Регулятор мощности со стабилизацией своими руками

Стабилизированный регулятор напряжения для нагрузки на 220В

Предлагаемый симисторный регулятор напряжения позволяет не только регулировать, но и стабилизировать выходное напряжение (а значит, и мощность) на постоянной нагрузке.

Регулятор обеспечивает поддержание выходного напряжения с точностью 5% при изменении входного напряжения на 50%.

Схема

Электрическая схема регулятора приведена на рис.1. Регулятор стабилизированного напряжения содержит симистор VS1, узел временной (фазовой) задержки, компенсирующую цепь и источник питания.

Рис. 1. Электрическая схема регулятора.

С помощью компенсирующей цепочки R1, С1 к напряжению стабилитрона VD2 добавляется величина, пропорциональная питающему напряжению. Эта сумма и является межбазовым напряжением VТ1.

Тогда уменьшение питающего напряжения снижает напряжение питания транзистора VТ1 и вызывает уменьшение временной задержки, а выходное напряжение не изменится.

Нижняя граница стабилизации достигает в момент, когда питающее напряжение равно заданному выходному. Регулятором R3 регулируется выходное напряжение.

Детали

Конденсатор С1 — К50-16, С2 — К73-17. Трансформатор на сердечнике Ш5х6, первичная обмотка содержит 40 витков, а вторичная — 50 витков провода ПЭЛ-0,2.

VT1 — однопереходный транзистор, КТ117Б.

Рис. 2. Цоколевка транзистора КТ117, обозначение на схемах и фото.

Наладка

Для налаживания регулятора необходимо включить в сеть с нагрузкой через автотрансформатор и параллельно нагрузке включить вольтметр.

Изменяя напряжение на входе регулятора, переменным резистором R1 добиваются минимального изменения напряжения на нагрузке.

При наладке необходимо соблюдать меры безопасности, так как элементы регулятора гальванически связаны с сетью.

В. Яковлев, UT5WK. РМ-02-17.

• PCBWay — всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
• Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
• Проекты с открытым исходным кодом — доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!

Собрал схему. Не работает. Грешу на трансформатор. Трансформатор переделывал 3 раза. Когда пытаюсь тестером померять напряжение на управляющем выводе симистора, то лампа нагрузки начинает помаргивать какие-то доли секунды. Прошу совета.

Евгений, проверьте монтаж схемы, прозвоните тестером диод, убедитесь что транзистор подключен правильно.
На схеме точками показаны начала и концы катушек трансформатора Т1, подключать их нужно в соответствии, иначе схема не заработает. Попробуйте поменять местами выводы одной из обмоток если не знаете верно ли был подключен трансформатор.

Здравствуйте. Спасибо за совет. Детали проверил, все рабочие. Но когда проверял транзистор(собирал всякие генераторы, схемки), чтобы понять как он работает, выяснилось что важно правильно подключить базы. Поставил транзистор на место, согласно вышеприведенной схеме. Менял концы обмоток, намотал новый трансформатор на феррит. кольце. Все без толку. Потом вспомнил про танцы с бубном вокруг транзистора, и поменял базы местами. И вот оно Счастье. Правда пока использовал лампочку. Завтра принесу автотрансформатор, подключу тэн и посмотрим как работает стабилизация.
А по поводу схемы: или там опечатка по расположению транзистора, или я ищу обозначения и распиновку не в тех местах. С уважением, Евгений.

Евгений, спасибо за то что отписались о результатах. Указали в статье номинал однопереходного транзистора, привели его цоколевку и фото. На схеме изменили подключение баз.

База 2 на должна идти к плюсу питания. В интернете много схем на основе КТ117, где базы перепутаны местами.

Если не удается достать однопереходный транзистор КТ117, то можно собрать его эквивалент на двух транзисторах — КТ315 и КТ361:

Источник

Стабилизированный регулятор мощности на AVR

Посл. ред. 01 Марта 15, 21:43 от sergik11111

у Игоря все есть и работает. Черномор, 01 Марта 15, 22:28

Набросал схемку пока без индикатора sergik11111, 01 Марта 15, 21:44

Посл. ред. 03 Марта 15, 09:08 от m16

На схеме не видо. vchu, 04 Марта 15, 18:51

Посл. ред. 04 Марта 15, 20:12 от falki

Там с контакта 4 на int0 через мегаом. ys1797, 04 Марта 15, 18:56

еще бы дополнитель схему подключения встречных тиристоров,не люблю симисторы. falki, 04 Марта 15, 20:07

странное желание при том что надёжных симисторов как грязи.

Не совсем понятно как ловится ноль? vchu, 04 Марта 15, 18:51

Полагаю что на входе int0 должен был появится импульс. А там синусоида. vchu, 05 Марта 15, 05:56

Посл. ред. 05 Марта 15, 21:56 от m16

ответы на свои вопросы найдёте в апноте AVR182 (в аттаче) m16, 05 Марта 15, 21:50

m16, извини, на маленьком экране картинка в jpg смотрится плохо, поэтому и не доглядел.
И еще потому что у меня переход через «0» определяется программно по значению АЦП в измерителе напряжения. Наверно поэтому и подумал так.

Добавлено через 1мин.:

И в догонку — измерять только одну полуволну напряжения — это как-то не хорошо. Это правда уже рассматривали.

Посл. ред. 05 Марта 15, 22:55 от V_B

измерять только одну полуволну напряжения — это как-то не хорошо. Это правда уже рассматривали V_B, 05 Марта 15, 22:53

странное желание при том что надежных симисторов как грязи. m16, 05 Марта 15, 21:50

Там с контакта 4 на int0 через мегаом. ys1797, 04 Марта 15, 18:56

как бэ отстойный детектор нуля получится. как раз для своего силиконового котла сейчас делаю. погляди на характеристики, схемка простая, да и гальваноразвязка есть.

falki, вообще еще надежнее и лучше использовать промышленные твердотельные реле.

И в догонку — измерять только одну полуволну напряжения — это как-то не хорошо. Это правда уже рассматривали.
V_B, 05 Марта 15, 22:53

ну автор собственно не такие высокие требования к точности ставит, так что должно сработать, в РМ-2 же срабатывает

Стабилизированный регулятор мощности на AVR. Приборы и электр(он)ика.

Стабилизированный регулятор мощности на AVR. Приборы и электр(он)ика.

Посл. ред. 06 Марта 15, 08:13 от g100m

вообще еще надежнее и лучше использовать промышленные твердотельные реле. g100m, 06 Марта 15, 08:02

Источник

Стабилизированный регулятор мощности с внешним управлением

Про регуляторы мощности сказано очень много, еще больше есть разнообразных реализаций
Но хотелось бы универсальное решение, которое работает как автономно, так и под управлением контроллера автоматики
Начинаю тезисами, которые определил для себя
1. РМ должен быть стабилизированным
2. Должно быть два режима работы, ручной и с внешним управлением
3. РМ должен измерять параметры электрической сети и нагрузки
4. Внешнее управление должно быть до какой-то степени стандартным
5. РМ должен иметь возможность отдавать данные внешнему контроллеру

Теперь по реализации возможны следующие варианты
Управление мощностью:
1. обрезание полупериодов с распределением по брезенхему
2. фазовый метод
Измерение параметров сети
1. Измерение среднеквадратичного с выхода понижающего трансформатора микроконтроллером
2. Бестрансформаторная схема — более простая и легкая, так же измерения АЦП микроконтроллера
3. Специализированная микросхема типа ADE775х — по мне так самый интересный вариант но есть вопросы по доступности и целесообразности
Отображение информации:
1. Семисегментные индикаторы
2. LCD символьный дисплей (пока для меня самое оптимальное соотношение)
3. LCD графический дисплей

Мозги
Вполне хватит ресурсов микроконтроллера atmega8
Как вариант можно реализовать с использованием arduino мелкой — разницы принципиальной не вижу

Связь с внешним миром
1. RS-485
2. CAN
3. LIN
4. I2C
5. 1wire
6. Управление напряжением 0-5v
7. Управление потенциометром
8. PWM

Источник

Как сделать регулятор мощности на симисторе своими руками: варианты схем

Для управления некоторыми видами бытовых приборов (например, электроинструментом или пылесосом) применяют регулятор мощности на основе симистора. Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте. В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории.

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.

Варианты схем регулятора

Приведем несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки при помощи симистора, начнем с самой простой.

Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В

Обозначения:

• Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
• Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
• Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светодиод 2,10-2,40 V 20 мА.
• Динистор DN1 – DB3.
• Симистор DN2 – КУ208Г, можно установить более мощный аналог BTA16 600.

При помощи динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода). Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.

Несмотря на простоту схемы, она довольно эффективна и может быть использована в качестве диммера для осветительных приборов с нитью накала или регулятора мощности паяльника.

К сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, следовательно, она не подходит в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь необходима для стабилизации оборотов электродвигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Сделать это можно двумя способами:

1. Установить таходатчик, измеряющий число оборотов. Такой вариант позволяет производить точную регулировку, но при этом увеличивается стоимость реализации решения.
2. Отслеживать изменения напряжения на электромоторе и, в зависимости от этого, увеличивать или уменьшать «открытый» режим полупроводникового ключа.

Последний вариант значительно проще в реализации, но требует небольшой настройки под мощность используемой электромашины. Ниже приведена схема такого устройства.

Регулятор мощности с обратной связью

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 18 кОм (2 Вт); R2 — 330 кОм; R3 – 180 Ом; R4 и R5– 3,3 кОм; R6 – необходимо подбирать, как это делается будет описано ниже; R7 – 7,5 кОм; R8 – 220 кОм; R9 – 47 кОм; R10 — 100 кОм; R11 – 180 кОм; R12 – 100 кОм; R13 – 22 кОм.
• Конденсаторы: С1 — 22 мкФ х 50 В; С2 — 15 нФ; С3 – 4,7 мкФ х 50 В; С4 – 150 нФ; С5 — 100 нФ; С6 – 1 мкФ х 50 В..
• Диоды D1 – 1N4007; D2 – любой индикаторный светодиод на 20 мА.
• Симистор Т1 – BTA24-800.
• Микросхема – U2010B.

Данная схема обеспечивает плавный запуск электрической установки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Допускается три режима работы (выставляются переключателем S1):

• А – При перегрузке включается светодиод D2, сигнализирующий о перегрузке, после чего двигатель снижает обороты до минимальных. Для выхода из режима необходимо отключить и включить прибор.
• В — При перегрузке включается светодиод D2, мотор переводится на работу с минимальными оборотами. Для выхода из режима необходимо снять нагрузку с электродвигателя.
• С – Режим индикации перегрузки.

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.

Для изготовления данного сопротивления лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм. Ниже представлена таблица, позволяющая подобрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности двигателя.

Таблица для подбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности двигателя

Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Тех, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором сварочного аппарата) при помощи выше указанных схем, ждет разочарование. Устройства не будут работать, при этом вполне возможен выход из строя симисторов. Это связано с фазовым сдвигом, из-за чего за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.

Существует два варианта решения проблемы:

1. Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
2. Подавать на управляющий электрод постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль.

Первый вариант наиболее оптимален. Приведем схему, где используется такое решение.

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки

Как видно из следующего рисунка, где продемонстрированы осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для открытия симистора используется пакет импульсов.

Осциллограммы входного (А), управляющего (В) и выходного сигнала (С) регулятора мощности

Данное устройство делает возможным использование регуляторов на полупроводниковых ключах для управления индукционной нагрузкой.

Простой регулятор мощности на симисторе своими руками

В завершении статьи приведем пример простейшего регулятора мощности. В принципе, можно собрать любую из приведенных выше схем (наиболее упрощенный вариант был приведен на рисунке 2). Для этого прибора даже не обязательно делать печатную плату, устройство может быть собрано навесным монтажом. Пример такой реализации показан на рисунке ниже.

Самодельный регулятор мощности

Использовать данный регулятор можно в качестве диммера, а также управлять с его помощью мощными электронагревательными устройствами. Рекомендуем подобрать схему, в которой для управления используется полупроводниковый ключ с соответствующими току нагрузки характеристиками.

Источник