Ручной регулятор мощности – варианты схем. Микросхема регулятор мощности

Регулятор мощности на полупроводниковых приборах

Чтобы уменьшить температуру электрокалорифера или электроплитки, нагрев жала паяльника, яркость настольной лампы, обычно пользуются автотрансформатором. Но автотрансформатор — довольно громоздкое устройство, потребляющее от сети дополнительную мощность. Да и не всякий автотрансформатор способен работать с мощной нагрузкой, например, с калорифером. Предлагаем вам самим построить регулятор мощности на полупроводниковых приборах — диодах и тиристорах (они включают в себя динисторы, тринисторы, симисторы), такие регуляторы невелики по габаритам, но способны управлять значительной нагрузкой. Рассмотрим несколько схем подобных регуляторов мощности.

Начнем с самого простого регулятора для питания паяльника. От нагрева его жала во многом зависит качество пайки. К перегретому жалу не будет «прилипать» припой, а недогретое — не в состоянии расплавить припой и разогреть место пайки. Схема простейшего регулятора мощности на тринисторах и диодах приведена на рисунке 1. Через разъем X1 (двухштырьковую вилку) регулятор включают в сеть, а в розетку Х2 вставляют вилку паяльника. В положительный полупериод сетевого напряжения на верхнем по схеме штырьке разъема X1 ток проходит через диод и нагрузку (паяльник). В отрицательный полупериод напряжения диод закрыт, и ток через нагрузку не идет. Если бы не было цепи из тринистора, конденсатора и резисторов, включенной параллельно диоду, то на нагрузке выделялась бы мощность вдвое меньше той, что выделяется при питании паяльника прямо от сети. Но именно благодаря этим деталям мощность на нагрузке можно плавно регулировать в определенных пределах. Ведь теперь на верхнем по схеме штырьке разъема в отрицательный полупериод напряжения будет открываться тринистор и подключать нагрузку к сети. Момент открывания тринистора зависит от момента появления на управляющем электроде напряжения, соответствующего напряжению включения. А это, в свою очередь, зависит от напряжения, снимаемого с движка переменного резистора R3, и емкости конденсатора С1. Конденсатор здесь выполняет роль элемента, сдвигающего по фазе напряжение на управляющем электроде относительно сетевого, приложенного к аноду тринистора. Поэтому такое управление тринистором носит название амплитудно-фазового (по амплитуде — резистором R3, по фазе — конденсатором).

В зависимости от момента включения тринистора будет изменяться и продолжительность его работы во время отрицательного полупериода на верхнем штырьке разъема X1. В результате средний ток, протекающий через нагрузку, будет изменяться, а с ним и выделяемая на нагрузке мощность. Вот почему подобные регуляторы называются регуляторами мощности.

Включив в розетку Х2 паяльник и подключив параллельно ему вольтметр переменного тока, вы заметите, что при перемещении движка переменного резистора напряжение изменяется примерно от 150 до 210 В (при сетевом напряжении 220 В). Можно подобрать оптимальную температуру жала паяльника, чтобы получить наилучшее качество пайки. Такой регулятор рассчитан на работу с паяльником, мощность которого не превышает 25 Вт.

Вместо диода Д226Б можно использовать Д7Ж или другой, рассчитанный на ток не менее 300 мА и обратное напряжение более 300 В. Вместо тринистора КУ101Б подойдет КУ101Г, КУ101Е. С более мощным диодом, например Д245А, и тринистором КУ201Д-КУ201Л регулятор способен управлять нагрузкой до 200 Вт. При этом резистор R1 должен быть сопротивлением 3,3 кОм.

Постоянные резисторы могут быть типа МЛТ-0,5, МЛТ-1, переменный — СП-1, электролитический конденсатор — К50-6.

Описанный регулятор можно изготовить в виде небольшой приставки, на корпусе которой установлена сетевая розетка (или несколько розеток), а через отверстие в боковой стенке выведен сетевой шнур достаточной длины с вилкой на конце для включения в сеть. На верхней стенке корпуса укреплен переменный резистор, на его выступающую часть надета ручка. Паяльник включается в розетку на корпусе регулятора.

Налаживание регулятора состоит в проверке и подборе пределов регулирования напряжения на нагрузке. Подключив параллельно нагрузке вольтметр переменного тока, определяют крайние значения напряжения при вращении ручки переменного резистора. Подбирают сопротивление резистора К1 так, чтобы минимальное напряжение на нагрузке было не ниже 150 В. Только после этого можно проградуировать шкалу — нанести на корпусе регулятора против метки на ручке резистора деления, соответствующие выходному напряжению.

На рисунке 2 дана схема другого регулятора мощности, который позволяет изменять напряжение на нагрузке в более широких пределах. Нагрузка в нем включается в сеть через двухполупериодный выпрямитель, собранный по мостовой схеме на диодах V1—V4. Выпрямитель включен так, что при закрытом тринисторе V5 ток через нагрузку протекать не будет. Для открывания тринистора применена зарядная цепь из резисторов и конденсатора. На нее поступает выпрямленное диодным мостом напряжение. Как только конденсатор зарядится до определенного напряжения, тринистор откроется и замкнет диагональ моста. В какой момент того или иного полупериода сетевого напряжения откроется тринистор, зависит от постоянной времени зарядной цепи. А ее, в свою очередь, можно плавно изменять переменным резистором R1.

Такой способ управления тринистором называется фазовым, поскольку изменяется лишь фаза напряжения на управляющем электроде по отношению к фазе напряжения на аноде тринистора.

При указанных на схеме номиналах деталей напряжение на нагрузке можно изменять примерно от 40 до 210 В. Мощность нагрузки — до 60 Вт.

Чтобы к регулятору можно было подключать более мощную нагрузку, например, сразу несколько паяльников для занятий кружка, достаточно заменить диоды Д226Б на Д245А или установить выпрямительный мост КЦ402, КЦ403, КЦ404, КЦ405 с буквенными индексами А-Г, Ж, И. Собранный на этих деталях регулятор способен управлять яркостью настольной лампы или люстры мощностью до 200 Вт.

Тринистор может быть серии КУ201 с буквенными индексами Л, К. Электролитический конденсатор — К50-6, постоянный резистор — МЛТ-1 или МЛТ-2, переменный — СП-1 или движковый (такие резисторы используются в звукоусилительной аппаратуре).

Если все детали исправны и схема собрана правильно, регулятор начнет работать сразу. Придется лишь отградуировать шкалу переменного резистора с помощью вольтметра переменного тока.

На рисунке 3 показана схема регулятора без диодного моста, на двух тринисторах. Работает он так. Тринисторы включены встречно-параллельно, поэтому каждый из них пропускает ток только во время «своего» полупериода сетевого напряжения на аноде. Так, когда на верхнем по схеме штырьке разъема X1 положительный полупериод, через резисторы R1, R2, диод V4 заряжается конденсатор С2 и открывается тринистор V2. А при появлении на этом штырьке отрицательного полупериода напряжения тринистор V2 закрывается, но через резисторы R3, R2 и диод VЗ заряжается конденсатор С1 и открывается тринистор V1. Ток через нагрузку будет идти в оба полупериода напряжения, но среднее значение его определяется сдвигом фазы открывания тринисторов относительно соответствующих полупериодов сетевого напряжения. Плавное изменение сдвига фазы (а значит, и среднего тока через нагрузку) осуществляется переменным резистором R2, общим для обеих зарядных цепочек. Этот регулятор способен управлять нагрузкой с максимальной мощностью 200 Вт, и напряжение на ней можно плавно изменять от 25 до 210 В. Если предполагается управлять более мощной нагрузкой, нужно заменить тринисторы на КУ202К-КУ202Н. Постоянные резисторы — МЛТ-1, переменный — СП-1 или движковый, конденсаторы — К50-6, диоды Д226Б-Д226Д или Д7Б—Д7Ж.

Такой регулятор обычно начинает работать сразу, но иногда может наблюдаться скачкообразное изменение напряжения на нагрузке при перемещении движка переменного резистора. Объясняется это неодинаковым напряжением открывания тринисторов. Подобрать тринисторы с одинаковыми параметрами не всегда возможно, проще изменить сдвиг фазы на управляющем электроде одного из тринисторов.

Делают это так. Включив регулятор в сеть, подключают к нему настольную лампу. Плавно перемещая движок переменного резистора, находят положение, при котором яркость лампы изменяется скачком. Затем отводят движок немного назад, до положения, когда яркость лампы скачком уменьшится. Поочередно замыкают (отверткой с изолированной ручкой) управляющий электрод каждого тринистора с его катодом. Тот тринистор, при замыкании электродов которого лампа гаснет, имеет меньшее напряжение включения. Значит, на втором тринисторе следует уменьшить сдвиг фазы. Если это, к примеру, тринистор V1, то уменьшают сопротивление резистора R3 (а для тринистора V2 — сопротивление резистора R1).

Можно, естественно, поступить наоборот — увеличить сдвиг фазы для тринистора с меньшим напряжением включения. Для этого увеличивают сопротивление соответствующего резистора. Правда, тогда возрастет минимальное напряжение, которое можно установить регулятором на нагрузке.

И в заключение несколько общих замечаний.

Во-первых, помните о технике безопасности при проверке и налаживании регуляторов. Все перепайки следует делать только при отключенной сетевой вилке. Напряжения на деталях изменяйте осторожно, помня, что выводы деталей соединены гальванически с сетью.

Наши регуляторы рассчитаны на работу только с активной нагрузкой: паяльниками, осветительными лампами, нагревательными приборами. Ни в коем случае нельзя подключать к ним магнитофоны, радиоприемники, телевизоры или аналогичную нагрузку индуктивного характера (в том числе и светильники с лампами дневного света).

Иногда такой регулятор может стать источником радиопомех, особенно когда в него включена нагрузка большой мощности. В этом случае на входе регулятора желательно установить помехоподавляющий фильтр. Он состоит из конденсатора емкостью примерно 0,25 мкФ (на номинальное напряжение не ниже 400 В) и дросгеля индуктивностью 1—10 Г. Такой дроссель получится, например, если на сердечнике диаметром 8—10 мм и длиной 25 мм из феррита 400 НН или 600 НН намотать виток к витку пять слоев провода ПЭВ-1 диаметром 0,6—0,7 мм. В качестве дросселя можно использовать и вторичную обмотку трансформатора старого абонентского громкоговорителя. Учтите, что дроссель должен быть рассчитан на ток используемой нагрузки. Дроссель включают в разрыв провода одного из штырьков сетевого разъема, а конденсатор — параллельно штырькам.

Источник: http://unradio.ru/

Похожие статьи:

pomogaka.ru

СХЕМА РЕГУЛЯТОРА МОЩНОСТИ

   Устройство выполнено на базе ИМС К1182ПМ1Р, позволяет путем постепенного увеличения фазового угла включения увеличивать подаваемое на лампу накаливания напряжение. При этом спираль успевает разогреться до максимальной температуры к моменту подачи полного напряжения сети 220В. В результате снижается вероятность выхода лампы из строя и увеличивается долговечность её работы.

   Технические характеристики регулятора мощности:  

- Напряжение питания, В 80-270- Максимальный ток нагрузки, А 4- Частота сети переменного тока, Гц 40-70

   Схема регулятора мощности на микросхеме К1182ПМ1Р:  

   Время плавного включения лампы зависит от емкости конденсатора C1, а время плавного выключения - от сопротивления резистора R1. 

   Чтоб использовать схему как регулятор мощности нагрузки, надо к контактам 1, 2 вместо выключателя подключить переменный резистор. Для использования устройства в качестве фотореле с плавным регулированием мощности - вместо выключателя можно подключить фотоэлемент.

   Регулятор мощности на микросхеме КР1182ПМ1 спраляется и с регулированием мощности высоковольтных мощных нагрузок. Для этого просто установить симистор типа ТС122 или ТС132, на ток 50А. В общем данное устройство можно применять для плавного включения и выключения ламп накаливания, изменения яркости свечения, управления мощными полупроводниковыми переключающими приборами, регулирования частоты вращения электродвигателей и т.д. Материал предоставил ansel73.

   Форум по регуляторам мощности

   Обсудить статью СХЕМА РЕГУЛЯТОРА МОЩНОСТИ

radioskot.ru

Регулятор мощности на микросхеме КР1182ПМ1А — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости ➔

Очень часто есть необходимость в использовании устройства для регулировки мощности работы активной нагрузки или частоты вращения электродвигателя. Электрических схем с применением тиристорных или симисторных ключей в радиотехнической литературе достаточно много. Сегодня, хочу обратить внимание на специализированную микросхему KP1182ПМ1А, которая разработана специально для этих целей.Основное назначение этой микросхемы - это плавное включение и выключение ламп накаливания, регулировки яркости. Удобно также применять ее для регулировки мощности паяльника или другого нагревательного прибора. Также микросхема KP1182ПМ1А может применяться для регулирования скорости вращения электродвигателей мощностью до 150 Вт (швейные машинки, вентиляторы и т.д.).

Основные электрические параметры микросхемы:

• Напряжение питания (максимальное значение) 400 В;
• Рабочее напряжение 80-276 В;
• Ток нагрузки до 1,2 А;
• Мощность нагрузки до 150 Вт;
• Частота сети 40-70 Гц;
• Напряжение насыщения открытого тиристора: < 2 В
• Ток потребления: < 2 мА
• Рассеивает мощность 1 -4 Вт;
• Диапазон рабочих температур -40 .... +70 ° С;

Схема регулятора мощности на микросхеме KP1182ПМ1А :По такой схеме, регулятор мощности может собрать даже начинающий радиолюбитель за один вечер.Вот, например, фото регулятора мощности паяльника начинающего радиолюбителя:

Для управления нагрузкой до 1 кВт необходимо подключить симистор по следующей схеме:

Еще, эту микросхему применяют для плавного включения и выключения лампы накаливания. Такое включение лампы существенно (в 10 и более раз!) продлевает срок службы лампы.

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

Симисторный регулятор мощности. Схема и описание

Симисторный регулятор мощности. Приведенный в данной  статье схема регулятора мощности на симисторе рассчитан на достаточно большой ток нагрузки порядка 75 Ампер. Схема довольно типичная, с одной лишь особенностью вместо симметричного динистора  используется  схема включения обычного динистора  в диагональ моста.

Описание работы регулятора на симисторе

При каждой  полуволне сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через цепочку сопротивлений R3, R4, когда напряжение на С1 становится равным напряжению открывания динистора VD7 происходит пробой и разрядка конденсатора через мост VD1-VD4 , а также резистор R1 и управляющий электрод VS1 . Для открывания симистора при минимальной выходной мощности собрана цепь из диодов VD5, VD6 конденсатора С2 и резистора R5.

Наладка регулятора мощности

Необходимо подобрать сопротивление R2  таким, чтобы при обоих полуволнах, симистор регулятора надежно открывался , а также  необходимо  подобрать сопротивление резисторов R3 и R4 таким, чтобы при вращении ручки резистора R4 напряжение на нагрузке плавно менялось с минимума до максимума.

Подбор необходимого сопротивления путем применения последовательного соединения резисторов и путем параллельного соединения резисторов. Так же смотрите определение сопротивления по цветным полоскам.

Вместо симистора ТС 2-80  подойдет замена на ТС2-50 или ТС2-25, хотя при этом уменьшится и мощность нагрузки.

Еще как альтернативу можно предложить схему регулятора мощности на КР1182ПМ1. Эта схема достаточно проста и легко собирается.

Внимание! Так как элементы схемы не имеют гальванической развязки с электросетью, то следует соблюдать меры электробезопасности при наладке прибора.

www.joyta.ru

РЕГУЛЯТОРЫ МОЩНОСТИ

   Существует несколько несложных схем регуляторов, которые практически одинаковы, так как используют принцип фазоимпульсного управления. Про несколько их вариантов мы тут и поговорим. Первый регулятор не делал, а взял готовый от китайской настольной лампы вот с такой схемой:

   После успешной проверки поместил его в корпус от телефонной зарядки.

   Всё получилось. Регулирует напряжение от 0 до 220V. Однако  хотелось нашей российской солидности и чтобы  предел максимально допустимой мощности нагрузки был в разы больше. Так, что второй добросовестно сделал полностью сам вот по этой схеме:

   В описании была обещана возможность регулировать устройства мощностью до 1000W включительно. В это время собирал нагреватель для разбора печатных плат на базе киловаттной лампы от прожектора, вот и применил его. Справился. Естественно, что и любой паяльник ему «по зубам».

   Казалось бы чего ещё нужно? Проблема решена. Но чего-то всё равно недоставало. Третий вариант контроля над температурой жала паяльника был возложен на диод 1N4007 работающий в паре с кнопочным выключателем.

   Которые поместил в подходящей сетевой вилке. Это устройство, несмотря на свою незамысловатость, непосредственно в работе понравилось больше. Только проработало не долго – перегорел нагревательный элемент паяльника, на другой паяльник ставить не стал.

   Вот он, увы, не у дел. Что заставило делать четвёртый по счёту регулятор мощности и сам не пойму. Только решил сделать по схеме, как говориться проверенной годами. Вот, что нашёл подкреплённое самыми лестными отзывами нескольких радиолюбителей.

   Сделал.

   Подключается к розетке напрямую, какие-либо соединительные провода отсутствуют(очень удобно), регулировка от 0 до 100% мощности. P max = 100W. При первом включении параллельно паяльнику подключил мультиметр и протестировал зависимость степени свечения неоновой лампочки от подаваемого на нагревательный элемент паяльника напряжения и теперь имею возможность визуального ориентирования при регулировке. Пока доволен. Если, что и добавлю к последнему варианту, так это индикатор вот с такой схемой:

   С пожеланием успеха, Babay. Россия, Барнаул.

el-shema.ru

Ручной регулятор мощности – варианты схем

Такое устройство будет незаменимо, скажем, в фотостудии, где используют­ся мощные осветительные лампы: сначала вы уменьшаете яркость до поло­вины, спокойно настраиваете освещение, не заставляя клиента щуриться и обливаться потом, потом выводите яркость на полную и производите съемку. Можно его также применить для плавного регулирования мощности нагрева­теля электроплитки или электродуховки и в других областях.

Так как устройство предполагает ручное управление, нам надо позаботиться о том, чтобы изолировать орган управления— это будет переменный рези­стор — от сетевого напряжения. Самое удобное было бы использовать для этого симисторную оптопару— к примеру, МОС2А60-10 фирмы Motorola. Такая оптопара работает совершенно так же, как отдельный симистор, только вход у нее — не управляющий электрод симистора, а светодиод, подобно то­му, как это делается в диодных оптронах и оптоэлектронных реле, описанных в главе 7. Сами электронные реле, особенно если они содержат упомянутый ранее zero-детектор, использовать в данной схеме невозможно, так как ника­кого фазового управления не получится.

Но мы будем сх^му изобретать самостоятельно. Основную схему управления будем питать прямо от сети, а вот регулировочный резистор изолируем от нее с помощью оптрона — только не симисторного, а простого диодного или резисторного, выходное сопротивление которого линейно зависит от входно­го тока. Обеспечить питание управляющей части схемы при этом можно от любого изолированного от цепи источника (хоть покупного со встроенной вилкой).

Рис. 10.3. Схема ручного регулятора мощности в нагрузке

Схема регулятора представлена на рис. 10.3. Сначала представим себе, что вместо фотодиода оптрона у нас в схеме стоит обычный постоянный рези­стор. Узел, который включает этот резистор, транзисторы VT1 и VT2, конденсатор С1 и резисторы R3—R6, представляет собой т. н. релаксационный генератор на аналоге однопереходного транзистора с w-базой. Хитрая схема включения разнополярных транзисторов VT1 и VT2 и есть этот самый ана­лог. Подробно свойства однопереходного транзистора мы разбирать не бу­дем, потому что за все время моей практики единственное применение для них нашлось только вот в такой схеме релаксационного генератора, причем описываемый тут аналог работает лучше, чем настоящий однопереходный транзистор (КТ117).

Для нас достаточно знать, что такое устройство работает следующим обра­зом: если напряжение на входе (то есть на соединенных эмиттерах VT1 и VT2) меньше, чем на соединенных базе VT1 и коллекторе VT2 (то есть на делителе R3—R4), то такой транзистор заперт. Если же напряжение на входе превысит напряжение на делителе R3—R4, то транзистор откроется, причем необычным образом — ток потечет от входа к эмиттеру транзистора VT2 и создаст падение напряжения на резисторе R5. В открытом состоянии он бу­дет, подобно тиристору, пребывать до тех пор, пока ток через него (напряже­ние на входе) не упадет до нуля. Резистор R6 нужен для более надежного за­пирания транзистора VT2.

Теперь понятно, как работает генератор: сначала конденсатор заряжается с постоянной времени, обусловленной его емкостью С и сопротивлением при­емника фоторезистора (обозначим его R\ и, когда напряжение на нем дос­тигнет половины напряжения питания (что обусловлено одинаковостью ре­зисторов R3 и R4), он очень быстро разрядится через открывшийся однопереходный транзистор, резистор R5 и подключенный параллельно с ним управляющий электрод тиристора, формируя импульс включения. Когда напряжение на конденсаторе станет мало, однопереходный транзистор за­кроется и все начнется сначала — конденсатор начнет заряжаться и т. д. Час­тоту генератора можно оценить по формуле/= MRC.

А что тиристор? Он теперь останется открытым до очередного перехода се­тевого напряжения через ноль, а затем будет ожидать следующего откры­вающего импульса. Меняя сопротивление фоторезистора, то есть изменяя входной ток светодиода оптрона, мы можем менять промежуток между от­крывающими импульсами и тем самым сдвигать их фазу относительно пе­риода сетевого напряжения.

Однако это еще довольно приблизительное описание того, что на самом деле происходит в этой схеме. Внимательный читатель давно заметил, что пита­ние генератора осуществляется прямо от аыпрямленного напряжения сети через резистор R7, величина которого подобрана таким образом, чтобы на­пряжение на элементах схемы даже на максимуме синусоиды не превышало бы примерно 30 В и не вывело бы элементы схемы из строя. Такое пульси­рующее питание в данном случае вовсе не просто суровая необходимость — оно крайне полезно.

Все дело в том, что частота любых генераторов с времязадающей RC-цепоч-кой весьма нестабильна и зависит от множества причин. Если бы мы исполь­зовали для питания такого генератора постоянное напряжение, то установ­ленный нами промежуток между импульсами быстро бы «уехал», и ни о каком стабильном сдвиге фазы и речи бы не шло — напряжение на нагрузке менялось бы хаотически. В данном же случае, когда тиристор открывается, он шунтирует мост (ток ограничен током нагрузки), все падение напряжения сети теперь приходится на нагрузку и напряжение питания генератора сни­жается почти до нуля (точнее — до утроенного значения падения на диоде). Когда это происходит, однопереходный транзистор, согласно описанному ранее алгоритму, откроется — ведь на входе у него напряжение, накопленное на конденсаторе, и оно рано или поздно превысит небольшое остаточное на­пряжение на делителе. Причем в конце концов это произойдет, даже если ти­ристор не откроется вовсе (в схемах без моста в цепи нагрузки, приведенных далее, работа тиристора не оказывает влияния на питание схемы), потому что в конце полупериода напряжение так или иначе упадет. Потому, независимо от того, насколько конденсатор заряжен, он к концу полупериода обязатель­но разрядится и к началу нового полупериода придет «чистенький». В конце очередного полупериода тиристор запирается, и с началом следующего гене­ратор опять начинает работать.

Это означает, что схема наша автоматически синхронизируется с частотой сети, и промежуток времени от начала очередного полупериода до возникно­вения запускающего тиристор импульса (фаза управляющего импульса) будет достаточно стабилен, независимо от внешних условий. Если вдруг вы захотите использовать в этой схеме вместо аналогового генератора микро­контроллер или просто логическую схему, то вам придется тоже обязательно синхронизировать его выходные импульсы с сетевым напряжением. В нашей же схеме можно, как это часто делают, ограничить напряжение на элементах схемы управления с помощью стабилитрона (его следует включать парал­лельно делителю R3—R4), но ни в коем случае не следует дополнительно еще и включать сглаживающий конденсатор.

Заметки на полях

Если подобрать управляющий резистор, у которого корпус и ручка надежно изолированы от контактов, то можно упростить конструкцию, если питать управляющую цепочку все же от сети. Для этого следует последовательно с резистором R7 поставить любой маломощный диод (катодом к R7, как показа­но на рис. 10.6 далее), а последовательно с ним, параллельно всей управ­ляющей цепочке — стабилитрон на 10—15 В (например, Д814Г, учтите, что ток через него составит порядка 30 мА, так что стабилитроны в стеклянных корпу­сах не подойдут), шунтированный электролитическим конденсатором емко­стью 47—100 мкФ. В принципе можно обойтись и без стабилитрона (тогда кон­денсатор должен быть на напряжение не менее 35 В), но так схема будет работать надежнее. Однако будьте осторожны, особенно при отладке схемы! Корпус такого устройства обязательно должен быть снаружи из пластика, а не из металла.

Если вникнуть в описанный алгоритм работы поглубже, то станет понятно, что при малых углах регулирования (до половины полупериода) генератор, в принципе, может выдать (а в схемах, описанных далее — и выдаст) за полу­период несколько импульсов, но это не должно нас смущать — тиристор за­пустится с первым пришедшим, а остальные просто сработают вхолостую.

Вот сколько тонкостей зарыто в такой, казалось бы, простой схеме!

Оптрон АОД130Б можно заменить на любой другой диодный оптрон, однако учтите, что отечественные оптроны старых моделей имеют очень небольшое пробивное напряжение изоляции (100—200 В). Впрочем, это критично толь­ко в том случае, если регулирующая схема (переменный резистор) гальвани­чески соединена с потенциалом, связанным с сетью — например, закорочена на корпус, который связан с настоящей землей. Так как это маловероятно, то в крайнем случае можно не обращать внимания на этот параметр, но все же использовать «нормальные» оптопары как-то спокойнее. Транзисторы КТ815Г и КТ814Г, вообще говоря, можно заменить любыми соответствую­щими маломощными транзисторами, скажем, КТ315Г/КТ361Г или КТ3102/КТ3107, потому что мощность транзистора тут большой роли не иг­рает. Но с более мощными схема может работать более стабильно из-за того, что у них в открытом состоянии внутренние сопротивления переходов суще­ственно ниже. Конденсатор С1, естественно, неполярный, керамический или с органическим диэлектриком.

Для больших токов нагрузки (превосходящих 1—2 А) тиристор придется по­ставить на радиатор 15—30 см^. Крупным недостатком этой простой и на­дежной схемы является наличие моста, через который течет тот же ток, что и через нагрузку. При указанных на схеме диодах, рассчитанных каждый на ток до 3 А, и тиристоре с предельным током 10 А мощность в нагрузке в принципе может достигать 1,3 кВт (так как через каждый диод ток течет только в течение полупериода, то ток через него и выделяющаяся на нем мощность наполовину меньше, чем на тиристоре). Производители диодов из серии 1N54XX в описании их характеристик хвастаются, что даже при макси­мальном токе дополнительного теплоотвода для них не требуется. Однако если рассчитывать на максимальнук) мощность, и тем более, если устройство будет собрано в герметичном корпусе, где будет, несомненно, очень жарко, то их все же лучше поменять на такие, которые мойсно устанавливать на ра­диатор, например, из серии КД202 с буквами от К до Р (так как эти диоды рассчитаны на ток до 5 А, то можно выжать мощность уже 2 кВт). Естест­венно, можно использовать и готовый мост, скажем, импортный KBL04.

Отладку надо начинать со сборки всей схемы, исключая тиристор с мостом и резистор R7. Регулирующую цепочку вход оптрона—R1—R2 (вместо пере­менника R1 впаяйте пока постоянный резистор) следует подсоединить к тому источнику питания, который будет использоваться в реальном регуляторе (можно применить любой нестабилизированный источник со встроенной вилкой или только его внутренности, как указано в главе 9). Напряжение ис­точника большого значения не имеет, оно может быть любым в диапазоне от 7 до 20 В. Питание остальной части схемы мы на период отладки обеспечи­ваем также от источника постоянного тока — можно от того же самого, что и регулирующая цепочка.

Затем постоянный резистор, заменяющий R1, перемыкаем накоротко с по­мощью проволочной перемычки, все включаем и смотрим осциллографом импульсы, которые должны появиться на резисторе R5. Если импульсов нет, это означает одно из двух — либо что-то неправильно собрано, либо вы их просто не видите, так как они достаточно короткие. Посмотрите тогда форму напряжения на конденсаторе С1 — там вы точно должны все поймать. Если конденсатор заряжается и разряжается как надо, попробуйте опять поймать импульсы, меняя длительность развертки и используя синхронизацию. После того как вы их поймаете, определите по сетке осциллографа и установкам времени развертки время промежутка между ними. Изменяя номинал рези­стора R2, это время нужно установить в пределах одной-полутора миллисе­кунд, меньше не надо — ранее мы уже узнали, что при малых фазовых сдви­гах регулирования все равно никакого не будет (30° сдвига и соответствует примерно 1,5 мс для частоты 50 Гц). После этого снимаем перемычку с R1.

В этом состоянии промежуток должен находиться в пределах 10—11 мс. Ес­ли это не так, то подберите этот резистор. Затем на его место следует впаять переменный резистор точно такого же номинала.

Наконец, отключаем осциллограф, подключаем резистор R6 и мост с тири­стором, а в качестве нагрузки подсоединяем обычную бытовую лампочку накаливания. Насчет мер предосторожности при работе с сетевым напряже­нием вам уже все, надеюсь, известно (если нет— перечитайте соответст­вующий фрагмент из главы 2). Не забудьте убедиться, что на макете не валя­ются обрезки выводов компонентов, которые могут замкнуть сетевое питание и устроить тем самым маленький атомный взрыв. Сначала включаете пита­ние регулирующей цепочки, потом — сеть. При вращении движка резистора R3 яркость лампы должна плавно меняться от максимума до полной темно­ты. В последнем случае волосок не должен светиться совсем, даже темно-красным свечением. Чтобы убедиться в том, что регулирование происходит именно до максимума, надо просто временно перемкнуть тиристор (осто­рожно! перемычку надо устанавливать только при выключенном сетевом пи­тании) — это и будет номинальная яркость лампы. Если диапазон регулиров­ки недостаточен или, наоборот, в начале или конце наблюдается значительный холостой ход — подберите резисторы R1—R2 поточнее.

Рис. 10.4. Вариант регулятора с двумя встречно-параллельными тиристорами

На рис. 10.4 изображен улучшенный вариант предыдущей схемы, который не требует мощного моста (управляющая оптроном цепочка не показана, она идентична предыдущему случаю) и обеспечивает через нагрузку не пульси­рующее, а переменное напряжение (как на осциллограмме рис. 10.2 внизу). Для того чтобы получить напряжение в нагрузке в оба полупериода, исполь­зуются два тиристора VD1 и VDT, включенные встречно-параллельно.

Управление ими осуществляется через импульсный трансформатор Т1, кото­рый представляет собой ферритовое кольцо марки 1000НН— 2000НН диа­метром от 10 до 20 мм. Обмотки намотаны проводом МГТФ-0,35. Первичная обмотка (I) содержит 20—30 витков, вторичные (II и III) наматываются вме­сте и содержат от 30 до 50 витков каждая. Обратите внимание на противопо­ложную полярность включения вторичных обмоток— если она иная, то включение нагрузки будет только в один из полупериодов. Через маломощ­ный мост КЦ407 питается схема генератора, работа которой не отличается от описанной ранее. Резистор R7 можно поставить и до моста в цепь перемен­ного напряжения, тогда требования к предельно допустимому напряжению диодов моста снижаются.

Рис. 10.5. Вариант регулятора с симистором вместо тиристора

Еще один вариант схемы, который позволяет вместо двух тиристоров исполь­зовать симистор (триак), показан на рис. 10.5. Отличается этот вариант тем, что генератор работает в обеих полярностях сетевого напряжения— в положи­тельном полупериоде работает аналог однопереходного транзистора с «-базой на транзисторах VT1 и VT2, как и ранее, а аналог однопереходного транзисто­ра противоположной полярности (с /7-базой) на транзисторах VT3 и VT4 делает все то же самое, но в отрицательном полупериоде напряжения. Таким образом управление симистором обеспечивается в обоих полупериодах. Это остроум­ное решение заимствовано с сайта electrostar.narod.ru/.

Однако, чтобы обеспечить здесь плавную регулировку, диодный оптрон не годится, так как он может работать только в определенной полярности, и приходится использовать резисторный оптрон АОР124Б. Его можно заме­нить любым другим резисторным оптроном (их не так-то и много разновид­ностей) или даже изготовить самостоятельно из светодиода и фотосопротив­ления (последних как раз в продаже предостаточно). Для этого достаточно закрепить светодиод эпоксидной смолой в стоячем положении на фотосопро­тивлении так, чтобы он смотрел прямо «в лицо» последнему, а потом плотно закрасить оставшуюся часть окна фоторезистора густой темной краской или залепить черной липкой лентой. Единственный, но существенный недостаток этой схемы по сравнению с предыдущими вариантами — резисторный оп­трон может вести себя не слишком стабильно, особенно при изменениях температуры. Поэтому такая схема, в силу своей простоты, может быть ре­комендована для использования в схемах регулирования мощности с обрат­ной связью, которая устраняет последствия нестабильности регулятора, на­пример, в схемах термостатов (см. главу 12).

Устройство плавного включения ламп накаливания

Лампы накаливания практически всегда перегорают при включении. Это происходит потому, что сопротивление вольфрамового волоска, как и любого металла, зависит от температуры — с повышением температуры оно повы­шается, причем так как перепад температур очень велик (порядка 2000 гра­дусов), то сопротивление холодной лампы может быть в десятки раз ниже, чем горящей. Например, у лампы 100 Вт, 220 В рабочее сопротивление должно быть почти 500 Ом, однако мультиметр у выкрученной из цоколя лампы покажет величину меньше 40 Ом. Большой начальный ток и приводит в выходу лампы из строя. Целесообразно при включении постепенно (в тече­ние 0,5—1 с) повышать напряжение — это может продлить срок службы лампы в несколько раз.

Такое устройство легко соорудить из схемы ручного регулятора в любом из ее вариантов путем небольшой переделки узла управления. Так как это уст­ройство не будет содержать органов ручного управления, то его можно пи­тать целиком прямо от сети без оговорок. Оптрон, тем не менее, мы сохра­ним — как удобное устройство управления. Переделки сведутся к тому, что мы заменим цепочку R1—R2 узлом, показанным на рис. 10.6. Здесь конден­сатор С2 (нумерация компонентов сохранена в соответствии с рис. 10.3) по­сле включения питания заряжается через резистор R1 с постоянной времени RC. Так как изначально конденсатор разряжен, то тока через светодиод оп­трона не будет и генератор не работает — темповое сопротивление фоторе­зистора слишком велико. По мере заряда конденсатора напряжение на выхо­де эмиттерного повторителя будет возрастать, ток через оптрон будет увеличиваться, и в течение примерно 1 с он возрастет настолько, что фаза управляющих импульсов сдвинется к самому началу полупериода и яркость горения лампы станет максимальной. После выключения питания С2 разря­дится через цепочку переход база-эмиттер-Я2-светодиод оптрона, и схема придет в начальное состояние. Питание управляющего узла должно быть по­ложительным, поэтому мы его питаем через диод VD2.

Удобством в этой схеме является то, что особо тонкой настройки она не тре­бует. Соберите ее при указанных номиналах и сразу включите в сеть. Если яркость растет слишком быстро или, наоборот, медленно — подберите рези­стор R1. Если же она вообще не достигает максимальной, то уменьшите зна­чение резистора R2.

Рис. 10.6. Переделка узла управления для устройства плавного включения ламп накаливания

Подобных схем регуляторов очень много в радиолюбительской литературе и в Сети (см., например [22]), имеются и более компактные конструкции, в том числе такие, которые представляют собой двухполюсник и могут подклю­чаться в разрыв цепи нагрузки. Естественно, схемы подобных регуляторов выпускают и в интегральном исполнении.

nauchebe.net

Регулятор мощности на микросхеме КР1182ПМ1