Силовая часть регулятора мощности.
К аноду и катоду тиристора припаиваем диод VD2. Резистор R6 припаивается к управляющему электроду и катоду тиристора. Резистор R5 одним выводом подпаивается к аноду тиристора, а вторым к катоду стабилитрона VD1. С управляющего электрода тиристора проводник уйдет на эмиттер транзистора VT1.
Теперь силовую часть и плату управления собираем в единую схему. Должно получиться вот так.
Все, что мы с Вами собрали, осталось подключить к розетке будущего регулятора мощности.
Здесь будьте предельно внимательны. Одна ошибка, и можно потерять тиристор, диод, или вообще сделать короткое замыкание.
На всякий случай сделал рисунок, где указал, куда следует припаивать и подключать провода от схемы регулятора и шнура 220В к розетке, в которую будет вставляться паяльник.
Перед установкой всех компонентов в корпус необходимо проверить работу регулятора мощности. Для этого вставляем паяльник в розетку регулятора, измерительный прибор переводим в режим измерения переменного напряжения на самый высокий предел. В мультиметре это 750В.
Включаем вилку регулятора в сетевую розетку 220В и вращаем переменный резистор. Если Вы все сделали правильно, то на приборе напряжение должно плавно изменяться.
Бывает так, что при вращении резистора в сторону, например, увеличения, напряжение уменьшается. Или наоборот. Здесь, просто надо поменять местами крайние выводы переменного резистора.
Из личного опыта. Рекомендую установить на выходе регулятора значение напряжения 150 Вольт и запомнить или отметить положение движка переменного резистора при этом значении. Чтобы уже потом при пайке производить регулирование температуры жала паяльника от этого значения в большую или меньшую сторону.
Налаживание
Правильно смонтированное устройство в налаживании не нуждается. Фототранзистор устанавливают так, чтобы на него не попадал свет от ламп накаливания. Если понадобится увеличить чувствительность устройства, следует воспользоваться вторым фототранзистором, включенным параллельно первому.
При установке устройства на улице следует выбрать для него затемненное место, например, на северной стороне фонарного столба. Корпус устройства раскрашивают светлой краской, он должен быть достаточно просторным и не иметь вентиляционных отверстий, иначе с наступлением осенних холодов может стать пристанищем для насекомых.
В случае установки фотореле вне помещения необходимо использовать соединительные шнуры и провода, предназначенные для наружной проводки, например, ШРТ, ШПС. В особых случаях нужно учитывать возможность повреждения проводов грызунами, поэтому лучше использовать провод в металлической оплетке -типов ПРФ, ПРФЛ, ПРИ.
Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008.
Теперь осталось все вот это поместить в корпус.
Вначале крепите переменный резистор, следом укладываете тиристор, потом крепите под винт розетку, ну и плату вставляете туда, куда она влезет. У меня получилось вот так.
От розетки, которую Вы купили, должна остаться крышка, закрывающая дно. Вот ей, я и предлагаю закрыть нижнюю часть регулятора.
Для этого в крепежные отверстия розетки нужно паяльником вплавить гайки диаметром 3мм, а крышку прикрепить винтами с плоской шляпкой. Должно получиться приблизительно вот так.
Вот и все. Собранная правильно из исправных деталей схема регулятора мощности для паяльника начинает работать сразу, и в налаживании не нуждается.
P.S. Эту идею подсказал читатель T@NK. В свою конструкцию регулятора он установил стрелочный вольтметр — что очень удобно. Но таких маленьких головок, чтобы можно было ее установить в розетку, промышленность не выпускает, поэтому предлагаю установить светодиод, что тоже будет удобно. На принципиальной схеме вновь добавляемые элементы выделены красным цветом.
По яркости свечения светодиода Вы будете приблизительно видеть, какое напряжение поступает на паяльник в данный момент. Светодиод можно установить прямо над ручкой переменного резистора.
Резистор подбирайте исходя из яркости свечения светодиода. Начните от номинала 100 килоом. Припаиваете резистор и светодиод, устанавливаете движок переменного резистора на максимум, и включаете регулятор мощности в розетку. Паяльник должен быть подключен.
Если светодиод не «горит», уменьшаете номинал резистора, например, до 91 килоома и пробуете. Предварительно проверьте измерительным прибором, какая яркость у светодиода — такой яркости и добивайтесь. Ярче делать не надо – сгорит.
Если светодиод опять не «горит» или «горит» слабо, значит, снова уменьшаете номинал резистора. Таким образом, подгоняете резистор под яркость свечения светодиода. Когда яркость свечения будет приемлемая, покрутите движок переменного резистора: в одну сторону яркость свечения будет уменьшаться, а в другую увеличиваться.
Внимание! Не забываем все манипуляции с регулятором делать только тогда, когда он выключен из розетки. Конструкция имеет бестрансформаторное питание
Также рекомендую посмотреть ролик, в котором автор нескольких статей этого сайта picdiod усовершенствовал регулятор и демонстрирует его работу. А для тех, кто захочет повторить его конструкцию, picdiod предоставляет чертежи печатных плат в формате lay, которые можно скачать по этой ссылке.
А если Вы предполагаете использовать этот регулятор для включения и отключения освещения, то почитайте статью об автомате плавного включения и отключения освещения, который за счет плавной подачи напряжения на лампу накаливания продлевает ей срок жизни.
Удачи!
Фазовый регулятор мощности
Для регулировки мощности создано немало схем, но радиолюбители продолжают эксперименты в поисках оптимальной. Существующие схемы ФАЗОВОЙ регулировки мощности, хоть и привлекают своей простотой, но обладают одним существенным недостатком — при изменении сетевого напряжения приходится заново подбирать режим управления симистором для данной мощности. К тому же, согласитесь, регулировать мощность потенциометром неудобно, особенно если приходится периодически возвращаться к ранее заданным режимам.
Предлагаемая схема (рис.1) основана на принципе фазовой регулировки мощности в нагрузке дискретным способом. Рассмотрим работу схемы, когда переключатель SA1 установлен в положение 10.
Рис.1. Принципиальная схема регулятора мощности
Сетевое напряжение 50 Гц (рис.2а) через ограничительный резистор R1 поступает на диодный мост VD1…VD4, выпрямляется, при этом частота импульсов удваивается (рис.2б) Синхроимпульсы, ограниченные резисторами R4, R5, поступают на вход (вывод 1) DD1.1. В начальный момент времени на входе 1 микросхемы DD1.1 — логический «0», вследствие этого на выходе 3 DD1.1 будет логическая «1» (рис.2в), которая запустит генератор на элементах DD1.3, DD1.4. Генератор настроен на частоту 1000 Гц. При подключении к сети, импульсы с частотой 100 Гц, пройдя через диод VD9, заряжают конденсатор СЗ. В этот момент происходит сброс счетчика DD2. Одновременно заряжается конденсатор С2, напряжение с которого, ограниченное стабилитроном VD10, служит для питания микросхем.
Рис.2. Графики напряжений
Импульсы с генератора заполняют счетчик DD2. После 10-го импульса на выходе Q9 DD2 появляется логическая «1» (рис.2г), которая через резистор R8 открывает транзистор VT1, коммутирующий оптодинистор VU1. Последний через диодный мостик VD5…VD8 включает симистор VS1. Мощность в нагрузке при этом будет минимальной, поскольку симистор открывается в конце полупериода сетевого напряжения (рис.2д).
Одновременно с открыванием VT1, через конденсатор С1 происходит сброс RS-триггера DD1.1, DD1.2, а через резистор R9 — счетчика DD2. Длительности импульсов сброса и открывания симистора зависят от номиналов R9, R11, СЗ.
Если же переключатель SA1 установить в положение 1, то открывание симистора происходит при первом приходящем на вход счетчика DD2 импульсе с генератора (рис.2е) В этом случае выделяемая в нагрузке мощность будет максимальной.
Приведенная схема содержит один переключатель и один счетчик, поэтому дискретность переключения мощности равна примерно 10%. Для более плавного изменения мощности (уменьшения дискретности регулировки) необходимо установить дополнительные счетчики и переключатели. Все входы сброса счетчиков объединяются, с выхода первого переключателя сигнал заводится на тактовый вход (вход С) второго счетчика и т.д. Резисторы R8, R9 подключаются к последнему переключателю. Необходимо также увеличить частоту заполнения счетчиков (2, 3, 4 кГц и т.д).
Точность установки мощности зависит, в основном, от дрейфа частоты генератора. Если необходима большая точность, рекомендую использовать кварцованный генератор тактовых импульсов, показанный на рис.3. Конечно, разброс регулировки мощности за счет нестабильности сети как по напряжению, так и по частоте остается.
Рис.3. Генератор тактовых импульсов
Устройство собрано на печатной плате размерами 55×80 мм (рис.4). Все детали, кроме переключателя SA1, размещены на плате. SA1 монтируется на передней панели устройства. Шлейф, соединяющий переключатель с платой, должен быть не более 25 см.
Рис.4. Печатная плата регулятора
Детали. Симистор в данном устройстве можно применить любой. От этого зависит только регулируемая мощность. Стабилитрон VD10 — любой с напряжением стабилизации 9…15 В. Микросхемы серии 561 можно заменить на 176-ю. Тогда нужен стабилитрон с напряжением стабилизации 9 В. Конденсатор С4 желательно применить с наименьшим температурным дрейфом. Транзистор VT1 заменяется на любой из серий КТ315, КТ3102. Диоды VD1…VD9 — с максимальным обратным напряжением 300 В и током 100…300 мА. SA1 — любой на 10 положений и одно направление.
Регулятор был успешно опробован и с оптотиристорами ТО125-12,5. Светодиоды оптотиристоров соединялись последовательно, а выходные тиристоры — встречно-параллельно. Номинал резистора R6 уменьшался до 220 Ом.
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:
- Применение реостатов;
- Применение трансформаторов;
- 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.
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.
Регулятор мощности паяльника своими руками: проверенные рабочие схемы (6 шт)
Не всем нравится покупать неизвестно что. А некоторым приятнее сделать регулятор мощности паяльника своими руками, ведь это тоже опыт. Большинство схем собирается на симисторах и тиристорах, сейчас их найти проще чем транзисторы. Работать с ними тоже проще, так как они либо открыты, либо закрыты, что позволяет делать схемы проще.
Корпус подберите любой
Простые схемы на тиристоре
При выборе схемы регулятора мощности для паяльника важны две вещи: мощность и доступность деталей. Представленный ниже регулятор мощности паяльника собран на широко распространённых деталях, которые найти не проблема. Максимальный ток — 10 А, что более чем достаточно для выполнения работ любого рода и для паяльников мощностью до 100 Вт. Тиристор в данной схеме использован КУ202н
Обратите внимание на подключение моста. Есть много схем с ошибкой в подключении. Этот вариант рабочий
Проверен не раз
Этот вариант рабочий. Проверен не раз.
Схема регулятора температуры для паяльника на тиристоре
При сборке схемы тиристор обязательно ставим на радиатор, чем он больше тем лучше. Схема проста, но когда она включена, создаёт помехи. Радио рядом не послушаешь и, чтобы убрать помехи, параллельно нагрузке подключаем конденсатор на 200 пФ, а последовательно дроссель. Параметры дросселя подбираются в зависимости от регулируемой нагрузки, но так как паяльники обычно не более чем на 80-100 Вт, то и дроссель можно сделать на 100 Вт. Для этого понадобится ферритовое кольцо наружным диаметром 20 мм, на которое намотано около 100 витков проводом сечением 0,4 мм².
Ещё один недостаток переведённой выше схемы — паяльник ощутимо «зудит». Иногда с этим мириться можно, иногда нет. Для устранения этого явления можно подобрав параметры конденсатора C1 так чтобы при выставленном на максимум переменном резисторе, подключённая лампа еле-еле светилась.
На других элементах но тоже без помех
Приведенный выше регулятор можно использовать для любой нагрузки. Приведем еще один аналог,но с использованием другой элементной базы. Регулировать можно не только мощность/температуру паяльника, но и любую другую нагрузку с небольшой индуктивной составляющей.
Видоизмененная схема для регулирования мощности паяльника и любой другой нагрузки с устраненным эффектом пульсации
Пульсация тут есть, но ее частота высока и она не будет восприниматься нашим зрением. Так что можно использовать не только как диммер для паяльника, но и для регулирования света от обычной лампы накаливания. Нужен ли диодный мост для регулировки мощности нагрева паяльника? Он не помешает, но необходимости в нем нет.
На тиристоре с высокой чувствительностью
Данная схема позволяет плавно изменять температуру паяльника от 50% до 100%. Есть два индикатора — питания и мощности. Светодиод наличия питания горит всегда во включенном состоянии, но при 75% мощности свечение более яркое. Индикатор мощности меняет интенсивность свечения в зависимости от режима работы.
Регулятор мощности для паяльника без помех
Чтобы регулятор поместился в корпус от зарядного устройства мобильного телефона, сопротивления используют СМД типа (1206). Все резисторы установлены на плате, кроме R 10. Некоторые могут быть составными (из последовательно соединенных резисторов собираем нужный номинал).
Для нормальной работы схемы требуется чувствительный тиристор (с малым током управления) и низким током удержания состояния (порядка 1 мА). Например, КТ503 (рассчитан на напряжение 400 В, Ток управления 1 мА). Остальная элементная база указана на схеме.
Если собрали, но напряжение не регулируется
Если собранный регулятор ничего не регулирует — не меняется температура паяльника — дело в тиристоре. Схема, вроде, работает, а ничего не происходит. Причина — тиристор с низкой чувствительностью. Токи, которые протекают в схеме, недостаточны для открытия. В таком случае стоит поставить аналог с более высокой чувствительностью (токи управления более низкие).
Один из вариантов корпуса, в который можно спрятать самодельный регулятор мощности для паяльника
Еще может регулятор работать, но паяльник начинает «зудеть». Решается такая проблема установкой дросселя на выходе (перед паяльником). Емкость надо подбирать — зависит от паяльника. Второй вариант решения — аналоговая схема управления, а это уже другая схема.
Ну, и при проблемах с работой ищите либо неисправные детали, либо неправильно подобранные компоненты. Обычно проблема в этом.
Конструкция и детали.
В схеме используются два кремниевых транзистора: КТ315 и КТ361. Так как корпуса у них одинаковые, то различаются они по месту расположения буквенной маркировки. На рисунке эти места обозначены стрелками.
У транзистора КТ315 буква всегда расположена в левом верхнем углу корпуса, а у КТ361 буква всегда наносится в середине корпуса. Все остальные обозначения это: год выпуска, месяц, партия.
На следующем рисунке изображены диод и стабилитрон
Здесь нужно обратить внимание на цоколевку их выводов. Как правило, цоколевка наносится на корпусе элемента в виде полоски, точки или нескольких точек со стороны обозначаемого вывода
Также встречаются диоды, у которых на корпусе нанесено условное обозначение диода, применяемое на принципиальных схемах. Как именно нанесено обозначение относительно выводов, значит, такое расположение анода и катода соответствует действительности.
У импортных диодов и стабилитронов наносится полоска со стороны вывода катода, а у мощных, цоколевка наносится в виде условного обозначения диода.
У Советских и Российских диодов цоколевка немного отличается от импортной. Здесь используется и полоска, и точки, и условное обозначение диода. К тому же еще обозначаются и вывод анода, и вывод катода. Так что, в любом случае, желательно использовать справочник или измерительный прибор для более точного определения выводов.
В схеме регулятора мощности, в качестве регулируемого элемента, используется тиристор. Сам по себе тиристор напоминает диод, только у него есть еще один вывод – управляющий электрод.
В закрытом состоянии тиристор не пропускает ток, и если на его управляющий электрод подать отпирающее напряжение, то тиристор откроется, и через анод и катод потечет ток. Чем больше будет ток отпирающего напряжения, тем больший ток будет пропускать тиристор через себя.
Если возникнут проблемы с приобретением резистора R5, то его можно будет сделать из двух резисторов, соединенных последовательно. Все остальные детали простые, поэтому на них останавливаться не будем.
В качестве корпуса регулятора мощности, как вы уже догадались, возьмем накладную розетку
Когда будете покупать, то обратите внимание, чтобы сама розетка была сделана из пластмассы, а не из керамики
Это нужно для того, если вдруг тиристор не будет влезать в корпус, то от пластмассы всегда можно срезать лишний кусок.
Собирать регулятор будем из двух частей. Низковольтную часть лучше собрать на фольгированном стеклотекстолите, плотном картоне или любом другом диэлектрическом материале — так будет аккуратней. А вот высоковольтную часть сделаем навесным монтажом, как показано на рисунке ниже.
Здесь отверстия обозначены черными точками, а все соединения между точками и деталями — дорожки, показаны синими линиями.Плата схемы управления и силовая часть соединяются между собой тремя красными проводниками.
Детали
«Цоколевка» указанного на схеме фототранзистора приведена на рис. 2. Его можно заменить на L51P3, L32P3C, а симистор -на КУ208Д1, ТС112-10-4, ТС112-16-4, ТС122-25-6, BT138X-600F, BT136B-800F и другие аналогичные на напряжение не менее 400 В и соответствующий ток нагрузки.
При необходимости симистор устанавливают на теплоотвод. К примеру, с симистором КУ208Г в качестве нагрузки можно использовать лампы накаливания общей мощностью до 1000 Вт, при этом симистор устанавливают на теплоотвод с площадью поверхности не менее 300 см2.
Рис. 2. Цоколевка фототранзистора.
Конденсатор С4 — К73-16, К73-17, К78-2 на напряжение не менее 400 В, остальные конденсаторы — К50-35, К53-4 или импортные аналоги.
Дроссель наматывают проводом ПЭВ-2 0,82 (70 витков) на двух склеенных (например, клеем БФ-2) кольцах К38х24х7 из феррита М2000НМ. Предварительно острые кромки феррита затупляют, а затем сложенные кольца обматывают тесьмой или фторопластовой лентой.
Провод укладывают с «натягом», в один слой. Готовый дроссель пропитывают лаком, что уменьшает его жужжание. При работе автомата с нагрузкой мощностью менее 300 Вт допустимо использовать магнитопровод меньших габаритов. Для защиты микросхемы и симистора от бросков напряжения параллельно конденсатору С4 можно подключить варистор на напряжение 420…470 В, например, типа FNR-10K431.
