Простой регулятор мощности на симисторе: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками

Как сделать своими руками регулятор мощности

Электроника – интересная, увлекательная и полезная наука. Всё, что нас окружает, чем пользуемся в быту, офисе, производстве, основано на управлении электронными приборами.

Люди разных возрастов (от 7 до 70 лет), увлеченные электроникой, приносят пользу человечеству, изобретая, конструируя, создавая приборы управления, гаджеты, вычислительную технику, телевизоры, музыкальные центры, аппаратуру связи и управления космической техникой и многое другое.

Бил Гейтс и Марк Цукерберг, Борис Евсеевич Черток и Николай Алексеевич Пилюгин, Александр Степанович Попов и Владимир Кузьмич Зворыкин – великие электронщики, создавшие мощную инфраструктуру, без которой современная жизнь немыслима.

Краткое содержимое статьи:

Идеи автоматизации двигают прогресс

Одним из разделов электроники является автоматизация и управление электронными и электрическими приборами.

Широкое применение имеют коммутационные приборы – тиристоры, разделяющиеся на типы:

• кремниевый управляемый выпрямитель;
• тетроидный тиристор;
• симметричный (двунаправленный) триодный тиристор или симистор;
• диодный тиристор – динистор;
• симметричный динистор.

В различных бытовых приборах и электрических инструментах для регулировки мощности используется симисторный регулятор мощности.

Принцип работы симисторного регулятора мощности

Принцип работы симисторного регулятора мощности состоит в уникальных свойствах симистора, работающего как управляемое реле.

Симистор представляет собой два кремниевых управляемых выпрямителя (КУВ), включенных встречно, что позволяет протекать току в обоих направлениях и использовать симистор для коммутации и передаче переменного тока.

Симистор имеет три вывода, два из которых основные (силовые), обозначаются Т1; Т2 или ОВ1; ОВ2, третий – управляющий, обозначается УЭ или G.

Когда управляющий вывод обесточен, на основных выводах напряжение отсутствует, так как КУВы запирают электрическую цепь.

При подаче напряжения на управляющий вывод оба КУВа открываются, и через симистор протекает переменный ток.

Применяется симистор в различных устройствах:

• переключатель для включения электрической нагрузки;
• регуляторы:
• яркости света;
• скорости вращения электродвигателя;
• мощности.

Схема регулятора мощности своими руками

Регулятор мощности просто сделать на тиристоре или симисторе своими руками. Тиристор пропускает ток в одном направлении и работает как пускатель.

Достоинства перед последним в том, что нет искрения в контактной группе, потому что тиристор прибор полупроводниковый бесконтактный.

Симистор, как уже говорилось, пропускает переменный ток и в зависимости от величины напряжения на управляющем входе регулирует напряжение на выходе схемы, в которую включен.

Схемы регулятора мощности можно найти в Интернете и выбрать по своим требованиям.

Инструкция, как сделать регулятор мощности

Для изготовления регулятора мощности понадобятся:

• радиодетали в соответствии с применяемой схемой;
• печатная плата;
• корпус для будущего устройства;
• паяльник;
• пинцет;
• бокорезы;
• держатель для монтажной платы;
• игла;
• кисточка;
• хлористое железо для травления печатной платы;
• припой;
• канифоль или флюс.

Корпус, в зависимости от фантазии конструктора можно склеить из пластика по размерам изделия, можно подобрать готовые корпуса от розеток, тройников или встроить устройство в инструмент, для которого делается регулятор.

Порядок выполнения работ

В первую очередь готовится печатная плата из куска фольгированного текстолита. На приобретенном куске текстолита размечаем расположение элементов схемы, отмечаем необходимые размеры платы и вырезаем её.

Обезжириваем фольгу, чистим мелкой шкуркой, рисуем карандашом монтажную схему регулятора, соответствующую принципиальной.

Лаком (можно лаком для ногтей) обводим карандашный рисунок. После высыхания лака опускаем плату в ванночку с хлористым железом и вытравливаем медную фольгу не участвующую в работе схемы.

В местах установки элементов схемы сверлим отверстия, наносим на остатки фольги пленку флюса и лудим дорожки и площадки, создавая токоведущие соединения. По готовности платы к установке элементов заканчиваем монтаж их установкой и впаиванием.

Устанавливаем симистор или тиристор на радиаторе для отвода тепла.

Припаиваем по схеме провода питания

Перед первым включением необходимо прозвонить всю схему и убедиться в том, что она собрана правильно. Убедившись в правильной сборке, подключаем на выход нагрузку. Наглядной нагрузкой для определения правильности работы регулятора может служить лампочка.

Изменяя положение ползунка потенциометра, убеждаемся в изменении интенсивности свечения лампы.

Схема работает и её можно использовать для регулировки мощности любой нагрузки.

Симисторный регулятор мощности

Простейший симисторный регулятор мощности состоит из симистора, переменного резистора и емкости (конденсатора).

Работает схема следующим образом. При включении устройства в сеть начинает заряжаться конденсатор.

Когда напряжение на нем достигнет напряжения открывания симистора, на выход схемы поступает импульс положительной или отрицательной полярности в соответствии с поступившей на вход полуволной.

При переходе синусоиды входного тока через ноль симистор закрывается.

Переменный резистор и емкость образуют RC-цепочку, формирующую величину отсечки, т.е. время между двумя импульсами тока на выходе схемы. Чем больше их величины, тем больше величина отсечки и меньше ток, протекающий через нагрузку.

Применение регуляторов мощности на симисторе вместо переменного резистора, подключенного последовательно с нагрузкой, снижает потребление электроэнергии и повышает долгосрочность работы устройства.

Простой регулятор мощности

Один из вариантов простого регулятора мощности состоит из диодного моста, тиристора, переменного и постоянного резисторов и емкости.

Величина сопротивления переменного резистора и емкости конденсатора определяют время отсечки и мощность нагрузки. Применяется регулятор мощности в регулировке яркости освещения, нагреве паяльника и других аналогичных целях.

Преимущество простейшего регулятора мощности перед симисторным в использовании элементов, доступных каждому радиолюбителю в любое время. Быстрая сборка и простота отладки.

Увлечение техническим творчеством – занятие интересное и полезное. Удачи в техническом творчестве!

Фото советы как сделать своими руками регулятор мощности

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Простой регулятор мощности для паяльника – схема

Собери простой регулятор мощности для паяльника за час

Эта статья о том, как собрать самый простой регулятор мощности для паяльника или другой подобной нагрузки. https://oldoctober.com/

Схему такого регулятор можно разместить в сетевой вилке или в корпусе от сгоревшего или ненужного малогабаритного блока питания. На сборку устройства уйдёт от силы час-два.

Самые интересные ролики на Youtube

Близкие темы.

Стабильный регулятор мощности своими руками

Как сделать цифровой осциллограф из компьютера своими руками?

Как за час сделать импульсный блок питания из сгоревшей лампочки?

Вступление.

Я много лет тому назад изготовил подобный регулятор, когда приходилось подрабатывать ремонтом р/а на дому у заказчика. Регулятор оказался настолько удобным, что со временем я изготовил ещё один экземпляр, так как первый образец постоянно обосновался в качестве регулятора оборотов вытяжного вентилятора. https://oldoctober.com/

Кстати, вентилятор этот из серии Know How, так как снабжён воздушным запорным клапаном моей собственной конструкции. Описание конструкции >>> Материал может пригодиться жителям, проживающим на последних этажах многоэтажек и обладающих хорошим обонянием.

Мощность подключаемой нагрузки зависит от применяемого тиристора и условий его охлаждения. Если используется крупный тиристор или симистор типа КУ208Г, то можно смело подключать нагрузку в 200… 300 Ватт. При использовании мелкого тиристора, типа B169D мощность будет ограничена 100 Ваттами.

Как это работает?

Вот так работает тиристор в цепи переменного тока. Когда сила тока, текущего через управляющий электрод, достигает определённого порогового значения, тиристор отпирается и запирается лишь тогда, когда исчезает напряжение на его аноде.

Примерно так же работает и симистор (симметричный тиристор), только, при смене полярности на аноде, меняется и полярность управляющего напряжения.

На картинке видно, что куда поступает и откуда выходит.

Ремарка.

В бюджетных схемах управления симисторами КУ208Г, когда есть только один источник питания, лучше управлять «минусом» относительно катода.

Чтобы проверить работоспособность симистора, можно собрать вот такую простую схемку. При замыкании контактов кнопки, лампа должна погаснуть. Если она не погасла, то либо симистор пробит, либо его пороговое напряжение пробоя ниже пикового значения напряжения сети. Если лампа не горит при отжатой кнопке, то симистор оборван. Номинал сопротивления R1 выбирается так, чтобы не превысить максимально-допустимое значение тока управляющего электрода.

При проверке тиристров в схему нужно добавить диод, чтобы предотвратить подачу обратного напряжения.

Схемные решения.

Простой регулятор мощности можно собрать на симисторе или тиристоре. Я расскажу и о тех и о других схемных решениях.

Регулятор мощности на симисторе КУ208Г.

VS1 – КУ208Г

HL1 – МН3… МН13 и т.д.

R1 – 220k

R2 – 1k

R3 – 300E

C1 – 0,1mk

На этой схеме изображён, на мой взгляд, самый простой и удачный вариант регулятора, управляющим элементом которого служит симистор КУ208Г. Этот регулятор управляет мощностью от ноля до максимума.

Назначение элементов.

HL1 – линеаризует управление и является индикатором.

С1 – генерирует пилообразный импульс и защищает схему управления от помех.

R1 – регулятор мощности.

R2 – ограничивает ток через анод — катод VS1 и R1.

R3 – ограничивает ток через HL1 и управляющий электрод VS1.

Регулятор мощности на мощном тиристоре КУ202Н.

VS1 – КУ202Н

VD1 — 1N5408

R1 – 220k

R3 – 1k

R4 – 30k

C1 – 0,1mkF

Похожую схему можно собрать на тиристоре КУ202Н. Её отличие от схемы на симисторе в том, что диапазон регулировки мощности регулятора составляет 50… 100%.

На эпюре видно, что ограничение происходит только по одной полуволне, тогда как другая беспрепятственно проходит через диод VD1 в нагрузку.

Регулятор мощности на маломощном тиристоре.

VS1 – BT169D

VD1 – 1N4007

R1 – 220k

R3 – 1k

R4 – 30k

R5* – 470E

C1 – 0,1mkF

Данная схема, собранная на самом дешёвом маломощном тиристоре B169D, отличается от схемы приведённой выше, только наличием резистора R5, который вместе с резистором R4 являются делителем напряжения и снижают амплитуду сигнала управления. Необходимость этого вызвана высокой чувствительностью маломощных тиристоров. Регулятор регулирует мощность в диапазоне 50… 100%.

Регулятор мощности на тиристоре с диапазоном регулировки 0… 100%.

VS1 – BT169D

VD1… VD4 – 1N4007

R1 – 220k

R3 – 1k

R4 – 30k

R5* — 470E

C1 – 0,1mkF

Чтобы регулятор на тиристоре мог управлять мощностью от ноля до 100%, нужно добавить в схему диодный мост.

Теперь схема работает аналогично симисторному регулятору.

Конструкция и детали.

Регулятор собран в корпусе блока питания некогда популярного калькулятора «Электроника Б3-36».

Симистор и потенциометр размещены на стальном уголке, изготовленном из стали толщиной 0,5мм. Уголок прикручен к корпусу двумя винтами М2,5 с использованием изолирующих шайб.

Резисторы R2, R3 и неоновая лампа HL1 одеты в изолирующую трубку (кембрик) и закреплены методом навесного монтажа на других электроэлементах конструкции.

Для повышения надёжности крепления штырей вилки, пришлось напаять на них по несколько витков толстой медной проволоки.

Так выглядят регуляторы мощности, которые я использую много лет.

	Get the Flash Player to see this player.

А это 4-х секундный ролик, который позволяет убедиться в том, что всё это работает. Нагрузкой служит лампа накаливания мощностью 100 Ватт.

Дополнительный материал.

Цоколёвка (распиновка) крупных отечественных симисторов и тиристоров. Благодаря могучему металлическому корпусу эти приборы могут без дополнительного радиатора рассеивать мощность 1… 2 Ватта без существенного изменения параметров.

Цоколёвка мелких популярных тиристоров, которые могут управлять напряжением сети при среднем токе 0,5 Ампера.

Тип прибора	Катод	Управ.	Анод
BT169D(E, G)	1	2	3
CR02AM-8	3	1	2
MCR100-6(8)	1	2	3

28 Апрель, 2011 (23:10) в Источники питания, Сделай сам

Устал писать эту статью, отвлёкся, чтобы побродить по сети. Вот, что удалось откопать на просторах Интернета. Как сказал Штирлиц, запоминается последняя фраза. Так что спросите про снотворное!

Простая схема регулятора вентилятора для управления скоростью вентилятора переменного тока

Типовая схема регулятора вентилятора переменного тока в основном используется для изменения скорости вентилятора. В этом проекте мы создадим собственный регулятор вентилятора с минимальным количеством компонентов и для большей эффективности. Как правило, вентилятор издает гудящий шум при использовании с различными схемами регулятора вентилятора. В нашей схеме используются DIAC и TRIAC , они издают минимальный гудящий шум и работают просто великолепно! Мы также разработали несколько цепей управления скоростью вращения вентиляторов, а также внедрили методы IoT для управления ими. Если вам интересно, взгляните на эти удивительные схемы для справки.

Компоненты, необходимые для сборки регулятора вентилятора переменного тока

Компоненты, необходимые для сборки схемы регулятора вентилятора TRIAC , перечислены ниже:

1. Потенциометр 500 кОм
2. БТ 136 симистор
3. DB3 DIAC
4. Конденсатор 0,1 мкФ/400 В
5. Резистор 10 кОм
6. 2-контактная клеммная колодка

Схема цепи регулятора вентилятора переменного тока

Схема цепи регулятора вентилятора переменного тока приведен ниже. Напряжение сети 220 В переменного тока подается на вход одной клеммы вентилятора (нагрузка), а другая клемма вентилятора подключается к одной ножке резистора 10 кОм. Резистор 10 кОм будет подключен к одной клемме потенциометра 500 кОм, тогда как выходная клемма будет закорочена и подключена к одному выводу DIAC и к конденсатору 0,1 мкФ. (DIAC не имеет полярности, поэтому его можно подключать с любого конца). Другой конечный контакт DIAC подключен к терминалу Gate TRIAC, который в основном управляет состоянием ON и OFF TRIAC. Резистор 10 кОм подключен к выводу MT2 симистора. Соединение довольно простое и может быть выполнено через перфорированную плату. Мы также можем разработать собственную печатную плату, чтобы легко разместить все компоненты.

Совет:

1. Используйте радиатор с симистором, т.к. он может нагреваться после некоторого времени работы или от приборов высокой мощности.
2. Нагрузочная способность <200 Вт. Если вы хотите использовать нагрузку большей мощности, используйте другие варианты симисторов BTA.

Я построил эту схему на нулевой печатной плате для тестирования, и моя плата после пайки всех компонентов выглядит так, как показано на рисунке ниже. Как видите, проект выглядит просто и легко, поэтому я также рекомендую вам приобрести Veroboard и начать работу с ним.

Краткое введение в TRIAC и DIAC

В схеме используются два основных компонента — TRIAC и DIAC. Давайте быстро разберемся в основах их работы. Вы также можете ознакомиться с подробной статьей о работе TRIAC и работе DIAC, если хотите узнать больше.

TRIAC: TRIAC — это компоненты, используемые для управления сигналами переменного тока. Они используются во многих приложениях, где требуется мощное переключение сигналов переменного тока. Симисторы обычно используются в схемах диммера переменного тока и очень удобны при попытке контролировать скорость вентилятора или в качестве диммера для светодиодной лампы.

DIAC: DIAC расшифровывается как диоды для переменного тока. Это двунаправленный компонент с двумя электродами. Это еще один компонент семейства тиристоров . Он работает только тогда, когда превышает напряжение пробоя (VBO) и обычно используется для срабатывания симисторов. На приведенном ниже графике показана работа DIAC.

Форма сигнала, представленная выше, представляет собой график зависимости тока от напряжения DIAC. Поскольку мы знаем, что в нашем проекте DIAC – это компонент, который управляет проводящей фазой TRIAC через его клемму Gate, нам нужно знать, как в DIAC работает напряжение пробоя (VBO). DIAC переходит в свою проводящую стадию только после того, как пересекает барьерное напряжение (VBO), которое составляет примерно около 30 В, но отличается для разных моделей компонентов. Первоначально DIAC представляет собой устройство с более высоким сопротивлением, но после постоянного увеличения уровня напряжения и в точке VBO сопротивление резко уменьшается, и оно начинает проводить, что приводит к увеличению тока. DIAC остается в проводящем состоянии до тех пор, пока потребляемый от него ток не уменьшится до уровня, называемого «ток удержания». Как только потребляемый ток падает ниже тока удержания, DIAC снова становится непроводящим.

Как показано на графике выше, напряжение (ось X) постепенно увеличивается, пока не достигнет напряжения пробоя (VBO), которое составляет 30-40 В, после чего наблюдается резкое снижение и достигается постоянный выходной ток (10 мА), который является удерживающим током.

Разница между TRIAC и DIAC

Несмотря на то, что эти два устройства отличаются количеством контактов и конфигурацией, и DIAC, и TRIAC относятся к семейству тиристоров. TRIAC – это устройство большой мощности, а DIAC – маломощное устройство. Напряжение пробоя (VBO) DIAC нельзя изменить, тогда как VBO симистора можно изменить с помощью его клеммы затвора. DIAC – это устройство, используемое для управления точкой срабатывания TRIAC. Типичное обозначение выводов для TRIAC и DIAC показано ниже.

Работа цепи регулятора вентилятора переменного тока

Схема работает в основном за счет управления клеммой затвора TRIAC и другой клеммой DIAC, помимо изменения времени разряда конденсатора. В течение положительной половины цикла пластины конденсатора заряжаются в соответствии с полярностью, и ток также течет к клемме T1 TRIAC, но DIAC все еще не срабатывает, поскольку мы не пересекаем напряжение прерывателя (VBO) DIAC ( обычно около 30 В для DB3. Поскольку сопротивление изменяется и конденсатор разряжается до напряжения, превышающего напряжение пробоя DIAC, DIAC начинает проводить  и выход подается на клемму затвора TRIAC, который затем срабатывает, цепь замыкается, и вентилятор вращается.

Аналогично, для отрицательной половины цикла конденсатор заряжается, но с перепутанной полярностью, и как только достигается напряжение пробоя (VBO), DIAC проводит ток и запускает TRIAC, следовательно, цепь замыкается. На приведенном выше графике показаны точки срабатывания, проводящие точки и точки срабатывания, а также ток удержания (Ih) симистора во время двухполупериодного сигнала переменного тока.

Завершив весь процесс пайки и приобретения вентилятора, я подключил модуль к сети переменного тока 220В и вентилятор, скорость которого нужно регулировать. Когда я включил питание и начал вращать потенциометр, я заметил, что вентилятор вращается в зависимости от того, насколько сильно был повернут потенциометр. Переменное сопротивление потенциометра помогало регулировать скорость вращения вентилятора с помощью наших TRIAC и DIAC.

Надеюсь, вы узнали что-то новое и получили удовольствие от сборки собственного регулятора вентилятора переменного тока. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или воспользуйтесь нашим форумом по электронике.

Для объяснения и просмотра правильной работы этого проекта, пожалуйста, посмотрите видео, приведенное ниже.

Простая схема регулятора вентилятора с использованием TRIAC и DIAC

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

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

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

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

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

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

обычный регулятор напряжения Регулятор вентилятора (регулятор напряжения) может быть легко реализован для снижения потерь энергии, вызванных обычными регуляторами напряжения.

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

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

Электронный регулятор напряжения

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

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

Необходимые компоненты для цепи регулятора напряжения

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

Соединение цепи регулятора напряжения

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

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

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

Принципиальная схема регулятора напряжения с использованием TRIAC, DIAC

Работа схемы электронного регулятора напряжения

901 48

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

Включите питание цепи и проверьте, находится ли вентилятор в состоянии покоя или нет. Медленно меняйте положение потенциометра, чтобы конденсатор начал заряжаться с постоянной времени, определяемой значениями R1 и R2.

Как только напряжение на конденсаторе превышает напряжение пробоя DIAC, DIAC начинает проводить ток. Таким образом, конденсатор начинает разряжаться по направлению к выводу затвора TRIAC через DIAC.

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

При изменении потенциометра R2 скорость, с которой будет заряжаться конденсатор, будет меняться. Это означает, что чем меньше сопротивление, тем быстрее будет заряжаться конденсатор, поэтому тем раньше будет проводимость симистора.

По мере постепенного увеличения сопротивления потенциометра угол проводимости TRIAC будет уменьшаться. Следовательно, средняя мощность на нагрузке будет варьироваться.