Напівпровідниковий прилад, що має 5 p-n переходів і здатний пропускати струм в прямому і зворотному напрямках, називається сімістором. З-за нездатності роботи на високих частотах змінного струму, високої чутливості до електромагнітних перешкод і значного тепловиділення при комутації великих навантажень, в даний час широкого застосування в потужних промислових установках вони не мають.
Сьогодні схеми на симісторах можна знайти у багатьох побутових приладах від фена до пилососа, ручному електроінструменті і електронагрівальних пристроях – там, де потрібно плавне регулювання потужності.
1.jpg” alt=”Принцип роботи симісторних регуляторів потужності” width=”550″ height=”417″ sizes=”(max-width: 550px) 100vw, 550px” >
Принцип роботи
Регулятор потужності на симисторе працює подібно електронного ключа, періодично відкриваючись і закриваючись, з частотою, заданою схемою управління. При відмикання симистор пропускає частину напівхвилі напруги, а значить споживач отримує тільки частину номінальної потужності.
Робимо своїми руками
На сьогоднішній день асортимент симисторних регуляторів у продажу не дуже великий. І, хоча ціни на такі пристрої невеликі, часто вони не відповідають вимогам споживача. З цієї причини розглянемо кілька основних схем регуляторів, їх призначення і використану елементну базу.
Схема приладу
Найпростіший варіант схеми, розрахований для роботи на будь-яке навантаження. Використовуються традиційні електронні компоненти, принцип управління фазово-імпульсний.
Основні компоненти:
- симистор VD4, 10 А, 400 В;
- динистор VD3, поріг відкривання 32 В;
- потенціометр R2.
Струм, що протікає через потенціометр R2 і опір R3, кожної півхвильової заряджає конденсатор С1. Коли на обкладках конденсатора напруга досягне 32, відбудеться відкриття динистора VD3 і С1 почне розряджатися через R4 і VD3 на керуючий висновок симістора VD4, який відкриється для проходження струму навантаження.
Тривалість відкриття регулюється підбором порогової напруги VD3 (величина постійна) і опором R2. Потужність в навантаженні прямо пропорційна величині опору потенціометра R2.
Додаткова ланцюг з діодів VD1 і VD2 і опору R1 є необов’язковою і служить для забезпечення плавності і точності регулювання вихідної потужності. Обмеження струму, що протікає через VD3, виконує резистор R4. Цим досягається необхідна для відкриття VD4 тривалість імпульсу. Запобіжник Пр. 1 захищає схему від струмів короткого замикання.
Підбирати сімістори слід за величиною навантаженні, виходячи з розрахунку 1 А = 200 Вт.
Використовувані елементи:
- Діністор DB3;
- Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 або інші, необхідного номіналу по струму 4-12А.
- Діоди VD1, VD2 типу 1N4007;
- Опору R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенціометр R2 100 кОм;
- Конденсатор С1 0,47 мкФ (робоча напруга від 250 в).
Відзначити, що схема є найбільш поширеною, з невеликими варіаціями. Наприклад, діністор може бути замінений на діодний міст або може бути встановлена помехоподавляющая RC ланцюжок паралельно симистору.
Більш сучасною є схема з управлінням симистора від мікроконтролера – PIC, AVR або інші. Така схема забезпечує більш точне регулювання напруги та струму в ланцюзі навантаження, але є і більш складною в реалізації.
550px” >
Схема симисторного регулятора потужності
Зборка
Збірку регулятора потужності необхідно проводити в наступній послідовності:
- Визначити параметри приладу, на який буде працювати розробляється пристрій. До параметрів належать: кількість фаз (1 або 3), необхідність точного регулювання вихідної потужності, вхідна напруга у вольтах і номінальний струм в амперах.
- Вибрати тип пристрою (аналоговий або цифровий), провести підбір елементів по потужності навантаження. Можна перевірити своє рішення в одній з програм для моделювання електричних ланцюгів-Electronics Workbench, CircuitMaker або їх онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims або будь-який інший на ваш вибір.
- Розрахувати тепловиділення за такою формулою: падіння напруги на симисторі (близько 2 В) помножити на номінальний струм в амперах. Точні значення падіння напруги у відкритому стані і номінальний пропускається струм вказані в характеристиках симістора. Отримуємо розсіюється потужність в ватах. Підібрати по розрахованій потужності радіатор.
- Закупити необхідні електронні компоненти, радіатор і друковану плату.
- Зробити розводку контактних доріжок на платі і підготувати майданчики для установки елементів. Передбачити кріплення на платі для симистора і радіатора.
- Встановити елементи на плату за допомогою пайки. Якщо немає можливості підготувати друковану плату, то можна використовувати для з’єднання компонентів навісний монтаж, використовуючи короткі проводи. При складанні особливу увагу приділити полярності підключення діодів і симістора. Якщо на них немає маркування висновків, то продзвонити їх за допомогою цифрового мультиметра або»аркашки”.
- Перевірити зібрану схему мультиметром в режимі опору. Отриманий виріб повинен відповідати початковому проекту.
- Надійно закріпити симистор на радіатор. Між сімістором і радіатором не забути прокласти ізолюючу теплопередаючу прокладку. Скріплюючий гвинт надійно заізолювати.
- Помістити зібрану схему в пластиковий корпус.
- Згадати про те, що на висновках елементів присутня небезпечна напруга.
- Викрутити потенціометр на мінімум і зробити пробне включення. Виміряти напругу мультиметром на виході регулятора. Плавно повертаючи ручку потенціометра стежити за зміною напруги на виході.
- Якщо результат влаштовує, то можна підключати навантаження до виходу регулятора. В іншому випадку необхідно провести регулювання потужності.
548px” >
Симісторний радіатор потужності
Регулювання потужності
За регулювання потужності відповідає потенціометр, через який заряджається конденсатор і розрядний ланцюг конденсатора. При незадовільних параметрах вихідної потужності слід підбирати номінал опору в розрядної ланцюга і, при малому діапазоні регулювання потужності, номінал потенціометра.
Бліц-поради
- продовжити термін служби лампи, регулювати освітлення або температуру паяльника допоможе простий і недорогий регулятор на симісторах.
- вибирайте тип схеми і параметри компонентів за планованої навантаженні.
- ретельно пропрацюйте схемні рішення.
- будьте уважні при складанні схеми, дотримуйтесь полярність напівпровідникових компонентів.
- не забувайте, що електричний струм є у всіх елементах схеми і він смертельно небезпечний для людини.
