Регулятор напряжения на микроконтроллере

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях.

Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах.

Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Содержание статьи

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Определение

Тиристор (тринистор) — это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор — двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

  • Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).
  • Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).
  • Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).
  • Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.
  • Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.
  • Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.
  • Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).
  • Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).
  • Ток управления (IGT).
  • Максимальный ток управления электрода IGM.
  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания — это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение.

То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток.

Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора — он закроется (выключится).

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения — на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление — тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны.

Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт.

Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Интересно:

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ — система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами — схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени — достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими.

Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно.

Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее.

Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях.

Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Алексей Бартош

Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. 

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения. 

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта.

 Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Читайте также:  Схема реле регулятора 1213702

 

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.  Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток. 

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Регулятор напряжения на микроконтроллереРегулятор напряжения на микроконтроллере

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему. 

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме.

 Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение.

Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения. 

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне. 

Регулятор напряжения на микроконтроллереРегулятор напряжения на микроконтроллере

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. 

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. 

Регулятор напряжения на микроконтроллереРегулятор напряжения на микроконтроллере

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься. 

  • Небольшое видео

Печатные платы 

Микропроцессорный регулятор мощности для паяльника на PIC16F628A

Update. Обратите внимание, что прошивка из этого поста — не самая свежая. Лучше брать прошивку из поста «Снова о регуляторе мощности. Универсальная прошивка для любого включения светодиодов».

Что он может:

  • 20 уровней регулировки с запоминанием уровня
  • фазовое управление мощностью
  • линейная регулировка мощности (не фазы)
  • наличие режима форсированного разогрева в течении 5 или 10 минут
  • плавное включение нагрузки
  • автоматическое отключение нагрузки через 30 мин
  • наличие режима без отключения нагрузки
  • линейная шкала на светодиодах
  • управление мощностью и выбор режимов осуществляется двумя кнопками
  • в схеме использован микропроцессор PIC16F628A.

Принципиальная схема контроллера

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Регулятор мощности, принципиальная схема, PIC16F628A

Регулятор напряжения на микроконтроллере
Регулятор напряжения на микроконтроллере
Регулятор напряжения на микроконтроллере

Перечень элементов

ОбозначениеНоминалПримечание
C1 1n
C2 10µ x 10V
C3 1n
C4 1n 600V
C5 100n
DA1 PC817
DA2 MOC3020 MOC3020-MOC3023
DD1 PIC16F628A
R1 2k2
R2 220k
R3 220k
R4 1k
R5 22k
R6 220
R7 39
R8 220
R9 220
R10 220
R11 220
R12 220
R13 220
R14 220
R15 220
R16 220
R17 220
R18 220
R19 220
VD1 1N4148
VD2 1N4148
VD3 1N4148
VD4 1N4148
VD5 1N4148
VS1 MAC15N MAC16N
VT1 2SC828

Благодаря наличию оптронов цифровая часть гальванически развязана с сетью, но, тем не менее, в схеме присутствует высокое напряжение, поэтому при повторении конструкции необходимо соблюдать технику безопасности!

Регулятор напряжения на микроконтроллере

Осцилограммы на выводах процессора.
Смещение импульсов друг относительно друга на осцилограмме соответствует второй ступени регулировки мощности (горит 1 светодиод)
Ширина импульса на RA4 около 170uS, на RB3 около 1.5mS

  • Прошивка
  • Версия 2: (доступно зарегистрированным пользователям)
  • Обратите внимание, что более свежая и функциональная прошивка есть здесь
  • Правильно выставленные фьюзы — залог успеха:
  • CONFIG = 0x2150
    или
    CONFIG = 0x3F50 (если считать неопределенные биты 9-12 за «1»)
CP—-CPDLVPBORENMCLREFOSC2!PWRTEWDTEFOSC1FOSC0
1 x x x x 1 1 1

Для прользователей IC-PROG установка фьюзов должна выглядеть так (сам не проверял, подтвердите или поправьте в комментах кто пробовал)

Регулятор напряжения на микроконтроллере

FOSC = 100 (INTOSC internal oscillator: I/O function on RA6/OSC2/CLKOUT pin, I/O function on RA7/OSC1/CLKIN)
WDTE = (WDT.

Disabled)
PWRTE = (Power-up Timer Enable bit. Enabled)
MCLRE = (RA5/MCLR Pin Function Select bit. RA5/MCLR is digital I/O)
LVP = (Low Voltage Programming Enable bit.

RB4/PGM is digital I/O, Low Voltage Programming is off)

Как и любая цифровая схема, данный регулятор не нуждается в налаживании, и в случае правильной сборки и исправных деталей начинает работать сразу. Но, как оказалось, это только в теории.

На практике бывает, что контроллер в лучшем случае не работает вообще, и в этом случае проблему отыскать сравнительно легко.

Это или фьюзы неверно выставлены, ошибка в монтаже или еще что-то подобное, глобальное.

Гораздо хуже, когда процессор вроде работает, есть индикация, но в нагрузке творится что-то непонятное. В таком случае очень полезно посмотреть осциллограммы на входах и выходах процессора RA4 и RB3.

К сожалению, не у всех под рукой есть осциллограф. С расчетом именно на такой случай я добавляю тестовую прошивку, которая позволит определить, есть ли на входе RB3 сигнал с частотой 100Гц с детектора нуля.

Прошивка

Версия 1 от 09.04.13: (доступно зарегистрированным пользователям)

Данная прошивка предназначена только для указанной цели, больше ничего она не делает. Фьюзы для этой прошивки такие-же, как и для основной прошивки. Она работает с рассчетом, что используется внутренний тактовый генератор на 4MHz. Результат работы выводится на светодиодный индикатор.

Значения отдельных светодиодов индикатора указаны на рисунке ниже:

  1. Фактически индикаторы означают следующее: 0-20 Hz — импульсов скорее всего нет вообще 108 Hz — импульсы следуют слишком часто
  2. Возможна ситуация, когда горит одновременно несколько светодиодов, что означает, что обнаружены импульсы, следующие с разными интервалами (частотами), чего в нормально работающем детекторе нуля не должно быть, максимум — пара соседних из «нормального» интервала
  3. Наконец регулятор обзавёлся печатной платой, которую разработал и любезно предоставил RN3QNR

Печатная плата в формате .LAY: (доступно зарегистрированным пользователям)

Выглядит в собранном виде это так:

Для регулятора готова новая прошивка, которая позволяет работать в одном из двух режимов. Параметры каждого из режимов (время и мощность форсированного разогрева, время до отключения и мощность при отключении) могут быть выставленны индивидуально в режиме настроек.

Читайте про новую прошивку здесь

Даташиты

Повышающий регулятор мощности паяльника

Подробности Категория: схемы на PIC Опубликовано: 02.04.2017 13:12 Просмотров: 4222 Регулятор напряжения на микроконтроллере

Отличительная особенность прибора — его способность регулировать мощность, передаваемую в нагрузку, не только в сторону её уменьшения, но и в сторону увеличения относительно номинального значения. Интервал регулирования очень широк — от 1 до 180 % номинальной мощности подключённой нагрузки.

Как известно, амплитудное значение синусоидального сетевого напряжения в 1,41 раза больше эффективного. За счёт этого, подключив к сети выпрямитель со сглаживающим фильтром, можно получить постоянное напряжение около 310 В.

Из него несложно сформировать прямоугольные импульсы такой амплитуды, а меняя их коэффициент заполнения, можно регулировать эффективное значение импульсного напряжения от нуля до 1,41 эффективного значения исходного синусоидального напряжения.

Тепловая мощность питаемого таким напряжением паяльника или другого нагревательного прибора будет меняться от нуля до удвоенной номинальной мощности. Описание устройства, работающего по описанному выше принципу, было опубликовано ранее в статье С. Лусты «Повышающий регулятор напряжения» («Радио», 2006, № 5, с. 39).

Предложенный в ней регулятор прост и компактен, однако ему присущи некоторые недостатки. Отсутствует какая-либо индикация установленного уровня мощности, регулируется она вращением ручки переменного резистора. Кроме того, при включении устройства в сеть необходимо соблюдать определённые правила, иначе оно может быть повреждено.

Предлагаю вниманию читателей регулятор, собранный на микроконтроллере. Он имеет кнопочное управление и цифровую индикацию установленной мощности. Три режима работы, выбираемые нажатиями на соответствующие кнопки, позволяют быстро разогревать паяльник даже при пониженном напряжении в сети, а затем поддерживать его рабочую температуру.

Установленную для каждого режима работы мощность также можно изменять нажатиями на кнопки. Заданное значение автоматически сохраняется в энергонезависимой памяти микроконтроллера. К регулятору можно подключать паяльники мощностью до 100 Вт, а также осветительные приборы с лампами накаливания. Схема регулятора мощности изображена на рис. 1.

Читайте также:  Все о рассеянном склерозе позвоночного столба

  Регулятор напряжения на микроконтроллере

 Его основа — микроконтроллер PIC16F628 (DD1), в котором имеется модуль ШИМ, формирующий на выходе RB3 прямоугольные импульсы программно изменяемой скважности. Программа прошивки скачать. Частота следования этих импульсов при работе микроконтроллера от встроенного RC-генератора — около 360 Гц. Их коэффициент заполнения (величина, обратная скважности) пропорционален установленному значению выходной мощности. Импульсы поступают на излучающий диод оптрона U1, необходимого для гальванической развязки силовой и низковольтной частей прибора. С коллектора фототранзистора оптрона управляющие импульсы поступают на затвор полевого транзистора VT3, который коммутирует нагрузку. Стабилитрон VD6, включённый между затвором и истоком транзистора, ограничивает амплитуду управляющих импульсов до безопасного значения. Формирователь импульсов питается от выпрямителя сетевого напряжения на диодном мосте VD5 со сглаживающим конденсатором С4. Для ограничения тока зарядки этого конденсатора в момент включения устройства в сеть применён терморезистор RK1. Фильтр L1C1C2 предотвращает проникновение помех от прибора в питающую сеть. К выходам RB4—RB7 микроконтроллера через преобразователь кода DD2 подключён четырёхразрядный семиэлементный светодиодный индикатор HG1, в котором используются только три разряда. Общие аноды элементов разрядов подключены к эмиттерам транзисторов VT1, VT2, VT4. С выходами RA3, RA6, RA7 микроконтроллера соединены светодиоды, которые показывают выбранный режим работы. К входам RB0—RB2 подключены кнопки управления. Цифровая часть прибора питается от стабилизатора напряжения на микросхеме DA1. Его выходное напряжение — 5 В при токе нагрузки до 0,4 А. В приборе применены резисторы МЛТ и импортные оксидные конденсаторы.Транзисторы КТ503Д можно заменить приборами той же серии с любым буквенным индексом, транзистор 2SK2761 — на IRF830 или КП707В2. Оптрон РС817 — на РС120. Вместо светодиода FYL-3014UGC можно применить любой зелёного, а вместо FYL-3014SRC — красного цвета свечения. Кнопки — любые малогабаритные. Индикатор CA56-21SRWA можно заменить на BQ-M51DRD или использовать три одноразрядных семиэлементных индикатора с общим анодом, например, АЛС324Б или АЛСЗЗЗБ2. Катоды одноимённых элементов таких индикаторов объединяют и подключают к соответствующим выходам преобразователя кода через резисторы R9—R15. В качестве C1, С2 необходимо использовать импортные конденсаторы, предназначенные для работы в цепях переменного тока. В крайнем случае можно применить конденсаторы К73-17 на постоянное напряжение 630 В. Дроссель L1 и терморезистор RK1 — от блока питания IBM PC. Все детали устройства, за исключением блока питания (состоящего из трансформатора Т1, диодов VD1—VD4, микросхемы DA1, конденсаторов СЗ, С5, С6), смонтированы на печатной плате, чертёж которой приведён на рис. 2.Регулятор напряжения на микроконтроллере  Индикатор HG1 устанавливают на краю платы перпендикулярно её поверхности, его выводы соединяют с соответствующими контактными площадками отрезками тонкого монтажного провода. Блок питания монтируют на отдельной печатной плате, чертёж которой не приводится. В нём можно использовать любой малогабаритный понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 7…10 В при токе нагрузки 0,4 А. Пригодны некоторые унифицированные трансформаторы серии ТПП, например ТПП220-127/220-50. Чтобы получить требуемое напряжение, в этом трансформаторе необходимо соединить последовательно все вторичные обмотки, за исключением одной напряжением 2,5 В. Кроме того, следует соединить выводы 3 и 7 первичных обмоток, а напряжение 220 В подавать на выводы 2 и 9. Стабилизатор DA1 должен быть снабжён теплоотводом площадью 5…7 см2 из алюминиевого листа. Для питания регулятора можно использовать и готовый трансформаторный или импульсный блок питания, обеспечивающий стабилизированное напряжение 5 В при токе нагрузки не менее 0,4 А. Например, импульсный блок питания от неисправного DVD-плейера. Внешний вид регулятора показан на рис. 3.Регулятор напряжения на микроконтроллере  Он собран в корпусе привода CD-ROM персонального компьютера. На передней панели расположены индикатор HG1, кнопки управления и светодиоды. На верхней крышке закреплены держатели для паяльника, а на задней стенке установлена розетка XS1 для его подключения. После сборки на регулятор необходимо подать напряжение питания и убедиться в нормальной работе его цифровой части. После этого следует проверить осциллографом амплитуду и форму импульсов на затворе транзистора VT3. Их амплитуда должна быть не менее 10 В, а форма — близка к прямоугольной. Если это не так, необходимо подобрать резистор R8. Обращаю внимание читателей, что во время выполнения описанных выше операций общий провод осциллографа приходится соединять с истоком транзистора VT3, имеющим гальваническую связь с питающей сетью. Работая с подключённым таким образом осциллографом, следует соблюдать осторожность, чтобы не получить электрический удар. Эксплуатируя прибор, необходимо помнить, что через него нельзя питать электроприборы, содержащие индуктивные элементы (трансформаторы, дроссели, электродвигатели), а также любые электронные узлы. Подавая на нагрузку мощность, превышающую номинальную, помните, что это приводит к резкому сокращению её ресурса, а возможны и более серьёзные неприятности. Строго соблюдайте правила пожарной безопасности и не оставляйте включённые нагревательные приборы без присмотра. От редакции  Программа микроконтроллера имеется по адресу ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/01/power.zip на нашем FТР-сервере.

Радио №1.2014

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

4 схемы на Регулятор напряжения своими руками 0-220в

8 основных схем регуляторов своими руками. Топ-6 марок регуляторов из Китая. 2 схемы. 4 Самых задаваемых вопроса про регуляторы напряжения.+ ТЕСТ для самоконтроля

Регулятор напряжения – это специализированный электротехнический прибор, предназначенный для плавного изменения или настройки напряжения, питающего электрическое устройство.

Регулятор напряжения

Важно помнить! Приборы этого типа предназначены для изменения и настройки питающего напряжения, а не тока. Ток регулируется полезной нагрузкой!

  1. Для чего нужен регулятор:

а) Изменение напряжения на выходе из прибора.

б) Разрывание цепи электрического тока

  1. От чего зависит мощность регулятора:

а) От входного источника тока и от исполнительного органа

б) От размеров потребителя

  1. Основные детали прибора, собираемые своими руками:

а) Стабилитрон и диод

б) Симистор и тиристор

  1. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт:

а) Питать стабилизированным напряжением микросхемы

б) Ограничивать токопотребление электрических ламп

Ответы

а,а,б,а.

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1

Самый простой и удобный в эксплуатации регулятор напряжения — это регулятор на тиристорах, включенных встречно. Это создаст выходной сигнал синусоидального вида требуемой величины.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение величиной до 220в, через предохранитель поступает на нагрузку, а по второму проводнику, через кнопку включения синусоидальная полуволна попадает на катод и анод тиристоров VS1 и VS2.

А через переменный резистор R2 производится регулировка выходного сигнала.

Два диода VD1 и VD2, оставляют после себя только положительную полуволну, поступающую на управляющий электрод одного из тиристоров, что приводит к его открытию.

Важно! Чем выше токовый сигнал на ключе тиристора, тем сильнее он откроется, то есть тем больший ток сможет пропустить через себя.

Для контроля входного питания предусмотрена индикаторная лампочка, а для настройки выходного – вольтметр.

Схема №2

Отличительная особенность этой схемы — замена двух тиристоров одним симистором. Это упрощает схему, делает ее компактней и проще в изготовлении.

СНиП 3.05.06-85

В схеме, также присутствует предохранитель и кнопка включения, и регулировочный резистор R3, а управляет он базой симистора, это один из немногих полупроводниковых приборов с возможностью работать с переменным током.

Ток, проходя через резистор R3, приобретает определенное значение, оно и будет управлять степенью открытия симистора. После этого оно выпрямляется на диодном мосту VD1 и через ограничивающий резистор попадает на ключевой электрод симистора VS2.

Остальные элементы схемы, такие как конденсаторы С1,С2,С3 и С4 служат для гашения пульсаций входного сигнала и его фильтрации от посторонних шумов и частот нерегламентированной частоты.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором

  1. Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.

  2. Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.

  3. При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера.

    Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.

3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками

Прибор управляет нагрузкой до 3000 ватт. Построен он на использовании мощного симистора, а затвором или ключом его управляет динистор.

Динистор – это тоже, что и симистор, только без управляющего вывода.

Если симистор открывается и начинает пропускать через себя ток, когда на его базе возникает управляющее напряжение и остается открытым пока оно не пропадет, то динистор откроется, если между его анодом и катодом появится разность потенциалов выше барьера открытия. Он будет оставаться незапертым, пока между электродами не упадет ток ниже уровня запирания.

СНиП 3.05.06-85

Как только на управляющий электрод попадет положительный потенциал, он откроется и пропустит переменный ток, и чем сильнее будет этот сигнал, тем выше будет напряжение между его выводами, а значит и на нагрузке.

Что бы регулировать степень открытия используется цепь развязки, состоящая из динистора VS1 и резисторов R3 и R4.

Эта цепь устанавливает предельный ток на ключе симистора, а конденсаторы сглаживают пульсации на входном сигнале.

2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

  1. Для преобразования входного высокого потенциала в низкий постоянный используют специальные микросхемы серии LM.
  2. Питание микросхем производится только постоянным током.

Рассмотрим эти принципы подробнее и разберем типовую схему регулятора.

Микросхемы серии LM предназначены для понижения высокого постоянного напряжения до низких значений. Для этого в корпусе прибора имеется 3 вывода:

  • Первый вывод – входной сигнал.
  • Второй вывод – выходной сигнал.
  • Третий вывод – управляющий электрод.

Принцип работы прибора очень прост – входное высокое напряжение положительной величины, поступает на входной выход и затем преобразуется внутри микросхемы. Степень трансформации будет зависеть от силы и величины сигнала на управляющей «ножке». В соответствии с задающим импульсом на выходе будет создаваться положительное напряжение от 0 вольт до предельного для данной серии.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение, величиной не выше 28 вольт и обязательно выпрямленное подается на схему. Взять его можно с вторичной обмотки силового трансформатора или с регулятора, работающего с высоким напряжением. После этого положительный потенциал поступает на вывод микросхемы 3.

Конденсатор С1 сглаживает пульсацию входного сигнала. Переменный резистор R1 величиной 5000 ом задает выходной сигнал. Чем выше ток, который он пропускает через себя, тем выше больше открывается микросхема. Выходное напряжение 0-5 вольт снимается с выхода 2 и через сглаживающий конденсатор С2 попадает на нагрузку.

Чем выше емкость конденсатор, тем ровнее оно на выходе.

Регулятор напряжения 0 — 220в

Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:

  1. КР1157 – отечественная микросхема, с пределом по входному сигналу  до 25 вольт и током нагрузки не выше 0.1 ампер.
  2. 142ЕН5А – микросхема с максимальным выходным током 3 ампера, на вход подается не выше 15 вольт.

  3. TS7805CZ – прибор с допустимыми токами до 1.5 ампер и повышенным входным напряжением до 40 вольт.
  4. L4960 – импульсная микросхема с максимальным током нагрузки до 2.5 А. Входной вольтаж не должен превышать 40 вольт.

Рн на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов.

Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор.

Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

  1. Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
  2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
  3. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
  4. Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

4 Схемы РН своими руками и схема подключения

Коротко рассмотрим каждую из схем, особенности, преимущества.

Схема 1

Очень простая схема для подключения и плавной регулировки паяльника. Используется, чтобы предотвратить разгорание и перегрев жала паяльника. В схеме используется мощный симистор, которым управляет цепочка тиристор-переменный резистор.

СНиП 3.05.06-85

Схема 2

Схема основанная на использовании микросхемы фазового регулирования типа 1182ПМ1. Она управляет степенью открытия симистора, который управляет нагрузкой. Применяются для плавного регулирования степени светимости лампочек накаливания.

СНиП 3.05.06-85

Схема 3

Простейшая схема регулирования накалом жала паяльника. Выполнена по очень компактной схеме с использованием легкодоступных компонентов. Управляет нагрузкой один тиристор, степень включения которого регулирует переменный резистор. Также присутствует диод, для защиты от обратного напряжения.

СНиП 3.05.06-85

Схема 4

Схема, предназначенная для управления уровнем освещения в комнате. Может регулировать степень накала лампочки. Выполнена на основе одного тиристора, который управляется диммером. Поворотом ручки резистора, изменяется воздействие на ключевой вывод тиристора, что изменяет его пропускную способность по электрическому току.

СНиП 3.05.06-85

В наше время товары из Китая стали довольно популярной темой, от общей тенденции не отстают и китайские регуляторы напряжения. Рассмотрим самые популярные китайские модели и сравним их основные характеристики.

Название Мощность Напряжение стабилизации Цена Вес Стоимость одного ватта
Module ME 4000 Вт 0-220 В 6.68$ 167 г 0.167$
SCR Регулятор 10 000 Вт 0-220 В 12.42$ 254 г 0.124$
SCR Регулятор II 5 000 Вт 0-220 В 9.76$ 187 г 0.195$
WayGat 4 4 000 Вт 0-220 В 4.68$ 122 г 0.097$
Cnikesin 6 000 Вт 0-220 В 11.07$ 155 г 0.185$
Great Wall 2 000 Вт 0-220 В 1.59$ 87 г 0.080$

Существует возможность выбрать любой регулятор именно под свои требования и необходимости. В среднем один ватт полезной мощности стоит менее 20 центов, и это очень выгодная цена. Но все же, стоит обращать внимание на качество деталей и сборки, для товаров из Китая она по-прежнему остается очень низким.

Подборка тематических выдержек из статей

Регулятор мощности на индуктивной нагрузки Регулятор напряжения и тока Регулятор, сборка

Простой ШИМ регулятор на микроконтроллере

Это статья небольшое продолжение предыдущей » Шим на atmega 328 с дисплеем 1602″

Простой ШИМ регулятор на микроконтроллере

Как и говорилось ранее перенес проект с ардуино на «голый» мк .

Собственно плата под мегу 328

Простой ШИМ регулятор на микроконтроллере

Как всегда технология лут (шилд рядом для сравнения размера)

Простой ШИМ регулятор на микроконтроллереПростой ШИМ регулятор на микроконтроллереПростой ШИМ регулятор на микроконтроллереПростой ШИМ регулятор на микроконтроллереПростой ШИМ регулятор на микроконтроллереГотовое устройство Простой ШИМ регулятор на микроконтроллереПростой ШИМ регулятор на микроконтроллереПростой ШИМ регулятор на микроконтроллереПростой ШИМ регулятор на микроконтроллере

В заключении , как и в оригинальной на UNO , немного отклик медленный , долго думает при переключении в низ или в верх (больше /меньше) , но это уже проблема в кривизне рук моих ,да и скетч немного стоит подшаманить ,я «не волшебник ,я только учусь»а так вполне имеет место быть в др . проектах с последующей доработкой и допиловкой.

Файлы проекта

https://yadi.sk/d/2ng_3EivNiAY5w

Краткий видео обзор работы : https://zen.yandex.ru/media/bender_ostap/prostoi-shim-5f00806a6b822b6b246146a2?from=editor

PS : «Я не волшебник я только учусь».

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector