Китайский регулятор мощности на симисторе. Подробности.- Elektrolife

Большую популярность у потребителей получил китайский регулятор мощности на

симисторе или диммер. Благодаря низкой цене и многообразию использования он пользуется не малым спросом. Кто уже разобрался в применении, тот использует его в быту. Кто еще нет, найдет ответы в этой статье. Далее рассмотрим:

Основные характеристики от производителя

Особенности: 

1. Специальный дизайн с 1,6 мм,  FR-4 высокой термостойкостью печатной платы. 
2. Безопасная и надежная работа с большим током. 
3. Конструкция двойной емкости: безопасный конденсатор и металлический пленочный конденсатор для более эффективной защиты.
4. Применяются материалы из алюминия и нержавеющей стали, более подходят для контроля температуры или контроля скорости и  для использования в промышленности.
5. Красивая и легкая, безопасная, удобная, Высококачественная продукция. Не ржавеет после длительного использования.  
6. В основном подходит для резистивных нагрузок, например, фонари. 

Технические характеристики: 

Диапазон напряжения: 10-220 В 
Максимальная мощность: 2000 Вт 
Вес нетто: 41,8 г 
Рабочее напряжение: AC 220 V 
Пластина радиатора размер: 48x35x30 мм 

Принципиальная схема китайского регулятора мощности на симисторе

Описание работы схемы

В основе схемы лежит

фазоимпульсное управление мощностью. При подаче на схему питания через двухзвенный RC-фильтр  в начале полупериода сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через резистор R2, и потенциометры R3, R4. С помощью переменных резисторов мы, по сути, меняем время заряда конденсатора С1. Чем больше сопротивление резисторов, тем дольше заряжается конденсатор.  Следовательно, динистор будет срабатывать реже и наоборот, т.е. меняется рабочая частота генератора.  Этот резистор с конденсатором образуют времязадающую или частотозадающую цепочку.

Когда на выводах конденсатора С1 напряжение достигнет значения примерно 32 вольта (напряжение переключения симметричного динистора DB3), динистор отпирается и конденсатор разряжается по цепи управляющего электрода симистора VS1.

  Разряд конденсатора происходит мгновенно, вызывая быстрое запирание симметричного динистора. Напряжение на выводах конденсатора С1 скоро вновь становится достаточным для возврата динистора в проводящее состояние и для того, чтобы вызвать появление нового импульса, отпирающего симистор.

При малом сопротивлении цепи R2-R3-R4 порог в 32 вольта достигается быстрее и симистор отпирается раньше, а более высокое сопротивление вызывает большую задержку момента отпирания симистора и, следовательно, уменьшение мощности в нагрузке. Подстроечный резистор R3 позволяет установить границы регулировки мощности.

Для защиты симистора необходима цепочка R1-C2. Она  необходима для  защиты от внешних перенапряжений, ограничения влияния dV/dt и тока перегрузки. Кроме того, разряд конденсатора С2 через симистор способствует его отпиранию, которое могло бы быть нарушено запаздыванием тока в индуктивной нагрузке.

Применение и некоторые замечания

Регуляторы можно использовать для широкого круга задач.

Они обладают большим КПД, т.к. работают в ключевом режиме. Их можно применять для регулировки освещения (только не светодиодного), при подключению к тэну или спирали можно регулировать температуру, регулировать скорость домашнего вентилятора, скорости вращения электроинструмента — сверлильных станков или дрелей, болгарок, шлифовальных машин и других устройств, где используются коллекторные двигатели. Коллекторные двигатели не столь прихотливы к принципу регулировки как асинхронные двигатели. Для  регулировки асинхронных двигателей применяются частотные преобразователи, которые имеют гораздо более сложную конструкцию, чем у диммера. 

Встроенный в болгарку регулятор

Мощность диммера зависит исключительно от силового компонента – симистора. Недостаток можно отметить то, что на переходе силового элемента симистора образуется падение напряжения , а следовательно и нагрев. С этим борятся установлением симистора на теплоотвод. Чем мощнее подключаемая нагрузка, тем больше радиатор и расчетный ток симистора.

Диммеры создают помехи. Поэтому необходима установка сетевых фильтров.

Конденсатор на схеме ниже осуществляет дополнительную фильтрацию при индуктивной нагрузке (электромотор, трансформатор и т.п.)

При нехватке пространства в месте установки можно обрезать как показано ниже

Надеюсь, мне удалось ответить на большинство ваших вопросов. Если они остались пишите в комменты, постараюсь ответить. Спасибо за ваше время, если материал был полезен, отметьте 5 звезд, пожалуйста, поддержите развитие сайта. Еще раз спасибо. Всем удачи.

Ссылки на основные компоненты:

Регулятор мощности на симисторе

Симисторы на 16 ампер

Симисторы на 20 ампер

Симистор BTA41-600B

• 2022-11-07T13:40:34+00:00

  Здравствуйте! Если конденсатор С1 не заряжается динистор будет постоянно открыт, через управляющий электрод будет постоянно протекать какой-то ток. Все зависит от того насколько испорчен конденсатор С1. При полном его пробое вся нагрузка ложится на резистор 4.7 кОм (особенно при выкрученном в ноль подстроечном резисторе на 470 кОм). Конденсатор лучше заменить даже, если он не показывает КЗ. Не забываем об емкостном сопротивлении, оно тоже меняется.

• 2022-10-30T08:08:16+00:00

  Валентин

  Доброго вам здоровья.

  Большое спасибо за обзор. Интересно и поучительно и хорошие комментарии.

  У меня в таком регуляторе очень хорошо горят сопротивление R2- 4,7 кОм и динисторы. Семистор не показывает замыкание между всеми ногами. Тут то и искать-это по моему или кондер С1 пробивает под напряжением или все таки дохлый семистор. Подскажите пож. почему так происходит. Спасибо.

• org/Comment» itemscope=»»>

  2022-09-30T20:54:46+00:00

  Можно убрать, для обогревателя он не обязателен

• 1

  2022-09-30T20:51:03+00:00

  Экспериментируйте! Возможно понадобится другой тип трансформатора, ведь на выходе трансформатора уже не будет нормальной синусоиды, фактически будут импульсы разной полярности с регулируемой скважностью. Применение трансформатора не лучший выбор, пробуйте на свой страх и риск

• 2022-09-28T11:56:04+00:00

  Сергей

  Здравствуйте. Прочитал о том, что в качестве нагрузки может быть трансформатор. Значит ли это, что можно регулируя на первичной обмотке, получить регулирование на вторичной (низкой) обмотке?

  Т.е. получить блок питания с регулируемым напряжением.

• 2022-09-21T06:31:13+00:00

  Сергей

  Скажите, пожалуйста, как избавиться от сильного шума устройства?

  Шумит именно схема! Я предполагаю, что это конденсатор C2.

  На какой его можно поменять или убрать совсем, может есть другое решение?

  Регулируется электроодеяло. Ночью под гул трудно уснуть…

• 2022-07-22T10:07:23+00:00

  Александр

  Спасибо большое!

• org/Comment» itemscope=»»>

  2

  2022-07-22T09:50:42+00:00

  Добрый день! Знаете, в целом работать будет, но нужно увеличивать номинальные значения некоторых элементов. Так C1 лучше увеличить до 500 В, иначе при случаянном выходе из строя динистора, он тут же взорвется. Динистор оставляем, значения R2 подымаем в два раза, R3 и R4 пока оставляем, если регулировка будет слабой можно попробовать увеличить. Защитную цепочку R1C2 меняем — резистор на 200 Ом, Конденсатор увеличиваем по напряжению, желательно в два раза. Или если нагрузка не будет индуктивная, R1C2 можно вообще выпаять. Симистор напряжения должен тянуть, его можно не трогать. В целом скорее сложнее будет настроить регулировку после увеличения напряжения, но при желании все можно!

• 2022-07-21T16:18:14+00:00

  org/Person»> Александр

  Добрый день! Подскажите пожалуйста, а можно ли этот регулятор использовать в однофазной сети 400 вольт? Может для этого надо что-то в схеме поменять?

• 1

  2022-06-06T20:02:26+00:00

  Здравствуйте, Владимир! Регулятор мощности — это не совсем регулятор напряжения. Максимальное напряжение все равно останется завышенным, уменьшается действующее напряжение — максимальное напряжение деленное на корень из двух. Регулятор напряжения обрезает синусоиду, что приведет к неправильной работе блоков питания бытовой аппаратуры и вероятном выходе ее из строя. Не рекомендую проводить такие эксперименты. 230-235 вольт вполне нормальное напряжение. Холодильники лучше переносят завышенное напряжение, чем заниженное. При сильно высоких значениях — только стабилизатор.

• 3

  2022-06-06T07:15:40+00:00

  org/Person»> Владимир

  у нас изначально завышено напряжение сети = 230 — 235в

  холодильник,стиральную машину, кондиционер можно подключать?

• 2022-03-31T15:11:43+00:00

  Ну понятно теперь, я так и думал. Там о киловатах нет речи. Одна плитка 60х60 и 4,5 м китайского греющего кабеля выдаёт всего 350-400Вт максимум, у меня их 3, вместо радиаторов,а нагревается до 75 градусов. этого вполне хватает.

  Благодарю за ответ.

• 1

  2022-03-31T13:56:11+00:00

  Использование регулятора для работы с нагревателем вполне допустимо. Регулятор будет срезать амплитуду синусоиды, соответственно мощность, поступающую на нагревательный элемент.
  Здесь главное не перегрузить встроенный симистор. Он рассчитан на ток до 16А (приблизительно 3,5 кВт, но с хорошим радиатором или с текущим до 2КВт). Чтобы не перегорали провода желательно исключить механический выключатель. Тот же симистор может работать как выключатель, но без искрения. Управлять симистором легко с помощью низкого напряжения. Если хотите разобраться здесь более подробно https://elektrolife.ru/elektroshemy/simistornaja-optopara-upravlenie-simistorom/. При управлении симистором схему легче автоматизировать.

• 1

  2022-03-31T13:19:55+00:00

  А можно его поставить в цепь с нагревательным элементом. Я сделал нагреватель из керамогранита с греющим кабелем. И не хотелось бы его постоянно включать и выключать, Я думаю поставить такой регулятор что бы на кабеле было постоянно напряжение, но он наверное тогда понижал или повышал бы температуру. Смысл в том что от частые

  отключений перегорают места соединения кабеля с проводом напряжения. Подскажите подойдёт этот регулятор. Или что бы вы посоветовали?

• 2021-03-23T18:54:26+00:00

  Не паникуйте, решение обычно на поверхности. В первую очередь проверьте симистор, возможно он пробит. Для ВТА-16 и подобных, если смотреть на лицевую сторону левая и средняя ножка не должны показывать замыкание. Если собирали на макетке, иногда контакты бывают отходят. Прозвоните db3 он не должен пропускать ток, при напряжении ниже 30 В. Схема не может не работать при исправных элементах и правильном соединении. Все будет ок!

• 2

  2021-03-23T11:44:05+00:00

  Вообще не работает на выходе 220 и все

• 2021-03-11T20:31:13+00:00

  Ток управления состоянием симистора проходит между управляющим электродом и анодом А1. Для открытия симистора нужно пропустить ток, так называемый Ig. Поэтому я и советовал Вам обратить внимание на внутреннюю структуру симистора. Ток не сможет протекать между А2 и управляющим электродом.

• 1

  2021-03-10T19:23:10+00:00

  Виталий

  Объясните мне, дураку, что изменится, если поменять А1 и А2? Цитирую Андрея «нужно поменять местами выводы А1 и А2…..а то собрал — не работает…»

• 2021-03-10T14:43:15+00:00

  Все дело в особенности размещения управляющего электрода. Он физически находится рядом с Анодом А1. Смотрите схему p-n-p соединений https://elektrolife.ru/teoriya/simistor-princip-raboty-fazoimpulsnoe-upravlenie/

• org/Comment» itemscope=»»>

  2

  2021-03-10T08:52:55+00:00

  Виталий

  А разве симистору не все равно, где у него А1, где А2???

• 2

  2020-12-13T23:55:27+00:00

  rustaste

  Приветствую. Ну было как то дело с регулятором тока для сварки TIG. Нужно было регулировать ток по первичной обмотке, что бы как то спастить от осцилятора. В итоге схема проработала полтора года и рассыпалась от вибрации. Недавно собрал на свеженькой плате ту же схему и поставил на сварку. Схема заработала с пол пинка. Схема достаточно надежна и проста в настройке. Вот ссылка https://hommad.ru/regulyator-peremennogo-toka-dlya-svarochnogo. html , тут описание со схемой и прочим

  С ув. Эдуард

• 1

  2020-11-08T12:56:51+00:00

  Ну, скажем присутствует она модуле, который произвожу не я. По поводу серии ВТА. Я не видел, чтобы производитель где-то указывал, что защитные цепочки устанавливать не нужно. Производитель говорит, что «благодаря своей технике сборки симисторы обеспечивают превосходные характеристики в области защиты от импульсных перенапряжений». В своих схемах я стараюсь не пренебрегать защитой с помощью RC-цепочек, даже если не использую индуктивную нагрузку. Видимо китайский производитель тоже не пренебрегает.

• 1

  2020-11-08T11:52:16+00:00

  org/Person»> Сергей

  Подскажите, серия симисторов BTA не требует использования снабберных ячеек , тем не менее вас она присутствует.

  Чем это можете объяснить?

• 1

  2020-04-09T20:48:16+00:00

  Нет,нет! Симистор просто сможет пропускать больший ток, при увеличении нагрузки (максимум, кажется, 25 А). Если нагрузку не менять симистор будет прохладней. При увеличении нагрузки возможно придется увеличить радиатор. Остальное без изменений.

• 1

  2020-04-08T11:21:15+00:00

  Алексей

  а если поставить втв 24, то по остальным комплектующим придется что то менять?

• org/Comment» itemscope=»»>

  1

  2019-11-22T22:12:59+00:00

  Спасибо. Недосмотрел.Схему поправил.

• 2019-11-22T09:25:50+00:00

  Андрей

  Схема не соответствует печатной плате…..на схеме ошибка….нужно поменять местами выводы А1 и А2…..а то собрал — не работает….пришлось разбираться

• 8

  2019-11-17T17:31:58+00:00

  Говоря простыми словами, подстроечный резистор поможет задать начальный уровень мощности. Например, при регулировке оборотов двигателя, двигатель может вообще остановиться при крайнем положении основного регулировочного резистора, либо дойти до минимально необходимых оборотов. Разные типы нагрузок требуют своей начальной настройки. Здесь поможет подстроечный резистор. Первая настройка производится индивидуально под напряжением, соблюдая осторожность.

• 1

  2019-11-17T13:37:35+00:00

  Евгений

  Зачем регулировочный винт у подстроечного резистора R3? На что влияет, и как с помощью его настраивать регулятор мощности?

Схемы тиристорных и симисторных регуляторов мощности

Для того, чтобы получить качественную и красивую пайку требуется правильно подобрать мощность паяльника и обеспечить определенную температуру его жала в зависимости от марки применяемого припоя. Предлагаю несколько схем самодельных тиристорных регуляторов температуры нагрева паяльника, которые с успехом заменят многие промышленные несравнимые по цене и сложности.

Внимание, нижеприведенные тиристорные схемы регуляторов температуры гальванически не развязаны с эклектической сетью и прикосновение к токоведущим элементам схемы может привести к поражению электрическим током!

Для регулировки температуры жала паяльника применяют паяльные станции, в которых в ручном или автоматическом режиме поддерживается оптимальная температура жала паяльника. Доступность паяльной станции для домашнего мастера ограничена высокой ценой. Для себя я вопрос по регулированию температуры решил, разработав и изготовив регулятор с ручной плавной регулировкой температуры. Схему можно доработать для автоматического поддержания температуры, но я не вижу в этом смысла, да и практика показала, вполне достаточно ручной регулировки, так как напряжение в сети стабильно и температура в помещении тоже.

Классическая тиристорная схема регулятора

Классическая тиристорная схема регулятора мощности паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом. Если схему дополнить фильтром, то конструкция получится громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт. Поэтому я и решил представить эту схему.

Для того, чтобы понять, как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт. чтобы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5 В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление между анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно. Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение между его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.

Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1). При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 2-5 В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1. Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма).

При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 2-5 В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время. Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше. Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.

Выше приведена классическая схема тиристорного регулятора выполненная на тиристоре КУ202Н. Так как для управления этим тиристором нужен больший ток (по паспорту 100 мА, реальный около 20 мА), то уменьшены номиналы резисторов R1 и R2, а R3 исключен, а величина электролитического конденсатора увеличена. При повторении схемы может возникнуть необходимость увеличения номинала конденсатора С1 до 20 мкФ.

Простейшая тиристорная схема регулятора

Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы. Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется. Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.

Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1 mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300 В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В.

Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания. Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.

Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36 В или 24 В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 Вт при напряжении 36 В будет потреблять ток 1,1 А.

Современная симисторная схема регулятора

Ниже приведена современная принципиальная электрическая схема симисторного регулятора мощности. Для того, чтобы разобраться в принципе работы регулятора мощности на симисторе нужно представлять, как он работает.

Симисторы в отличии от тиристоров, могут работать не только в цепях постоянного тока, а и переменного. В этом их главное отличие. Симистор также работает в ключевом режиме – или открыт, или закрыт. Для открытия перехода А1-А2 нужно подать на управляющий электрод G напряжение величиной 2-5 В относительно вывода А1. Симистор откроется и не закроется до тех пор, пока напряжение между выводами А1-А2 не станет равным нулю.

Работает схема симисторного регулятора мощности следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника) на вывод А1 симистора VS2 и один из выводов R2. При нахождении среднего вывода резистора R2 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 быстро заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 30 В произойдет пробой динистора VS1 и ток пойдет на управляющий электрод G VS2 и переход симистора А1-А2 откроется (график 1).

При повороте ручки переменного резистора R2, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 30 В. Поэтому симистор откроется через некоторое время. Чем больше будет величина R2, тем больше будет время заряда С1 и симистор будет открываться с большей задержкой. Таким образом на нагрузку будет поступать меньше энергии.

Приведенная классическая схема симисторного регулятора мощности может работать и при напряжении сети 127, 24 или 12 В. Достаточно только уменьшить номинал переменного резистора. В приведенной схеме мощность регулируется не от 0 вольт, а от 30, что более чем достаточно для практического применения. Это схема была успешно повторена при ремонте электронной схемы управления скоростью вращения электродвигателя блендера.

Тиристорная схема регулятора не излучающая помехи

Главное отличие схемы представляемого регулятора мощности паяльника от выше представленных, это полное отсутствие радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.

Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.

Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение переменного тока от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1). Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9 В для микросхем DD1 и DD2. R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22 В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3). С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4).

Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.

На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится. Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться.

Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядится до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядится, процесс повторится.

Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.

С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служит для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1. Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7). Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.

Конструкция и детали регулятора температуры

Все детали тиристорного регулятора температуры размещены на печатной плате из стеклотекстолита. Так как схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью, плата помещена в небольшой пластмассовый корпус бывшего адаптера с электрической вилкой. На ось переменного резистора R5 надета ручка из пластмассы. Вокруг ручки на корпусе регулятора, для удобства регулирования степени нагрева паяльника, нанесена шкала с условными цифрами.

Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники. Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения. Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.

Микросхемы DD1 и DD2 любые 176 или 561 серии. Советский тиристор КУ103В можно заменить, например, современным тиристором MCR100-6 или MCR100-8, рассчитанные на ток коммутации до 0,8 А. В таком случае можно будет управлять нагревом паяльника мощностью до 150 Вт. Диоды VD1-VD4 любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и ток не менее 0,5 А. Отлично подойдет IN4007 (Uоб=1000 В, I=1 А). Диоды VD5 и VD7 любые импульсные. Стабилитрон VD6 любой маломощный на напряжение стабилизации около 9 В. Конденсаторы любого типа. Резисторы любые, R1 мощностью 0,5 Вт.

Регулятор мощности настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.

Схема разработана много лет назад, когда компьютеров и тем более лазерных принтеров не было в природе и поэтому чертеж печатной платы я делал по дедовской технологии на диаграммной бумаге с шагом сетки 2,5 мм. Затем чертеж приклеивал клеем «Момент» на плотную бумагу, а саму бумагу к фольгированному стеклотекстолиту. Далее сверлились отверстия на самодельном сверлильном станке и руками вычерчивались дорожки будущих проводников и контактные площадки для пайки деталей.

Чертеж тиристорного регулятора температуры сохранился. Вот его фотография. Изначально выпрямительный диодный мост VD1-VD4 был выполнен на микросборке КЦ407, но после того, как два раза микросборку разорвало, заменил ее четырьмя диодами КД209.

Как снизить уровень помех от тиристорных регуляторов

Для уменьшения помех излучаемых тиристорными регуляторами мощности в электрическую сеть применяют ферритовые фильтры, представляющие собой ферритовое кольцо с намотанными витками провода. Такие ферритовые фильтры можно встретить во всех импульсных блоках питания компьютеров, телевизоров и в других изделиях. Эффективным, подавляющим помехи ферритовым фильтром можно дооснастить любой тиристорный регулятор. Достаточно пропустить провод подключения к электрической сети через ферритовое кольцо.

Устанавливать ферритовый фильтр нужно как можно ближе к источнику помехи, то есть к месту установки тиристора. Ферритовый фильтр можно размещать как внутри корпуса прибора, так и с внешней его стороны. Чем больше витков, тем лучше ферритовый фильтр будет подавлять помехи, но достаточно и просто продеть сетевой провод через кольцо.

Ферритовое кольцо можно взять с интерфейсных проводов компьютерной техники, мониторов, принтеров, сканеров. Если Вы обратите внимание на провод, соединяющий системный блок компьютера с монитором или принтером, то заметите на проводе цилиндрическое утолщение изоляции. В этом месте находится ферритовый фильтр высокочастотных помех.

Достаточно ножиком разрезать пластиковую изоляцию и извлечь ферритовое кольцо. Наверняка у Вас или Ваших знакомых найдется не нужный интерфейсный кабель от струйного принтера или старого кинескопного монитора.

Виталий Александрович 15.12.2016

Александр Николаевич, добрый вечер.

Сегодня собрал по Вашей схеме регулятор под заглавием в статье «Простейшая тиристорная схема регулятора». Но он у меня не работает, точнее, сильно греется конденсатор, два просто взорвались, если можно подскажите в чём причина.

Александр

Здравствуйте, Виталий Александрович!

Электролитический конденсатор может греться или взорваться если не соблюдена полярность его подключения или от превышения величины, поданного напряжения. В данной схеме величина напряжения на конденсаторе определяется величиной сопротивления нагрузки, R2 и от положения движка резистора R1. Расчетная его величина не должна превышать 25 В.

Поэтому и установлен конденсатор, рассчитанный на напряжение 25 В. Конденсатор выйдет из строя в случае пробоя диода VD1.

Любые бестрансформаторные схемы, работающие непосредственно от сети 220 В нужно очень аккуратно собирать, так как при ошибках элементы могут мгновенно выйти из строя.

Виталий Александрович

Оказалось, что напряжение конденсатора действительно ниже 25 В и второй вопрос. На сколько можно увеличить или уменьшить его ёмкость.

Александр

Емкость конденсатора не очень влияет на работу устройства и только определяет диапазон регулировки. Обычно емкость электролитических конденсаторов имеет разброс до 50%, так что его величину лучше определять экспериментально, включив в место паяльника электрическую лампочку. По ее яркости легко подобрать нужную емкость конденсатора и, в случае необходимости номиналы резисторов.

Схема регулятора вентилятора на симисторе и конденсаторе » Hackatronic

В этой статье вы узнаете о трех различных типах схемы регулятора вентилятора. Первый основан на резисторе, второй — на симисторе, а третий — на конденсаторе.

Вы, должно быть, видели эти обычные старые и большие резистивные регуляторы вентиляторов . Эти обычные регуляторы используют резистивные провода, подключенные между нагрузкой и источником. Между проводами есть несколько точек для подключения, каждая точка имеет определенное сопротивление. Скорость вентилятора регулируется переключением точек отвода. Здесь скорость прямо пропорциональна сопротивлению провода.

Основное преимущество заключается в том, что они очень долговечны и не издают гудящего шума на низких скоростях. В этих регуляторах в качестве резистивного материала используется нихромовая проволока, поэтому много энергии тратится впустую из-за тепла, выделяемого этими проволоками. На низких скоростях они потребляют почти такое же количество энергии на высокой скорости.

Нам нужен небольшой легкий и энергоэффективный регулятор. В основном у нас есть два типа электронных регуляторов вентиляторов: первый основан на симисторе, а второй — на конденсаторе.

Работа симистора, конструкция, характеристика VI и применение

A) Регулятор вентилятора на основе симистора:

В этой схеме регулятора вентилятора на основе симистора вам понадобятся четыре основных компонента, т. е. конденсатор, резистор, диак и сам симистор. Симистор полупроводниковый прибор относится к семейству тиристоров , это прибор типа ПНПН . Симистор работает как переключатель переменного тока и твердотельное реле. Его частота переключения составляет 400 Гц, что достаточно для этой цели.

Рабочие характеристики и характеристики vi симистора

характеристики vi диака

Компоненты, необходимые для цепи регулятора вентилятора на базе симистора:

• Конденсатор класса X 104K/400V
• Потенциометр 500 кОм
• Резистор R1 10 кОм
• Резистор R2 47 Ом
• Конденсатор С2 0,1 мкФ
• Симистор BT136
• Диак DB3

Цепь регулятора вентилятора Пояснение:

Цепь регулятора на основе симистора присутствует между нагрузкой и источником. Как вы можете видеть на схеме, диак подключается к затвору симистора. К другому выводу диака подключены потенциометр и конденсатор. Эта RC-цепь обеспечивает постоянную времени RC для включения и выключения диaка. Резистор 10 кОм включен последовательно с переменным резистором 500 кОм.

Цепь демпфера RC должна быть подключена параллельно с Triac BT136. Цепь демпфера RC содержит резистор, соединенный последовательно с конденсатором. Цепь демпфера RC используется для защиты симистора от любых всплесков высокого напряжения и обратной ЭДС, создаваемых индуктивными нагрузками, такими как вентилятор или двигатель. Используйте эту схему с индуктивной нагрузкой, с резистивной нагрузкой в ​​этом нет необходимости.

Работа симисторного регулятора вентилятора:

Диак представляет собой двунаправленный устройство имеет два диода в противоположных направлениях. Наш Triac также является двунаправленным устройством, которое может работать в обоих направлениях.

При включении питания симистор находится в выключенном состоянии, конденсатор C1 начинает заряжаться от нагрузки и резистора. В конце концов, напряжение конденсатора становится больше, чем напряжение пробоя диака (напряжение пробоя диака составляет около 32 В), диак включается и переключает симистор. Так включается симистор и замыкает цепь для нагрузки. После этого конденсатор начинает разряжаться, а напряжение на диаке DB3 начинает уменьшаться. Когда напряжение на диансире становится меньше, чем напряжение пробоя, диак отключается и переключает симистор в выключенное состояние. Это включение и выключение происходит очень быстро в зависимости от постоянной времени RC.

Обозначение, конструкция и характеристики ВИ

Зарядка и разрядка конденсаторов происходят случайным образом, а также переключение симистора происходит случайным образом. Постоянная времени RC резистора и конденсатора может быть увеличена за счет увеличения номинала резистора. Когда сопротивление велико, симистор включается в течение очень короткого промежутка времени, поэтому через него протекает очень небольшое количество тока, и скорость вентилятора снижается.

Основным преимуществом этой схемы является то, что она очень дешевая, небольшая по размеру и энергоэффективная. А вот минус в том, что на малых оборотах ВЕНТИЛЯТОР издает гудящий шум.

Конденсаторный регулятор вентилятора:

Теперь мы увидим схему бесшумного конденсаторного регулятора вентилятора,

На схеме видно, что есть несколько конденсаторов последовательно с резистором 2,2 кОм и параллельно с резистор 220 кОм, подключенный к поворотному переключателю. Каждый конденсатор имеет разное значение емкости, чтобы обеспечить разное значение реактивного сопротивления в цепи.

Работа конденсаторного регулятора вентилятора:

Когда неполярный конденсатор, включенный последовательно с резистором, подключен к источнику переменного тока, он может давать постоянный ток. Здесь реактивное сопротивление конденсатора должно быть больше номинала резистора. Ток, протекающий через резистор 2,2 кОм, зависит от емкости конденсатора. Ток, протекающий через конденсатор, определяется выражением

 Irms = Vin/X 

Vin — входное переменное напряжение, а X — реактивное сопротивление конденсатора, которое определяется выражением

 X = 1/2ΠFC 

Например, импеданс конденсатора емкостью 1 мкФ при частоте 50 Гц составляет 3183,09 Ом, а ток, протекающий через конденсатор V/X, составляет 0,07225 А.

Резистор 220 кОм, включенный параллельно конденсатору, представляет собой продувочный резистор . Защищает, удаляя ток, накопленный в конденсаторе, при отключении сетевого питания. Это предотвращает любую опасность поражения электрическим током, потому что, когда он полностью заряжен, конденсатор сохраняет около 400 В.

Регуляторы на основе конденсаторов очень популярны, легкодоступны, дешевы и энергоэффективны. Они дороже, чем симисторные регуляторы, но их выходной сигнал представляет собой очень гладкую чистую синусоидальную волну. Основное преимущество этих регуляторов перед регуляторами на основе симистора заключается в том, что вентиляторы не производят гудящего шума на низких скоростях.

Надеюсь, вы поняли, как работает регулятор вентилятора, если у вас есть какие-то сомнения, прокомментируйте.

Простая схема регулятора вентилятора с использованием TRIAC и DIAC

В этом проекте мы разработали простую схему регулятора вентилятора, которую можно использовать для регулирования скорости вентилятора. Эта простая схема регулятора вентилятора реализована с использованием очень простых компонентов.

[adsense1]

Вы когда-нибудь сталкивались с использованием обычного регулятора напряжения вентилятора для управления скоростью? Такой тип регулятора называется регулятором сопротивления, который работает по принципу реостата или резистивного делителя потенциала.

Поскольку шаги (ручки на блоке регулятора) уменьшаются, это означает, что вы фактически увеличиваете сопротивление цепи, и, следовательно, на вентилятор подается меньшая мощность, поэтому он становится медленнее.

Очевидно, что потребление мощности вентилятором будет меньше при более низких скоростях при таком расположении, но это не метод энергосбережения. Падение напряжения на сопротивлении преобразуется в тепловые потери (I ² R), поэтому энергия рассеивается в виде тепла.

Эта потеря энергии больше при высоком сопротивлении или низкой скорости. Поэтому обычные регуляторы напряжения вентилятора имеют больше потерь энергии.

Чтобы узнать больше о TRIAC, прочитайте этот пост: TRIAC – основы, работа и применение

обычный регулятор напряжения , альтернативная конструкция регулятора вентилятора (регулятор напряжения) может быть легко реализована для уменьшения потерь энергии, вызванных обычными регуляторами напряжения.

Этот тип регулятора напряжения представляет собой энергосберегающее устройство, в котором используются TRIAC, DIAC и потенциометрическое сопротивление. Этот метод обеспечивает бесступенчатое управление скоростью вращения вентилятора путем получения требуемой мощности от основного источника питания в данный момент времени.

Таким образом, энергия сохраняется, а не тратится попусту. Давайте кратко обсудим эту схему регулятора напряжения и ее работу.

Электронный регулятор напряжения

Теперь мы собираемся построить простую схему регулятора вентилятора, которая обычно используется для управления скоростью вентилятора в наших домах или офисах. Поскольку мы знаем, что, изменяя угол открытия симистора, можно контролировать мощность, подаваемую через нагрузку, что является не чем иным, как концепцией управления мощностью с использованием симистора.

Тот же принцип применяется к схеме регулятора напряжения, которую мы собираемся обсудить.

Компоненты, необходимые для схемы регулятора напряжения

• Резистор R1 – 10 кОм
• Переменное сопротивление или потенциометр R2 – 100 кОм
• Полиэфирный конденсатор C1 – 0,1 мкФ (Для рабочего диапазона до 400 В)
• ДИАК, D1 – DB3
• Триак, T1 – BT136
• Однофазный потолочный вентилятор или двигатель переменного тока – 220 В, 50 Гц (диапазон мощности менее 200 Вт)

Соединение цепи регулятора напряжения

• Распознайте клеммы всех компонентов для положительных и отрицательных клеммных соединений. Выберите потолочный вентилятор или любой двигатель переменного тока при условии, что его номинальная мощность не превышает 200 Вт (в соответствии со значениями выбранных компонентов)
• Возьмите нулевую плату или печатную плату (PCB) и подключите цепь, как показано на схеме ниже.
• Цепь зажигания состоит из резистора R1, потенциометра R2, конденсатора C1 и DIAC. Подключите одну клемму DIAC к комбинации резисторов и конденсатора делителя напряжения, как показано на рисунке.
• Ознакомьтесь с техническими данными TRIAC BT 136, чтобы распознать выводы TRIAC и узнать другую подробную информацию. Подключите клемму MT1 к нейтрали, а MT2 к одному концу двигателя переменного тока или нагрузки. И подключите клемму ворот к другому концу DIAC.
• Подключите нагрузку или потолочный вентилятор между клеммой Phase или Line источника питания переменного тока и клеммой MT2 TRIAC.

ПРИМЕЧАНИЕ : Для демонстрации мы подключили лампочку к простой цепи регулятора вентилятора вместе с мультиметром, чтобы показать напряжение.

Для получения дополнительной информации о DIAC: DIAC – Введение, работа и применение

Принципиальная схема регулятора напряжения с использованием TRIAC, DIAC

Работа схемы электронного регулятора напряжения Перед подачей питания В этой простой схеме регулятора вентилятора держите переменный резистор или потенциометр в положении максимального сопротивления, чтобы симистор не запускался и, следовательно, симистор находился в режиме отсечки.

Таким образом, симистор начинает проводить ток, и, следовательно, основной ток начинает течь в вентилятор через замкнутый путь, образованный симистором.

Примечание

• В качестве меры безопасности проверьте хорошее рабочее состояние этой цепи, подав низкое напряжение, например 24 В переменного тока или 12 В переменного тока, с небольшой нагрузкой, такой как маломощная лампочка, перед подключением к сети.
• Если нагрузка превышает 200 Вт, выберите симистор с большей мощностью вместо симистора BT 136.