Самодельный регулятор напряжения и тока: Самодельный Регулятор Напряжения

Содержание

схемы на тиристоре, транзисторе, симисторе

Содержание

Принцип работы простого регулятора напряжения
Схемы регуляторов напряжения на 220в
Устройство для изменения напряжения на тиристоре
Регулятор напряжения на симисторе
Регулятор на микросхеме
Циклический регулятор
Регулятор тока
ШИМ-регулятор
Принципы сборки

В быту зачастую возникает необходимость регулировать напряжение питания потребителей переменного напряжения 220 вольт. Такая потребность может возникнуть, например, при регулировании яркости ламп накаливания или мощности электронагревательного прибора. Подобный прибор можно сделать самостоятельно.

Принцип работы простого регулятора напряжения

На заре электротехники инженеры пытались регулировать мощность нагрузки, изменяя напряжение на ней и ток в цепи посредством реостата. Реостат и нагрузка включались последовательно, образуя делитель напряжения. Чем больше сопротивление реостата, тем меньше напряжение на нагрузке, и наоборот.

Принцип регулирования напряжения и тока с помощью реостата

У такого принципа регулировки есть существенный недостаток. Через реостат идет полный ток нагрузки, на нем падает существенное напряжение, поэтому на нем бесполезно рассеивается значительная мощность.

Мнение эксперта

Становой Алексей

Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.

Задать вопрос

Другой неявный минус подобного способа – полный ток нагрузки идет через подвижный контакт. При его перемещении он может подгорать, что снижает надежность установки в целом.

По мере развития твердотельной электроники выяснилось, что регулирование с помощью мощных ключей более надежно и экономично. Ключ (в его качестве может выступать мощный симистор, транзистор, тиристор и т.п.) имеет два положения – включен и выключен. В первом случае на нем не падает напряжение, во втором – через него не идет ток. В обеих ситуациях на ключевом элементе мощность не рассеивается.

В реальном элементе потери мощности все же происходят, но они намного меньше, чем при реостатном способе.

При регулировке с помощью ключа изменение среднего напряжения происходит за счет изменения среднего времени включенного состояния коммутирующего элемента. Сделать это можно двумя способами:

фазовым;
циклическим.

В первом случае ограничение времени происходит внутри каждого периода. Ключ открывается в определенный момент времени после прохождения напряжения через ноль. Участок синусоиды от нуля до момента включения «вырезается», ток через нагрузку идет большее или меньшее время. Такой регулятор всегда будет понижающим- напряжение можно менять в пределах от 0% до 100%.

Принцип фазового регулирования

Этот способ относительно просто реализуется, он позволяет избежать мигания ламп накаливания при использовании регулятора в качестве диммера. Но у него есть существенный минус – ток потребления нагрузки становится резко несинусоидальным, отчего в питающей сети возникают помехи.

Циклический способ свободен от данного недостатка. Ключ включается и выключается в момент перехода сетевого напряжения через ноль, за счет чего в течение одного или нескольких полупериодов нагрузка оказывается обесточенной. Среднее значение напряжения и тока зависит от количества пропущенных полупериодов.

Минусом данного метода является наличие больших пауз между подачами питания. Это может привести, например, к заметному миганию ламп накаливания, поэтому такой способ применим только к устройствам, обладающим большой тепловой инерцией (электроплиткам, паяльникам и т.п.).

Циклический способ управления напряжением

В цепях постоянного напряжения удобно использовать метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При этом напряжение источника остается стабильным, а нагрузка запитывается импульсами, следующими с одинаковой частотой и амплитудой, но разной ширины. В зависимости от ширины импульсов меняется среднее напряжение (а значит, и средний ток) на нагрузке. Такой метод применяют, например, для управления яркостью свечения светодиодов.

Принцип широтно-импульсной модуляции

В большинстве случаев ШИМ применяют в низковольтных устройствах. Но этот способ применим и для построения устройств на 220 вольт – в них сетевое напряжение сначала выпрямляется, затем «нарезается» на импульсы. ШИМ-регуляторы также не генерируют помехи в питающую сеть. Для работы в качестве ключа тиристоры в цепях постоянного тока непригодны – их сложно выключить. Поэтому для коммутации в схемах ШИМ обычно применяют транзисторы.

Схемы регуляторов напряжения на 220в

Устройства, регулирующие напряжение на нагрузке, можно построить на разной элементной базе и на различных принципах. От этого будет зависеть их область применения.

Устройство для изменения напряжения на тиристоре

Несложный регулятор напряжения на нагрузке можно выполнить на базе тиристора КУ202Н или другого подходящего по току и напряжению. Устройство работает по фазовому принципу. Как только конденсатор заряжается до уровня, необходимого для открытия тиристора, ключ открывается и ток идет в нагрузку. Цепочка резисторов R1 и R2 определяет время заряда конденсатора С1. Чем позже он заряжается до уровня, тем большая часть синусоиды «вырезается», тем меньше среднее напряжение на нагрузке.

В момент перехода напряжения через ноль тиристор закрывается, и в следующем полупериоде цикл повторяется.

В качестве нагрузки можно использовать паяльник, электрическую лампочку накаливания, электроплитку, прочую инерционную нагрузку с небольшой реактивной составляющей. Если полный диапазон управления (от 0% до 100%) не нужен, можно применить конденсатор с меньшей ёмкостью (например, 0,1 мкФ).

Регулятор напряжения на тиристоре

Для диммирования LED-светильников это устройство непригодно. Светодиодные осветительные приборы оснащаются драйверами, задача которых – поддерживать ток через светоизлучающие элементы стабильным, независимо от напряжения на входе. То есть, они выполняют задачу, противоположную действию регулятора напряжения.

Регулятор напряжения на симисторе

Более мощный прибор с меньшим количеством деталей можно построить на симисторе. В отличие от тиристора, этот ключевой элемент работает в цепях переменного тока, и ему не нужен выпрямительный мост.

Устройство для регулирования мощности на симисторе

Принцип действия прибора — такой же, как у предыдущего устройства. Момент открывания симистора зависит от скорости зарядки конденсатора С1. Динистор VS1 формирует импульсы для открывания ключевого элемента. В устройстве можно применить, кроме указанных, любой динистор с напряжением открывания 20..35 вольт (НТ32, НТ35 и др.), симистор BT131-600, Z0103MN5AA4 или отечественный КУ 208. Но он должен быть с запасом рассчитан на полный ток нагрузки.

Регулятор на микросхеме

Регулятор мощности на КР1182ПМ1

Самодельный фазовый регулятор можно создать и на специализированной микросхеме КР1182ПМ1. Интересно, что эта микросхема является отечественной разработкой, и импортных аналогов не имеет. У КР1182ПМ1 «на борту» есть два встроенных тиристора, но при необходимости увеличить мощность можно управлять и внешними ключами. Именно так построена схема регулятора мощности, приведенная на рисунке.

Циклический регулятор

Циклический регулятор напряжения

Устройства, работающие по циклическому принципу, не так распространены, но для примера можно рассмотреть одну схему. На микросхеме DD1 собран генератор, импульсы которого синхронизированы с моментом перехода сетевого напряжения через ноль. Импульсы следуют с одинаковой частотой, а резистором R1 можно регулировать скважность. Симистор управляется через ключи на транзисторах VT1, VT2.

Регулятор тока

Мощность на нагрузке можно регулировать, изменяя не только напряжение, но и ток в цепи. Такое построение устройства удобно, например, для использования в качестве зарядного устройства для аккумулятора (можно также управлять яркостью свечения лампы и т.п.).

Регулятор тока для низковольтных цепей постоянного тока

Этот регулятор тока легко сделать своими руками даже не имея высокой квалификации. Резистор Rx является токоизмерительным шунтом. Операционный усилитель измеряет на нем падение напряжения, сравнивает с заданным напряжением (оно устанавливается посредством потенциометра R3). В зависимости от разницы между этими напряжениями ОУ приоткрывает или призакрывает транзистор VT1, поддерживая ток в нагрузке примерно одинаковым.

Рекомендуем: Электрические схемы для самодельных зарядных устройств

ШИМ-регулятор

Схемы, использующие ШИМ, сложнее. Но иногда без них не обойтись, например, если требуется плавное управление оборотами коллекторного электродвигателя. Подобное устройство можно собрать на базе широко распространенного таймера серии 555 (отечественный аналог – КР1006ВИ1). На таймере собран генератор импульсов, частоту следования которых регулируют потенциометром R1.1. Для гальванической развязки между силовой и сигнальной частью применен оптрон DA2. На транзисторах VT1, VT2 собран драйвер ключа, в качестве которого применен IGBT-транзистор (все транзисторы надо установить на радиаторе).

Принципы сборки

Прежде, чем собирать любое электронное устройство, надо усвоить принцип – все соединения делать только пайкой (в некоторых случаях – под зажим). Никаких скруток, особенно в силовых цепях! Поэтому надо найти паяльник, расходники к нему и приобрести хотя бы начальные навыки обращения с этим хозяйством.

Мнение эксперта

Становой Алексей

Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.

Задать вопрос

Простые устройства, состоящие из малого количества деталей, можно собирать «на весу», безо всякой платы. Надо лишь позаботиться о надежной изоляции проводников и мест паек, чтобы не допустить короткого замыкания.

Самый же лучший способ создания регулятора напряжения 220 вольт и низковольтных регулирующих устройств – сборка на плате. Можно пойти классическим путем и вытравить плату из заготовки фольгированного текстолита. Некоторые авторы прикладывают к схеме готовый рисунок печатного монтажа. Если его нет – можно разработать плату самостоятельно. Для этого в сети можно найти платные и бесплатные программы.

Наиболее популярная freeware программа для рисования простых печатных плат — SprintLayout.

ШИМ-регулятор, собранный на самодельной печатной плате

Рисунок переводится на фольгу методом ЛУТ или с помощью фоторезиста (об этих способах можно найти много информации в интернете). Плата травится в растворе хлорного железа, но лучше приготовить другой раствор:

100 мл перекиси водорода (продается в любой аптеке).
30 грамм лимонной кислоты (продается в продуктовых магазинах).
2-3 чайные ложки поваренной соли (есть в любом доме).

Вода в этот рецепт не входит!

После травления защитный рисунок смывается ацетоном, сверлятся отверстия и можно собирать схему. Если нет желания или возможности заниматься печатной платой, можно собрать схему на макетной плате. От большого куска отрезается кусочек нужных размеров, и устройство собирается на нем. Выглядит не так презентабельно, как печатная плата, но в надежности монтажа ей не уступает.

Монтаж регулятора тока на макетной плате

Есть еще один вариант – приобрести набор для самостоятельной сборки устройства. В него входит и печатная плата.

Регулятор мощности, собранный на готовой печатной плате из «китайского» набора

Схемотехника устройств, регулирующих ток и напряжение в нагрузке, разнообразна по сложности и элементной базе. Для создания самодельного регулятора всегда можно найти схему по зубам. И главное – при сборке и испытаниях устройств на 220 вольт всегда надо помнить о технике безопасности.

Регулятор напряжения для ветрогенератора своими руками

Здравствуйте. Уже пару дней прошло как трудиться мой самодельный регулятор напряжения для ветрогенератора или как принято называть контролер для ветрогенератора и думаю можно сказать о нем пару слов.
Было как то так… Где-то две недели назад закончил работу с самодельным ветрогенератором из мотор колеса гироскутера. Мощность китайских 350Вт, диаметр 6,5 дюймов. Обмотку каждой фазы разделил на 3 и перепаял последовательно. На примерно 120 оборотах напряжение 15В.
Изготовил лопасти и все прочее, ветряк на мачте 4м.

И что то пошло не по плану, лампу 55Вт разжечь у меня не вышло, хотя ветер около 5-6 м\с. Предыдущий ветряк сжигал лампу 55Вт с последовательно включенными нитками на 24В. Подумал надо собрать контроллер для ветрогенератора, а потом что-то думать с ветряком.

Схема самодельного регулятора напряжения для ветрогенератора
Схемка должна быть максимально проста и надежна, как известно чем меньше деталей, тем меньше ломается. За основу взята схема какого то регулятора напряжения от ветряка, немного 2 раза доработана под мои потребности .

Три диода для развязки ветряков, что бы независимо тормозить каждый ветряк для проведения каких то работ. Если ветряк один, то можно без них обойтись.
D2 что бы баласт не посадил аккумулятор, в случае пробоя полевого транзистора или какой то неисправности схемы регулировки.

Далее два регулируемых стабилитрона TL431 с обвязкой и полевые транзисторы для коммутации нагрузки балласта. Сделано две ступени на 14,4В и 14,9В. Если не справляется первый регулятор, подключается второй регулятор и скидывает остатки на баласт.
Плата регулятора напряжения для ветрогенератора
Скачать печатную плату регулятора напряжения для ветрогенератора

Получилась вот такая платка, все компактно. Пока светодиоды на плате, потом на лицевую панель перенесу

Далее припаял провода к плате и подключил к лабораторному блоку питания. Предварительно настраиваю регуляторы на свои напряжения 14,4В и 14,9В. Установил плату в нижнюю часть корпуса, боковые стенки из алюминия к ним прикрутил диоды и транзисторы через изоляцию. Разложил провода по своим местам.
На фото индикация работы в режиме ожидания, работа первой ступени и второй запасной ступени
Далее занялся нижней частью с болтами М6 для ветряков, балластов и аккумуляторов.
На лицевой панеле установил вольтметр 60В и амперметр 20А изготовленный из школьных амперметров на 2А. Получились достаточно линейные приборы, по крайней мере до 30В и до 5А.
Первое подключение к ветрогенератору и аккумулятору. Но больше 0,5А с ветряка не снять, хотя ветер тоже нормально разгулялся. Зарядка начинается и ограничивается так рано, что ветряк не выходит на рабочие обороты.
Аккумулятора у меня два, так почему бы не попробовать систему на 24В. Настроил первый регулятор на 28,8В, а второй на 29,1В.
Пока настраивал второй баласт, от первого нагрузку отключил и транзистор на первом сгорел. Как то пробило диоды между АКБ и балластом, балластом и ветряком. Грешу на их китайские 20А.
Короче так на второй ступени с пробитыми диодами регулятор напряжения работал почти неделю, а точнее пять дней. Я пока подумал почему так произошло и доработал схему до имеющегося вида.
С позавчерашнего вечера схема испытана и с обрывом нагрузки и обрывом акб и ничего не сгорело. Сейчас схема трудиться на 24В ток доходит до 3А при ветре 5-6м\с. Сколько тока идет на баласт понятия не имею, так как не замерял.

Это пока экспериментальный вариант регулятора напряжения для ветрогенератора, но уже вполне рабочий. Максимальные характеристики это 36В ограниченно TL431 и думаю до 20А на каждый канал балласта. 20А потому что думаю больше не удержит эти китайские IRFZ44 или IRF3205.

Пока все. Скоро буду экспериментировать с лопастями и напишу полный отчет по всем характеристикам, а так же планирую написать статью про сам ветрогенератор из мотор колеса.
Хотите такое же устройство?
Напишите мне на внутреннюю почту Вконтакте.
Подписывайтесь на обновления и будете всегда в курсе новых статей. Кнопки подписки справа вверху. Что бы не потерять статью, добавьте ее в закладки кнопки справа снизу.
С ув. Эдуард

Регулируемый источник питания LM317 2–30 В

от Lewis Loflin

LM317 представляет собой регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения, способный подавать более 1,5 А в течение
диапазон выходного напряжения от 1,25 В до 32 В. Он исключительно прост в использовании и требует всего два внешних резистора
для установки выходного напряжения. Кроме того, регулирование как линии, так и нагрузки лучше, чем у стандартных стационарных регуляторов.

Используя проходной транзистор с теплоотводом, такой как 2N3055 (Q1), мы можем производить ток на несколько ампер, намного превышающий 1,5 ампер LM317. Обратите внимание, что при низком выходном напряжении при большом токе Q1 может сильно нагреваться.

L1 — трансформатор от 120 до 24 вольт. Тот, который я использовал, был рассчитан на среднеквадратичное значение 25,2 вольта при 3 амперах от Radio Shack. Диодный мост D1 также должен быть рассчитан на 3 ампера или больше и не менее 50 PIV или больше. D1 также может состоять из четырех 3-амперных диодов. C2 представляет собой электролитический элемент емкостью 2200 мкФ на 50 вольт, который заряжается почти до 40 вольт при напряжении 25,2 вольт. (1,414 * 24,5 В RMS)

R1 представляет собой полуваттный резистор на 180 Ом, а R2 представляет собой потенциометр на 5 кОм. Используется для установки выходного напряжения LM317. C1 представляет собой электролит 10-47 мкФ, а Q1 может быть TIP41 (корпус TO-220) или 2N3055 (корпус TO-3).

Этот чип регулятора напряжения LM338T (также известный как LM338) работает точно так же, как регулятор напряжения LM317T, с той лишь разницей, что он может работать с более высокими токами. LM338T рассчитан на постоянный ток 5 ампер. При использовании с подходящим радиатором LM338 будет производить непрерывный ток до 8 ампер.

Во всех случаях VOUT = 1,25 * (1 + R2/R1)

Выше мы увеличиваем ток от LM317. См. Блок питания LM317 с регулируемым напряжением и током 9.0003

Быстрая навигация по этому сайту:
Базовое обучение электронике и проекты
Основные проекты твердотельных компонентов
Проекты микроконтроллеров Arduino
Электроника Raspberry Pi, программирование

Arduino измеряет ток от источника постоянного тока
Теоретические испытания источника постоянного тока
Источник постоянного тока, управляемый Arduino

Все Транзистор NPN H-Bridge Управление двигателем
Базовые симисторы и SCR
Учебное пособие по теории компараторов
Цепи постоянного тока с LM334
LM334 Источник постоянного тока с резистивными датчиками
LM317 Цепи источника постоянного тока
Введение Переключатели, датчики, схемы на эффекте Холла
Цепи управления транзисторами
Драйверы оптоизолированных транзисторов

Добавлено 16 ноября 2014 г.
ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами цепей
Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125
Управление силовыми транзисторами 2N3055-MJ2955 с транзисторами Дарлингтона
Общие сведения о биполярных транзисторных переключателях
Учебное пособие по переключению мощных N-канальных МОП-транзисторов
Учебное пособие по силовым P-канальным переключателям MOSFET
H-мост управления двигателем с мощными МОП-транзисторами
Дополнительные примеры схем H-моста MOSFET
Сборка мощного транзистора H-Bridge Motor Control

Цепь постоянного тока постоянного тока

4 месяца назад 6 месяцев назад Киран Салим

2565 просмотров

В большинстве случаев в электронике требуется источник напряжения, настроенный на определенное значение. Однако в некоторых ситуациях больше важно, сколько электронов течет, а не напряжение, и это то, что делает источник постоянного тока. Представьте, что вашей нагрузке нужен фиксированный ток, такой как светодиод, мы не можем питать его более 20 мА, это может повредить светодиод. Следовательно, для некоторых чувствительных электронных компонентов и интегральных схем требуется источник питания постоянного тока.

Источник постоянного тока в электронике — это устройство/схема, которая обеспечивает постоянное значение тока независимо от напряжения источника или сопротивления нагрузки. Здесь мы разрабатываем простую и легкую схему источника постоянного тока постоянного тока, используя трехвыводной регулируемый стабилизатор IC LM317. Эта схема обеспечивает различное выходное напряжение в зависимости от входного напряжения, а постоянный выходной ток зависит от номинала эталонного резистора R1.

Купить на Amazon

Аппаратные компоненты

The following components are required to make DC Power Supply Circuit

S. No	Components	Value	Qty
1	Transformer	0-9V DC Output	1
2	Regulator IC	LM317	1
3	Diode	1N4007	4
4	Electrolytic Capacitor	100μF/16V	1
5	Ceramic Capacitor	0.1μF	1
6	Resistor (Depend on Load)		1

LM317 Распиновка

Для получения подробного описания цоколевки, размеров и технических характеристик загрузите техническое описание LM317

Цепь питания постоянного тока

Описание работы

Как видно из схемы, сначала нам нужно построить схему выпрямителя, внедрив понижающий трансформатор и мостовой выпрямитель, чтобы получить источник питания постоянного тока постоянного тока.