Меню

Аппарат для регулировки напряжения



Как сделать простой регулятор напряжения своими руками

28 сентября 2018

Время на чтение:

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

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.

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.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

  1. Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
  2. Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
  3. Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
  4. Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
  5. Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
  6. Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
  7. Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
  8. Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

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:

Читайте также:  Порядок регулировки клапанов ямз 238 в два оборота

  • 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.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Наименование Номинал Аналог
Резистор R1 470 кОм
Резистор R2 10 кОм
Конденсатор С1 0,1 мкФ х. 400 В
Диод D1 1N4007 1SR35–1000A
Светодиод D2 BL-B2134G BL-B4541Q
Динистор DN1 DB3 HT-32
Симистор DN2 BT136 КУ 208

Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

  • работать в широком диапазоне температур;
  • выдерживать скачки напряжения;
  • иметь возможность отключения во время запуска мотора;
  • обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Читайте также:  Росс котв с автоматической регулировкой температуры

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Источник

Сравнительный обзор регуляторов мощности

Регулятор мощности постоянного или переменного тока – один из самых востребованных электронных устройств в быту. Наверное, каждый из нас сталкивался с необходимостью регулировать яркость освещения, обороты электродвигателя или температуру нагревателя.

Современная элементная база и основанные на ней схемотехнические решения позволяют разрабатывать небольшие, недорогие, надежные и эффективные устройства для управления мощностью электрического тока. Для бытового применения наиболее распространенными являются переменное напряжение 220 В и постоянное напряжение от 6 до 24 В. Напряжение от 6 до 24 В также используется в бортовой сети автомобилей, мотоциклов и иных транспортных средств.

Учитывая это, Компания Мастер Кит традиционно предлагает широкий ассортимент электронных регуляторов мощности, рассчитанный на решение различных задач.

Для неискушенного пользователя часто бывает затруднительно выбрать регулятор, наиболее подходящий для решения конкретной задачи, да и поиски нужного устройства на обширном сайте Мастер Кит могут отнять много времени. Облегчить поиск и выбор регуляторов мощности вам поможет этот обзор и сводная таблица, расположенная в его конце. Содержащиеся в таблице регуляторы скомпонованы по типу регулируемого напряжения, а также по увеличению максимальной регулируемой мощности.

Следует отметить, что некоторые регуляторы поставляются без радиатора, поэтому внимательно читайте рекомендации, приводимые в описании каждого устройства на сайте, и выбирайте радиатор в соответствии с ними. Для лучшей теплопередачи от активного регулирующего элемента к радиатору используйте теплопроводящую пасту, например КПТ-8.

Если вы испытываете затруднения при выборе регулятора мощности, обратитесь в нашу техническую поддержку или задайте вопрос на форуме . Изучите вопросы и ответы в соответствующей теме форума и на страничке товара – с большой вероятностью это поможет вам сделать правильный выбор.

Рассматриваемые регуляторы можно разделить на две категории – для управления мощностью переменного тока и постоянного тока.

  • Регуляторы мощности переменного тока

Все наши регуляторы для переменного тока рассчитаны на напряжение бытовой электросети 220В. Будьте предельно внимательны и осторожны при работе с электроприборами, подключаемыми к напряжению 220В, соблюдайте правила техники безопасности!

Обратите внимание на то, что с помощью предлагаемых регуляторов невозможно управлять яркостью осветительных приборов, имеющих собственную пуско-регулирующую аппаратуру (ПРА), например люминисцентными и светодиодными светильниками, рассчитанными на напряжение 220В.

Кратко рассмотрим некоторые особенности предлагаемых приборов.

Регуляторы BM245 и BM246 отличаются только максимальной регулируемой мощностью. Их миниатюрные размеры и наличие переменного резистора с креплением под гайку позволяют достаточно просто встроить их практически в любой конструктив. Встроенный светодиод поможет определить, задействован ли регулятор.

Набор для сборки NF246 идентичен по функционалу регулятору BM246 , но для того, чтобы он заработал, необходимо воспользоваться паяльником. Такой набор часто используется для обучения пайке в профильных учебных заведениях, поскольку позволяет не только освоить основы пайки электронных устройств, но и быстро получить действующий прибор, демонстрирующий полезную функцию.

Читайте также:  Регулировка клапанов мицубиси галант 4g37

Следует обратить отдельное внимание на набор для сборки NM1041 . Это регулятор мощности, разработанный специально для управления асинхронным (бесщеточным) электродвигателем. Устройство обладает малым уровнем помех по сети 220В и максимальной мощностью 650Вт. Принцип работы регулятора и примеры его использования описаны в статье блога Мастер Кит.

В набор для сборки NF247 входит радиатор, что позволяет без каких-либо дополнительных затрат управлять мощностью до 2500Вт. Устройство также имеет светодиод, показывающий, что регулятор задействован.

Регулятор мощности до 4000 Вт MK067M является готовым устройством и оснащен радиатором, а также металлическим корпусом. За счет конструктивных особенностей он может быть достаточно просто закреплен на щите или панели. В качестве регулирующего элемента в нем используется мощный симистор BTA41600, работающий при высоких температурах. Об особенностях данного прибора вы можете прочесть в этом обзоре на нашем сайте. В обзоре приведены фотографии разобранного регулятора и примеры его применения с измерениями параметров.

На таком же симисторе BTA41600 построен регулятор MP246 . В отличие от предыдущего прибора, радиатор не входит в комплект поставки, что позволяет более гибко подойти к выбору устройства охлаждения. Регулятор также имеет вход для внешнего управления кнопкой с фиксацией, сухим контактом электромеханического или оптического реле, что расширяет функционал устройства.

Применив регулятор MP248 , можно управлять мощностью с помощью микроконтроллера. Подойдет любое устройство, формирующее управляющий сигнал TTL-уровня с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), например популярная платформа Ардуино. С помощью несложных программ, создаваемых с использованием этой платформы, можно сконструировать реле времени, реле с суточным циклом, управлять электроприборами по беспроводным интерфейсам Bluetooth и Wi-Fi, интегрировать свое устройство с какой-либо реализацией «умного дома» и т.п.

Самый мощный регулятор этой категории, это, конечно же, MK071M . Максимальная мощность устройств, управляемым им, может достигать 10 кВт. Отдельный обзор MK071M можно найти здесь . Регулятор снабжен выносным блоком управления, который можно закрепить на щите или панели. Установка мощности производится двумя кнопками, а сама мощность отображается с помощью трехразрядного семисегментного светодиодного индикатора в процентах от 0 до 100.

Представленные в таблице четыре регулятора мощности постоянного тока работают при различных напряжениях, перекрывая диапазон от 6 до 80 вольт и максимальных токов от 30 до 80 А.

Регуляторы яркости ламп накаливания BM4511 и NM4511 отличаются друг от друга только тем, что первый из них является готовым устройством, а второй – набором для самостоятельной сборки. Второй набор предоставляет отличную возможность попрактиковаться в пайке электронных устройств. Особенностями приборов являются:

— регулируемая повышенная частота ШИМ, что позволяет полностью избавиться от гула обмоток регулируемого электродвигателя, а также от мерцания в процессе видеозаписи;

— встроенная защита ограничит превышение рабочего тока.

Регулятор MP4511 является усовершенствованной моделью предыдущих устройств. Имея аналогичные особенности, регулятор позволяет регулировать мощность постоянного тока в пределах напряжения от 6 до 35В при максимальном токе 80А.

Еще более широкими возможностями, в том числе функциональными обладает ШИМ-регулятор MP301M . Помимо широкого диапазона напряжений от 12 до 80В и максимального тока 30А, устройство имеет корпус со встроенный радиатором, а также собранный в отдельном корпусе трехразрядный семисегментный светодиодный дисплей, на котором отображается регулируемая мощность в процентах от 0 до 100. Регулирующими элементами являются четыре мощных 100-амперных полевых транзистора STP100N8F6.

Ознакомьтесь с отдельным обзором этого прибора на нашем сайте.

Надеемся, что наш обзор окажется полезен всем, кто планирует использовать электронные регуляторы мощности в своих задумках и проектах.

Ассортимент продукции, предлагаемой компанией Мастер Кит, постоянно пополняется и обновляется, поэтому рекомендуем подписаться на новостную рассылку компании и первыми получать информацию о наших новинках, акциях и конкурсах, новостях из мира «Сделай Сам» (DIY), полезные советы и рекомендации, видеоинструкции к предлагаемым устройствам, обновления программного обеспечения и прошивок, а также интересные и полезные статьи.

Вы можете получить купон на скидку 5% на все наши товары, оформив подписку на сайте.

Делись с друзьями, подписывайся на наш канал Мастер Кит DIY и жми лайк, чтобы не пропустить новые публикации.

Источник

Adblock
detector