|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Симисторний світлорегулятор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення Пропонований до уваги читачів світлорегулятор дозволяє регулювати яскравість освітлення в приміщеннях, потужність побутових нагрівальних елементів, швидкість обертання двигунів змінного струму. Його можна використовувати і для зменшення пускового струму ламп розжарювання, що продовжує термін їхньої служби. Світлорегулятор управляється кнопками, що дає можливість вмикати та вимикати навантаження на помітній відстані від керованого об'єкта. А щоб кнопку легко можна було знайти у темряві, поряд з нею встановлюється світлодіод, який світиться лише при вимкненому освітленні. Цей регулятор виконаний на базі пристрою, описаного в статті С. Бірюкова "Сімісторні регулятори потужності" ("Радіо", 1996 № 1, с. 44 - 46). На відміну від нього, пропонований у цій статті світлорегулятор не відключається повністю від мережі, що вимагало доопрацювати його з метою зниження споживаного струму. В результаті струм знизився до 1,5 мА у всіх режимах роботи. Після доопрацювання розширився діапазон регулювання потужності. При стоватному навантаженні він становить близько 99%. Принципова схема світлорегулятора показано на рис. 1. Для керування симістором VS1 необхідний формувач коротких імпульсів, один із висновків якого з'єднаний з мережним проводом. Живиться формувач від джерела, зібраного на елементах С2, R2, VD1 – VD3, С4, С5. Діоди VD1, VD2 виконують функції випрямляча. Випрямлена напруга стабілізується на рівні 10 В стабілітроном VD3. Конденсатори С4, С5 входять до складу фільтра, що згладжує, причому С4 шунтує в основному високочастотні мережеві перешкоди, які не пригнічуються оксидним конденсатором С5 через його значної паразитної індуктивності.
При позитивному напрузі на аноді більшість симісторів можна відкрити імпульсами будь-якої (щодо катода) полярності, що надходять на електрод, що управляє, а при негативному - імпульсами тільки негативної полярності. Позитивне виведення джерела живлення описуваного регулятора з'єднаний з катодом симистора. В результаті на його електроді, що управляє, будуть формуватися негативні імпульси при будь-якій полярності на аноді. При використанні фазоімпульсного методу потужність у навантаженні регулюється шляхом зміни частини напівперіоду напруги, протягом якої симистор пропускає струм. Для цього необхідно виділити початок кожного напівперіоду мережевої напруги (йому відповідає напруга, рівна або близька до нуля), а потім протягом 10 мс (тривалість половини періоду напруги мережі частотою 50 Гц) сформувати сам керуючий імпульс. Таким чином, чим раніше буде відкриватися симістор, тим більша потужність виділятиметься на навантаженні. Формувач імпульсів частотою 100 Гц зібраний на елементах VT1, VT2, R4, R5, R8. Протягом позитивного напівперіоду напруги мережі відкритий транзистор VT1, протягом негативного - транзистор VT2. Резистор R5 обмежує базовий струм транзисторів. Резистор R8 виконує функції колекторного навантаження обох транзисторів. Коли мережна напруга близька до нуля, обидва транзистори закриті і напруга на колекторах дорівнює напругі на виході мінусового джерела живлення. При цьому на вході 1 елемента DD1.1 утворюються короткі імпульси негативної полярності, що відповідають початку кожного напівперіоду напруги. У включеному стані регулятора на вході елемента 2 DD1.1 присутня напруга, відповідне високому логічному рівню, тому негативні імпульси на вході 1 цього елемента інвертуються ним і надходять на базу транзистора VT5, включеного за схемою емітерного повторювача. Струм, що протікає через нього, заряджає конденсатор С8 практично до напруги джерела живлення. Розряджається конденсатор через ланцюг R9, R10, R12, VT4. При розрядці його до напруги, що відповідає пороговому, перемикаються елементи DD1.2 та DD1.3. Спад напруги, що виникає на виході елемента 11 DD1.3, диференціюється ланцюгом C9R13 і у вигляді імпульсу тривалістю близько 12 мкс через інвертор DD1.4 надходить на підсилювач струму на транзисторі VT6, а потім на керуючий електрод симистора VS1. Змінним резистором R10 регулюють тривалість розрядки конденсатора С8, від якої залежить момент включення симістора, а значить, і ефективна напруга на навантаженні. Стабілітрон VD5 забезпечує надійний запуск світлорегулюючого пристрою. За його відсутності в перший момент включення регулятора після перерви в роботі через керуючий перехід симистора і транзистор VT6 починає текти струм, що не дає зарядитися конденсатору фільтра С5 і перешкоджає зростанню напруги джерела живлення до номінального значення. Резистор R15 обмежує струм через керуючий перехід симистора. Необхідність такого обмеження викликана не забезпеченням безпеки експлуатації стабілітрона та симістора (такий короткий імпульс струму не може вивести їх з ладу), а можливим погіршенням економічності світлорегулятора. На інверторі DD2.1 та тригері DD3.1 зібрано пристрій управління включенням та вимкненням світлорегулятора, на транзисторі VT4 – вузол плавного включення навантаження, а на елементах DD2.2, DD2.3, VT7, HL1 – вузол підсвічування кнопки SB1 (SB2 – SBn ). При початковому включенні регулятора або після пропадання напруги мережного ланцюжок C3R3 формує позитивний імпульс на вході R тригера DD3.1, що встановлює його в нульовий стан, при якому навантаження вимкнена. Елемент DD3.1 реагує на позитивний перепад напруги на вході З і при кожній його появі змінює свій стан на протилежний. Ланцюжок R1C1 пригнічує брязкіт контактів кнопки SB1. Через резистор R1 визначається також напруга на вході інвертора DD2.1. При натисканні на кнопку SB1 на виході цього елемента виникає позитивний перепад напруги, що перемикає тригер DD3.1 одиничний стан. Високий логічний рівень, що з'являється у своїй прямому виході тригера, дозволяє роботу логічного елемента DD1.1. Одночасно через резистор R6 конденсатор С6 заряджається практично до 10 В. У міру зростання напруги на цьому конденсаторі збільшується напруга на затворі транзистора VT4 і плавно зменшується опір каналу, досягаючи мінімуму через 5...7 після початку зарядки конденсатора С6. Оскільки канал транзистора VT4 послідовно з резистором R10 включений в ланцюг розрядки конденсатора С8, потужність у навантаженні плавно зростає до рівня, встановленого резистором R10. Резистор R11 створює мінімальне негативне зсув на затворі транзистора VT4, яке забезпечує повне вимкнення світлорегулятора при нульовому опорі резистора R10. Це зміщення необхідно ще й у тому, щоб за включенні светорегулятора відразу включалося навантаження. Конденсатор С7 шунтує резистор R11 змінної напруги, виключаючи його з ланцюга розрядки конденсатора С8. Низький рівень напруги з входу інверсного тригера DD3.1 закриває транзистор VT3 і забороняє перемикання інверторів DD2.2 і DD2.3. В результаті транзистор VT7 залишається закритим, струм через нього не тече і включений до його емітерного ланцюга світлодіод HL1 не горить. При наступному натисканні на кнопку SB1 (SB2-SBn) тригер знову переходить у нульовий стан. Логічний нуль з виходу 13 забороняє перемикання елемента DD1.1, і на виході останнього встановлюється високий логічний рівень, що підтримує відкритий стан транзистора VT5. В результаті конденсатор С8 буде заряджений до максимальної напруги, а навантаження знеструмлене. Присутній на виході 12 тригера рівень логічного нуля відкриє транзистор VT3, через який швидко розрядиться конденсатор С6, і світлорегулятор буде готовий до нового включення. Високий логічний рівень напруги з 12 виходу тригера надійде також на входи 13 і 9 логічних елементів DD2.2, DD2.3 і дозволить їм пропустити негативні імпульси з навантаження транзисторів VT1, VT2. Ці імпульси відкриють на короткий час транзистор VT7, і світлодіод HL1, що включений в його емітерний ланцюг, загориться. Резистор R14 обмежує середній струм через світлодіод, щоб не перевантажувати джерело живлення, інакше його напруга почне падати. Усі деталі світлорегулятора, окрім симістора VS1 та світлодіода HL1, змонтовані на друкованій платі з одностороннього фольгованого склотекстоліту. Креслення плати показано на рис. 2 а, а розташування на ній деталей - на рис. 2, б.
При монтажі можна використовувати постійні резистори С2 - ЗЗН або МЛТ та будь-який змінний резистор вказаного на принциповій схемі опору. Конденсатори С1, С2, С8 - К73-15, К77 - 3 та інші серії К70 - К78, конденсатор С2 повинен бути розрахований на напругу не менше 250 В. Конденсатор C3 - будь-який оксидний, С4, С9 – керамічні КМ – 5, К10 – 17, С5 – К50 – 24 або К50 – 29, С6, С7 – К53 – 14. На місці діодів можуть працювати КД510, КД509 з будь-яким буквеним індексом. Стабілітрон VD3 - будь-який з напругою стабілізації 10 В. Транзистори VT1, VT2 можуть бути будь-якими кремнієвими малопотужними структури pnp з коефіцієнтом передачі струму більше 100. Транзистори VT3, VT6, VT7 - малопотужні кремнієві, VT5 - серії КТ201 з будь-яким. Підійдуть також кремнієві малопотужні транзистори структури npn, але в цьому випадку потрібно включити пристрій діод VD4, показаний на схемі штриховою лінією. Діод захищає емітерний перехід від пробою зворотним напругою, що з'являється на ньому щоразу після закривання транзистора VT5. Польовий транзистор із серії КП305 з будь-яким буквеним індексом. Запобіжник FU1 повинен бути розрахований на струм не менше струму навантаження. Налагодження світлорегулятора зводиться до підбору резистора R11. Насамперед розривають ланцюг, що з'єднує виведення 2 елемента DD1.1 та висновок 13 тригера DD3.1. Потім висновок 2 DD1.1 з'єднують з його висновком 1. Після цього двигун резистора R10 встановлюють нижнє за схемою положення. На місце резистора R11 включають змінний резистор опором 100 кОм, і встановлюють його двигун в таке положення, щоб опір, що включений в ланцюг, дорівнювало нулю. Далі включають світлорегулятор в мережу і чекають доки на виході джерела живлення не встановиться номінальна напруга 10 В. Потім, контролюючи за допомогою осцилографа форму імпульсів струму в навантаженні, збільшують опір змінного резистора (R11) доти, доки симістор VS1 не перестане відкриватися. Після цього кілька разів включають і вимикають навантаження, щоразу перевіряючи, чи надійно транзистор VT4 закриває симістор VS1. Потім змінний резистор замінюють постійним і відновлюють з'єднання 2 виведення елемента DD1.1 з висновком 13 тригера DD3.1. За бажанням установкою та підбором резистора R12 можна домогтися, щоб максимальному опору резистора R10, що працює як реостат, відповідала нульова напруга на навантаженні. Щоб при повному включенні навантаження на симістор падало можливо менше напруга, він повинен відкриватися можливо швидше після початку напівперіоду. Для цього формувач імпульсів переходу напруги мережі через нуль повинен виробляти досить короткі імпульси. Їх мінімізації домагаються підбором резисторів R4 та R8. Зменшувати опір резистора R5 небажано, ТВК як при цьому зросте споживана потужність. Світлорегулятор має таку хорошу особливість: якщо навантаження було включене, то після короткочасного пропадання напруги в мережі (на час не більше 2 хв) воно знову ввімкнеться. Це відбувається тому, що конденсатор С5 у фільтрі джерела живлення розряджається дуже повільно, тому жоден логічний елемент не перемикається. При налагодженні світлорегулятора та його практичному використанні слід пам'ятати, що всі елементи, включаючи вісь змінного резистора, знаходяться під напругою мережі. Для обмеження струму через світлодіод HL1 резистор R14 доцільно перенести з базового ланцюга транзистора VT7 ланцюг його емітера, зменшивши опір R14 до 0,5...1 кОм. Автор: О.Руденко, м.Харків, Україна
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Супутники полетять дзеркальною парою ▪ CC2591 - мікросхема високочастотного підсилювача ▪ Квантові точки - світильники майбутнього ▪ Квантові комп'ютери для обробки даних
▪ розділ сайту Блоки живлення. Добірка статей ▪ стаття Джон Рей. Знамениті афоризми ▪ стаття Хто був першим американським президентом? Детальна відповідь ▪ стаття Страховий агент. Посадова інструкція
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page