Симисторний регулятор потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори

 Коментарі до статті

Компактний електронний регулятор, що дозволяє плавно і в досить широкому діапазоні змінювати яскравість свічення ниток ламп розжарювання, потужність побутового електронагрівача або швидкість обертання вала двигуна змінного струму, може змайструвати навіть не дуже досвідчений радіоаматор. Адже в основі запропонованого пристрою лежить знайоме багатьом за публікаціями попередніх аналогів і технічне рішення, що добре зарекомендувало себе: на симісторі з економічним управлінням за фазоімпульсним методом. До того ж важливу електричну схему доповнює докладно розроблена топологія друкованої плати з конкретизацією розташування елементів монтажу. Та й радіодеталі в конструкції використані досить поширені.

Серед переваг слід також відзначити використання КМОП-мікросхем, що дозволяють знизити струм, що споживається системою управління у всіх режимах, до мінімальних 1,5 мА і тому - не відключати її повністю від мережі. А заміна типового тумблера малогабаритною кнопкою, що розташовується разом зі світлодіодним індикатором поблизу навантаження, підвищує зручність її включення-вимкнення.

Зрозуміло, це ще не ідеал. Не всі логічні елементи мікросхем виявляються задіяними у роботі. Невикористовувані входи доводиться з'єднувати із "загальним" проводом.

Майже вся схема живиться джерела постійного струму, зібраного на VD1-VD3, С2, С4 і С5. Причому конденсатор С2 виконує роль реактивного опору, що гасить. Діоди VD1, VD2 утворюють двонапівперіодний випрямляч, напруга якого підтримується на рівні 10 В стабілітроном VD3 і згладжується сумарною ємністю С4 і С5. Конденсатор С4 шунтує в основному високочастотні перешкоди, що надходять від побутової електромережі, але не пригнічуються більш ємнісним "електролітом" через властиву йому значну паразитну індуктивність.

Наступна особливість джерела електроживлення пов'язана безпосередньо з симісторами. Адже більшість настільки характерних напівпровідникових приладів можна відкрити (при "плюсовій" напрузі на аноді) імпульсами будь-якої полярності, що подаються на електрод, що управляє, відносно катода, а при "мінусовому" Uа - тільки негативними. Тому позитивний висновок у джерела живлення з'єднаний не інакше як з катодом симистора, і на керуючому електроді будуть формуватися негативні імпульси при напрузі будь-якої полярності на аноді.

Для з'ясування суті не зайве, думається, нагадати про те, що фазоімпульсний метод дозволяє регулювати потужність в навантаженні зміною тієї частини напівперіоду напруги, протягом якої симистор пропускає струм. Значить, для правильної роботи пристрою необхідно перш за все виділити початок кожного напівперіоду (чому відповідає миттєва напруга в мережі, що дорівнює або близька нулю), а потім протягом 10 мс (тривалість напівперіоду напруги частотою 50 Гц) сформувати імпульс. І чим раніше відкриватимемо симістор, тим більша потужність буде виділятися на навантаженні.

Формувач імпульсів частотою 100 Гц зібраний на елементах VT1, VT2, R3, R4, R7. З появою позитивного напівперіоду на верхньому (за схемою) мережному дроті до емітерного переходу транзистора \/Т1 виявляється доданим напруга "полярності, що відкриває". Напівпровідниковий тріод дійсно стає відкритим, а його Uк – близьким до Uе. Падіння напруги на резисторі R3 наближається до 1 відкритого емітерного переходу транзистора VТ1, тому "зворотнозміщений" емітерний перехід транзистора \/Т2 не пробивається. При негативному напівперіод напівпровідникові тріоди змінюються ролями.

Резистор R4 обмежує струм через основи транзисторів. А R7, будучи колекторним навантаженням Т1 і VT2, задає нульовий потенціал на вході 1 логічного елемента DD1.1 (при закритих напівпровідникових тріодах).

Принципова електрична схема саморобного пристрою (символ "1" застосований для умовного позначення "загального" дроту, який заземлювати в пропонованому технічному рішенні категорично заборонено) (натисніть для збільшення)

Топологія друкованої плати (а) та розташування деталей (б) при монтажі

У моменти, коли U-мережі близько до нуля, струм через названі вище транзистори не тече, оскільки падіння напруги на резисторі R3 недостатньо для їх відмикання. Отже, Uк виявляється рівним напрузі на мінусовому виведенні джерела живлення. Через війну отримують короткі негативні імпульси, відповідні початку кожного напівперіоду мережі.

У включеному стані вході 2 DD1.1 високий рівень напруги. Тому негативні імпульси, що надходять на перший вхід, інвертуються логічним елементом і через емітерний повторювач (транзистор Т5) заряджають конденсатор С8 практично до напруги джерела живлення.

Розряд -через ланцюжок R8R9 і/Т4. При зниженні напруги до порогового елементи DD1.2, DD1.3 перемикаються. "Спад", надходячи з елемента DD1.3, диференціюється ланцюгом С9R12 і вже у вигляді імпульсу тривалістю близько 12 мкс включає (через інвертор DD1.4 і транзистор/Т6, що працює як підсилювач струму) симістор VS1.

Змінним резистором R9 регулюють тривалість розряду конденсатора С8, а значить змінюють момент включення симістора та ефективну напругу на навантаженні. Місткість конденсатора С9 визначає саму тривалість імпульсу відкривання симістора, резистор R12 задає потенціал на вході логічного елемента DD1.4. Що стосується стабілітрону VD6, то він забезпечує надійний запуск пристрою.

На інверторі DD2.1 та тригері DD3.1 зібрано вузол включення - вимкнення регулятора. Від цього ж вузла йдуть сигнали, що управляють, на інші частини схеми. Транзистор VT4 служить для плавного включення навантаження, а елементи DD2.2, DD2.3 разом із VT7 і VD5 забезпечують підсвічування кнопки.

При початковому включенні пристрою або після зникнення напруги мережі ланцюжок C3R2 формує позитивний імпульс на вході R логічного елемента DD3.1, що встановлює його в нульовий стан, при якому вимкнено навантаження. Виконуючи функції Т-тригера, DD3.1 чуйно реагує на позитивні перепади напруги на вході С. При кожній появі такого перепаду цей логічний елемент змінює свій стан на протилежний.

Ланцюжок R1C1 пригнічує брязкіт контактів, а резистор R1, що входить до її складу, задає потрібний потенціал на вході інвертора DD2.1. Натискання на будь-яку з кнопок SB викликає позитивний перепад напруги на виході даного елемента, перемикаючи тригер DD3 в одиничний стан. Виходить сигнал високого рівня йде на DD1.1, дозволяючи його роботу. При цьому створюються сприятливі умови для заряду конденсатора С6 до 10 через резистор R6. Опір каналу транзистора VT4 плавно зменшується і через 5-7 досягає свого мінімуму.

Але канал транзистора VT4 включений послідовно з резистором R9 ланцюг розряду конденсатора С8, і з підвищенням напруги на затворі VT4 потужність в навантаженні буде плавно зростати до рівня, встановленого резистором R9.

Резистор R10 створює мінімальне негативне зміщення на затворі для замикання регулятора при нульовому опорі резистора R9. Необхідність такої напруги зміщення обумовлена ​​тим, що після включення пристрою не повинно залишатися часу на виникнення нештатної ситуації, коли навантаження все ще знеструмлено, а конденсатор С7 виконує по змінному напрузі роль шунта для резистора R10, виключаючи його з розряду ланцюга вищеназваного С8.

Низький рівень інверсного виходу тригера закриває VT3 і забороняє перемикання інверторів DD2.2, DD2.3. На баеї транзистора VT7 зберігається високий рівень, і світлодіод VD5 не світиться.

Наступне натискання на будь-яку з кнопок SB знову перемикає тригер у нульовий стан. Логічний "0" з виходу тригера 13 заборонить перемикання елемента DD1.1, на його виході встановиться високий рівень. Отже, транзистор VT6 буде постійно відкритий, конденсатор С8 заряджений, а навантаження (наприклад, електролампа) знеструмлена. Логічна одиниця, надходячи з виходу 12 тригера через струмообмежувальний резистор R6, відкриє транзистор VT3, через який швидко розрядиться конденсатор С6, і це забезпечить підготовку пристрою до нового включення.

Високий рівень на входах 13 та 9 логічних елементів DD2.2, DD2.3 дозволить їм пропускати негативні імпульси з транзисторів VT1, VT2. Ці імпульси відкривають на короткий час транзистор VT7, і світлодіод спалахує. Резистор R13 обмежує середній струм через VD5 (щоб не перевантажувати джерело живлення, інакше напруга, що видається їм, почне падати).

Практично весь саморобний регулятор (за винятком роз'ємів, запобіжника, симістора і світлодіода) змонтований на друкованій платі з однобічно фольгованого склотекстоліту.

Транзистори VT1, VT2, VT7 можуть бути малопотужними кремнієвими, але обов'язково структури р-п-р, з коефіцієнтом передачі струму більше 100. Майже ті ж вимоги і до вибору VT3, VT6, крім самої структури. Вона тут п-pn. Як VT5 прийнятний напівпровідниковий тріод серії КТ201 (з будь-яким буквеним індексом наприкінці). Можна використовувати і кремнієві малопотужні транзистори структури np-п, убезпечивши таку заміну включенням VD4 (на малюнку виділено штриховим контуром). Діод захистить емітерний перехід від пробою зворотною напругою, яка з'являється після закриття транзистора VT5. На місці VT4 однаково добре працюють усі польові транзистори серії КП305.

Не дуже суворі критерії при підборі інших радіодеталей. Стабілітрон VT3 не є винятком - підійде будь-який з напругою стабілізації 10 В. Діоди з серій КД509, КД510, КД522. Конденсатори: С5 типу К50 – 24, К50 – 29; С6, С7 – К53; C3 - будь-який оксидний; С4, С9 – кремнієві; С1, С2, С8 - металлопленочные типів К70 - К78 (причому С2 розрахункова робоча напруга - щонайменше 250 У). Змінний резистор - будь-якого типу, його корпус з метою екранування з'єднують із "плюсовим" проводом ланцюга живлення. Постійні резистори – типу С2 – 33Н, МЛТ. Що стосується плавкого запобіжника FU1, він, звичайно ж, повинен відповідати струму конкретного навантаження.

Налагодження пристрою зводиться до підбору резистора R10 за такою методикою (викладається конспективно).

Виведення 2 елемента DD1.1 тимчасово від'єднують від ланцюга і підключають до виведення 1. Встановивши замість R10 змінний резистор номіналом 100 кОм, зменшують опір до нуля. Включають симісторний регулятор у мережу і хвилину-другу чекають, поки через "малоємнісний" С2 не зарядиться до номінальної напруги 10В електролітичний конденсатор С5.

Контролюючи по осцилографу форму імпульсів у навантаженні, збільшують опір змінного резистора - заміни R10 доти, доки симистор не перестає відкриватися. Потім кілька разів включають-вимикають навантаження, домагаючись наявними органами регулювання, щоб транзистор Т4, спрацьовуючи належним чином, надійно замикав VS1. Після цього змінний резистор замінюють постійним та відновлюють з'єднання виведення 2 DD1.1 згідно зі схемою.

Практика показує: установкою та підбором резистора R11 можна досягти того, що максимальному опору резистора R9, що працює як реостат, відповідатиме нульова напруга на навантаженні. А щоб при повному включенні навантаження досягти мінімізації падіння напруги на симісторі, його треба відкривати після початку напівперіоду якнайшвидше. Отже, формувач імпульсів переходу напруги мережі через нуль повинен виробляти досить короткі імпульси. Для їхньої мінімізації слід збільшувати опір резистора R3 і підбирати R7. Іти ж шляхом зниження номіналу R4 небажано - це енергорозтратність.

І ще. При налагодженні та практичному використанні симісторного регулятора не можна забувати, що з підключенням пристрою до мережі все, у тому числі і змінний резистор, виявляється під її високою напругою. А зі змінним струмом 220 В не жартують навіть якщо корпус електронної саморобки виконаний з добротного ізоляційного матеріалу.

Автор: О.Руденко

Дивіться інші статті розділу Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Електрика гасить пожежу 05.02.2012 Оборонна наукова агенція DARPA розробила новий метод гасіння пожеж - за допомогою електрики. Пожежа в бойовій машині, на борту корабля або в іншому обмеженому просторі становить смертельну небезпеку для людей. Сучасні технології пожежогасіння розроблені багато десятиліть тому і переважно використовують порушення хімічних реакцій у процесі горіння. Ключ до систем пожежогасіння майбутнього лежить у фізичній природі полум'я. Вода охолоджує предмет, що горить, вуглекислий газ душить вогонь, зменшуючи концентрацію кисню, хімічні реагенти, на кшталт газу хелон, переривають процес горіння. Всі ці технології мають серйозні недоліки, такі як токсичність, пошкодження цінного майна та обмежена ефективність щодо різних типів пожежі. Нова технологія DARPA успішно пригнічує вогонь та запобігає повторному загорянню за допомогою дестабілізації плазмового факела електромагнітними та акустичними полями. З фізичної точки зору полум'я - це холодна плазма, що включає рухливі електрони та позитивні повільні іони. Там можна впливати як хімічними реагентами, а й магнітним полем. В ході експерименту вчені DARPA демонструють, як за допомогою ручного електрода можна погасити метановий пальник без застосування будь-яких хімічних речовин. В даний час вчені працюють над технологією "електричного вогнегасника", що масштабується. Прототип нової системи пожежогасіння буде встановлено у відсіку невеликого транспортного засобу, на зразок автомобіля HUMVEE. У разі успішних випробувань, нова система напевно набуде широкого поширення в космічній, морській та наземній техніці.

Інші цікаві новини:

▪ Любов мозку до кордонів

▪ 64-Мп сенсор ISOCELL Bright GW1 для смартфонів

▪ Сон безпосередньо пов'язаний із зайвою вагою

▪ Низькотемпературний рекорд для квантових пристроїв

▪ Місяць запобіжить світовій енергетичній кризі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Будівельнику, домашньому майстру. Добірка статей

▪ стаття Жива хронологія. Крилатий вислів

▪ стаття Чому пілоти на зорі розвитку авіації масово носили шовкові шарфи? Детальна відповідь

▪ стаття Функціональний склад телевізорів Fergusson Довідник

▪ стаття САN-шина у сучасних автомобілях. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Магічне зникнення кубика. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024