторе и, в зависимости от этого, увеличивать или уменьшать «открытый» режим полупроводникового ключа.
Читать еще:  Бумеранг из остатков ламината

Последний вариант значительно проще в реализации, но требует небольшой настройки под мощность используемой электромашины. Ниже приведена схема такого устройства.

Регулятор мощности с обратной связью

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 18 кОм (2 Вт); R2 — 330 кОм; R3 – 180 Ом; R4 и R5– 3,3 кОм; R6 – необходимо подбирать, как это делается будет описано ниже; R7 – 7,5 кОм; R8 – 220 кОм; R9 – 47 кОм; R10 — 100 кОм; R11 – 180 кОм; R12 – 100 кОм; R13 – 22 кОм.
  • Конденсаторы: С1 — 22 мкФ х 50 В; С2 — 15 нФ; С3 – 4,7 мкФ х 50 В; С4 – 150 нФ; С5 — 100 нФ; С6 – 1 мкФ х 50 В..
  • Диоды D1 – 1N4007; D2 – любой индикаторный светодиод на 20 мА.
  • Симистор Т1 – BTA24-800.
  • Микросхема – U2010B.

Данная схема обеспечивает плавный запуск электрической установки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Допускается три режима работы (выставляются переключателем S1):

  • А – При перегрузке включается светодиод D2, сигнализирующий о перегрузке, после чего двигатель снижает обороты до минимальных. Для выхода из режима необходимо отключить и включить прибор.
  • В — При перегрузке включается светодиод D2, мотор переводится на работу с минимальными оборотами. Для выхода из режима необходимо снять нагрузку с электродвигателя.
  • С – Режим индикации перегрузки.

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.

Для изготовления данного сопротивления лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм. Ниже представлена таблица, позволяющая подобрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности двигателя.

Таблица для подбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности двигателя

Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.

Схема регулятора

Давайте рассмотрим простой симисторный регулятор мощности, который можно использовать с любой нагрузкой. Управление фазово-импульсное, все компоненты традиционные для таких конструкций. Нужно применять такие элементы:

  • Непосредственно симистор, рассчитанный на напряжение 400 В и ток 10 А.
  • Динистор с порогом открывания 32 В.
  • Для регулировки мощности используется переменный резистор.

    Ток, который протекает через переменный резистор и сопротивление, заряжает конденсатор с каждой полуволной. Как только конденсатор накопит заряд и напряжение между его пластинами будет 32 В, откроется динистор. При этом конденсатор разряжается через него и сопротивление на управляющий вход симистора. Последний при этом открывается, чтобы ток прошел к нагрузке.

    Вам будет интересно: Датчики «Ардуино»: описание, характеристики, подключение, отзывы

    Чтобы изменить длительность импульсов, нужно подобрать переменный резистор и пороговое напряжение динистора (но это постоянная величина). Поэтому придется «играть» с сопротивлением переменного резистора. В нагрузке мощность оказывается прямо пропорциональна сопротивлению переменного резистора. Диоды и постоянный резистор использовать не обязательно, цепочка предназначена для того, чтобы обеспечить точность и плавность регулировки мощности.

    2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

    1. Для преобразования входного высокого потенциала в низкий постоянный используют специальные микросхемы серии LM.
    2. Питание микросхем производится только постоянным током.

    Рассмотрим эти принципы подробнее и разберем типовую схему регулятора.

    Микросхемы серии LM предназначены для понижения высокого постоянного напряжения до низких значений. Для этого в корпусе прибора имеется 3 вывода:

    • Первый вывод – входной сигнал.
    • Второй вывод – выходной сигнал.
    • Третий вывод – управляющий электрод.

    Принцип работы прибора очень прост – входное высокое напряжение положительной величины, поступает на входной выход и затем преобразуется внутри микросхемы. Степень трансформации будет зависеть от силы и величины сигнала на управляющей «ножке». В соответствии с задающим импульсом на выходе будет создаваться положительное напряжение от 0 вольт до предельного для данной серии.

    Читать еще:  Игрушечный сыр из фетра

    СНиП 3.05.06-85

    Входное напряжение, величиной не выше 28 вольт и обязательно выпрямленное подается на схему. Взять его можно с вторичной обмотки силового трансформатора или с регулятора, работающего с высоким напряжением. После этого положительный потенциал поступает на вывод микросхемы 3. Конденсатор С1 сглаживает пульсацию входного сигнала. Переменный резистор R1 величиной 5000 ом задает выходной сигнал. Чем выше ток, который он пропускает через себя, тем выше больше открывается микросхема. Выходное напряжение 0-5 вольт снимается с выхода 2 и через сглаживающий конденсатор С2 попадает на нагрузку. Чем выше емкость конденсатор, тем ровнее оно на выходе.

    Регулятор напряжения 0 — 220в

    Инструменты и материалы

    Несмотря на простоту конструкции, симисторный регулятор является радиоэлектронной схемой. Для изготовления такого прибора потребуются инструменты для механической обработки металла и пластмассы. При монтаже электроники придётся использовать уже имеющийся паяльник. Разумеется, для сборки даже самого простого регулятора мастер должен обладать некоторыми знаниями и навыками изготовления радиоконструкций.

    В первую очередь, определившись с потребностями и замыслом, приобретите нужные электронные компоненты по списку. Ключевым и самым дорогим элементом конструкции является симистор.

    Эта небольшая деталь должна надёжно работать при подключении нагрузки запланированной мощности, поэтому лучше купить более дорогую деталь с некоторым запасом мощности.

    Схемы регуляторов настолько похожи, что подобрать детали поможет продавец-консультант прямо в магазине радиотоваров. Ещё проще найти на сайте магазина радиодеталей готовый комплект для сборки. В нём уже будут все нужные компоненты и инструкция по сборке.

    Не менее важной деталью является корпус будущего регулятора. Он должен быть компактным, но вмещать все нужные элементы. Большое значение имеет удобство подключения потребителя. В качестве корпуса можно использовать готовую электромонтажную коробку со встроенной электророзеткой. В магазинах радиотоваров также продаются готовые корпуса для самоделок.

    Ручка регулятора должна крепко держаться на оси переменного резистора, которым задаётся нужная температура. При этом материал ручки должен гарантировать изоляцию от напряжения бытовой электросети. Хорошо подходят ручки от старых радиоприёмников или электроприборов.

    Потребуются и такие предметы:

    • провода, рассчитанные на подключение в сеть 220 В;
    • изолента;
    • винты и шурупы;
    • набор для пайки (припой, флюс, средство для отмывки паяных соединений).

    Для проверки работы готового прибора удобно пользоваться электрической лампой накаливания. Можно использовать любую настольную лампу.

    Только учтите, что светодиодные или люминисцентные лампы для этого не годятся, потому что неправильно работают с простыми симисторными регуляторами напряжения.

    Простейшая тиристорная схема регулятора

    Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы. Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется. Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.

    Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1 mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300 В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В.

    Читать еще:  Как извлечь обломок сломанного сверла (5 способов)

    Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания. Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.

    Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36 В или 24 В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 Вт при напряжении 36 В будет потреблять ток 1,1 А.

    Как сделать регулятор мощности своими руками

    Для сборки стабилизатора напряжения на симисторе для трансформатора понадобятся следующие компоненты:

    • сам симистор и электронные компоненты: динистор, потенциометр, диоды, конденсатор и сопротивления;
    • радиатор;
    • изолирующая теплопередающая прокладка;
    • пластиковый корпус;
    • печатная плата;
    • мультиметр;
    • паяльник.

    Стабилизатор-самоделка

    Пошаговая инструкция, как собрать самодельный регулятор мощности:

    1. Сперва необходимо определить некоторые характеристики устройства, для которого нужен регулятор: входное напряжение, силу тока, сколько фаз (3 или 1), а также, есть ли необходимость в точной настройке мощности на выходе.
    2. Нужно определиться с типом прибора — цифровое или аналоговое. Можно смоделировать электрическую цепь посредством скачиваемых утилит, таких как CircuitMaker или Workbench, чтобы проверить, насколько выбранный тип будет подходить конкретной электросети. Также это можно сделать и онлайн.
    3. После можно приступить к расчетам тепловыделения с использованием формулы: спад напряжения в регуляторе помножить на силу тока. Оба параметра должны быть указаны в спецификациях симистора. Ориентируясь на полученную с помощью формулы мощность, нужно выбрать радиатор.
    4. Купить радиатор, электронные компоненты и печатную плату.
    5. Осуществить разводку дорожек контактов и приготовить места, куда нужно устанавливать электронные компоненты, симистор и радиатор.
    6. Закрепить при помощи паяльника все компоненты на печатной плате. В качестве альтернативы плате можно воспользоваться навесным монтажом с короткими проводами. Нужно внимательно следить за полярностью подключаемых компонентов: симистора и диодов.
    7. Взять мультиметр и проверить сопротивление получившейся схемы. Полученное значение не должно отличаться от теоретического.
    8. Скрепить симистор и радиатор, проложив между ними прокладку и заизолировав винт, которым они соединяются.
    9. Полученную микросхему нужно поместить в корпус из пластика.
    10. Поставить потенциометр на минимальное значение и попробовать включить. С помощью мультиметра замерить напряжение на выходе. Медленно поворачивать регулируемую ручку потенциометра, наблюдая за переменой напряжения.
    11. Если схема будет работать так, как было задумано, то можно подсоединять нагрузку. В ином случае нужно отрегулировать мощность по-другому.

    Схемы на тиристорах

    Регулировать общую мощность паяльника можно довольно просто, если использовать для этого аналоговые или же цифровые паяльные станции. Последние довольно дорогие совершать использование, и собрать их, не имея особого опыта, довольно сложно. В то время как аналоговые приборы (считаются по своей сути регуляторами общей мощности) не составит труда создать самостоятельно.

    Довольно простая схема прибора, которая поможет регулировать показатель мощности на паяльнике.

    1. VD — КД209 (либо близкие по его общим характеристикам).
    2. R 1 — сопротивление с особым номиналом в 15 кОм.
    3. R 2 — это резистор, который обладает особым показателем переменного тока около 30 кОм.
    4. Rn — это общая нагрузка (в этом случае вместо неё будет использован особый маятник).

    Такое устройство для регуляции может контролировать не только положительный полупериод, по этой причине мощность паяльника будет в несколько раз меньше номинальной. Управляется такой тиристор с помощью специальной цепи, которая несёт в себе два сопротивления, а также ёмкость. Время зарядки конденсата (оно будет регулироваться особым сопротивлением R2) влияет на длительность открытия такого тиристора.

  • Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector