Триммер для регулировки напряжения

Обновлено: 02.05.2024

Регулятор используется для изменения переменного напряжения, подаваемого на лампы и иные бытовые устройства с малой и средней мощностью. Данная схема отлично подходит для регулировки мощности трансформатора.

Схема регулятора собрана на основе симистора, что обеспечивает заметно меньший уровень помех в питающей сети без применения дополнительного фильтра.

схемная простота;
применение доступных в продаже электронных компонентов;
не требует наладки.

Принципиальная схема регулятора

Регулятор включается последовательно с нагрузкой. Допустимо как прямое подключение нагрузки, так и применение промежуточного трансформатора для гальванической развязки и изменения выходного напряжения. Оба варианта показаны на рисунке.

Принципиальная схема устройства представлена ниже

Функции управляющего компонента с переменным сопротивлением, который задает ток через нагрузку и, соответственно, определяет напряжение на ней, задает симистор. Изменение состояние симистора осуществляет динистор. Порог срабатывания динистора задается потенциометром, который включен в режиме переменного сопротивления. Предусмотрен также дополнительный защитный 10-килоомный резистор, который включен последовательно с потенциометром.

Используемые детали

Печатная плата

Печатная плата имеет квадратную форму со стороной около 20 мм и скругленными углами. Изготавливается из гетинакса с односторонним фольгированием, кромки облагораживаются напильником. Металлизация отверстий не требуется.

Топология платы показана на рисунке Диаметр контактных площадок составляет примерно 2,3 – 3 мм, расстояние между центрами площадок и диаметр отверстий должны соответствовать габаритам выводов симистора и потенциометра.

Сборка схемы и особенности монтажа

Функции несущей основы схемы выполняет печатная пата, на которую, начиная с симистора и потенциометра, напаиваются все пять компонентов, а затем опять же пайкой подключаются соединительные провода.

При установке постоянного резисторы и динистора следует оставить между ними небольшой зазор. При установке конденсатора длины выводов целесообразно выбирать таким образом, чтобы корпус элемента можно было отогнуть на сторону установки симистора и потенциометра.

Для удобства управления движок потенциометра ориентируют наружу.

Проверка регулятора в работе

Включаем регулятор в разрыв лампы накаливания 220 В.

Вполне приемлемая плавная регулировка яркости лампы достигнута.

Включаем к разрыв цепи трансформатора выжигателя.

Теперь мощность накала спирали выжигателя можно легко регулировать без лишних усилий.

Смотрите видео

Если жало недостаточно прогретое, то припой плавится медленно, и паяльник приходится дольше держать прижатым к выводам деталей, что может привести их к выходу из строя.

Пайка перегретым жалом так же получается непрочной. Припой не держится на таком жале, а просто скатывается с него.

Отсюда вывод: чтобы пайка не была мучением, а рабочая часть паяльника была всегда хорошо прогрета, для него нужно поддерживать оптимальную температуру.

Внимание! Эта конструкция имеет бестрансформаторное питание от сети переменного тока. Собирая ее, обращайте особое внимание на соблюдение техники безопасности при работе с электроустановками.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

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

Плата схемы управления регулятора мощности.

Если у Вас нет опыта, то монтаж лучше сделать на плотном картоне. Заодно поймете, как элементы собираются в схему, да и для такой схемки тратить текстолит и хлорное железо расточительно. Тем более, практически все радиолюбители начинали именно с картона или фанеры. Я сам свой первый транзисторный приемник собрал на картоне.

Здесь все очень просто. В картоне прокалываете отверстия, и в них вставляете радиодетали. С обратной стороны картона загните выводы, и спаяйте их между собой, собирая схему. Кусок картона возьмите с запасом. Лишнее потом отрежете.

Вот такая плата схемы управления у меня получилась.

P.S. Я немного разучился собирать схемы на картоне, получилось не совсем красиво, но это лучше, чем навесной монтаж.

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:

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

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.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

паяльник;
мультиметр;
припой;
пинцет;
кусачки;
флюс;
технический спирт;
соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

резисторы;
тиристоры или транзисторы;
цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

↑ Результаты испытаний

Получилась также очень плавная регулировка светового потока, как галогенных ламп, так и светодиодной группы.

Регулировка оборотов/мощности двигателей (тепловентилятора и электродрели) так же — удалась, несмотря на то, что эта функция не имела для меня особого значения и была исследована ради интереса.

Регулировка мощности 2-киловаттной секции ТЭНов — успешно. Регулятор стабильно работает в широком диапазоне токов (от десятых долей миллиампер) и не имеет выбросов напряжения при коммутации.

Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа!

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.

Керамические нагреватели

В отличие от изделий, комплектуемых нихромовой проволокой, керамическая составляющая может прослужить дольше своего конкурента. Керамический элемент дозволяет действовать при максимально допустимых порогах, сопротивление является минимальным. Электрическое напряжение распространяется по жалу, следствием чего происходит нагрев. Керамические нагреватели требуют внимания, при механических воздействиях разрушаются, приходят в негодность.

Паяльник с керамическим нагревателем

Цена паяльника с керамическим наконечником выше, поэтому важно подобрать качественной материал. Долговечная и надежная работа осуществляется путем аккуратного пользования составной частью.

История происхождения

Паяльник — это инструмент, предназначенный для передачи тепла материалу при соприкосновении с ним. Прямое его назначение — создание неразъемного соединения посредством расплавления припоя.

До начала XX века существовали два типа паяльных приспособлений: газовый и медный. В 1921 году изобретатель из Германии Эрнст Сакс изобрёл и зарегистрировал патент на паяльник, нагрев которого происходил под действием электрического тока. В 1941 году Карл Уэллер запатентовал инструмент трансформаторного вида, напоминающего формой пистолет. Пропуская через свой наконечник ток, он быстро нагревался.

Через двадцать лет этот же изобретатель предложил использовать термоэлемент в паяльнике для контроля температуры нагрева. В конструкцию входили спрессованные друг с другом две металлические пластинки с разным тепловым расширением. С середины 60-х годов из-за развития полупроводниковых технологий паяльный инструмент стал выпускаться импульсного и индукционного типа работы.

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Практически во всех бытовых приборах и электроинструментах используется коллекторныйдвигатель. В более новых моделях болгарок, шуруповертов, ручных фрезеров, пылесосов, миксеров и других присутствует регулировка оборотов двигателя, но в более поздних моделях такой функции нет. Такими инструментами и бытовыми приборами не всегда удобно работать, и поэтому существуют регуляторы оборотов с поддержанием мощности.

Виды двигателей и принцип работы

Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер. Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая. Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.

Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост. Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно. Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.

Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Благодаря эффекту переменного магнитного поля в статорных катушках он приводится во вращение. Если углубиться в курс физики, то можно вспомнить, что вокруг проводника, через который проходит ток, создается своеобразное магнитное поле, заставляющее вращаться ротор.

Принцип работы бесколлекторного типа основан на включении обмоток так, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а вращающий момент регулируется специальным драйвером.

На рисунке отчетливо видно, что для перемещения ротора нужно выполнить необходимую коммутацию, но и регулировать обороты не представляется возможным. Тем не менее бесколлекторный двигатель может очень быстро набирать обороты.

Устройство коллекторного двигателя

Коллекторный электродвигатель состоит из статора и ротора. Ротором называется часть, которая

вращается, а статор является неподвижным. Еще одной составляющей электродвигателя являются графитовые щетки, по которым ток течет к якорю. В зависимости от комплектации могут присутствовать датчики Холла, которые дают возможность плавного запуска и регулировки оборотов. Чем выше подаваемое напряжение, тем выше обороты. Этот тип может работать как от переменного, так и от постоянного тока.

По классификации коллекторные двигатели можно разделить на те, что работают от переменного и от постоянного тока. Их также можно разделить по типу возбуждения обмотки: двигатели с параллельным, последовательным и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением.

Типы регулировки

Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:

Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.

К готовой схеме возможно подключить электромотор, мощность которого не превышает 4 кВт.

Схема выглядит следующим образом.

Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.

Регулятор напряжения в электрических цепях, служит для изменения мощности, подаваемой в нагрузку. С помощью регулятора напряжения можно управлять скоростью вращения электродвигателей, уровнем освещенности и нагревательными приборами такие как паяльник, электрическая плитка, тэн. В радиомагазинах можно купить готовое изделие но сделать регулятор напряжения своими руками не сложно.

В процессе самогоноварения выяснилось что на газу процес нагревания браги происходит достаточно долго (около 2-х часов) и к тому же, неудобно регулировать процесс дистилляции браги, газовой плиткой. В следствии чего возникла острая необходимость в модернизации самогонного(дистиллятного) аппарата, врезкой в него электрического нагревателя. Изначально задумывалось, что тен будет ставится мощностью 3 kW но в дальнейшем передумали и уменьшили до 2500 ватт. Далее нам понадобилась регулировка напряжения для управления процессом дисциляции, её мы решили изготовить своими руками, благо схем в общем доступе полно, они простые, минимум деталей и изготовление много времени не занимает.

Схема регулятора напряжения на 220 вольт

Схема состоит из симистора, BTA41-800B по названию можно определить его параметры ток и напряжение. Например BTA это обозначение симистора, 41 это его ток в амперах и 800B это его напряжение. Симистор можна заменить на более слабый ток для этого нужно мощность вашего тена разделить на напряжение, например: 2 кВт разделить на напряжение в сети 220 вольт мы получим нужный нам ток 2000/220=9,1 Ампер. В этом случае мы можем использовать другой симистор BTA12-600B, но так как симистор будет работать практически на пределах своих возможностей, он будет греться и придется закрепить его на радиатор, в противном случае он может выйти из строя.

Примечание.В схеме можно применять любой симистор не менее 600B и током в зависимости применяемого нагревательного элемента. В любом случае для облегчения работы симистора его следует разместить на радиаторе охлаждения. Дополнительно можно поставить вольтметр на выход схемы, чтобы видеть изменение напряжения наглядно и на вход поставить автомат на 16-25 ампер.

Детали для схемы:

2.Потенциометр можно ставить в пределах от 470 кОм до 1 мегаом (МОм). Советую ставить потенциометр на 1 МОм так как у него больше диапазон регулировки, можно регулировать фактически до нуля. В начале я собрал схему с потенциометром на 500 кОм и в дальнейшем перепаивал на 1 мОм.

3.Динистор DB3 у него нет полярности припаиваем как хотим.

4.Резистор 10 кОм.

5.Конденсатор керамический 0,1 мкФ.

Изготовление схемы

Для изготовления схемы нам понадобится в первую очередь паяльник, припой и канифоль и радио детали которые без труда можно приобрести в любом радио-магазине. Пожалуйста, уделяйте пристальное внимание, есть риск поражения электрическим током (как и во всем электрическом).

И так, для начала берем печатную плату и на ней располагаем компактно все детали после чего спаиваем все по схеме. Останется прикрепить симистор на радиатор. Я взял радиатор из старого блока питания телевизора. И останется самое сложное найти корпус и разместить схему в нем. На собирание схемы по времени у меня ушло буквально 15 минут.

Примечание. Эта схема часто встречается в пылесосах, китайских точильных станках.

Как происходит процесс регулировки напряжения в дистилляторном аппарате.

На начальном этапе нагреватель включаем на полную мощность. После достижения температуры (78,8) градусов, что соответствует точки кипения этилового спирта, мощность нагревателя уменьшаем. Опытным путем меняя положения регулятора, нужно добиться того, чтобы весь выделяющийся пар конденсировался системой охлаждения. Это поможет избежать лишних потерь спирта и в то же время при правильно подобранной мощности позволит сократить время производства до возможного минимума.

Читайте также: