Простой регулятор мощности для плавного включения ламп

Электрические принципиальные схемы регуляторов температуры паяльника

Прежде чем приступить к созданию и установке регулятора, необходимо ознакомиться с основными принципиальными схемами.

Схема регулятора для паяльника без помех на микросхеме

Данный вариант используют довольно редко, так как воплотить в жизнь такую схему непросто. Однако если в доме подключено огромное количество электроники, лучше пользоваться именно таким регулятором. Он будет отлично работать и при этом не выдавать в сеть помехи.

Стоит отметить, что пользоваться данной схемой нужно только в тех случаях, если человек работает с паяльной станцией ежедневно. Если же она большую часть времени лежит без дела, можно попробовать варианты попроще.

На базе фазовых регуляторов мощности PR1500S

PR1500S часто используется для изменения мощности паяльников В данном случае устройство оснащается специальным фазовым регулятором. Других деталей в этой схеме не так много и поэтому сборка конструкции выполняется достаточно быстро.

Чтобы сделать регулятор температуры паяльника, используя эту схему, придется заранее подготовить резистор переменного типа с встроенным выключателем. Также понадобится конденсатор на 620 В. Он нужен, чтобы устранить помехи, которые могут появиться во время работы.

Регулятор мощности на симисторе КУ208Г

Это одна из наиболее простых схем, которую часто используют во время создания регуляторов мощности паяльника. Все, что понадобится для изготовления устройства — симистор и димистор.

Чтобы приспособление для настройки температуры правильно работало, пригодится димистор DB3 и симистор ВТ139.

Главное достоинство такой схемы — ее компактность. Она без проблем помещается в зарядный блок телефона.

На оптосимисторе МОС204х/306х/308х

Оптосимисторы устанавливаются практически во все регуляторы Относительно популярная схема, которой довольно часто пользуются во время создания регуляторов. В этом случае при создании устройства рекомендуется пользоваться оптическими симисторами, так как они могут открываться, если напряжение переходит через ноль.

Также в схеме используется специальный индикатор-таймер 555 серии. Он необходим для своевременного отключения регулятора.

Регулировка на интегральном стабилизаторе

Распространенный метод настройки мощности паяльной станции — использование стабилизаторов интегрального типа. С их помощью удастся легко сделать регулятор напряжения, который позволит уменьшать и увеличивать температуру нагрева паяльного жала.

Единственный серьезный недостаток применения таких стабилизаторов заключается в том, что они сильно нагреваются. Это часто приводит к перегреванию стабилизирующей микросхемы.

С ШИМ-контроллером

Некоторые люди решают регулировать мощность при помощи специального ШИМ-контроллера. Для таких целей можно воспользоваться любой моделью, которая работает на частоте около 1 Гц. В качестве основного коммутирующего элемента в этой плате используется полевой транзистор. Его можно купить или найти на любой старой материнке. Подойдет любой транзистор, напряжение которого не опускается ниже 12 В.

Принцип работы регулятора на симисторе

Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой. Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод. Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.

Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.

Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы

Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов

Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль. Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.

Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%

При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.

Как собрать регулятор

Для сборки возьмем простейшую принципиальную схему. В этой схеме используется симистор VD2 – ВТВ 12-600В (600 – 800 В, 12 А), резисторы: R1 -680 кОм, R2 – 47 кОм, R3 – 1.5 кОм, R4 – 47 кОм. Конденсаторы: С1 – 0,01 мФ, С2 – 0,039 мФ.

Чтобы собрать такую схему своими руками, вам понадобится делать определенные действия в правильном порядке:

1. Необходимо приобрести все детали с перечня представленного выше.
   
2. Вторым этапом будет разработка печатной платы.
   При разработке следует учесть, что часть деталей будет выполнена навесным монтажом. А часть деталей установится непосредственно в плату.
3. Создание платы начинается с прорисовки рисунка с расположением деталей и контактных дорожек между деталями.
   Затем рисунок переносят на заготовку платы. Когда рисунок перенесен на плату, то далее все идет по известной методике. Травление платы, сверление отверстий под детали, лужение дорожек на плате. Многие используют для получения рисунка платы современными компьютерными программами, такими как Sprint Layout, но если у вас их нет ничего страшного. В данном случае мы имеем небольшую схему. Её можно сделать вручную.
4. Когда плата готова, вставляем в подготовленные отверстия необходимые радиодетали детали, укорачиваем кусачками длину контактов до необходимой и начинаем пайку.
   Для этого прогреваем паяльником место контакта на плате, подносим к нему припой, когда припой расплывётся по поверхности в точке контакта, убираем паяльник, даем охладиться припою. При этом все детали должны оставаться на местах, не двигаться. При пайке следует соблюдать меры безопасности. В первую очередь надо беречься от ожогов, их может причинить контакт с паяльником, или брызги раскаленного припоя или флюса. Следует иметь одежду, максимально защищающую все участки тела. А для защиты глаз, необходимо надеть защитные очки. Место пайки должно быть в проветриваемом помещении, поскольку в процессе работы могут появляться едкие газы.
5. Заключительным этапом сборки будет размещения полученной платы в коробку.
   Какую выбрать коробку, это будет напрямую зависеть от типа вашего регулятора. В случае с нашей схемой будет достаточно коробки размером с пластмассовую розетку. Небольшое количество деталей, самая большая из них переменный резистор, занимают мало места, и помещаются в маленькое пространство.
6. Последним шагом будет проверка и настройка прибора.
   Для этого понадобится измерительный прибор для контроля напряжения, и устройство для нагрузки, в нашем случае паяльник. Вращая ручку регулятора, надо исследовать, насколько плавно меняется напряжения на выходе. При необходимости можно нанести метки возле резистора регулировки.

Схема более мощного егулятора

Однако, мощность нагревательного прибора обычно больше 200Вт. Для усиления выхода можно схему дополнить симистором, как показано на рисунке 2. Но, здесь речь не об этом.

Если переменный резистор для регулировки заменить фоторезистором или термистором, то можно будет организовать довольно интересный прибор, который, в отличие от многих «типовых» будет не включать и выключать нагрузку в зависимости от температуры или освещения, а плавно регулировать её мощность.

Например, если это касается освещения, то яркость света лампы будет плавно нарастать на закате, и плавно гаснуть на рассвете. Если же дело касается нагревательного прибора, то его мощность его также будет плавно регулироваться в зависимости от температуры.

Рис. 2. Схема включения микросхемы КР1182ПМ1 с симистором КУ208Б для управления мощностью нагревательного тена.

Важно и то, что закон регулировки регулятора на КР1182ПМ1 при котором с увеличением сопротивления возрастает мощность нагрузки как раз подходит именно для таких целей. Ведь сопротивление фоторезистора обратно пропорционально яркости света, а сопротивление полупроводникового терморезистора (термистора) обратно пропорционально температуре

Но с этим есть несколько нюансов.

Вот на рисунке 3 показана схема регулятора освещения, в котором используется относительно низкоомный фоторезистор GL5506. Световое сопротивление его около 2-5 кОм, темновое около 500 кОм. При всем этом, и то и другое сопротивление слишком велико. Темновое сопротивление легко понизить включением ему параллельно дополнительного резистора, в данном случае, R1.

Но темновое сопротивление, даже такое малое как 2-5 кОм приведет к тому, что нить накала лампы будет слегка накалена, потому что для полного выключение нужно менее 1 кОм.

В принципе, с этим можно мириться. Но большинство доступных фоторезисторов более высокоомны чем GL5506. Например популярный фоторезистор GL5528 на свету имеет сопротивление около 20 кОм. Если его включить так же, как на рис 3, то лампа будет и днем гореть достаточно ярко.

Рис. 3. Схема фотореле на основе микросхемы КР1182ПМ1.

В таком случае нужно сделать усилитель, хотя бы на одном транзисторе, как это показано на рисунке 4. Здесь фоторезистор и переменный резистор R1 образуют делитель напряжения, устанавливающий напряжение смещения на базе транзистора VТ1.

И при сопротивлении FR1 уже около 20-30 кОм (зависит от регулировки резистора R1) транзистор откроется на столько, что напряжение на конденсаторе С3 будет около нуля и лампа будет полностью выключена.

Датчик света, на рисунке 4, настраивается при помощи переменного резистора R1 С его помощью можно отрегулировать то, как резко будет изменяться яркость света лампы в зависимости от изменения естественной освещенности.

Возможно, параллельно конденсатору С3 нужно включить дополнительный резистор сопротивлением 100 кОм Но у меня схема нормально работала и без этого резистора.

Рис. 4. Регултяор яркости свечения лампы 220В с датчиком света, КР1182ПМ1.

При размещении нужно учесть то, что фоторезистор FR1 должен быть расположен таким образом, чтобы на него не попадал прямой свет от лампы Н1.

Обзор популярных схем на симисторах

Поняв принцип работы регуляторов напряжения, можно перейти к рассмотрению нескольких практических схем, которые можно сделать своими руками при наличии навыков и базовых знаний в области электроники.

Регулятор мощности на симисторе

Эта схема является классическим вариантом простого регулятора мощности на принципе фазоимпульсного управления. Управляющие импульсы формируются динистором VS1, задержка относительно начала полупериода регулируется временем зарядки конденсатора С1. Это время можно задавать, изменяя сопротивление потенциометра R1. В качестве главного ключа применим любой симистор, лишь бы он был рассчитан на рабочее напряжение и на мощность нагрузки.

Регулятор мощности на симисторе

Улучшенный регулятор мощности

Предыдущая схема регулятора мощности на симисторе при всей своей простоте имеет существенный недостаток. Она плохо работает с реактивной нагрузкой (на практике чаще всего встречается индуктивная). Это значит, что триак при регулировании мощности, например, трансформаторной нагрузки может «пропускать» импульсы управления, не переключаясь из открытого состояния в закрытое. Связано это с тем, что симистор отключается в момент перехода переменного тока через нулевое значение. При обычной (омической) нагрузке в этот же момент достигается нулевое значение напряжения. Если в силовой цепи присутствует реактивность, то имеет место сдвиг между током и напряжением, в момент перехода тока через ноль напряжение может быть достаточно большим, и если скорость спада напряжения велика, то тиристор может не перейти в закрытое состояние.

Чтобы избежать этого вредного эффекта, параллельно триаку ставят последовательную RC-цепочку (снаббер). Она ограничивает скорость нарастания напряжения между условным катодом и условным анодом.

На рисунке приведена схема регулятора напряжения, более подходящего для индуктивной нагрузки. Она имеет лишь одно принципиальное отличие от предыдущего варианта. Параллельно главной цепи полупроводникового ключа подключена цепочка R5C3, задерживающая нарастание напряжения между условным катодом и условным анодом. Такая схема больше подходит для индуктивной нагрузки.

Улучшенная схема симисторного регулятора

Регулятор на микросхеме

Фазоимпульсное управление симистором можно осуществить и на микросхеме КР1182ПМ1. Эта микросхема используется для работы с симистором и требует минимального количества внешних элементов.

Регулятор мощности на КР1182ПМ1

Циклический регулятор мощности

Регуляторы, построенные по циклическому принципу, гораздо менее распространены. Их используют для нагрузок, обладающих еще более значительной тепловой инерцией, например, для ТЭНов. Очевидно, что схема управления сложнее. Зато такие устройства «сыплют» меньше помех в питающую сеть, так как не только отключение, но и включение происходит в момент перехода через ноль.

Регулятор мощности, построенный по циклическому принципу

Недорогой регулятор мощности заводского изготовления

Китайский регулятор на симисторе

Все разобранные выше схемы можно изготовить самостоятельно, но, если желания и возможности нет, можно приобрести готовый китайский модуль (в специализированных магазинах или на интернет-площадках). При изучении его конструкции выяснилось, что он собран по стандартной схеме и оснащен снаббером в виде RC-цепочки R1C2.

Схема китайского регулятора

По результатам многочисленных испытаний выяснилось, что этот узел неплохо работает не только с нагревательной нагрузкой, но и может быть применен в качестве регулятора вращения коллекторных двигателей, например, пылесоса или вентилятора. Частоту вращения асинхронных электромоторов, к сожалению, изменять с помощью этого модуля не получится.

Несмотря на определенные ограничения в применении симистора в качестве ключевого элемента в управлении током и мощностью нагрузки, преимущества бесконтактных силовых ключей очевидны и в большинстве случаев перевешивают недостатки. Задача конструктора – оптимально использовать достоинства этого электронного прибора, одновременно обходя и нивелируя минусы.

Не нашел в магазине — сделай сам

Чтобы приобрести более мощную модель, придется поискать ее в торговых сетях. Альтернативное решение — просмотр схем регуляторов мощности, изготовление своими руками выбранной модели. Чтобы помочь нашим читателям выбрать оптимальную схему, более подробно опишем главные особенности этих устройств. Регулятор на полупроводниковом ключе может быть выполнен на

• биполярном транзисторе;
• полевом транзисторе;
• тиристоре;
• симметричном тиристоре (симисторе, триаке).        

Регулятор мощности, схема которого содержит любой из перечисленных полупроводниковых ключей, всегда пребывает в одном из двух состояний. Он либо максимально ограничивает ток (отключает нагрузку), либо почти не оказывает сопротивления (подключает нагрузку). При срабатывании сопротивление переходов полупроводниковых приборов быстро изменяется по величине. Каждому его значению соответствует определенная электрическая мощность. Она выделяется как тепло и носит название динамических потерь. Чем быстрее срабатывает прибор (отключает или подключает нагрузку), тем меньше динамические потери.

Наиболее быстродействующими ключами являются транзисторы. Но они и включаются и выключаются при любой ненулевой величине напряжения. Если эти процессы происходят вблизи его амплитудного значения, динамические потери будут максимально большими. Обычный тиристорный ключ отличается тем, что выключается без управляющего сигнала при переходе тока нагрузки через ноль. Хотя его включение происходит при той же амплитуде переменного напряжения, что и у транзисторов.

Назначение и устройство

Как уже упоминалось, регуляторы мощности, созданные на основе симисторов, в первую очередь предназначены для изменения параметров функционирования оборудования, подключенного к электросети.

Учитывая этот факт, подобные устройства могут выполнять следующие основные функции:

1. Изменение яркости свечения ламп для регуляции степени освещения в помещениях.
2. Контроль за работой отопительных приборов, осуществление изменения параметров нагрева их рабочей поверхности.
3. Регулирование параметров работы вентиляционного оборудования в жилых или служебных помещениях.
4. Регулировка мощности работы иного оборудования с возможностью изменения параметров функционирования от 0 (отключение) до 100 (максимальная мощность).
5. Определение аварийных параметров для определенного оборудования, подключенного в сеть.
6. Снижение количества потребляемой энергии.
7. На основе данных приборов создаются диммеры – особая модификация выключателей света, отвечающая за его яркость.

Все подобные регуляторы мощности, изготовленные на основе симисторов, имеют специфическое устройство, которое описано ниже:

1. В структуру входит 3 выводных электрода, один из них является главным управляющим элементом. Главный электрод имеет общепринятое обозначение G, а остальные элементы обладают маркировкой Т1 и Т2 либо А1 и А2.
2. Количество слоев полупроводников всегда равняется 5, такая структура прибора позволяет ему пропускать электрический ток во всех направлениях. В целом, эта система напоминает устройство транзисторов p-n-p образца, но отличие заключается в увеличение количества областей, которым свойственна n-проводимость. При этом, 2 области, расположенные непосредственно около анода и катода, образуют четвертый полупроводниковый слой и отвечают за его функционирование. 5 слой образуется за счет n-проводниковой области, расположенной возле главного электрода.
3. В корпусе самого симистора находится одновременно 2 различных полупроводника, что отличает его от предшественника – тиристора.

Схема регулятора

Давайте рассмотрим простой симисторный регулятор мощности, который можно использовать с любой нагрузкой. Управление фазово-импульсное, все компоненты традиционные для таких конструкций. Нужно применять такие элементы:

Непосредственно симистор, рассчитанный на напряжение 400 В и ток 10 А.
Динистор с порогом открывания 32 В.
Для регулировки мощности используется переменный резистор.

Ток, который протекает через переменный резистор и сопротивление, заряжает конденсатор с каждой полуволной. Как только конденсатор накопит заряд и напряжение между его пластинами будет 32 В, откроется динистор. При этом конденсатор разряжается через него и сопротивление на управляющий вход симистора. Последний при этом открывается, чтобы ток прошел к нагрузке.

Чтобы изменить длительность импульсов, нужно подобрать переменный резистор и пороговое напряжение динистора (но это постоянная величина). Поэтому придется «играть» с сопротивлением переменного резистора. В нагрузке мощность оказывается прямо пропорциональна сопротивлению переменного резистора. Диоды и постоянный резистор использовать не обязательно, цепочка предназначена для того, чтобы обеспечить точность и плавность регулировки мощности.

Ток, который протекает через динистор, ограничивается постоянным резистором. Именно с его помощью происходит корректировка длины импульса. С помощью предохранителя происходит защита цепи от КЗ. Нужно отметить тот факт, что динистор в каждой полуволне открывается на один и тот же угол.

Поэтому выпрямление протекающего тока не происходит, можно подключить даже индуктивную нагрузку к выходу. Поэтому использоваться может симисторный регулятор мощности и для трансформатора. Для того чтобы подобрать симисторы, нужно учесть, что для нагрузки в 200 Вт необходимо, чтобы ток был равен 1 А.

В схеме используются такие элементы:

Динистор типа DB3.
Симисторы типа ВТ136-600, ТС106-10-4 и аналогичные с номиналом по току до 12 А.
Полупроводниковые диоды германиевые – 1N4007.
Электролитический конденсатор на напряжение более 250 В, емкость 0,47 мкФ.

Переменный резистор 100 кОм, постоянные – от 270 Ом до 1,6 кОм (подбираются опытным путем).

Такая схема является самой распространенной, но можно встретить и небольшие ее вариации. Например, иногда вместо динистора ставят диодный мостик. В некоторых схемах встречается цепочка из емкости и сопротивления для подавления помех. Существуют и более современные конструкции, в которых применяется схема управления на микроконтроллерах. При использовании такой схемы вы получаете точную регулировку тока и напряжения в нагрузке, но реализовать ее сложнее.

Для того чтобы собрать симисторный регулятор мощности для электродвигателя, вам достаточно придерживаться такой последовательности:

Сначала нужно определить характеристики прибора, который будет подключаться к регулятору. К характеристикам можно отнести: число фаз (либо 3, либо 1), необходимость в точной корректировке мощности, напряжение и ток.
Теперь нужно выбрать конкретный тип устройства – цифровой или аналоговый. После этого можно осуществить выбор компонентов по мощности нагрузки. В принципе, для моделирования можно использовать специально программное обеспечение.
Рассчитайте тепловыделение. Для этого умножьте два параметра – номинальный ток (в Амперах) и падение напряжения на симисторе (в Вольтах). Все эти данные можно найти среди характеристик элемента. В итоге вы получите мощность рассеяния, выраженную в Ваттах. Исходя из этого значения, нужно выбрать радиатор и кулер (при необходимости).
Закупите все необходимые элементы или подготовьте их, если они у вас имеются.

Теперь можно приступить непосредственно к сборке устройства.

Прежде чем собрать по схеме симисторный регулятор мощности, нужно выполнить ряд действий:

Осуществите разводку дорожек на плате и подготовьте площадки, на которых нужно установить элементы. Заранее предусмотрите места для монтажа симистора и радиатора.
Установите все элементы на плате и припаяйте их. В том случае, если у вас нет возможности сделать печатную плату, допускается использование навесного монтажа. Провода, которыми соединяются все элементы, должны быть как можно короче.
Обратите внимание на то, соблюдена ли полярность при подключении симистора и диодов. Если отсутствует маркировка, прозвоните элементы мультиметром.
Проверьте схему, используя мультиметр в режиме измерения сопротивления.
Закрепите на радиаторе симистор, желательно использовать термопасту для лучшего контакта поверхностей.
Всю схему можно установить в пластиковом корпусе.
Установите в крайнее левое положение ручку переменного резистора и включите прибор.

Плавный пуск – для чего это нужно

Для снижения непомерной нагрузки на механику электроинструмента при пуске, могут быть приняты меры со стороны электропитания. Вместо подачи на электродвигатель полного напряжения от источника (электросети), можно подавать пониженное напряжение, с помощью плавного пуска. Но где его взять? Речь идет о массовом применении. В отдельных случаях специалисты и умельцы могли решать эту задачу, но большинству рядовых потребителей это было недоступно.

Существует три способа ограничить пусковой момент электроинструмента и добиться плавного старта:

1. Применение реостатов;
2. Применение трансформаторов;
3. Применение полупроводниковых ключей.

Первый способ применялся еще очень давно, но он не экономичен и неудобен.

Его можно применять и на постоянном, и на переменном токе.

Значительная часть мощности теряется на нагрев сопротивления реостата. Если задача ограничивается только плавным пуском, то это вполне терпимо. Если таким способом регулировать рабочую скорость электродвигателя, то это лишний нагрев окружающий среды и расход электроэнергии. В любом случае устройство оказывается громоздким.

Второй способ намного лучше и экономичнее. Подходит только для переменного тока. Он также может повысить электробезопасность при работе с электроинструментом. Недостаток в том, что классические трансформаторы теперь очень недешевы. Даже при самостоятельном изготовлении, так как в них уходит много дорогой меди. Устройство получается также достаточно большим и тяжелым.

Трансформатор

Третий способ плавного пуска самый современный и дешевый. Он опирается на массовое применение полупроводников. В свое время, в исследования и наладку промышленного производства полупроводниковых приборов были вложены огромные средства. Но дешевизна материалов, из которых их производят, и массовость выпуска уже успели все окупить. Благодаря невысокой себестоимости такие приборы доступны всем.

Главная особенность полупроводниковых ключей – нет механических контактов и работают они с огромной скоростью (частотой переключения). Переключаемые ими токи могут достигать больших величин, при больших напряжениях в отключенном состоянии. При этом, такие приборы практически не греются и не потребляют лишней энергии, как реостаты и отлично подходят для современных электроинструментов.

Виды полупроводниковых ключей

Сопротивление разомкнутого ключа достигает миллионов Ом, ток через него практически не протекает.

Сопротивление замкнутого ключа лежит в пределах единиц и десятых долей Ома.

Хотя при этом может протекать значительный ток, на ключе падает слишком малое напряжение, чтобы на нем выделялось, по закону Джоуля-Ленца, большое тепло. В обеих случаях он остается практически холодным.

Это относится к любому из типов силовых ключей, каковых существует три:

• Тиристоры и симисторы;
• Полевые транзисторы MOSFET;
• Транзисторы IGBT.

Исторически первыми появились тиристоры. С их помощью регулировали мощность в цепях переменного тока, управляя фазой отпирания прибора.

С помощью регулировки фазы управляющего напряжения (длительность t1) можно влиять на момент отпирания симистора в каждом полупериоде (t3) и таким образом, на долю энергии, попадающей в нагрузку и соответственно на электродвигатель.

С появлением мощных полевых транзисторов с изолированным МОП-затвором (металл-окисел-полупроводник, или на английском Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) током в цепи стали управлять, изменяя ширину открывающих импульсов. Этот метод очень эффективен в цепях с постоянным током, для чего его сначала выпрямляют, и применяется в сварочных инверторах, частотных преобразователях и т.д.

Для наиболее мощных электроинструментов применяют IGBT – биполярные транзисторы с изолированным затвором. Это комбинация полевого транзистора с биполярным.

Для регулирования электродвигателя в настоящее время применяют уже устоявшееся, давно применяемое решение на симисторах. Более продвинутые решения пока не очень распространены.

Схема подключения.

В зависимости от симистора который вы будете использовать в проекте возможны два варианта подключения.

Распиновка симистора AAG (BTA41)

Распиновка симистора GAA

Это открытый проект! Лицензия, под которой он распространяется – Creative Commons – Attribution – Share Alike license.

Большое количество нагрузок требуют регулирования мощности, например такие:

• лампы накаливания или любые другие диммируемые;
• нагреватели;
• коллекторные электродвигатели и в частности электроинструмент.

Если до появления полупроводниковых элементов задачи регулировки мощности требовали применения громоздких электромагнитных устройств, то с появлением тиристоров задача фазового регулирования мощности сильно упростилась. А вот симисторный регулятор мощности ещё проще тиристорного, ему не требуется выпрямителя. Симистор может проводить ток как в течении положительной полуволны переменного напряжения, так и в течении отрицательной.

Точно также как и тиристорный регулятор симисторный регулятор мощности осуществляет регулировку за счет изменения угла открывания. Чем больше угол ‘a’ тем меньше энергии попадает на выход устройства.

Схема получается настолько простой и дешевой что её стали встраивать даже в кнопки дешевых дрелей.

Таблица номиналов элементов

• C1 – 0,1 мк;
• R1 – переменный резистор 470 кОм;
• R2 – 10 кОм;
• VS1 – DB3;
• VS2 – BTA225-800B.

При данном типе VS2 cимисторный регулятор мощности способен отдавать в нагрузку до 25 А. Удивительно, но схема содержит всего 5 элементов: R1 и R2 – определяют скорость C1 и чем она будет больше тем скорее откроется симметричный динистор VS1 и откроет симистор VS2.

Принципиальная схема

«Главная» деталь устройства (рис. 1) — микросхема КР1182ПМ1, представляющая собой фазовый регулятор мощности. Работает фотореле так. В светлое время суток фототранзистор VT1 освещен, ток через его переход протекает такой, что напряжение на выв. 6 и 3 микросхемы DA1 мало. Транзисторные аналоги тринисторов микросхемы закрыты, симистор VS1 закрыт, лампа накаливания EL1 не светится.

При наступлении темноты ток через фототранзистор значительно уменьшается, а напряжение на управляющих выв. 6 и 3 микосхемы DA1 увеличивается. Узел управления микросхемы открывает ее тринисторы, что приводит к открыванию симистора и зажиганию лампы накаливания.

Рис. 1. Принципиальная схема фотореле.

Так как устройство не содержит пороговых элементов, то при наступлении темноты и рассвета лампа зажигается и гаснет постепенно. Чувствительность устройства к свету весьма высока, в результате зажигание лампы на полную мощность происходит в поздние сумерки, когда это действительно необходимо.

Использованная микросхема способна работать без внешнего симистора с нагрузкой мощностью до 150 Вт. Но лампы накаливания имеют одну нехорошую «привычку» — неожиданно перегорать не только при включении, но и во время работы.

А это может сопровождаться импульсом тока, достигающим десятков ампер. Такой ток неизбежно приводит к повреждению микросхемы. Если защитить лампу от перегорания в момент включения питания достаточно легко, то предугадать ее поведение во время работы невозможно.

Чтобы избежать неоправданного повреждения микросхемы, желательно устанавливать симистор, если используется лампа мощностью более 40 Вт.

Конденсатор С1 предназначен для плавного зажигания лампы, когда напряжение питания на устройство подается в темное время суток. Резистор R1 быстро разряжает конденсатор С1, когда при неосвещенном фототранзисторе могут происходить отключения и включения сетевого напряжения. Дроссель L1 и конденсатор С4 уменьшают помехи, возникающие при работе устройства.

Устройство плавного пуска электроинструмента на микросхеме КР1182ПМ1

Случаи отказа разнообразного ручного электроинструмента отнюдь не являются редкостью. Электродрели, болгарки, любзики …

Часто причиной отказа являются значительные пусковые токи, дающие экстремальные динамические нагрузки на узлы механизмов, например на редукторы, да и на сам ротор, а также на корпус, который прочно связан с двигателем.

При пуске двигателя резкий бросок тока просто рвет с места, и такой старт иногда оказывается причиной фатальной неисправности устройства. Особенно это касается тех устройств, где применен коллекторный двигатель.

Во избежание подобных неприятностей, используют устройства плавного пуска коллекторных двигателей. К примеру, микросхема – фазовый регулятор КР1182ПМ1 позволяет легко изготовить устройство плавного пуска, которое даже не потребует сложной наладки. Через него можно будет безопасно подключать к сети любой электроинструмент, питаемый переменным напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Устройство микросхемы КР1182ПМ1

Как пуск, так и остановка электродвигателя инструмента будет осуществляться как обычно, кнопкой на самом инструменте, а само устройство плавного пуска не потребляет никакой энергии, когда инструмент выключен.

Схема устройства довольно бесхитростная. Вилка и дополнительная розетка завершают схему, получается с виду что-то вроде приставки или переходника. 

Вилку втыкают в сетевую розетку, а в розетку устройства втыкают непосредственно вилку инструмента (или удлинитель с несколькими розетками для поочередного использования различных приборов), который и будет плавно запускаться.

Когда цепь двигателя замыкается собственной кнопкой инструмента, например болгарки, то на микросхему подается в этот момент напряжение, и тогда начинается процесс постепенной зарядки конденсатора С2.

Этот процесс зарядки и создает задержку на включение интегрированных тиристоров микросхемы, а следовательно и внешнего симистора VS1, и эта задержка от периода к периоду сетевого напряжения становится все меньше и меньше.

Таким образом, от периода к периоду нарастает и ток через цепь нагрузки, то есть ток двигателя электроинструмента постепенно нарастает, постепенно же набираются и номинальные обороты.

Указанная на схеме емкость конденсатора С2 в 47 мкф позволяет за 2 — 2,5 секунды разогнать инструмент до максимума номинальных оборотов, и это буквально считанные секунды, которые на работе не скажутся, задержки как таковой у рабочего не возникнет, однако динамического рывка и тепловой перегрузки в момент запуска инструмента уже точно не будет.

Резистор R1 может быть заменен на переменный, тогда отдаваемую в нагрузку мощность можно будет плавно регулировать, уменьшая сопротивление резистора R1, можно будет понижать мощность, отдаваемую сетью в цепь электроинструмента. Функция резистора R2 – ограничение тока управляющего электрода симистора VS1. Конденсаторы C1 и C3 – типовые элементы обвязки микросхемы КР1182ПМ1.

На деле конденсаторы и резисторы можно припаять прямо к ножкам микросхемы даже навесным монтажом, затем поместить сборку в небольшой корпус и залить его эпоксидной смолой, оставив два проводных вывода для симистора.

Конечно, самому внешнему симистору потребуется небольшой радиатор, однако схема управления весьма и весьма маломощна, и охлаждения особого не требует.

Такое решение позволяет управлять пуском даже очень мощных нагрузок, ибо симистор может быть поставлен на ток до 50 А.

Устройство плавного пуска на микросхеме КР1182ПМ1 не требует наладки.

Ежели есть вероятность заклинивания инструмента в процессе работы, то следует учесть запас для симистора по току. В принципе же ограничения по мощности нет.

Другие варианты использования микросхемы КР1182ПМ1:

Схемы фотореле для управления освещением

Тиристорные регуляторы мощности

Устройства плавного пуска электродвигателя