Site Loader

РадиоКот :: Три регулятора переменного напряжения.

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Три регулятора переменного напряжения.

Лабораторных источников питания постоянного напряжения описано невероятное количество, а источников переменного напряжения практически нет. Тем не менее они могут быть достаточно полезны. Так появилась идея сделать универсальный источник питания переменного напряжения, чтобы к нему можно было подключать различный электроинструмент применяемый в радиолюбительском деле. И паяльники на разные напряжения, и моторы переменного напряжения, и обжигатель. У меня было два блока питания «Марс» , один было решено переделать. Одной из задач ставилось вместить в достаточно компактный корпус как можно больше полезных функций. Не хватает электронной защиты , но на момент разработки этой штуки у меня не было соответствующих решений , а сейчас наверное можно поставить самовосстанавливающийся предохранитель , но с ним не пробовал.
Итак: Представляю на Ваш суд «Блок питания стабилизированный тиристорный». Далее будем называть его просто и коротко прибор БПСТ-2 .

Он имеет следующие характеристики:
Мощность трансформатора ____________ 63 Вт
Диапазоны регулирования _____________9-13,5 ; 12-18 ; 18-27 ; 24-36 ; 30-45 вольт
Ток на дополнительном выходе_________до 10А
Тип регулирования напряжения _________ключевой ( фазовый и беспомеховый)
Диапазон контроля температуры________180-360о С
Время установки таймера______________1 час
Габариты____________________________123х72х208 мм

Описание
В качестве элементной базы были выбраны счетверенные операционные усилители, а для таймера — счетчик с набором делителей и встроенным генератором 176ИЕ5. Это позволило получить достаточно компактную конструкцию.
Принципиальная схема для удобства чтения разбита на функциональные узлы . Схемотехника прибора достаточно простая . Основные узлы хорошо описаны в радиолитературе и нуждаются лишь в коротких пояснениях .

Весь диапазон регулирования разбит на 5 поддиапазонов. Обмотки расчитаны так, что бы в каждом поддиапазоне получить как можно большую мощность .
Включается прибор кратковременным нажатием на кнопку SW3 , одна группа контактов которой , обнуляет таймер . Отключается нажатием на кнопку SW4 .
В приборе применяется таймер на 1 час. После 1 часа работы раздается предупреждающий сигнал и , если не сбросить таймер нажатием на SW3 , прибор отключится. Это очень удобно при применении прибора в качестве паяльной станции .
Для контроля напряжения на нагрузке применяется среднеквадратичный детектор . Это дает точное представление о напряжении на нагрузке , не зависимо от формы напряжения.
С помощью SW2 выбирается тип регулирования. Для формирования беспомехового режима используется метод аналогичный принципу работы сигма-дельта АЦП, где в качестве задающего генератора используется частота сети. Такой метод дает равномерное распределение периодов поступающих на нагрузку. Подробнее , с моделью в Proteus»е , об этом рассказывается в следующей конструкции «Беспомеховый регулятор».
Измеритель PV1 включен таким образом , что он дает показания в верхней трети диапазона . То есть он работает по принципу «растянутой шкалы». Так в диапазоне 30-45 В показаниям «0» по шкале будет соответствовать 30 В. Диапазоны регулирования выбраны из удобства считывания показаний по одной шкале 0-15 В.
С помощью SW1 можно включить встроенный измеритель температуры. Его диапазон 180-360 о С. Отсчет показаний начинается со 180 о С . Коэффициент усиления термоусилителя был «подсмотрен» у паяльной станции «Solomon». В качестве датчика температуры использовалась термопара от китайского мультиметра . При «горячей» проверке она показала 3мВ при 100 о С. Как оказалось взаимно совместимо. Прибор не имеет обратной связи по температуре. Возможен только контроль . (Микропроцессорный термостат все равно этим прибором не заменить ).
При подключении на выход «~10А» обжигателя срабатывает датчик тока на герконе и выход «~9-45 В» отключается. Если применение обжигателя неактуально можно подключать выжигатель . Во всяком случае наличие выхода с большим током ( до 10A ) может пригодиться .

Изготовление
Прибор БПСТ-2 собран в корпусе из под блока питания типа «Марс». От него же используется и измерительный прибор. В качестве потенциометра R8 применен проволочный переменный резистор. Трансформатор был взят более мощный чем в «Марсе», на 63 ВТ, что практически перекрывает все потребности в малых мощностях.

Вместо имеющейся фальш-панели была сделана новая из алюминия . На кнопки насажены алюминиевые втулки. Надписи нанесены маркером. Очень удобно , так как надпись можно «подновить».
Провод термопары свит в бухточку и уложен сбоку, чтобы при калибровке термоусилителя термопару было удобно помещать в кипяток .


В качестве соединительных контактов применяются одиночные гнезда и штекера . За более чем 15 лет работы они ни разу не менялись .
Катушка датчика тока L1 мотается на герконе с нормально разомкнутыми контактами во всю длину геркона, проводом которым намотана обмотка обжига . В моем случае L1, была намотана непосредственно на герконовом реле РЕС-55 без удаления обмоток .
Почти все детали смонтированы на печатной плате размером 68х115 мм. Плата односторонняя с перемычками из МГТФ «а . Реле К1 и симистор VS1 на радиаторе смонтированы на задней стенке. Резисторы R33-R36 распаяны непосредственно на галетном переключателе. Кнопки SW3, SW4 типа П2К без фиксации, SW1, SW2 — П2К с фиксацией.

Данные на трансформатор даны по напряжениям на обмотках на холостом ходу и диаметру провода которым мотались обмотки . Обмотка выхода «~10A» W8 мотается самой наружной.
JP1 убирается, если необходимо ограничить длительность запускающих импульсов .
Чертеж печатной платы не приводится, так существует только в бумажном виде невысокого качества. Да и сам прибор за время эксплуатации был несколько модифицирован.
На плате установлены некоторые детали другие чем указаны на схеме.

Настройка
С помощью подстроечного резистора R27 добиваемся уверенной работы синхронизатора . При крайнем правом положении потенциометра R8 , устанавливаем подстроечником R10 отклонение стрелки измерительного прибора на максимальную отметку .

Далее проводим калибровку среднеквадратичного детектора [Л1]. Сначала измеряем амплитудное (Umax) значение напряжения на выходе. Потом потенциометром R8 выставляем показания PA1 U = 1/2 (Umax). Затем подстроечником R4 выставляем в режиме фазового регулирования 1/2 полупериода или 50% заполнения в режиме беспомехового регулирования. Можно посчитать и так U = Uср.в.полн./1.41. Где Uср.в.полн. — средневыпрямленное полное (до симисторного регулятора) напряжение. Его измеряем обычным тестером непосредственно на обмотке трансформатора.
Резистором R7 выставляют значение, которому будет соответствовать нулевой отсчет шкалы при измерении температуры. Напряжение на роторе R7 относительно точки +7.5V должно быть равно половине от напряжения на (R7+R8) . Затем помещают термопару в кипящую воду и выставляют подстроечником R10 напряжение на 6 ноге DA4 напряжение в 1.8 меньшее чем на роторе R7. Это измерение проводится также относительно точки +7.5V. О настройке термоусилителя можно прочитать [Л3].
Нет техники которую нельзя усовершенствовать. О некоторых недостатках конструкции честно расскажем. Желательна электронная защита, чтобы не менять предохранители. Для работы на индуктивную нагрузку желательны демпфирующие цепи .

Литература
1. Среднеквадратичный милливольтметр. Н. СУХОВ «Радио», 1981. № 11, с. 53.
2. Искусство схемотехники . Хоровиц П., Хилл У.
3. Паяльная станция своими руками . https://audio.micronet.lv/diy/soldering/solder.html#2

Эта конструкция существует в виде модели реализованной в Proteus»е. Вы можете им пополнить свою библиотеку моделей . В «живую» схема не делалась , так как не было необходимости в подобной конструкции , а сам метод регулировки прошел проверку в ранее описанном приборе БПСТ-2 . Proteus для моделирования был выбран с перспективой перехода на микроконтроллеры.

Собственно этот проект является частным случаем предыдущего. В нем реализован , как следует из названия , только один беспомеховый метод регулирования. Остановимся на его особенностях подробней. Схема аналогична схеме сигма-дельта АЦП и реализует равномерное распределение периодов поступающих на нагрузку ( Как выяснилось у такого метода есть название — алгоритм Брезенхема [L2] ). Особенно это заметно при малых шагах регулирования и малых мощностях. Предположим: шаг регулировки 1% и нам надо выставить 10% мощности . При обычно применяемом методе заполнение/пауза , распределение будет : (10 периодов активных)/ (90 периодов пауза) или (200 милисекунд)/(1.8 секунды) . Как видим пауза составит 1,8 секунды ! В нашем случае все периоды будут равномерно распределены по времени : (1 период активный) / (9 периодов пауза ) или (20 милисекунд)/(180 милисекунд). Как видим пауза сократилась аж в 10 раз !

Выход имеет гальваническую развязку от схемы управления. Схема управления регулятора отсчитывает полные периоды напряжения , для симметрии перемагничивания индуктивностей , и поэтому к нему можно подключать в том числе и трансформаторы. Этот регулятор может применяться для регулирования различных нагревателей, таких как паяльники , ТЕНы и т.п. .

Литература
1. Искусство схемотехники. Хоровиц П., Хилл У.
2. Леонид Иванович Ридико. Два микроконтроллерных регулятора мощности https://www.telesys.ru/electronics/projects.php?do=p022

Разумеется реализовать подобные регуляторы можно и на микроконтроллерах. Удобство микроконтроллеров состоит в том что меняя только прошивку можно задавать разные алгоритмы управления и вводить дополнительные функции.

Заменяем схему на программу
В этой части рассмотрим перевод схемы , собранной на дискретных элементах , в программный код . Для начала возьмем исходную схему сигма-дельта АЦП .

Программа написана на ассемблере для AVR «ов . В программе входное значения U_in и значение тока уравновешивания I_ur, взяты с инверсией от схемы. В качестве элемента AND применяется ключ переменного напряжения (симистор). F — частота сети. Значения С_INT специально задавать не нужно. Постоянная времени интегратора будет формироваться частотой подачи входных значений U_in. Для удобства подавать входные значения U_in будем с частотой F. Синхронизировать триггер DT будем по моменту перехода сетевого напряжения через ноль. Максимальное входное значение ( U_in ) примем 100. Это оптимально для хранения результатов преобразований в одном восьмиразрядном регистре и удобно для расчетов . Таким образом дискретность шага регулирования получится 1/100 или 1% .

Программа получается на удивление простой .

.def U_in = r17 ; Регистр входного значения
.def D_INT= r18 ; Регистр значения интегратора DA1
.equ I_ur = 100 ; Задаем значение тока уравновешивания I_ur
.equ REF_comp = 125 ; Задаем уровень сравнения компаратора D_comp
.equ DT = PortB ; Задаем порт выполняющий назначение триггера DT
.equ Q = 0 ; Задаем бит выполняющий назначение выхода Q триггера DT
;************************************************************************************
; С частотой равной или кратной частоте задающего генератора входим в программу
; дельта-модулятора в момент нулевого сетевого напряжения

delta :
add D_INT, U_in ; Увеличиваем значение интегратора D_int на величину входного значения
cpi D_INT , REF_comp ; Имитация компаратора D_comp
brpl DT_1 ; Если больше триггер DT переключим в «1»
DT_0 :
cbi DT , Q ; Установим выход Q триггера DT в «0»
reti ; Выйдем из подпрограммы
DT_1 :
subi D_INT , I_ur ; Подадим ток уравновешивания
sbi DT, Q ; Установим выход Q триггера DT в «1»
reti ; Выйдем из подпрограммы
;***********************************************************************************

Описание регулятора
С применением этого алгоритма было спроектировано следующее устройство. В качестве микроконтроллера взят воcьминожечный чип с АЦП — ATtiny15 . Схема формирует отрицательные запускающие импульсы необходимые для симистора ТС106. Стабилизатор на 5 вольт выполнен на транзисторе . В качестве потенциометра используется переменный резистор с линейной шкалой. Его шкала градуируется в % в режиме «Б.П.» и в градусах в режиме «ФАЗА». В устройстве реализована автоподстройка под частоту питающей сети. Кнопкой КН1 включают и отключают регулятор. Кнопкой КН2 выбирают режим регулирования «ФАЗА» или «Б.П.» (беспомеховый). При отключении в EEPROM запоминается последний режим и с него начинается включение . Кроме того в режиме «ФАЗА» реализовано плавное включение нагрузки до уровня заданного регулятором. Светодиод VL1 сигнализирует о наличии сетевого напряжения. Светодиод VL2 сигнализирует о режиме. Мигает — «ФАЗА», горит постоянно — «Б.П.», не горит — управление отключено. На этом ножки у ATtiny15 закончились : (Конечно можно поизощряться и нарастить функциональность , но мы этого делать на будем ).

Характеристики
Диапазон регулирования в режиме «Фаза»_____________10:80 град
Диапазон регулирования в режиме «Б.П.» ______________2:98 %
Диапазон рабочих частот______________________________ 30:80 Гц

Изготовление
Устройство собиралось на макетной плате по самой прогрессивной технологии (кучка проводов и деталей в три этажа). Желающие привести плату к промышленному знаменателю, могут воспользоваться возможностями трассировщика ARES ( схема в Proteus»e прилагается ).

Кнопки КН1 и КН2 — угловые, над ними установлены светодиоды. Cимистор , нагрузка и питающее напряжение подключаются через разъем установленный сзади. При программирование байт коррекции частоты внутреннего генератора записывается по адресу 0 в EEPROM. Для безопасности на такие устройства разъемы внутрисхемного программирования лучше совсем не ставить.
Абсолютно безопасно посмотреть работу регулятора можно в Proteus»e.
Режим «Б.П.» можно использовать для создания световых эффектов — смотрите видео.

Файлы:
Проект для Proteus (часть вторая).
Проект для Proteus (часть третья).
Прошивка МК.
Видео работы регулятора (WMV, 2Мб).

Вопросы, как обычно, складываем тут.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

как подключить потенциометр, к трансформатору что регулировать ток?

ни как на практике. он ток не выдержит и сгорит.

что за зверь, подробнее

вообще тебе что надо то ЗАКОН ОМА или что то другое

У него мощность меньше ватта, им особо не порегулируешь.

Если он низкоомный-сгорит враз! А если высокоомный-тишина будет. НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ОН В ТАКИХ СХЕМАХ И ТАКИХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ!

Регулирование постоянного тока, и переменного напряжения — два разных принципа…. Вам на сайт «Радио начинающим» учить теорию, подкрепляя опытом….

Проволочный потенциометр — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Проволочный потенциометр

Cтраница 2

Мощность рассеяния Рр проволочных потенциометров указывается цифрой в названии типа. Потенциометры РП-25 и РП-80 выполняются только одинарными, остальные как одинарными, так и сдвоенными. Потенциометры типов ПП-1 и ПП-3 могут быть снабжены выключателем. Потенциометры типов ПЛ-1 и ПЛ-2 являются прецизионными линейными потенциометрами с мощностью рассеяния 2 и 5 em соответственно. Они имеют шкалу для отсчета угла поворота ротора со скользящим контактом.  [16]

Перемещение осциллографируется с проволочного потенциометра, контакт которого связан с подвижной плитой. Усилие оценивается при помощи проволочных или угольных датчиков с предварительной их та ( рировкой или по гидравлическому динамометру. Более полная характеристика процесса получается при дополнительном осциллографировани. Схема включения вибраторов осциллографа приведена на фиг. J усилие осадки, указывают на неудовлетворительный режим сварки и на возможность понижения качества сварных соединений.  [17]

Материалом для каркасов высокоточных проволочных потенциометров обычно служит алюминий и некоторые его сплавы. Из них алюминиевый сплав АМг ( ГОСТ 4784 — 49) хорошо механически обрабатывается по 3 и 2-му классам точности, сохраняет заданную форму, отводит тепло и допускает получение на нем анодных пленок.  [18]

Задатчик представляет собой секционированный проволочный потенциометр на 17 положений. Диапазон действия задатчика устанавливается сменным сопротивлением, которое подключается параллельно задатчику, и расположено в корпусе регулирующего прибора.  [19]

На рис. 61 показан проволочный потенциометр, предназначенный для преобразования механического вращательного движения в изменяющееся по определенному закону электрическое напряжение.  [21]

Задатчик представляет собой секционированный проволочный потенциометр на 17 положений. Диапазон действия задатчика устанавливается сменным сопротивлением, которое подключается параллельно задатчику, и расположено в корпусе регулирующего прибора.  [22]

Задатчик представляет собой секционированный проволочный потенциометр на 17 положений ( см. фиг.  [23]

Основные технические требования к современным проволочным потенциометрам определяются следующими параметрами: величиной общего сопротивления, геометрическими размерами, законом изменения сопротивления, допуском на общее сопротивление и линейность, стабильностью, сопротивлением изоляции обмотки относительно корпуса, максимальной рабочей мощностью рассеивания, рабочим вращающим моментом, скоростью вращения, сроком службы при заданных условиях, рабочим режимом в различных условиях эксплуатации.  [24]

Расстояние между витками в обмотке проволочного потенциометра можно уменьшить до величины, равной 500 — 1000 витков на дюйм ( 200 — 400 на см) за счет снижения надежности и значительного увеличения производственных затруднений. Поэтому наилучшая достижимая разрешающая способность у практически используемых потенциометров с радиусом контактной щетки в 1 дюйм составляет примерно 0 5 мил-лирадиана. Трудно наматывать обмотку из такой тонкой проволоки, особенно в тех случаях, когда применяются мягкие сплавы.  [26]

Пожароопасной операцией является пропитка клеящими составами проволочных потенциометров. Наиболее широко используют клей на основе термореактивных фенольно-формальдегидных смол, например БФ-4 или бакелитовый лак. Детали — пропитывают методом погружения.  [27]

Можно ли подключить переменный резистор к проводу от светильника?

нельзя это вам не лампа накаливания

Нет . Обьяснять сложно, считай, что это пороговое разрядное устройство.

У таких светильников яркость не регулируется. Можно регулировать, но не потенциометром, а димером у ламп накаливания. Еще у светодиодных…

Такие вещи можно делать через теристорную схему. Были бы руки. Погугли.

Само понятие- Люминесцентный светильник.. . предполагает собой некую газонаполненную трубочку.. . с накалами поджигательными на концах. . То есть. . В этой лампе горит газ. . Есть определенный порог зажигания.. . И потом после этого. . даже перенапряжение слабо влияет. . И компенсируется схемой питания.. . И кстати, Господа.. . ну хватит уже использовать резисторы в таких силовых цепях.. . не понимая, что по факту на этом сопротивлении будет выделятся мощность сопоставимая. . и даже больше самой нагрузки… . Резистор, он далеко не всегда спасает… и он снижает напряжение… но на неизменяемую нагрузку.. согласно закону Ома..

У них вообще все плохо с регулировкой простыми средствами, потому как нормально горят они при определенном напряжении. При попытке уменьшить яркость — погаснет и не загорится. А переменный резистор должен быть больше мощности этой лампы, а это уже проволочный реостат..

Вот и я вставлю свой пятак. Можно регулировать резистором (см. <a rel=»nofollow» href=»http://otvet.mail.ru/profile/id5141616/» target=»_blank» >Brainless Ranger Оракул </a>) Только яркость будет меняться процентов на 30-40. потом она просто замерцает и погаснет. Если вас это устроит, то вперед.

Резистор нельзя использовать в качестве регулятора накала лампы т. к. на нем рассеивается активная мощность — это приводит к его нагреву и выходу из строя или пожару.

Подключить-то можно, только это не поможет. Во-первых, потому что переменный резистор выдерживает ток раз в тысячу меньше, чем потребляет лампа. Во-вторых потому что люминесцентная лампа вообще не управляется по яркости. Если ей хватает напряжения, она горит, как может. Если не хватает, она даже не загорится. Плавно управлять можно только лампой накаливания или полупроводниковыми светильниками. Но и для этого переменный резистор все равно не годится — для него слишком сильный ток. Если ток постоянный, то можно использовать регулятор в паре с транзистором, а если переменный — то автотрансформатор, импульсный преобразователь или симисторный регулятор. Но все это — только для ламп накаливания или светодиодов. Люминесцентные лампы — не управляются в принципе.

один резистор от силу 3 Ватта пропускает максимум! Надо цепочку резисторов подключить, или подключить мощный реостат.

Электронный трансформатор. Устройство и схема.

Устройство и схема электронного трансформатора

Электронные трансформаторы приходят на смену громоздким трансформаторам со стальным сердечником. Сам по себе электронный трансформатор, в отличие от классического, представляет собой целое устройство – преобразователь напряжения.

Электронный трансформатор

Применяются такие преобразователи в освещении для питания галогенных ламп на 12 вольт. Если вы ремонтировали люстры с пультом управления, то, наверняка, встречались с ними.

Вот схема электронного трансформатора JINDEL (модель GET-03) с защитой от короткого замыкания.

Схема электронного трансформатора

Как видим, схема довольно проста и собрана из радиодеталей, которые легко обнаружить в любом электронном балласте для питания люминесцентных ламп, а также в лампах – «экономках».

Внутренности электронного трансформатора

Основными силовыми элементами схемы являются n-p-n транзисторы MJE13009, которые включены по схеме полумост. Они работают в противофазе на частоте 30 — 35 кГц. Через них прокачивается вся мощность, подаваемая в нагрузку – галогенные лампы EL1…EL5. Диоды VD7 и VD8 необходимы для защиты транзисторов V1 и V2 от обратного напряжения. Симметричный динистор (он же диак) необходим для запуска схемы.

На транзисторе V3 (2N5551) и элементах VD6, C9, R9 — R11 реализована схема защиты от короткого замыкания на выходе (short circuit protection).

Если в выходной цепи произойдёт короткое замыкание, то возросший ток, протекающий через резистор R8, приведёт к срабатыванию транзистора V3. Транзистор откроется и заблокирует работу динистора DB3, который запускает схему.

Резистор R11 и электролитический конденсатор С9 предотвращают ложное срабатывание защиты при включении ламп. В момент включения ламп нити холодные, поэтому преобразователь выдаёт в начале пуска значительный ток.

Для выпрямления сетевого напряжения 220V используется классическая мостовая схема из 1,5-амперных диодов 1N5399.

В качестве понижающего трансформатора используется катушка индуктивности L2. Она занимает почти половину пространства на печатной плате преобразователя.

В силу своего внутреннего устройства, электронный трансформатор не рекомендуется включать без нагрузки. Поэтому, минимальная мощность подключаемой нагрузки составляет 35 — 40 ватт. На корпусе изделия обычно указывается диапазон рабочих мощностей. Например, на корпусе электронного трансформатора, что на первой фотографии указан диапазон выходной мощности: 35 — 120 ватт. Минимальная мощность нагрузки его составляет 35 ватт.

Галогенные лампы EL1…EL5 (нагрузку) лучше подключать к электронному трансформатору проводами не длиннее 3 метров. Так как через соединительные проводники протекает значительный ток, то длинные провода увеличивают общее сопротивление в цепи. Поэтому лампы, расположенные дальше будут светить тусклее, чем те, которые расположены ближе.

Также стоит учитывать и то, что сопротивление длинных проводов способствует их нагреву из-за прохождения значительного тока.

Стоит также отметить, что из-за своей простоты электронные трансформаторы являются источниками высокочастотных помех в сети. Обычно, на входе таких устройств ставится фильтр, который блокирует помехи. Как видим по схеме, в электронных трансформаторах для галогенных ламп нет таких фильтров. А вот в компьютерных блоках питания, которые собираются также по схеме полумоста и с более сложным задающим генератором, такой фильтр, как правило, монтируется.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *