8 основних схем регуляторів власноруч. Топ-6 марок регуляторів із Китаю. 2 схеми. 4 Найзапитанніші про регулятори напруги.+ ТЕСТ для самоконтролю

Регулятор напруги– це спеціалізований електротехнічний прилад, призначений для плавної зміни або налаштування напруги, що живить електричний пристрій.

Регулятор напруги

Важливо пам'ятати! Прилади цього типу призначені для зміни та налаштування напруги живлення, а не струму. Струм регулюється корисним навантаженням!

ТЕСТ:

4 питання на тему регуляторів напруги

1. Для чого потрібний регулятор:

а) Зміна напруги на виході із приладу.

б) Розривання ланцюга електричного струму

1. Від чого залежить потужність регулятора:

а) Від вхідного джерела струму та від виконавчого органу

б) Від розмірів споживача

1. Основні деталі приладу, які збираються своїми руками:

а) Стабілітрон та діод

б) Симистор та тиристор

1. Для чого потрібні регулятори 0-5 вольт:

а) Живити стабілізованою напругою мікросхеми

б) Обмежувати струмоспоживання електричних ламп

Відповіді.

2 Найпоширеніші схеми РН 0-220 вольт своїми руками

Схема №1.

Найпростіший і зручний в експлуатації регулятор напруги - це регуляторна тиристорах, включених зустрічно. Це створить вихідний сигнал синусоїдального виду необхідної величини.

Вхідна напруга величиною до 220в через запобіжник надходить на навантаження, а по другому провіднику через кнопку включення синусоїдальна напівхвиля потрапляє на катод і анод. тиристорів VS1 та VS2. А через змінний резистор R2 здійснюється регулювання вихідного сигналу. Два діоди VD1 і VD2 залишають після себе тільки позитивну напівхвилю, що надходить на керуючий електрод одного з тиристорів,що призводить до його відкриття.

Важливо! Чим вище струмовий сигнал на ключі тиристора, тим сильніше він відкриється, тобто тим більше струм зможе пропустити через себе.

Для контролю вхідного живлення передбачено індикаторну лампочку, а для налаштування вихідного – вольтметр.

Схема №2.

Відмінна риса цієї схеми - заміна двох тиристорів одним симистором.Це спрощує схему, робить її компактнішою і простішою у виготовленні.

У схемі також є запобіжник і кнопка включення, і регулювальний резистор R3, а керує він базою симістора, це один з небагатьох напівпровідникових приладів з можливістю працювати зі змінним струмом. Струм, проходячи через резистор R3, набуває певного значення, воно і керуватиме ступенем відкриття симистора.Після цього воно випрямляється на діодному мосту VD1 і через резистор, що обмежує, потрапляє на ключовий електрод симістора VS2. Інші елементи схеми, такі як конденсатори С1, С2, С3 та С4 служать для гасіння пульсацій вхідного сигналу та його фільтрації від сторонніх шумів та частот нерегламентованої частоти.

Як уникнути 3 частих помилок під час роботи з симістором.

1. Літера, після кодового позначення симистора говорить про його граничну робочу напругу: А - 100В, Б - 200В, В - 300В, Г - 400В. Тому не варто брати прилад з літерою А та Б для регулювання 0-220 вольт – такий симистор вийде з ладу.
2. Симистор, як і будь-який інший напівпровідниковий прилад сильно нагрівається під час роботи, слід розглянути варіант установки радіатора або активної системи охолодження.
3. При використанні симістора в ланцюгах навантажень із великим споживанням струму необхідно чітко підбирати прилад під заявлену мету. Наприклад, люстра, в якій встановлено 5 лампочок по 100 ватів, кожна буде споживати сумарно струм величиною 2 ампера. Вибираючи за каталогом, необхідно дивитися на максимальний робочий струм приладу. Так симисторМАС97А6 розрахований всього на 0,4 ампера і не витримає такого навантаження, а МАС228А8 здатний пропустити до 8 А і підійде для цього навантаження.

3 Основні моменти при виготовленні потужного РН та струму своїми руками

Прилад керує навантаженням до 3000 Вт. Побудований він на використанні потужного симістора, а затвором або ключем його керує диністор.

Діністор- Це теж, що і симистор, тільки без керуючого висновку. Якщо симисторвідкривається і починає пропускати через себе струм, коли на його основі виникає керуюча напруга і залишається відкритим доки вона не пропаде, то диністорвідкриється, якщо між його анодом і катодом з'явиться різниця потенціалів вище за бар'єр відкриття. Він залишатиметься незачиненим, поки між електродами не впаде струм нижче рівня замикання.

Як тільки на електрод, що управляє, потрапить позитивний потенціал, він відкриється і пропустить змінний струм, і чим сильнішим буде цей сигнал, тим вище буде напруга між його висновками, а значить і на навантаженні. Щоб регулювати ступінь відкриття, використовується ланцюг розв'язки, що складається з диністора VS1 і резисторів R3 і R4. Цей ланцюг встановлює граничний струм на ключі симистора,конденсатори згладжують пульсації на вхідному сигналі.

2 основних принципи при виготовленні РН 0-5 вольт

1. Для перетворення вхідного високого потенціалу на низький постійний використовують спеціальні мікросхеми серії LM.
2. Живлення мікросхем проводиться лише постійним струмом.

Розглянемо ці принципи докладніше та розберемо типову схему регулятора.

Мікросхеми серії LM призначені для зниження високої постійної напруги до низьких значень. Для цього в корпусі приладу є 3 висновки:

• Перший висновок – вхідний сигнал.
• Другий висновок – вихідний сигнал.
• Третій висновок – керуючий електрод.

Принцип роботи приладу дуже простий – вхідна висока напруга позитивної величини надходить на вхідний вихід і потім перетворюється всередині мікросхеми. Ступінь трансформації залежатиме від сили та величини сигналу на керуючій «ніжці». Відповідно до задає імпульс на виході буде створюватися позитивна напруга від 0 вольт до граничного для даної серії.

Вхідна напруга, величиною не вище 28 вольт і обов'язково випрямлена подається на схему. Взяти його можна з вторинної силової обмотки трансформатораабо з регулятора, що працює з високою напругою. Після цього позитивний потенціал надходить виведення мікросхеми 3. Конденсатор С1 згладжує пульсацію вхідного сигналу. Змінний резистор R1 величиною 5000 ом задає вихідний сигнал. Чим вище струм, який він пропускає через себе, тим вище відкривається мікросхема. Вихідна напруга 0-5 вольт знімається з виходу 2 і через конденсатор, що згладжує, С2 потрапляє на навантаження. Чим вище ємність конденсатор, тим рівніше воно на виході.

Регулятор напруги 0 - 220в

Топ 4 стабілізуючі мікросхеми 0-5 вольт:

1. КР1157- Вітчизняна мікросхема, з межею за вхідним сигналом до 25 вольт і струмом навантаження не вище 0.1 ампер.
2. 142ЕН5А- Мікросхема з максимальним вихідним струмом 3 ампера, на вхід подається не вище 15 вольт.
3. TS7805CZ– прилад з допустимими струмами до 1.5 ампер та підвищеною вхідною напругою до 40 вольт.
4. L4960- Імпульсна мікросхема з максимальним струмом навантаження до 2.5 А. Вхідний вольтаж не повинен перевищувати 40 вольт.

РН на 2 транзисторах

Цей вид застосовується у схемах особливо потужних регуляторів. У цьому випадку струм навантаження також передається через симістор, але керування ключовим висновком відбувається через каскад транзисторів.Це реалізується так: змінним резистором регулюється струм, який надходить на базу першого малопотужного транзистора, а через колектор-еміторний перехід керує базою другого потужного транзистораі вже він відкриває та закриває симистор. Це реалізує принцип максимально плавного управління великими струмами на навантаженні.

Відповіді на 4 найчастіші питання щодо регуляторів:

1. Яке допустиме відхилення вихідної напруги? Для заводських приладів великих фірм відхилення не перевищуватиме +-5%
2. Від чого залежить потужність регулятора? Вихідна потужність безпосередньо залежить від джерела живлення та від симістора, який комутує ланцюг.
3. Навіщо потрібні регулятори 0-5 вольт? Ці прилади найчастіше використовують для живлення мікросхем та різних монтажних плат.
4. Навіщо потрібний побутовий регулятор 0-220 вольт? Вони застосовуються для плавного включення та вимкнення побутових електроприладів.

4 Схеми РН своїми руками та схема підключення

Коротко розглянемо кожну із схем, особливості, переваги.

Схема 1.

Дуже проста схема для підключення та плавного регулювання паяльника. Використовується, щоб запобігти розгоранню та перегріву жала паяльника. У схемі використовується потужний симистор,яким керує ланцюжок тиристор-змінний резистор.

Схема 2.

Схема, заснована на використанні мікросхеми фазового регулювання типу 1182ПМ1.Вона керує ступенем відкриття симистора,який керує навантаженням. Застосовуються для плавного регулювання міри світності лампочок розжарювання.

Схема 3.

Найпростіша схема регулювання накалом тиснула паяльника. Виконана за дуже компактною схемою з використанням доступних компонентів. Керує навантаженням один тиристор, рівень включення якого регулює змінний резистор. Також є діод, для захисту від зворотної напруги.

Китайський РН на 220 вольт

В наші часи товари з Китаю стали досить популярною темою, від загальної тенденції не відстають і китайські регулятори напруги. Розглянемо найпопулярніші китайські моделі та порівняємо їх основні характеристики.

Існує можливість вибрати будь-який регулятор саме під свої вимоги та потреби. В середньому один ват корисної потужності коштує менше 20 центів, і це дуже вигідна ціна. Але все ж таки, варто звертати увагу на якість деталей та складання, для товарів з Китаю вона, як і раніше, залишається дуже низькою.

Дещо кращі результати дають схеми з використанням двох тиристорів, включених зустрічно – паралельно: і місця не треба для зайвих діодів, та й тиристорам працювати легше. Така схема показано малюнку 1.

Керуючі імпульси кожного тиристора виробляються окремо схемою на динисторах V3, V4 і конденсаторах C1, C2. Потужність у навантаженні регулюється змінним резистором R5.

Але два тиристори це теж недозволена розкіш. Тому електронна промисловість освоїла випуск симісторів, чи, як їх інакше називають симетричних тиристорів.

Габаритами і формою корпусу схожий на звичайний тиристор, тільки всередині нього «живуть» два тиристори, з'єднані точно так, як на малюнку 1 з'єднані тиристори V1 і V2. При цьому симистор має лише один керуючий електрод, що спрощує і схему керування. Загалом, як сіамські близнюки.

Рисунок 1. Схема тиристорного регулятора потужності із двома тиристорами

Зовсім проста схема управління виходить з використанням як пороговий елемент звичайної неонової лампочки. Радіоаматори люди запасливі, схожі на гоголівського Плюшкіна, і зберігають у запасах багато всякого мотлоху. Адже відомо, що мотлох це така річ, що вчора викинув, а завтра вона вже потрібна. Тому відшукати в мотлоху неонову лампочку, що залишилася від ремонту електричного чайника, особливих труднощів не уявляє.

Історична довідка

На неонових лампочках колись робили генератори звукових частот. Точніше сказати звукові пробники. Форма коливань таких генераторів пилкоподібна. Використовуючи кілька неонових ламп, будувалися схеми мультивібраторів, крім того, неонові лампи були невід'ємною частиною амплітудних селекторів. На неонках найпростіше збирати всякі мигалки, з періодом навіть у кілька секунд. Достатньо лише підібрати резистор та конденсатор відповідних номіналів.

Схема регулятора потужності на симістор з неоновою лампочкою показана на малюнку 2.

Малюнок 2.

Конденсатор C1 заряджається від мережі через навантаження Rн та резистори R1…R3. Коли напруга на конденсаторі досягає напруги запалювання неонової лампи HL1, лампа запалюється, і конденсатор C1 розряджається по ланцюзі R3, HL1, електрод, що управляє - катод симістора VS1, що призводить до відкривання симістора. Резистором R1 можна змінювати швидкість заряду конденсатора C1, отже і фазу відкриття симістора.

Але неонова лампа на сьогодні це чистої води екзотика. Це ж можна сказати про транзисторах КТ117 і динисторах КН102. Сучасна електронна промисловість пропонує для подібних цілей двополярний DB3.

Логіка роботи диністора дуже проста: при включенні в електричний ланцюг диністор закритий. При збільшенні напруги до певної величини (напруга відкриття) диністор відкривається та проводить струм. Ну, точно, як неонова лампа. При цьому необхідно подати напругу певної полярності, як у діода.

Усередині DB3 заховано два диністори, включені зустрічно - паралельно, що дозволяє застосовувати його в ланцюгах змінного струму. І не треба стежити за дотриманням полярності, DB3 сам визначить, що треба робити. Спрацьовує DB3 при напрузі близько 32...33В, причому прямий струм може досягати 2А. Основне призначення цього скромного радіоелемента - ланцюги запуску, а також енергозберігаючих ламп або КЛЛ. Саме з плат несправних КЛЛ, які вдається відремонтувати не завжди, і видобувають диністори DB3.

Зовсім небагато деталей знадобиться створення регулятора з урахуванням диністора DB3. Схема регулятора показано малюнку 3.

Рисунок 3. Схема реглятора з урахуванням динистора

Схема дуже схожа на схему з неоновою лампою, тому особливих пояснень не потребує. Як тільки напруга на конденсаторі C1 досягне напруги спрацьовування диністора T2, останній відкривається і конденсатор розряджається на керуючий електрод симістора T1, симістор відкривається і пропускає струм навантаження. Фаза імпульсу, що управляє, залежить від швидкості заряду конденсатора C1, яка регулюється змінним резистором R1.

Але електронна техніка не стоїть на місці, удосконалюються не лише телевізори та комп'ютери. Фазові регулятори потужності випускаються у вигляді інтегральних мікросхем. Досить популярна серед радіоаматорів мікросхема фазового регулятора потужності , типова схема включення якої, показано малюнку 4.

Малюнок 4. Типова схема включення мікросхеми фазового регулятора потужності КР1182ПМ1

Мікросхема виконана у пластиковому корпусі DIP-16. Усього кілька деталей перетворюють її на фазовий регулятор потужності. Максимальна регульована потужність має перевищувати 150Вт. При цьому навіть не потрібно встановити мікросхему на радіатор. Допускається паралельне з'єднання мікросхем - просто тупо один корпус ставиться поверх іншого, і кожен висновок верхньої мікросхеми припаюється до однойменного виведення нижньої. Зовнішніх деталей залишається стільки, як показано на схемі.

Для управління роботою мікросхеми є висновки 3 і 6. До них підключається змінний резистор R1, що регулює потужність. Сюди підключається контакт SA1, при замиканні якого навантаження відключається.

Біля висновків 3 і 6 можна побачити маркування C- і C+. Саме в такій полярності можна досить великої ємності (приблизно 200...500мкФ), що при розмиканні контакту SA1 забезпечить плавне включення навантаження, причому до рівня, який був встановлений змінним резистором R1. Такий алгоритм керування дуже корисний для ламп розжарювання.

Звичайно, існують ще й інші типи регуляторів потужності, що працюють за іншими алгоритмами. Все частіше трапляються схеми, . Але в одній статті про все розповісти неможливо.

Трансформатори, як і електродвигуни, мають сталевий сердечник. У ньому верхня і нижня напівхвилі напруги повинні бути обов'язково симетричні. Саме із цією метою використовуються регулятори. Тиристори самі собою займаються зміною фази. Використовуватися вони можуть не тільки на трансформаторах, а й на лампах розжарювання, а також нагрівачах.

Якщо розглядати активну напругу, то тут потрібні схеми, здатні впоратися з великим навантаженням для здійснення індуктивного процесу. Деякі фахівці в ланцюгах використовують симістори, проте вони не підходять для трансформаторів з потужністю понад 300 В. У даному випадку проблема полягає у розкиданні позитивної та негативної полярностей. На сьогоднішній день з високим активним навантаженням дозволяють впоратися випрямні мости. Завдяки їм керуючий імпульс зрештою досягає струму утримання.

Схема простого регулятора

Схема простого регулятора включає безпосередньо тиристор замикаючого типу і контролер для управління граничною напругою. Для стабілізації струму на початку ланцюга використовуються транзистори. Перед контролером обов'язково застосовуються конденсатори. Деякі використовують комбіновані аналоги, проте це спірне питання. У разі оцінюється ємність конденсаторів, з потужності трансформатора. Якщо говорити про негативну полярність, то котушки індуктивності встановлюються лише з первинною обмоткою. З'єднання з мікроконтролером у схемі може відбуватися через підсилювач.

Чи реально зробити регулятор самостійно?

Тиристорний регулятор напруги своїми руками можна зробити, дотримуючись стандартних схем. Якщо розглядати високовольтні модифікації, резистори найкраще використовувати герметизованого типу. Граничний опір вони здатні витримувати лише на рівні 6 Ом. Як правило, вакуумні аналоги стабільніші в роботі, але активні параметри у них занижені. Резистори загального призначення у разі краще взагалі розглядати. Номінальний опір вони в середньому витримують лише на рівні 2 Ом. У зв'язку з цим регулятор матиме серйозні проблеми з перетворенням струму.

Для високої потужності розсіювання використовуються конденсатори класу РР201. Вони відрізняються гарною точністю, високоомний дріт для них підходить ідеально. В останню чергу підбирається мікроконтролер зі схемою. Низькочастотні елементи у разі не розглядаються. Одноканальні модулятори слід використовувати лише на пару із підсилювачами. Встановлюються вони у першого, а також у другого резисторів.

Пристрої постійної напруги

Тиристорні регулятори постійної напруги добре підходять для імпульсних кіл. Конденсатори в них зазвичай використовуються тільки електролітичного типу. Однак їх цілком можна замінити на твердотільні аналоги. Хороша пропускна спроможність струму забезпечується за рахунок випрямного моста. Для високої точності регулятора використовуються резистори комбінованого типу. Опір максимум вони здатні підтримувати на позначці 12 Ом. Аноди у схемі можуть бути присутніми тільки алюмінієві. Провідність у них досить хороша, нагрів конденсатора не відбувається дуже швидко.

Використання елементів вакуумного типу у пристроях взагалі не виправдане. У цій ситуації тиристорні регулятори напруги постійного струму відчують істотне зниження частоти. Для налаштування параметрів пристрою застосовують мікросхеми класу СР1145. Як правило, вони розраховані на багатоканальність і портів мають щонайменше чотири. Усього роз'ємів у них передбачено шість. Інтенсивність відмов у такій схемі можна скоротити за рахунок використання запобіжників. До джерела живлення слід підключати тільки через резистор.

Регулятори змінної напруги

Тиристорний регулятор змінної напруги вихідну потужність в середньому має на рівні 320 В. Досягається за рахунок швидкого протікання процесу індуктивності. Випрямні мости у стандартній схемі застосовуються досить рідко. Тиристори для регуляторів зазвичай беруться чотириелектродні. Виходів у них передбачено лише три. За рахунок високих динамічних характеристик граничний опір вони витримують лише на рівні 13 Ом.

Максимальна напруга на виході дорівнює 200 В. За рахунок високої тепловіддачі підсилювачі у схемі абсолютно не потрібні. Управління тиристором здійснюється за допомогою мікроконтролера, який з'єднується із платою. Транзистори, що замикаються, встановлюються перед конденсаторами. Також висока провідність забезпечується за рахунок анодного кола. Електричний сигнал у разі швидко передається від микроконтроллера на випрямний міст. Проблеми з негативною полярністю вирішуються рахунок підвищення граничної частоти до 55 Гц. Управління оптичним сигналом відбувається за допомогою електродів на виході.

Моделі для заряджання акумуляторів

Тиристорний регулятор напруги заряджання акумулятора (схема показана нижче) відрізняється своєю компактністю. Максимум опір у ланцюзі він здатний витримувати лише на рівні 3 Ом. При цьому струмове навантаження може становити лише 4 А. Все це говорить про слабкі характеристики таких регуляторів. Конденсатори у системі часто використовуються комбінованого типу.

Місткість у багатьох випадках у них не перевищує 60 пФ. Однак багато в цій ситуації залежить від їхньої серії. Транзистори в регуляторах використовують малопотужні. Це необхідно для того, щоб показник розсіювання не був таким великим. Балістичні транзистори у разі підходять погано. Пов'язано це з тим, що вони здатні пропускати струм тільки в одному напрямку. В результаті напруга на вході та виході сильно відрізнятиметься.

Особливості регуляторів для первинки трансформаторів

Тиристорний регулятор напруги для первинного трансформатора резистори використовує еммітерного типу. Завдяки цьому показник провідності є досить хорошим. Загалом такі регулятори відрізняються своєю стабільністю. Стабілізатори на них встановлюються звичайнісінькі. Для управління потужністю використовуються мікроконтролери класу ІР22. Коефіцієнт посилення струму у разі буде високим. Транзистори однієї полярності регуляторів зазначеного типу не походять. Також фахівці радять уникати ізольованих затворів для з'єднання елементів. І тут динамічні характеристики регулятора значно знизяться. Пов'язано це з тим, що на виході з мікроконтролера підвищиться негативний опір.

Регулятор на тиристорі КУ 202

Тиристорний регулятор напруги КУ 202 оснащується двоканальним мікроконтролером. Усього роз'ємів у нього передбачено три. Діодні мости у стандартній схемі використовуються досить рідко. У деяких випадках можна зустріти різні стабілітрони. Застосовуються вони виключно збільшення граничної вихідний потужності. Також вони здатні стабілізувати робочу частоту регуляторах. Конденсатори у таких пристроях доцільніше використовувати комбінований тип. За рахунок цього можна значно знизити коефіцієнт розсіювання. Також слід враховувати пропускну спроможність тиристорів. Для вихідного анодного ланцюга найкраще підходять біполярні резистори.

Модифікація з тиристором КУ 202Н

Тиристорний регулятор напруги КУ 202Н здатний швидко передавати сигнал. Таким чином, керувати граничним струмом можна з великою швидкістю. Тепловіддача у цьому випадку буде невисокою. Максимум навантаження пристрій повинен тримати на позначці 5 А. Все це дозволить безперешкодно справлятися з перешкодами різної амплітуди. Також не слід забувати про номінальний опір на вході ланцюга. З використанням даних тиристорів в регуляторах процес індукції здійснюється при вимкнених замикаючих механізмах.

Схема регулятора КУ 201л

Тиристорний регулятор напруги КУ 201л включає біполярні транзистори, а також багатоканальний мікроконтролер. Конденсатори у системі використовуються лише комбінованого типу. Електролітичні напівпровідники у регуляторах зустрічаються досить рідко. Зрештою це сильно відбивається на провідності катода.

Твердотільні резистори необхідні лише для стабілізації струму на початку ланцюга. Резистори з діелектриками можуть використовуватися на пару з випрямляючими мостами. Загалом зазначені тиристори здатні похвалитися високою точністю. Однак вони досить чутливі та робочу температуру тримають на низькому рівні. За рахунок цього інтенсивність відмов може бути фатальною.

Регулятор із тиристором КУ 201а

Конденсатори передбачає тиристорний регулятор напруги підстроювального типу. Номінальна ємність у них становить 5 пФ. У свою чергу граничний опір вони витримують рівно 30 Ом. Висока провідність струму забезпечується за рахунок цікавої побудови транзисторів. Розташовуються вони з обох боків від джерела живлення. При цьому важливо відзначити, що струм проходить через резистори у всіх напрямках. Як замикаючий механізм представлений мікроконтролер серії ППР233. Періодичне підстроювання системи з його допомогою можна робити.

Параметри пристрою з тиристором КУ 101г

Для підключення до високовольтних трансформаторів використовують зазначені тиристорні регулятори напруги. Схеми їх припускають використання конденсаторів з граничною ємністю лише на рівні 50 пФ. Підрядкові аналоги не здатні похвалитися такими показниками. Випрямні мости у системі відіграють важливу роль.

Для стабілізації напруги додатково можуть використовуватись біполярні транзистори. Мікроконтролери у пристроях граничний опір мають витримувати лише на рівні 30 Ом. Безпосередньо індукційний процес відбувається досить швидко. Використовувати підсилювачі в регуляторах можна. Багато в чому це допоможе підвищити поріг провідності. Чутливість таких регуляторів бажає кращого. Гранична температура тиристорів сягає 40 градусів. У зв'язку з цим вони потребують вентиляторів для охолодження системи.

Властивості регулятора з тиристором КУ 104а

З трансформаторами, потужність яких перевищує 400, працюють зазначені тиристорні регулятори напруги. Схеми розташування основних елементів вони можуть різнитися. У цьому випадку гранична частота повинна бути на рівні 60 Гц. Все це зрештою надає величезне навантаження на транзистори. Тут вони застосовуються закритого типу.

Завдяки цьому продуктивність таких пристроїв значно підвищується. На виході робоча напруга в середньому становить 250 В. Використовувати керамічні конденсатори в даному випадку недоцільно. Також велике питання у фахівців викликає застосування підстроювальних механізмів для регулювання рівня струму.

Через проблему з електрикою люди все частіше купують регулятори потужності. Не секрет, що різкі перепади, а також надмірно знижену або підвищену напругу згубно впливають на побутові прилади. Для того щоб не допустити псування майна, необхідно користуватися регулятором напруги, який захистить від короткого замикання та різних негативних факторів електронні прилади.

Типи регуляторів

В наш час на ринку можна побачити безліч різних регуляторів як для всього будинку, так і малопотужних окремих побутових приладів. Існують транзисторні регулятори напруги, тиристорні, механічні (регулювання напруги здійснюється за допомогою механічного бігунка з графітовим стрижнем на кінці). Але найпоширенішим є симісторний регулятор напруги. Основою цього приладу є симістори, які дозволяють різко зреагувати на стрибки напруги та згладити їх.

Симистор є елементом, що містить п'ять p-n переходів. Цей радіоелемент має можливість пропускати струм як у напрямі, і у зворотному.

Ці компоненти можна спостерігати в різній побутовій техніці, починаючи від фенів і настільних ламп і закінчуючи паяльниками, де необхідне плавне регулювання.

Принцип роботи симистора досить простий. Це свого роду електронний ключ, який закриває двері, то відкриває їх із заданою частотою. При відкритті P-N переходу симістор він пропускає невелику частину напівхвилі і споживач отримує тільки частину номінальної потужності. Тобто чим більше відкривається PN перехід, тим більше потужності отримує споживач.

До переваг цього елемента можна віднести:

У зв'язку з вищесказаними перевагами симістори та регулятори на їх основі використовуються досить часто.

Ця схема досить проста у збиранні і не вимагає великої кількості деталей. Такий регулятор можна застосувати для регулювання не тільки температури паяльника, а й звичайних ламп розжарювання та світлодіодних. До цієї схеми можна підключати різні дрилі, болгарки, пилососи, шліфувальні машини, які спочатку йшли без плавного регулювання швидкості.

Ось такий регулятор напруги своїми руками можна зібрати з наступних деталей:

• R1 – резистор 20 кОм, потужністю 0,25 Вт.
• R2 – змінний резистор 400-500 кОм.
• R3 – 3 кОм, 0,25 Вт.
• R4-300 Ом, 0,5 Вт.
• C1 C2 - неполярні конденсатори 0,05 Мкф.
• C3 – 0,1 Мкф, 400 ст.
• DB3 – диністор.
• BT139-600 - Сімістор необхідно підібрати в залежності від навантаження, яке буде підключено. Прилад, зібраний за цією схемою, може регулювати струм завбільшки 18А.
• До симістор бажано застосувати радіатор, так як елемент досить сильно гріється.

Схема перевірена та працює досить стабільно при різних видах навантаження..

Існує ще одна схема універсального регулятора потужності.

На вхід схеми подається змінна напруга 220, а на виході вже 220 постійного струму. Ця схема має у своєму арсеналі вже більше деталей, відповідно і складність збирання підвищується. На вихід схеми можна підключити будь-який споживач (постійного струму). У більшості будинків та квартир люди намагаються поставити енергозберігаючі лампи. Не кожен регулятор подолає плавне регулювання такої лампи, наприклад, тиристорний регулятор використовувати небажано. Ця схема дозволяє безперешкодно підключати ці лампи і робити з них свого роду каганці.

Особливість схеми полягає в тому, що при включенні ламп на мінімум усі побутові прилади мають бути відключені від мережі. Після цього в лічильнику спрацює компенсатор, і диск повільно зупиниться, а світло продовжуватиме горіти. Це можливість зібрати симісторний регулятор потужності своїми руками. Номінали деталей потрібних для збирання, можна побачити на схемі.

Ще одна цікава схема, яка дозволяє підключити навантаження до 5А і потужністю до 1000Вт.

Регулятор зібраний на базі симистора BT06-600. Принцип роботи цієї схеми полягає у відкритті переходу симистора. Чим більше елемент відкритий, тим більше потужність надходить на навантаження. А також у схемі є світлодіод, який дасть знати, працює пристрій чи ні. Перелік деталей, які знадобляться для складання апарату:

• R1 – резистор 3.9 кОм та R2 – 500 кОм своєрідний дільник напруги, який служить для зарядки конденсатора С1.
• конденсатор С1-0,22 мкФ.
• диністор D1 – 1N4148.
• світлодіод D2 служить для індикації роботи пристрою.
• диністори D3 - DB4 U1 - BT06-600.
• клем для підключення навантаження P1, P2.
• резистор R3 - 22кОм та потужністю 2 вт
• конденсатор C2 - 0.22мкФ розрахований на напругу не менше ніж 400 В.

Симистори і тиристори з успіхом використовуються як пускачі. Іноді необхідно запустити дуже потужні тени, керувати включенням зварювального потужного обладнання, де сила струму досягає 300-400 А. Механічне включення та вимкнення за допомогою контакторів поступається симісторному пускачеві через швидке зношування контакторів, до того ж при механічному включенні виникає дуга, яка також згубно впливає контактори. Тому доцільним використовуватиме симистори для цих цілей. Ось одна із схем.

Усі номінали та перелік деталей вказані на Мал. 4. Перевагою цієї схеми є повна гальванічна розв'язка від мережі, що забезпечить безпеку у разі пошкодження.

Нерідко у господарстві необхідно виконати зварювальні роботи. Якщо є готовий інверторний зварювальний апарат, то зварювання не становить особливих труднощів, оскільки в апараті є регулювання струму. У більшості людей немає такого зварювального і доводиться користуватися звичайним зварювальним трансформаторним, в якому регулювання струму здійснюється шляхом зміни опору, що досить незручно.

На тих, хто пробував використовувати як регулятор симістор, чекає розчарування. Він не регулюватиме потужність. Це з фазовим зрушенням, через що під час короткого імпульсу напівпровідниковий ключ не встигає перейти у «відкритий» режим.

Але існує вихід із цієї ситуації. Слід подати на електрод керуючий однотипний імпульс або подавати на УЕ (керуючий електрод) постійний сигнал, поки не буде прохід через нуль. Схема регулятора виглядає так:

Звичайно, схема досить складна у складанні, але такий варіант вирішить усі проблеми з регулюванням. Тепер не потрібно буде користуватися громіздким опором, до того ж, дуже плавного регулювання не вийде. У випадку з симистором можливе досить плавне регулювання.

Якщо є постійні перепади напруги, а також знижена або підвищена напруга, рекомендується придбати симісторний регулятор або по можливості зробити регулятор своїми руками. Регулятор захистить побутову техніку, а також запобігає її псуванню.

Для того, щоб отримати якісну і красиву пайку потрібно правильно підібрати потужність паяльника і забезпечити певну температуру його жала в залежності від марки припою, що застосовується. Пропоную кілька схем саморобних тиристорних регуляторів температури нагріву паяльника, які з успіхом замінять багато промислових незрівнянних за ціною та складністю.

Увага, наведені нижче тиристорні схеми регуляторів температури гальванічно не розв'язані з еклектичною мережею і дотик до струмоведучих елементів схеми може призвести до ураження електричним струмом!

Для регулювання температури жала паяльника застосовують паяльні станції, у яких у ручному чи автоматичному режимі підтримується оптимальна температура жала паяльника. Доступність паяльної станції для домашнього майстра обмежена високою ціною. Для себе я питання регулювання температури вирішив, розробивши і виготовивши регулятор з ручним плавним регулюванням температури. Схему можна доопрацювати для автоматичної підтримки температури, але я не бачу в цьому сенсу, та й практика показала, що цілком достатньо ручного регулювання, так як напруга в мережі стабільна і температура в приміщенні теж.

Класична тиристорна схема регулятора

Класична тиристорна схема регулятора потужності паяльника не відповідала одному з головних моїх вимог, відсутності випромінюючих перешкод в мережу живлення та ефір. А для радіоаматора такі перешкоди унеможливлюють повноцінно займатися улюбленою справою. Якщо схему доповнити фільтром, конструкція вийде громіздкою. Але для багатьох випадків використання така схема тиристорного регулятора може успішно застосовуватися, наприклад, для регулювання яскравості світіння ламп розжарювання і нагрівальних приладів потужністю 20-60Вт. Тому я й вирішив уявити цю схему.

Для того, щоб зрозуміти, як працює схема, зупинюся докладніше на принципі роботи тиристора. Тиристор це напівпровідниковий прилад, який або відкритий, або закритий. щоб його відкрити, потрібно на електрод, що управляє, подати позитивну напругу 2-5 В залежно від типу тиристора, щодо катода (на схемі позначений k). Після того, як тиристор відкрився (опір між анодом і катодом буде дорівнює 0), закрити його через електрод, що управляє, не можливо. Тиристор буде відкритий до тих пір, поки напруга між його анодом і катодом (на схемі позначені a і k) не стане близьким до нульового значення. Отак усе просто.

Працює схема класичного регулятора в такий спосіб. Мережева напруга змінного струму подається через навантаження (лампочку розжарювання або обмотку паяльника), на бруківку випрямляча, виконану на діодах VD1-VD4. Діодний міст перетворює змінну напругу на постійне, що змінюється за синусоїдальним законом (діаграма 1). При знаходженні середнього виведення резистора R1 в крайньому лівому положенні його опір дорівнює 0 і коли напруга в мережі починає збільшуватися, конденсатор С1 починає заряджатися. Коли С1 зарядиться до напруги 2-5, через R2 струм піде на керуючий електрод VS1. Тиристор відкриється, закоротить діодний міст і через навантаження піде максимальний струм (верхня діаграма).

При повороті ручки змінного резистора R1, його опір збільшиться, струм заряду конденсатора С1 зменшиться і треба буде більше часу, щоб напруга на ньому досягла 2-5, тому тиристор вже відкриється не відразу, а через деякий час. Чим більше буде величина R1, тим більше буде час заряду С1, тиристор відкриватиметься пізніше і отримувана потужність навантаженням буде пропорційно менше. Таким чином, обертанням ручки змінного резистора здійснюється управління температурою нагріву паяльника або яскравістю свічення лампочки розжарювання.

Вище наведено класичну схему тиристорного регулятора виконану на тиристорі КУ202Н. Оскільки управління цим тиристором потрібен більший струм (за паспортом 100 мА, реальний близько 20 мА), то зменшено номінали резисторів R1 і R2, а R3 виключений, а величина електролітичного конденсатора збільшена. При повторенні схеми може виникнути необхідність збільшення номіналу С1 конденсатора до 20 мкФ.

Найпростіша тиристорна схема регулятора

Ось ще одна найпростіша схема тиристорного регулятора потужності, спрощений варіант класичного регулятора. Кількість деталей зведено до мінімуму. Замість чотирьох діодів VD1-VD4 використовується один VD1. Принцип роботи її такий самий, як і класичної схеми. Відрізняються схеми лише тим, що регулювання у цій схемі регулятора температури відбувається лише з позитивного періоду мережі, а негативний період проходи через VD1 без змін, тому потужність можна регулювати лише діапазоні від 50 до 100%. Для регулювання температури нагріву тиснула паяльника більшого і не потрібно. Якщо діод VD1 виключити, діапазон регулювання потужності стане від 0 до 50%.

Якщо розрив ланцюга від R1 і R2 додати диністор, наприклад КН102А, то електролітичний конденсатор С1 можна буде замінити на звичайний ємністю 0,1 mF. Тиристори для наведених вище схем підійдуть, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), розраховані на пряму напругу більше 300 В. Діоди теж практично будь-які, розраховані на зворотну напругу не менше 300 В.

Наведені вище схеми тиристорних регуляторів потужності з успіхом можна застосовувати для регулювання яскравості світильників, в яких встановлені лампочки розжарювання. Регулювати яскравість світіння світильників, в яких встановлені енергозберігаючі або світлодіодні лампочки, не вийде, тому що в таких лампочках вмонтовані електронні схеми, і регулятор просто порушуватиме їх нормальну роботу. Лампочки світитимуть на повну потужність або блиматимуть і це може навіть призвести до передчасного виходу з ладу.

Схеми можна застосовувати для регулювання при напрузі живлення в мережі змінного струму 36 В або 24 В. Потрібно тільки на порядок зменшити номінали резисторів і застосувати тиристор, відповідний навантаженню. Так паяльник потужністю 40 Вт при напрузі 36 буде споживати струм 1,1 А.

Тиристорна схема регулятора не випромінює перешкоди

Головна відмінність схеми регулятора потужності паяльника від вище представлених, це повна відсутність радіоперешкод в електричну мережу, так як всі перехідні процеси відбуваються в час, коли напруга в мережі живлення дорівнює нулю.

Приступаючи до розробки регулятора температури паяльника, я виходив з таких міркувань. Схема повинна бути простою, легко повторюваною, комплектуючі повинні бути дешевими і доступними, висока надійність, мінімальні габарити, ККД близький до 100%, відсутність випромінюючих перешкод, можливість модернізації.

Працює схема регулятора температури в такий спосіб. Напруга змінного струму від мережі живлення випрямляється діодним мостом VD1-VD4. З синусоїдального сигналу виходить постійна напруга, що змінюється амплітудою як половина синусоїди з частотою 100 Гц (діаграма 1). Далі струм проходить через обмежувальний резистор R1 на стабілітрон VD6, де напруга обмежується по амплітуді до 9, і має вже іншу форму (діаграма 2). Отримані імпульси заряджають через діод VD5 електролітичний конденсатор С1, створюючи напругу живлення близько 9 В для мікросхем DD1 і DD2. R2 виконує захисну функцію, обмежуючи максимально можливу напругу на VD5 і VD6 до 22, і забезпечує формування тактового імпульсу для роботи схеми. З R1 сформований сигнал подається ще на 5 і 6 висновки елемента 2АБО-НЕ логічної цифрової мікросхеми DD1.1, яка інвертує сигнал, що надходить і перетворює в короткі імпульси прямокутної форми (діаграма 3). З 4 виведення DD1 імпульси надходять на 8 висновок D тригера DD2.1, що працює в режимі тригера RS. DD2.1 також, як і DD1.1 виконує функцію інвертування та формування сигналу (діаграма 4).

Зверніть увагу, що сигнали на діаграмі 2 і 4 практично однакові, і здавалося, що сигнал R1 можна подавати прямо на 5 висновок DD2.1. Але дослідження показали, що в сигналі після R1 знаходиться багато перешкод, що приходять з мережі живлення і без подвійного формування схема працювала не стабільно. А ставити додатково LC фільтри, коли вільні логічні елементи не доцільно.

На тригері DD2.2 зібрана схема управління регулятора температури паяльника і працює наступним чином. На висновок 3 DD2.2 з виведення 13 DD2.1 надходять прямокутні імпульси, які позитивним фронтом перезаписують на виведенні 1 DD2.2 рівень, який в даний момент присутній на вході D мікросхеми (висновок 5). На виведенні 2 сигнал протилежного рівня. Розглянемо роботу DD2.2 докладно. Допустимо на висновку 2, логічна одиниця. Через резистори R4, R5 конденсатор С2 зарядиться до напруги живлення. При надходженні першого імпульсу з позитивним перепадом на виведенні 2 з'явиться 0 і конденсатор С2 через діод VD7 швидко розрядиться. Наступний позитивний перепад на виведенні 3 встановить на виведенні 2 логічну одиницю і через резистори R4 R5 конденсатор С2 почне заряджатися.

Час заряду визначається постійним часом R5 і С2. Чим величина R5 більша, тим довше заряджатиметься С2. Поки С2 не зарядиться до половини напруги живлення на висновку 5 буде логічний нуль і позитивні перепади імпульсів на вході 3 не будуть змінювати логічний рівень на висновку 2. Як тільки конденсатор зарядиться, процес повториться.

Таким чином, на виходи DD2.2 буде проходити тільки задане резистором R5 кількість імпульсів з мережі живлення, і найголовніше, перепади цих імпульсів будуть відбуватися, під час переходу напруги в мережі живлення через нуль. Звідси і перешкод від роботи регулятора температури.

З виведення 1 мікросхеми DD2.2 імпульси подаються на інвертор DD1.2, який служить виключення впливу тиристора VS1 працювати DD2.2. Резистор R6 обмежує струм керування тиристором VS1. Коли керуючий електрод VS1 подається позитивний потенціал, тиристор відкривається і паяльник подається напруга. Регулятор дає змогу регулювати потужність паяльника від 50 до 99%. Хоча резистор R5 змінний, регулювання за рахунок роботи DD2.2 нагрівання паяльника здійснюється східчасто. При R5 рівному нулю подається 50% потужності (діаграма 5), при повороті на деякий кут вже 66% (діаграма 6), далі вже 75% (діаграма 7). Таким чином, чим ближче до розрахункової потужності паяльника, тим плавніше працює регулювання, що дозволяє легко відрегулювати температуру жала паяльника. Наприклад, паяльник 40 Вт можна буде налаштувати на потужність від 20 до 40 Вт.

Конструкція та деталі регулятора температури

Усі деталі тиристорного регулятора температури розміщені на друкованій платі зі склотекстоліту. Так як схема не має гальванічної розв'язки з електричною мережею, плата вміщена у невеликий пластмасовий корпус колишнього адаптера з вилкою електричної. На вісь змінного резистора R5 надіта ручка із пластмаси. Навколо ручки на корпусі регулятора для зручності регулювання ступеня нагріву паяльника нанесена шкала з умовними цифрами.

Шнур, що йде від паяльника, припаяний безпосередньо до друкованої плати. Можна зробити з'єднання паяльника роз'ємним, тоді буде можливість підключати до регулятора температури інші паяльники. Як це не дивно, але струм, споживаний схемою керування регулятора температури, не перевищує 2 мА. Це менше, ніж споживає світлодіод у схемі підсвічування вимикачів освітлення. Тому вживання спеціальних заходів для забезпечення температурного режиму пристрою не потрібно.

Мікросхеми DD1 та DD2 будь-які 176 або 561 серії. Радянський тиристор КУ103В можна замінити, наприклад, сучасним тиристором MCR100-6 або MCR100-8, розраховані струм комутації до 0,8 А. У такому разі можна буде керувати нагріванням паяльника потужністю до 150 Вт. Діоди VD1-VD4 будь-які, розраховані на зворотну напругу не менше 300 В і струм не менше 0,5 А. Відмінно підійде IN4007 (Uоб = 1000, I = 1 А). Діоди VD5 та VD7 будь-які імпульсні. Стабілітрон VD6 будь-який малопотужний на напругу стабілізації близько 9 В. Конденсатори будь-якого типу. Резистори будь-які, R1 потужністю 0,5 Вт.

Регулятор потужності налаштовувати не потрібно. При справних деталях і без помилок монтаж запрацює відразу.

Схема розроблена багато років тому, коли комп'ютерів і лазерних принтерів не було в природі і тому креслення друкованої плати я робив за дідівською технологією на діаграмному папері з кроком сітки 2,5 мм. Потім креслення приклеював клеєм «Момент» на щільний папір, а самий папір до фольгованого склотекстоліту. Далі свердлилися отвори на саморобному свердлильному верстаті та руками викреслювалися доріжки майбутніх провідників та контактні майданчики для паяння деталей.

Креслення тиристорного регулятора температури збереглося. Ось його фотографія. Спочатку випрямний діодний міст VD1-VD4 був виконаний на мікроскладанні КЦ407, але після того, як двічі мікроскладання розірвало, замінив її чотирма діодами КД209.

Як знизити рівень перешкод від тиристорних регуляторів

Для зменшення перешкод випромінюваних тиристорними регуляторами потужності в електричну мережу застосовують феритові фільтри, що є феритовим кільцем з намотаними витками дроту. Такі феритові фільтри можна зустріти у всіх імпульсних блоках живлення комп'ютерів, телевізорів та інших виробах. Ефективним ферритовим фільтром, що пригнічує перешкоди, можна дооснастити будь-який тиристорний регулятор. Достатньо пропустити провід підключення до електричної мережі через феритове кільце.

Встановлювати феритовий фільтр потрібно якомога ближче до джерела перешкоди, тобто до місця встановлення тиристора. Ферритовий фільтр можна розміщувати як усередині корпусу приладу, так і із зовнішнього боку. Чим більше витків, тим краще феритовий фільтр придушуватиме перешкоди, але достатньо і просто просмикнути мережний провід через кільце.

Феритове кільце можна взяти з інтерфейсних проводів комп'ютерної техніки, моніторів, принтерів, сканерів. Якщо Ви звернете увагу на провід, що з'єднує системний блок комп'ютера з монітором або принтером, помітіть на проводі циліндричне потовщення ізоляції. Тут знаходиться феритовий фільтр високочастотних перешкод.

Достатньо ножиком розрізати пластикову ізоляцію і витягти феритове кільце. Напевно, у Вас або Ваших знайомих знайдеться не потрібний інтерфейсний кабель від струменевого принтера або старого кінескопного монітора.