Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Самодельные симисторные регуляторы


описание принципа работы и сборки устройства

Симисторами называют полупроводниковый прибор, на котором присутствуют 5 р-н переходов. Важнейшее его качество, это способность пропускать сигнал, как в прямом, так и обратном направлениях.

Краткое содержимое статьи:

Принцип работы симисторного регулятора мощности

Их применяют только в небольших электроприборах из-за того, что они крайне чувствительны к электромагнитным волнам, выделяют много тепла и неспособны работать на высоких частотах переменного тока. Их не используют в крупных промышленных агрегатах.

Прибор прост в изготовлении, не требует больших денежных затрат и обладает долгим сроком эксплуатации. Его можно легко применять в сферах и приборах, где описанные выше недостатки не играют большой роли.

Многие не знают, для чего нужны симисторные регуляторы мощности. Но они присутствуют в большинстве домашних бытовых приборах, таких как: фен, пылесос, электроинструменты и нагревательные приборы.

Регулятор мощности позволяет пропускать электрический сигнал, с частотой заданной пользователем.

Инструкция, как сделать симисторный регулятор своими руками

На сегодняшний день не так легко найти подходящий регулятор мощности, несмотря на невысокую цену крайне проблематично достать полностью подходящий по параметрам симистор.


Поэтому не остается другого выбора, кроме как сделать его самостоятельно. Для этого нужно рассмотреть несколько простых основных схем регуляторов, чем они отличаются друг от друга и разберем элементарную базу каждой.

Устройство и схемы простых регуляторов

Простейшая схема, которая может работать под любой нагрузкой. Комплектующие простейшие электронные компоненты, а управление осуществляется по фазово-импульсному принципу.

Основные элементы схемы:

  • симистор VD4 10 А, 400 В
  • динистор VD3 32 В
  • потенциометр R2

По R2 и R3 протекает ток, который накапливает заряд на конденсаторе С1. После того, как на заряд достигнет значения 32 В, откроется динистор VD3 и конденсатор С1 начнет разряжаться через R4 и VD3. Энергия пойдет на симистор VD4, он откроется и даст току протекать через нагрузку.

Регулировка мощности происходит при помощи симистора VD3 и нагрузки R2. Значения воздействия симистора постоянное и изменяться не может, регулировка мощности осуществляется путем изменения сопротивления нагрузки R2.

Элементы VD1, VD2, R1 являются не обязательными в данной схеме, но они позволяют обеспечивать плавность и точность изменения выходной мощности.

Для того, чтобы правильно рассчитать симисторный регулятор мощности нужно отталкиваться от используемой нагрузки, симистор подбирается по соотношению 1А=200 Вт.

Какие элементы понадобятся

  • Динистор DB3;
  • Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600, 4-12А.
  • Диоды VD1, VD2 1N4007;
  • Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
  • Конденсатор С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Данная схема наиболее распространена и универсальна, существует множество ее вариаций.

Сборка

Используя данный план по сборке, вы сэкономите свое время. Вам нужны точные параметры устройства, для которого будет изготавливаться прибор.


Нужно знать:

Обратите внимание!
  • Количество фаз. Их может быть одна или три;
  • Наличие необходимости точной регулировки выходной мощности;
  • Входное напряжение и ток потребляемый нагрузкой. Значения должны быть в Вольтах и Амперах.

Необходимо выбрать тип устройства, либо аналоговый либо цифровой. Подобрать комплектующие по мощности прибора. В сети можно найти различный софт, который поможет с расчетами.

Выполнить расчет тепловыделений. Это делается довольно просто: Падение напряжения на симисторе умножается на номинальный ток. Необходимые данные должны быть указаны в характеристике симистора.

Приобрести необходимые элементы, печатную плату и радиатор. Произвести разводку дорожек на печатной плате при помощи растворителя. Нельзя забывать о креплении симистора и радиатора. Припаять все элементы так, как показано на схеме. Уделить особое внимание полярности подключения диодов и симистора.

Осуществить проверку готового прибора при помощи мультиметра в режиме сопротивления. Характеристика должна быть идентична изначальному проекту.

Установить симистор почти вплотную к радиатору, но нужно обеспечить тепловую изоляцию между ними. Винт, которым будет произведено закрепления нужно качественно заизолировать. Изготовить пластиковый корпус для прибора.

Обратите внимание!

Поместить полученную установку в защитный корпус. Поставить значения потенциометра на минимальные значения и осуществить пробный запуск. Мультиметром измеряем напряжения на выходе, при этом плавно поворачиваем ручку регулятора;


Если полученный результат не соответствует требуемым производим регулировку мощности. Если прибор работает как надо, можно подключать нагрузку к выходу регулятора.

Заключение

Правильно изготовленный симисторный регулятор мощности будет надежно служить и потребует небольших денежных вложений. Долговечность порадует самых скептически настроенных специалистов. Можно ознакомиться с фото самодельных симисторных регуляторов мощности в сети и убедиться в целесообразности изготовления данного прибора.

Фото симисторного регулятора мощности

Обратите внимание!

Также рекомендуем просмотреть:

Помогите проекту, поделитесь в соцсетях ;)  

Использование симисторов для управления индуктивными нагрузками

Здесь мы пытаемся исследовать несколько усовершенствованных схем фазового регулятора на основе симистора, которые можно рекомендовать для управления или эксплуатации индуктивных нагрузок, таких как трансформаторы и двигатели переменного тока, намного безопаснее, чем более ранние традиционные схемы диммеров на основе симисторов.

Использование симисторов для управления нагрузками переменного тока

Симистор - это полупроводниковое устройство, используемое для переключения нагрузок переменного тока. Обычно рекомендуется, чтобы нагрузки, которые должны управляться через симисторы, были резистивными по своей природе, то есть следует избегать нагрузок, которые включают в себя обмотки или конденсаторы.

Следовательно, как правило, нагрузки, которые преобразуют энергию в тепло, такие как лампы накаливания, нагреватели и т. Д., Подходят только с симисторами, поскольку переключатели и устройства, такие как трансформаторы, двигатели переменного тока и электронные схемы, являются большим НЕТ!

Однако недавние разработки и исследования значительно улучшили ситуацию, и сегодня новые симисторы и соответствующие улучшенные схемы схем сделали абсолютно безопасным даже использование симисторов для переключения чисто индуктивных нагрузок.

Я не буду обсуждать технические аспекты конфигураций, имея в виду новых любителей электроники и ради простоты.

Давайте проанализируем несколько из исследованных конструкций, которые могут поддерживать симисторы с индуктивной нагрузкой.

Схема управления симистором, подходящая только для резистивных нагрузок

Первая схема показывает общий способ использования симистора и диакритической комбинации для осуществления требуемого управления конкретной нагрузкой, однако эта конструкция просто не подходит для индуктивных нагрузок.

В схеме реализован принцип запуска с синхронизацией через симистор.Конфигурация является самой простой по форме и имеет следующие преимущества:

Дизайн очень простой и дешевый.

Использование только двух оконечных клеммных проводов и отсутствие внешнего источника питания.

Но одним большим недостатком этой конструкции является ее неспособность работать с высокоиндуктивными нагрузками.

Схема управления симистором, подходящая для работы с индуктивными нагрузками

Однако небольшое размышление показывает, что приведенную выше схему можно просто модифицировать в конструкцию, показанную на следующей диаграмме.

Принцип здесь теперь трансформируется в срабатывание симистора с синхронизацией по сетевому напряжению.

Идея в значительной степени нейтрализует вышеуказанную проблему и очень хорошо согласуется даже с индуктивным типом нагрузок.

Обратите внимание, что в приведенном выше дизайне очень интересно то, что положение нагрузки и подключения резистора было изменено для получения желаемых результатов.

Преимущества можно оценить следующим образом:

Опять же простая конструкция и очень низкая стоимость.

Лучшее управление равномерными нагрузками, которые по своей природе являются индуктивными.

Как правило, для работы не требуется внешний источник питания.

К недостаткам можно отнести использование трех оконечных концов проводов для предполагаемых подключений.

Операции становятся очень асимметричными, и поэтому схему нельзя использовать для управления высокоиндуктивными нагрузками, такими как трансформаторы.

Схема управления симистором, идеально подходящая для высокоиндуктивных нагрузок, таких как трансформаторы и двигатели переменного тока

Интеллектуальная настройка вышеуказанной схемы делает ее очень желательной даже с самыми табуированными индуктивными нагрузками, такими как трансформаторы и двигатели переменного тока.

Здесь искусно введен еще один небольшой чувствительный симистор для устранения основной проблемы, которая в первую очередь ответственна за то, что симисторы не подходят для индуктивных нагрузок.

Второй малый симистор гарантирует, что симистор никогда не выключится и не заблокируется полностью, генерируя последовательность импульсов, поддерживая симистор в рабочем состоянии и постоянно «толкаясь».

Преимущества вышеуказанного окончательного дизайна можно отметить следующими пунктами:

Очень простая конструкция,

Превосходная точность при управлении высокоиндуктивными нагрузками,

Отсутствие использования внешнего источника питания.

Вышеупомянутая схема была эксклюзивно разработана лабораторией SGS-THOMSON Microelectronics и успешно использовалась в широком спектре оборудования.

ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ:

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Управление фазой симистора с использованием пропорционально-временного ШИМ

Управление фазой симистора с использованием схемы ШИМ может быть полезно только в том случае, если оно реализовано с использованием пропорционального по времени формата, иначе реакция может быть случайной и неэффективной.

В нескольких из моих предыдущих статей, как указано ниже:

Простая схема регулятора вентилятора с дистанционным управлением

Кнопочный регулятор вентилятора со схемой дисплея

Цепь затемнения

для светодиодных ламп

Я обсуждал использование ШИМ для включения фазы симистора схемы управления, однако, поскольку в конструкции не использовалась технология, пропорциональная времени, реакция этих схем могла быть неустойчивой и неэффективной.

В этой статье мы узнаем, как исправить то же самое, используя теорию пропорциональности времени, чтобы выполнение выполнялось хорошо просчитанным способом и очень эффективно.

Что такое пропорциональное во времени управление фазой с использованием симисторов или тиристоров?

Это система, в которой симистор запускается с рассчитанной длительностью импульсов ШИМ, позволяя симистору работать с перебоями для определенных отрезков частоты сети 50/60 Гц, что определяется положениями импульсов ШИМ и периодами времени.

Средний период проводимости симистора впоследствии определяет средний выходной сигнал, для которого нагрузка может быть запитана или управляема, и который выполняет требуемое управление нагрузкой.

Например, поскольку мы знаем, что фаза сети состоит из 50 циклов в секунду, поэтому, если симистор запускается с перебоями в 25 раз с периодичностью 1 цикл ВКЛ и 1 цикл ВЫКЛ, тогда нагрузка может быть ожидается, что он будет управляться с мощностью 50%. Точно так же могут быть реализованы другие пропорциональные времени ВКЛ / ВЫКЛ для генерирования соответствующих количеств большей или меньшей мощности, потребляемой нагрузкой.

Пропорциональное по времени управление фазой реализовано с использованием двух режимов, синхронного режима и асинхронного режима, при этом синхронный режим относится к включению симистора только при переходах через ноль, в то время как в асинхронном режиме симистор специально не переключается при переходах через ноль, скорее мгновенно в любых случайных местах на соответствующих фазовых циклах.

В асинхронном режиме процесс может вызвать значительные уровни РЧ, в то время как они могут быть значительно уменьшены или отсутствовать в синхронном режиме из-за переключения при переходе через ноль симистора.

Другими словами, если симистор специально не включается при переходах через ноль, а при любом случайном пиковом значении, это может вызвать радиочастотный шум в атмосфере, поэтому всегда рекомендуется использовать переключение при переходе через нуль, чтобы шум может быть устранен во время работы симистора.

Как это работает

На следующем рисунке показано, как пропорциональное по времени регулирование фазы может быть выполнено с использованием синхронизированных ШИМ:

1) Первая форма волны на приведенном выше рисунке показывает нормальный фазовый сигнал переменного тока 50 Гц, состоящий из синусоидального нарастания и спада. 330 В пиковые положительные и отрицательные импульсы по отношению к центральной нулевой линии.Эта центральная нулевая линия называется линией пересечения нуля для сигналов фазы переменного тока.

Можно ожидать, что симистор будет проводить показанный сигнал непрерывно, если его запуск по постоянному току на затворе работает непрерывно и без перерывов.

2) На втором рисунке показано, как симистор может быть вынужден работать только во время положительных полупериодов в ответ на триггеры его затвора (ШИМ показан красным) при каждом чередующемся положительном переходе через ноль циклов фазы. Это приводит к 50% фазовый контроль.

3) На третьем рисунке показан идентичный отклик, в котором импульсы синхронизированы для генерации попеременно при каждом переходе через отрицательный ноль фазы переменного тока, что также приводит к 50% -ному контролю фазы для симистора и нагрузки.

Однако создание таких синхронизированных ШИМ в различных вычисленных узлах пересечения нуля может быть трудным и сложным, поэтому простой подход для получения любой желаемой доли фазового управления состоит в использовании синхронизированных последовательностей импульсов, как показано на 4-м рисунке выше.

4) На этом рисунке после каждого цикла чередования фаз можно увидеть всплески из 4 ШИМ, что приводит к снижению работы симистора примерно на 30% и то же самое для подключенной нагрузки.

Может быть интересно отметить, что здесь средние 3 импульса являются бесполезными или неэффективными импульсами, потому что после первого импульса симистор фиксируется, и, следовательно, средние 3 импульса не влияют на симистор, и симистор продолжает проводить до тех пор, пока следующее пересечение нуля, при котором он запускается последующим 5-м (последним) импульсом, позволяющим триаку зафиксироваться во включенном состоянии для следующего отрицательного цикла.После этого, как только будет достигнуто следующее пересечение нуля, отсутствие какого-либо дальнейшего ШИМ препятствует проведению симистора, и он отключается до следующего импульса при следующем переходе через нуль, который просто повторяет процесс для симистора и его операции управления фазой. .

Таким образом, для затвора симистора могут быть сгенерированы другие пропорциональные по времени последовательности импульсов ШИМ, чтобы можно было реализовать различные меры управления фазой в соответствии с предпочтениями.

В одной из наших следующих статей мы узнаем о практической схеме для достижения вышеупомянутого управления фазой симистора с использованием схемы пропорционального времени ШИМ

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, схема / печатная плата дизайнер, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Симисторы - Рабочие и прикладные схемы

Симистор можно сравнить с реле с фиксацией. Он мгновенно включается и замыкается при срабатывании триггера и остается закрытым, пока напряжение питания остается выше нуля вольт или полярность питания не изменяется.

Если питание переменного тока (переменного тока), симистор будет размыкаться в течение периодов, когда цикл переменного тока пересекает нулевую линию, но закрывается и включается при повторном срабатывании.

Преимущества симистора как статических переключателей

  • Симисторы можно эффективно заменить механическими переключателями или реле для управления нагрузками в цепях переменного тока.
  • Симисторы можно сконфигурировать для переключения относительно более тяжелых нагрузок за счет срабатывания минимального тока.
  • Когда симисторы проводят (замыкаются), они не создают эффекта дребезга, как в механических переключателях.
  • Когда симисторы выключаются (при переходе через нуль переменного тока), это происходит без каких-либо переходных процессов из-за противо-ЭДС и т. Д.
  • Симисторы также устраняют проблемы с плавлением контактов или дугового разряда, а также другие формы износа, которые обычно встречаются. наблюдается в механических электрических переключателях.Симисторы
  • обладают гибким запуском, который позволяет им переключаться в любой заданной точке входного цикла переменного тока через положительный сигнал низкого напряжения на затворе и общей земле.
  • Это напряжение запуска может быть от любого источника постоянного тока, такого как батарея, или выпрямленный сигнал от самого источника переменного тока. В любом случае, симистор будет проходить периоды выключения всякий раз, когда форма сигнала переменного тока полупериода перемещается через линию пересечения нуля (тока), как показано ниже:

Как включить симистор

Симистор состоит из трех клеммы: Gate, A1, A2, как показано ниже:

Для включения симистора необходимо подать ток триггера затвора на его вывод затвора (G).Это заставляет ток затвора течь через затвор и клемму A1. Ток затвора может быть положительным или отрицательным по отношению к выводу A1 симистора. Клемма A1 может быть подключена совместно к отрицательной линии VSS или положительной линии VDD источника питания управления затвором.

Следующая диаграмма показывает упрощенную схему симистора, а также его внутреннюю кремниевую структуру.

Когда триггерный ток подается на затвор симистора, он включается с помощью встроенных диодов, установленных последовательно между клеммой G и клеммой A1.Эти 2 диода установлены на переходах P1-N1 и P1-N2 симистора.

Квадранты запуска симистора

Запуск симистора осуществляется через четыре квадранта в зависимости от полярности тока затвора, как показано ниже:

Эти квадранты запуска могут применяться на практике в зависимости от семейства и класса симистора, как указано ниже:

Q2 и Q3 - рекомендуемые квадранты запуска для симисторов, поскольку они обеспечивают минимальное потребление и надежный запуск.

Квадрант запуска Q4 не рекомендуется, так как он требует более высокого тока затвора.

Важные параметры запуска для симисторов

Мы знаем, что симистор можно использовать для переключения мощной нагрузки переменного тока через его клеммы A1 / A2 через относительно небольшой источник запуска постоянного тока на клемме затвора.

При проектировании схемы управления симистором решающее значение приобретают параметры срабатывания затвора. Параметры запуска: ток срабатывания затвора симистора IGT, напряжение срабатывания затвора VGT и ток фиксации затвора IL.

  • Минимальный ток затвора, необходимый для включения симистора, называется током запуска затвора IGT. Это необходимо подать на затвор и вывод A1 симистора, который является общим для источника питания триггера затвора.
  • Ток затвора должен быть выше номинального значения для самой низкой указанной рабочей температуры. Это обеспечивает оптимальное срабатывание симистора при любых обстоятельствах. В идеале значение IGT должно в 2 раза превышать номинальное значение в таблице данных.
  • Триггерное напряжение, приложенное к затвору и клемме A1 симистора, называется VGT.Он применяется через резистор, о котором мы вскоре поговорим.
  • Ток затвора, который эффективно фиксирует симистор, является током фиксации и обозначается как LT. Фиксация может произойти, когда ток нагрузки достигнет значения LT, только после этого фиксация будет разрешена, даже если ток затвора снят.
  • Вышеуказанные параметры указаны для температуры окружающей среды 25 ° C и могут иметь отклонения при изменении этой температуры.

Неизолированное срабатывание симистора может быть выполнено в двух основных режимах, первый метод показан ниже:

.Цепь релейного переключателя

SPDT с использованием симистора

Эффективный однополюсный двухпозиционный переключатель или однополюсный переключатель SPDT может быть построен с использованием симистора для замены механического SPDT.

В сообщении подробно описана простая схема реле SPDT с твердотельным триаком, использующая оптрон и пару симисторов, которые можно использовать в качестве эффективной замены механических реле. Идея была запрошена «Сайфербастером».

Введение

В одном из других постов мы узнали, как сделать DPDT SSR с использованием МОП-транзисторов, однако эта конструкция может использоваться только для сильноточных нагрузок постоянного тока, а не для нагрузок переменного тока на уровне сети.

В этой статье мы увидим, как простое твердотельное реле, работающее от сети, может быть выполнено с использованием симисторов и оптопары.

Работа любого реле специально предназначена для управления двумя различными мощными нагрузками по отдельности и поочередно с помощью внешнего изолированного триггера малой мощности.

В обычном механическом типе реле это делается путем переключения нагрузок на его нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты в ответ на активацию, приложенную к его катушке.

Однако у механических реле есть свои недостатки, такие как более высокая степень износа, меньший срок службы, генерация радиочастотных помех из-за искр на контактах, и наиболее важным из них является задержка отклика переключения, которая может иметь решающее значение в таких системах, как ИБП.

Работа схемы

В нашей схеме реле SPDT на симисторе та же функция выполняется посредством переключения двух симисторов через два каскада BJT и изолирующего оптопары, которая гарантирует, что операция переключения для этого реле не имеет недостатков, упомянутых выше.

Ссылаясь на схему, левый симистор представляет замыкающий контакт, а правый симистор работает как замыкающий контакт.

Принципиальная схема

Когда оптопара находится в режиме без срабатывания, BC547, напрямую связанный с оптопарой, переходит в режим срабатывания, при котором второй BC547 остается выключенным.В этой ситуации правый симистор остается включенным, а другой симистор остается выключенным.

В этом состоянии любая нагрузка, подключенная к правому симистору, становится работоспособной и остается включенной.

Теперь, как только триггер применяется к оптрону, он включается и, в свою очередь, выключает подключенный BC547.

В этой ситуации включается второй BC547, и, следовательно, правый симистор выключается, гарантируя, что теперь левый симистор включен.

Вышеупомянутое условие немедленно включает вторую нагрузку и выключает более раннюю нагрузку, эффективно выполняя требуемое альтернативное переключение нагрузки с помощью изолированного внешнего триггера постоянного тока.

Два светодиода, подключенные к основаниям двух BJT, показывают, какая нагрузка находится в активированном состоянии в любой момент, пока работает схема реле SPDT симистора.

Добавление подключенного источника питания и эффекта задержки

Вышеуказанная конструкция может быть дополнительно улучшена и сделана полностью независимой от внешнего источника питания постоянного тока путем модернизации его собственным бестрансформаторным источником питания, как показано ниже:

Вы найдете следующее Изменения в этой обновленной схеме:

Добавление 1K в основании правого BC547 для обеспечения правильного срабатывания симистора левой стороны

Добавление цепи дистанционного управления через затворы симисторов, чтобы гарантировать, что два симистора никогда не будут отключены. ВКЛ вместе в любой момент или в периоды переключения.Диоды могут быть 1N4148, резисторы могут быть 22 кОм или 33 кОм, а конденсаторы могут быть около 100 мкФ / 25 В.

Есть еще одна вещь, которая, кажется, отсутствует на схеме, и это ограничивающий резистор (примерно 22 Ом) между стабилитронами 12 В и конденсатором 0,33 мкФ, это может быть важно для защиты стабилитрона от внезапного скачка напряжения. скачок напряжения через конденсатор при включении питания.

Предупреждение: Показанная выше цепь не изолирована от входного сетевого питания переменного тока и поэтому чрезвычайно опасна для прикосновения во включенном состоянии.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Смотрите также