Регулятор мощности паяльника на тиристоре


Тиристорные регуляторы мощностиТиристорные регуляторы мощности являются одной из самых распространенных радиолюбительских конструкций, и в этом нет ничего удивительного. Ведь всем, кто когда-нибудь пользовался обычным 25 — 40 ваттным паяльником, способность его к перегреванию даже очень известна. Паяльник начинает дымить и шипеть, потом, достаточно скоро, облуженное жало выгорает, становится черным. Паять таким паяльником уже совсем невозможно.

И вот тут на помощь и приходит регулятор мощности, с помощью которого можно достаточно точно выставить температуру для пайки. Ориентироваться следует на то, чтобы при касании паяльником куска канифоли она дымила ну, так, средне, без шипения и брызг, не очень энергично. Ориентироваться следует на то, чтобы пайка получалась контурной, блестящей.


Конечно, современные паяльные станции оснащены паяльниками с термостабилизацией, цифровой индикацией и регулировкой температуры нагрева, но они слишком дороги по сравнению с обычным паяльником. Поэтому, при незначительных объемах паяльных работ, вполне можно обойтись обычным паяльником с тиристорным регулятором мощности. При этом качество пайки, может быть не сразу, получится отличным, — достигается практикой.

Другая область применения тиристорных регуляторов это управление яркостью светильников. Такие регуляторы продаются в магазинах электротоваров в виде обычных настенных выключателей с крутящейся ручкой. Но вот тут-то покупателя и подстерегает засада: современные энергосберегающие лампы (часто в литературе их называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)) просто не хотят работать с такими регуляторами.

Такой же непредсказуемый вариант получится и в случае регулирования яркости светодиодных ламп. Ну, не предназначены они для такой работы и все тут: выпрямительный мост с электролитическим конденсатором, расположенный внутри КЛЛ, просто не даст работать тиристору. Поэтому регулируемый «ночник» с таким регулятором можно создать только с использованием лампы накаливания.

Однако, здесь следует вспомнить про электронные трансформаторы, предназначенные для питания галогенных ламп, а в радиолюбительских конструкциях в самых разных целях. В этих трансформаторах после выпрямительного моста почему-то, видимо в целях экономии, или просто для уменьшения габаритов, не устанавливается электролитический конденсатор. Именно эта «экономия» позволяет регулировать яркость ламп с помощью тиристорных регуляторов.


Если напрячь фантазию, то можно найти еще немало областей, где требуется применение тиристорных регуляторов. Одна из таких областей это регулирование оборотов электроинструмента: дрелей, болгарок, шуроповертов, перфораторов и т.д. и т.п. Естественно, что тиристорные регуляторы находятся внутри инструментов, работающих от сети переменного тока. Смотрите — Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей.

Весь такой регулятор встроен в кнопку управления и представляет собой небольших размеров коробочку, вставляемую в рукоятку дрели. Степень нажатия на кнопку определяет частоту вращения патрона. В случае выхода из строя меняется вся коробочка сразу: при всей кажущейся простоте конструкции такой регулятор абсолютно не пригоден для ремонта.

В случае инструментов, работающих на постоянном токе от аккумуляторов, регулирование мощности производится с помощью транзисторов MOSFET методом широтно-импульсной модуляции. Частота ШИМ достигает нескольких килогерц, поэтому сквозь корпус шуроповерта можно услышать писк высокой частоты. Это пищат обмотки двигателя.


Но в этой статье будут рассмотрены только тиристорные регуляторы мощности. Поэтому, прежде, чем рассматривать схемы регуляторов, следует вспомнить, как же работает тиристор.

Чтобы не усложнять рассказ, не будем рассматривать тиристор в виде его четырехслойной p-n-p-n структуры, рисовать вольтамперную характеристику, а просто на словах опишем, как же он, тиристор, работает. Для начала в цепи постоянного тока, хотя в этих цепях тиристоры почти не применяются. Ведь выключить тиристор, работающий на постоянном токе достаточно сложно. Все равно, что коня на скаку остановить.

И все же большие токи и высокие напряжения тиристоров привлекают разработчиков различной, как правило, достаточно мощной аппаратуры постоянного тока. Для выключения тиристоров приходится идти на различные усложнения схем, ухищрения, но в целом результаты получаются положительными.

Обозначение тиристора на принципиальных схемах показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Тиристор

Нетрудно заметить, что по своему обозначению на схемах, тиристор очень похож на обычный диод. Если разобраться, то он, тиристор, тоже обладает односторонней проводимостью, а следовательно, может выпрямлять переменный ток. Вот только делать это он будет лишь в том случае, когда на управляющий электрод подано относительно катода положительное напряжение, как показано на рисунке 2. По старой терминологии тиристор иногда называли управляемым диодом. Покуда не подан управляющий импульс, тиристор закрыт в любом направлении.


Рисунок 2. 

Как включить светодиод

Здесь все очень просто. К источнику постоянного напряжения 9В (можно использовать батарейку «Крона») через тиристор Vsx подключен светодиод HL1 с ограничительным резистором R3. С помощью кнопки SB1 напряжение с делителя R1, R2 может быть подано на управляющий электрод тиристора, и тогда тиристор откроется, светодиод начинает светиться.

Если теперь отпустить кнопку, перестать ее удерживать в нажатом состоянии, то светодиод должен продолжать светиться. Такое кратковременное нажатие на кнопку можно назвать импульсным. Повторное и даже многократное нажатие этой кнопки ничего не изменит: светодиод не погаснет, но и не станет светить ярче или тусклее.

Нажали – отпустили, а тиристор остался в открытом состоянии. Причем, это состояние является устойчивым: тиристор будет открыт до тех пор, пока из этого состояния его не выведут внешние воздействия. Такое поведение схемы говорит об исправном состоянии тиристора, его пригодности для работы в разрабатываемом или ремонтируемом устройстве.


Маленькое замечание

Но из этого правила часто случаются исключения: кнопку нажали, светодиод зажегся, а когда кнопку отпустили, то погас, как, ни в чем не бывало. И в чем же тут подвох, что сделали не так? Может кнопку нажимали недостаточно долго или не очень фанатично? Нет, все было сделано достаточно добросовестно. Просто ток через светодиод оказался меньше, чем ток удержания тиристора.

Чтобы описанный опыт прошел удачно, надо просто заменить светодиод лампой накаливания, тогда ток станет больше, либо подобрать тиристор с меньшим током удержания. Этот параметр у тиристоров имеет значительный разброс, иногда даже приходится тиристор для конкретной схемы подбирать. Причем одной марки, с одной буквой и из одной коробки. Несколько лучше с этим током у импортных тиристоров, которым в последнее время отдается предпочтение: и купить проще, и параметры лучше.

Как закрыть тиристор

Никакие сигналы, поданные на управляющий электрод, закрыть тиристор и погасить светодиод не смогут: управляющий электрод может только включить тиристор. Существуют, конечно, запираемые тиристоры, но их назначение несколько иное, чем банальные регуляторы мощности или простые выключатели. Обычный тиристор можно выключить лишь только прервав ток через участок анод – катод.


Сделать это можно, как минимум, тремя способами. Во-первых, тупо отключить всю схему от батарейки. Вспоминаем рисунок 2. Естественно, что светодиод погаснет. Но при повторном подключении он сам по себе не включится, поскольку тиристор остался в закрытом состоянии. Это состояние также является устойчивым. И вывести его из этого состояния, Зажечь свет, поможет только нажатие кнопки SB1.

Второй способ прервать ток через тиристор это просто взять и замкнуть выводы катода и анода проволочной перемычкой. При этом весь ток нагрузки, в нашем случае это всего — лишь светодиод, потечет через перемычку, а ток через тиристор будет равен нулю. После того, как перемычка будет убрана, тиристор закроется, и светодиод погаснет. При опытах с подобными схемами в качестве перемычки чаще всего используется пинцет.

Предположим, что вместо светодиода в этой схеме будет достаточно мощная нагревательная спираль с большой тепловой инерцией. Тогда получается практически готовый регулятор мощности. Если коммутировать тиристор таким образом, что на 5 секунд спираль включена и столько же времени выключена, то в спирали выделяется 50-ти процентная мощность. Если же за время этого десятисекундного цикла включение производится лишь на 1 секунду, то совершенно очевидно, что спираль выделит только 10% тепла от своей мощности.

Примерно с такими временными циклами, измеряемыми в секундах, работает регулировка мощности в микроволновой печи. Просто с помощью реле включается и выключается ВЧ излучение. Тиристорные регуляторы работают на частоте питающей сети, где время измеряется уже миллисекундами.


Третий способ выключения тиристора

Состоит в том, чтобы до нуля уменьшить напряжение питания нагрузки, а то и вовсе изменить полярность питающего напряжения на противоположную. Именно такая ситуация получается при питании тиристорных схем переменным синусоидальным током.

При переходе синусоиды через нуль, она меняет знак на противоположный, поэтому ток через тиристор становится меньше тока удержания, а затем и вовсе равным нулю. Таким образом, проблема выключения тиристора решается как бы сама собой.

Тиристорные регуляторы мощности. Фазовое регулирование

Итак, дело осталось за малым. Чтобы получилось фазовое регулирование, надо просто в определенное время подать управляющий импульс. Другими словами импульс должен иметь определенную фазу: чем ближе он будет расположен к концу полупериода переменного напряжения, тем меньшая амплитуда напряжения окажется на нагрузке. Фазовый способ регулирования показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Фазовое регулирование

В верхнем фрагменте картинки управляющий импульс подается почти в самом начале полупериода синусоиды, фаза управляющего сигнала близка к нулю. На рисунке это время t1, поэтому тиристор открывается почти в начале полупериода, а в нагрузке выделяется мощность близкая к максимальной (если бы в цепи не было тиристоров, мощность была бы максимальной).


Сами управляющие сигналы на этом рисунке не показаны. В идеальном варианте они представляют собой короткие положительные относительно катода импульсы, поданные в определенной фазе на управляющий электрод. В простейших схемах это может быть линейно нарастающее напряжение, получаемое при заряде конденсатора. Об этом будет рассказано несколько ниже.

На среднем графике управляющий импульс подается в средине полупериода, что соответствует фазовому углу Π/2 или моменту времени t2, поэтому в нагрузке выделяется лишь половина максимальной мощности.

На нижнем графике открывающие импульсы подаются очень близко к окончанию полупериода, тиристор открывается почти перед тем, как ему предстоит закрыться, по графику это время обозначено как t3, соответственно мощность в нагрузке выделяется незначительная.

Схемы включения тиристоров

После краткого рассмотрения принципа работы тиристоров, наверное, можно привести несколько схем регуляторов мощности. Нового здесь ничего не изобретено, все можно найти в сети Интернет или в старых радиотехнических журналах. Просто в статье приводится краткий обзор и описание работы схем тиристорных регуляторов. При описании работы схем будет обращаться внимание на то, каким образом используются тиристоры, какие существуют схемы включения тиристоров.


Как было сказано в самом начале статьи, тиристор выпрямляет переменное напряжение как обычный диод. Получается однополупериодное выпрямление. Когда-то именно так, через диод, включались лампы накаливания на лестничных клетках: света совсем чуть, в глазах рябит, но зато лампы перегорают очень редко. То же самое получится, если светорегулятор выполнить на одном тиристоре, только появляется еще возможность регулирования уже и так незначительной яркости.

Поэтому регуляторы мощности управляют обоими полупериодами сетевого напряжения. Для этого применяется встречно – параллельное включение тиристоров, симисторы или включение тиристора в диагональ выпрямительного моста.

Для наглядности этого утверждения далее будут рассмотрены несколько схем тиристорных регуляторов мощности. Иногда их называют регуляторами напряжения, и какое название вернее, решить трудно, ведь вместе с регулированием напряжения регулируется и мощность.

Простейший тиристорный регулятор

Он предназначен для регулирования мощности паяльника. Его схема показана на рисунке 4.


Рисунок 4. Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника, начиная от нуля, нет никакого смысла. Поэтому можно ограничиться регулированием только одного полупериода сетевого напряжения, в данном случае положительного. Отрицательный полупериод проходит без изменений через диод VD1 сразу на паяльник, что обеспечивает его половинную мощность.

Положительный полупериод проходит через тиристор VS1, позволяющий осуществлять регулирование. Цепь управления тиристором предельно проста. Это резисторы R1, R2 и конденсатор C1. Конденсатор заряжается по цепи: верхний провод схемы, R1, R2 и конденсатор C1, нагрузка, нижний провод схемы.

К плюсовому выводу конденсатора подключен управляющий электрод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, последний открывается, пропуская в нагрузку положительный полупериод напряжения, вернее его часть. Конденсатор C1 при этом, естественно, разряжается, тем самым подготавливаясь к следующему циклу.

Скорость заряда конденсатора регулируется с помощью переменного резистора R1. Чем быстрее конденсатор зарядится до напряжения открывания тиристора, тем раньше тиристор откроется, тем большая часть положительного полупериода напряжения поступит в нагрузку.

Схема простая, надежная, для паяльника вполне подходит, хотя регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Очень похожая схема показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Тиристорный регулятор мощности

Она несколько сложней предыдущей, но позволяет осуществлять регулировку более плавно и точно, благодаря тому, что схема формирования управляющих импульсов собрана на двухбазовом транзисторе КТ117. Этот транзистор предназначен для создания генераторов импульсов. Больше, кажется, ни на что другое не способен. Подобная схема используется во многих регуляторах мощности, а также в импульсных блоках питания в качестве формирователя запускающего импульса.

Как только напряжение на конденсаторе C1 достигает порога срабатывания транзистора, последний открывается и на выводе Б1 появляется положительный импульс, открывающий тиристор VS1. Резистором R1 можно регулировать скорость заряда конденсатора.

Чем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше появится открывающий импульс, тем большее напряжение поступит в нагрузку. Вторая полуволна сетевого напряжения проходит в нагрузку через диод VD3 без изменений. Для питания схемы формирователя управляющих импульсов используется выпрямитель VD2, R5, стабилитрон VD1.

Тут можно спросить, а когда же откроется транзистор, каков же порог срабатывания? Открывание транзистора происходит в тот момент, когда напряжение на его эмиттере Э превысит напряжение на базе Б1. Базы Б1 и Б2 не равноценны, если их поменять местами, то генератор не заработает.

На рисунке 6 показана схема, позволяющая регулировать оба полупериода напряжения.

Рисунок 6. 

Схема представляет собой светорегулятор. Сетевое напряжение выпрямляется мостом VD1-VD4, после которого пульсирующее напряжение подается на лампу EL1, тиристор VS1, а через резисторы R3, R4 на стабилитроны VD5, VD6, от которых питается схема управления. Использование в схеме выпрямительного моста позволяет осуществить регулирование положительного и отрицательного полупериодов с использованием всего одного тиристора.

Схема управления выполнена также на двухбазовом транзисторе КТ117А. Скорость заряда времязадающего конденсатора C2 изменяется резистором R6 отчего меняется фаза управляющего тиристором сигнала.

По поводу этой схемы можно сделать небольшое замечание: ток в нагрузке состоит лишь из положительных полупериодов сети, полученных после мостового выпрямителя. Если требуется в нагрузке получить положительную и отрицательную части синусоиды, достаточно, ничего не меняя в схеме, включить нагрузку сразу после предохранителя. На место нагрузки следует просто установить перемычку. Такая схема показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема тиристорного регулятора мощности

Транзистор КТ117 изобретение советской электронной промышленности и зарубежных аналогов не имеет, но при необходимости может быть собран из двух транзисторов по схеме, показанной на рисунке 8. Вдруг кто-то возьмется собирать подобную схему, где такой транзистор взять?

Рисунок 8.

В схемах, показанных на рисунках 6 и 7, тиристор используется в сочетании с диодным мостом. Такое включение дает возможность с помощью одного тиристора управлять обоими полупериодами переменного напряжения. Но вместе с тем появляются 4 дополнительных диода, что в целом увеличивает габариты конструкции.

Продолжение статьи: Тиристорные регуляторы мощности. Схемы с двумя тиристорами

Борис Аладышкин

Источник: electrik.info

Как сделать надёжный регулятор мощности для паяльника своими руками

Регуляторы мощности помогают управлять степенью нагрева паяльника.

Подключение готового регулятора мощности нагрева

Если у вас нет возможности или желания возиться с изготовлением платы и электронными компонентами, то можете купить готовый регулятор мощности в магазине радиотоваров или заказать в интернете. Регулятор ещё называют диммером. В зависимости от мощности, устройство стоит 100–200 рублей. Возможно, после покупки вам придётся немного доработать его. Диммеры до 1000 Вт обычно продаются без радиатора охлаждения.

Регулятор мощности без радиатора

А устройства от 1000 до 2000 Вт с маленьким радиатором.

Регулятор мощности с маленьким радиатором

И только более мощные продаются с большими радиаторами. Но на самом деле, диммер от 500 Вт должен иметь небольшой радиатор охлаждения, а от 1500 Вт уже устанавливают крупные алюминиевые пластины.

Китайский регулятор мощности с большим радиатором

Учтите это при подключении прибора. Если необходимо, установите мощный радиатор охлаждения.

Доработанный регулятор мощности

Для правильного подключения устройства к цепи посмотрите на обратную сторону печатной платы. Там указаны клеммы входа IN и выхода OUT. Вход подключается к сетевой розетке, а выход к паяльнику.

Обозначение клемм входа и выхода на плате

Монтаж регулятора производится разными способами. Для их осуществления не нужны специальные знания, а из инструментов вам понадобятся только нож, дрель и отвёртка. Например, можно включить диммер в шнур питания паяльника. Это самый лёгкий вариант.

  1. Разрежьте кабель паяльника на две части.
  2. Подключите оба провода к клеммам платы. Отрезок с вилкой прикрутите ко входу.
  3. Подберите подходящий по размеру пластиковый корпус, проделайте в нём два отверстия и установите туда регулятор.

Ещё один простой способ: можно установить регулятор и розетку на деревянную подставку.

  1. Прикрутите к деревянной дощечке плату и розетку с коротким проводом.
  2. Возьмите вилку с двухжильным шнуром и подключите её ко входу платы.
  3. Розетку подключите к выходу.
  4. Вставьте вилку в сетевую розетку.

К такому регулятору можно подключать не только паяльник. Теперь рассмотрим более сложный, но компактный вариант.

  1. Возьмите большую вилку от ненужного блока питания.
  2. Извлеките из неё имеющуюся плату с электронными компонентами.
  3. Просверлите отверстия для ручки диммера и двух клемм под входную вилку. Клеммы продаются в радиомагазине.
  4. Если ваш регулятор со световыми индикаторами, то для них тоже сделайте отверстия.
  5. Установите в корпус вилки диммер и клеммы.
  6. Возьмите переносную розетку и включите в сеть. В неё вставьте вилку с регулятором.

Это устройство, как и предыдущее, позволяет подключать разные приборы.

Самодельный двухступенчатый регулятор температуры

Самый простой регулятор мощности — двухступенчатый. Он позволяет переключаться между двумя значениями: максимальным и половиной от максимального.

Двухступенчатый регулятор мощности

Когда цепь в разомкнутом состоянии, ток протекает через диод VD1. Выходное напряжение 110 В. При замыкании цепи выключателем S1 ток обходит диод, так как он подключён параллельно и на выходе получается напряжение 220 В. Диод подбирайте в соответствии с мощностью вашего паяльника. Выходная мощность регулятора рассчитывается по формуле: P = I * 220, где I — ток диода. Например, для диода с током 0,3 А мощность считается так: 0,3 * 220 = 66 Вт.

Так как наш блок состоит всего из двух элементов, то его можно разместить в корпусе паяльника с помощью навесного монтажа.

  1. Припаяйте параллельно детали микросхемы друг к другу непосредственно с использованием лапок самих элементов и проводов.
  2. Соедините с цепью.
  3. Залейте всё эпоксидной смолой, которая служит изолятором и защитой от смещений.
  4. В рукояти сделайте отверстие под кнопку.

Если корпус очень мал, то воспользуйтесь переключателем для светильника. Вмонтируйте его в шнур паяльника и вставьте параллельно выключателю диод.

Переключатель для светильника

На симисторе (с индикатором)

Рассмотрим простую схему регулятора на симисторе и изготовим печатную плату для него.

Регулятор мощности на симисторе

Изготовление печатной платы

Так как схема очень простая, нет смысла из-за неё одной устанавливать компьютерную программу для обработки электросхем. Тем более что для печати нужна специальная бумага. И не у всех есть лазерный принтер. Поэтому пойдём самым простым путём изготовления печатной платы.

  1. Возьмите кусок текстолита. Отрежьте необходимый для микросхемы размер. Поверхность зашкурьте и обезжирьте.
  2. Возьмите маркер для лазерных дисков и нарисуйте схему на текстолите. Чтобы не ошибиться, сначала рисуйте карандашом.
  3. Далее, приступаем к травлению. Можно купить хлорное железо, но после него плохо отмывается раковина. Если случайно капните на одежду, останутся пятна, которые невозможно до конца вывести. Поэтому будем использовать безопасный и дешёвый метод. Подготовьте пластиковую ёмкость для раствора. Влейте перекись водорода 100 мл. Добавьте пол столовой ложки соли и пакетик лимонной кислоты до 50 г. Раствор делается без воды. С пропорциями можно экспериментировать. И всегда делайте свежий раствор. Медь должна вся стравиться. На это уходит около часа.
  4. Промойте плату под струёй колодной воды. Высушите. Просверлите отверстия.
  5. Протрите плату спирто — канифольным флюсом или обычным раствором канифоли в изопропиловом спирте. Возьмите немного припоя и залудите дорожки.

Для нанесения схемы на текстолит можно сделать ещё проще. Нарисовать схему на бумаге. Приклеить её скотчем к вырезанному текстолиту и просверлить отверстия. И только после этого рисовать схему маркером на плате и травить её.

Монтаж

Подготовьте все необходимые компоненты для монтажа:

  • катушка с припоем;
  • штырьки в плату;
  • симистор bta16;
  • конденсатор на 100 нФ;
  • постоянный резистор на 2 кОм;
  • динистор db3;
  • переменный резистор с линейной зависимостью на 500 кОм.

Приступайте к монтажу платы.

  1. Откусите четыре штырька и впаяйте их в плату.
  2. Установите динистор и все остальные детали, кроме переменного резистора. Симистор припаивайте последним.
  3. Возьмите иглу и щёточку. Почистьте промежутки между дорожками, чтобы убрать возможное замыкание.
  4. Возьмите алюминиевый радиатор для охлаждения симистора. Просверлите в нём отверстие. Симистор свободным концом с отверстием будет закреплён на алюминиевый радиатор для охлаждения.
  5. Мелкой наждачной бумагой зачистьте область крепления элемента. Возьмите теплопроводящую пасту марки КПТ-8 и нанесите небольшое количество пасты на радиатор.
  6. Закрепите симистор винтом и гайкой.
  7. Аккуратно отогните плату так, чтобы симистор принял вертикальное положение по отношению к ней. Для того чтобы конструкция стала компактной.
  8. Так как все детали нашего устройства находятся под напряжением сети, для регулировки будем применять ручку из изолирующего материала. Это очень важно. Металлические держатели здесь применять опасно для жизни. Оденьте пластмассовую ручку на переменный резистор.
  9. Кусочком провода соедините крайний и средний выводы резистора.
  10. Теперь к крайним выводам припаяйте два провода. Противоположные концы проводов соедините с соответствующими выводами на плате.
  11. Возьмите розетку. Снимите верхнюю крышку. Подсоедините два провода.
  12. Припаяйте к плате один провод от розетки.
  13. А второй подключите к проводу двухжильного сетевого кабеля с вилкой. У сетевого шнура осталась одна свободная жила. Её припаяйте к соответствующему контакту на печатной плате.

Фактически получается, что регулятор включён последовательно в цепь питания нагрузки.

Схема подключения регулятора к цепи

Если захотите установить светодиодный индикатор в регулятор мощности, то используйте другую схему.

Схема регулятора мощности со светодиодным индикатором

Здесь добавлены диоды:

  • VD 1 — диод 1N4148;
  • VD 2 — светодиод (индикация работы).

Схема с симистором слишком громоздкая для включения в рукоять паяльника, как в случае с двухступенчатым регулятором, поэтому её надо подключить снаружи.

Установка конструкции в отдельный корпус

Все элементы этого устройства находятся под напряжением сети, поэтому нельзя использовать металлический корпус.

  1. Возьмите пластиковую коробочку. Наметьте, как в ней будет размещаться плата с радиатором и с какой стороны подключать сетевой шнур. Просверлите три отверстия. Два крайних нужны для крепления розетки, а среднее для радиатора. Головка винта, к которому будет крепиться радиатор, должна быть спрятана под розеткой по причине электробезопасности. Радиатор имеет контакт со схемой, а она имеет непосредственный контакт с сетью.
  2. Сделайте ещё одно отверстие сбоку корпуса для сетевого кабеля.
  3. Установите винт крепления радиатора. С обратной стороны наденьте шайбу. Прикрутите радиатор.
  4. Просверлите отверстие соответствующего размера под потенциометр, то есть под ручку переменного резистора. Вставьте деталь в корпус и закрепите штатной гайкой.
  5. Наложите розетку на корпус и просверлите два отверстия под провода.
  6. Закрепите розетку двумя гайками на М3. Вставьте провода в отверстия и закрутите крышку винтом.
  7. Проложите провода внутри корпуса. Один из них припаяйте к плате.
  8. Другой к жиле сетевого кабеля, который предварительно вставьте в пластиковый корпус регулятора.
  9. Заизолируйте место соединения изолентой.
  10. Свободный провод шнура соедините с платой.
  11. Закройте корпус крышечкой и закрутите винтами.

Регулятор мощности включается в сеть, а паяльник — в розетку регулятора.

Видео: монтаж схемы регулятора на симисторе и сборка в корпусе

На тиристоре

Регулятор мощности можно сделать на тиристоре bt169d.

Регулятор мощности на тиристоре

Компоненты схемы:

  • VS1 — тиристор BT169D;
  • VD1 — диод 1N4007;
  • R1 — резистор 220k;
  • R3 — резистор 1k;
  • R4 — резистор 30k;
  • R5 — резистор 470E;
  • C1 — конденсатор 0,1mkF.

Резисторы R4 и R5 являются делителями напряжения. Они снижают сигнал, так как тиристор bt169d маломощный и очень чувствителен. Схема собирается аналогично регулятору на симисторе. Так как тиристор слабый, он не будет перегреваться. Поэтому радиатор охлаждения не нужен. Такую схему можно вмонтировать в небольшой коробок без розетки и соединить последовательно с проводом паяльника.

Регулятор мощности в маленьком корпусе

Схема на мощном тиристоре

Если в предыдущей схеме заменить тиристор bt169d на более мощный ку202н и убрать резистор R5, то выходная мощность регулятора повысится. Такой регулятор собирается с радиатором на тиристоре.

Схема на мощном тиристоре

На микроконтроллере с индикацией

Простой регулятор мощности со световой индикацией можно сделать на микроконтроллере.

Схема регулятора на микроконтроллере ATmega851

Подготовьте следующие компоненты для его сборки:

  • микроконтроллер ATmega8515;
  • тактовая кнопка — 2шт;
  • резистор на 4,7кОм — 2шт;
  • резистор на 200 Ом-1шт;
  • панелька под микросхему DIP40;
  • любой светодиод-1шт;
  • стабилизированный источник питания для МК на 3–5В.

С помощью кнопок S3 и S4 будет меняться мощность и яркость светодиода. Схема собирается аналогично предыдущим.

Если вы хотите, чтобы прибор показывал процент выдаваемой мощности вместо простого светодиода, то используйте другую схему и соответствующие компоненты, включая числовой индикатор.

Схема регулятора на микроконтроллере PIC16F1823

Схему можно вмонтировать в розетку.

Регулятор на микроконтроллере в розетке

Проверка и регулировка схемы блока терморегулятора

Перед подключением блока к инструменту испытайте его.

  1. Возьмите собранную схему.
  2. Соедините её с сетевым проводом.
  3. Подключите лампу на 220 к плате и симистору или тиристору. В зависимости от вашей схемы.
  4. Сетевой провод воткните в розетку.
  5. Вращайте ручку переменного резистора. Лампа должна менять степень накаливания.

Схема с микроконтроллером проверяется аналогично. Только на цифровом индикаторе ещё будет отображаться процент выходной мощности.

Для регулировки схемы меняйте резисторы. Чем больше сопротивление, тем меньше мощность.

Нередко приходится ремонтировать или дорабатывать разные приборы, используя паяльник. От качества пайки зависит работа этих устройств. Если вы приобрели паяльник без регулятора мощности, то обязательно установите его. При постоянном перегреве пострадают не только электронные компоненты, но и ваш паяльник.

Источник: postroika.biz

Для чего нужен регулятор мощности

Регулятор мощности паяльника на тиристоре позволяет установить пороговое значение температуры жала. Но четкой градуировки у прибора не будет, так как напряжение в сети может колебаться от 200 до 250 вольт. В некоторых случаях и вовсе оно снижается до критического значения в 170-180 В. Поэтому ориентироваться нужно на то, как ведет себя припой при касании его жалом. Канифоль должна дымиться и плавиться, но без выделения брызг и шипения. Пайка должна получаться блестящей и контурной.

Приборы для регулировки мощности не нужны паяльным станциям – там уже имеются встроенные блоки термостабилизации, регуляторы нагрева и температуры, а также цифровая индикация всех параметров. Но стоимость паяльной станции очень высокая – самая простая обойдется в 3000 рублей. И если вы выполняете работы небольших объемов, можно использовать простой паяльник мощностью до 25 Вт и тиристорный регулятор. Конечно, качество пайки зависит от опыта мастера.

Принцип работы тиристоров

Тиристор – это четырехслойный полупроводниковый элемент структуры p-n-p-n. В цепях постоянного тока эти элементы не применяются, так как в таком случае его отключить становится очень сложно. Тиристоры применяются при разработке устройств, которые работают в цепях с высоким напряжением и током. И если тиристор будет работать при постоянном токе, то приходится идти на разные ухищрения.

На схемах тиристор обозначается примерно так же, как и полупроводниковый диод. С единственным отличием – имеется еще управляющий вывод. По сути, тиристор может использоваться в выпрямителях, так как у него односторонняя проводимость. Но применить его в качестве выпрямительного устройства можно только в том случае, если на управляющий электрод подать положительное напряжение. В советской литературе тиристоры называли управляющими диодами. До тех пор, пока не будет подан импульс на управляющий вывод, элемент полностью закрыт. Причем во всех направлениях.

Подключение светодиода для индикации работы

Через тиристор к источнику питания 9 В подключается светодиод через ограничительный резистор. При помощи кнопки поступает напряжение от делителя, собранного на резисторах, к управляющему электроду тиристора. В этом случае элемент переходит в открытое состояние и пропускает ток, который поступает на светодиод.

Кнопка, используемая в схеме, не имеет фиксатора, но при ее отпускании светодиод все равно продолжит светиться. Следовательно, нажатие на кнопку дает импульс тока, который откроет переход тиристора и заставит загореться светодиод. Причем повторные нажатия не заставят светодиод погаснуть или изменить яркость свечения. Такую схему можно использовать в простом регуляторе мощности на тиристоре, чтобы сделать индикацию.

Небольшие нюансы

Тиристор исправен, если переход открывается путем нажатия на кнопку. Из такого состояния его смогут вывести только внешние факторы. Такой простой прибор можно использовать, например, для диагностики исправности элемента.

Но бывают и исключения. Например, при нажатии кнопки загорается светодиод, а после отпускания он тут же гаснет. В чем может быть проблема? Нет, все с силой нажатия нормально – от нее не зависит качество работы схемы. От длительности импульса тоже не зависит работа. Тогда от чего? Существует такая характеристика, как ток удержания – вполне возможно, что в цепи он меньше, нежели по паспорту у тиристора.

Для того чтобы все заработало, нужно просто вместо светодиода установить простую лампу накаливания. Стоит заметить, что ток удержания – это характеристика, которая имеет очень большой разброс. В некоторых случаях приходится осуществлять подбор тиристора для использования в конкретной схеме. У импортных элементов ток удержания имеет меньший разброс, поэтому их все чаще применяют в конструкциях.

Как можно закрыть переход тиристора?

Но вот проблема в том, что никаким способом закрыть элемент не получится. При помощи подачи напряжения на управляющий электрод можно только включить светодиод. Есть элементы запираемого типа. Но они в регуляторах мощности на тиристорах или выключателях не используются. Обычные тиристоры отключаются только в том случае, если перестанет протекать ток по участку анод-катод.

Самый простой способ – отключить батарейку (источник постоянного напряжения) от всей схемы. В этом случае тиристор закроется и светодиод потухнет. И если снова подключить батарейку к схеме, светодиод гореть не будет. Придется нажимать на кнопку для запуска всей схемы.

Второй способ закрытия тиристора

Еще один способ закрытия тиристора – это замыкание анода и катода. Но вот в регуляторах напряжения и мощности на тиристорах используется не светодиод, а достаточно мощная спираль. И тепловая инерция у нее довольно большая. При коммутации тиристора таким способом можно получить снижение мощности спирали (паяльника) на 50%. Аналогично происходит регулировка мощности в бытовых микроволновках.

Конструкция простого регулятора мощности

На рисунке приведена практическая схема регулятора мощности на тиристоре. Обратите внимание на то, что снижать мощность спирали до нуля не нужно, по этой причине можно осуществить регулировку только положительного полупериода напряжения сети. Отрицательный может через полупроводниковый диод поступать сразу на спираль паяльника. Это позволит снизить мощность вдвое.

А вот положительный полупериод будет идти на тиристор, с помощью которого произойдет регулирование. Управление элементом очень простое – два резистора и конденсатор. Конденсатор заряжается, после чего от него поступает напряжение на управляющий электрод тиристора. В тот момент, когда напряжение на выводах конденсатора будет достаточно высоким, произойдет включение тиристора. И к нагрузке начнет протекать положительный полупериод сетевого напряжения. В это время происходит разряд конденсатора.

При помощи переменного резистора, установленного в цепи питания конденсатора, производится регулировка скорости заряда. Отсюда можно уловить простую закономерность: чем быстрее произойдет заряд конденсатора, тем быстрее откроется переход тиристора. Следовательно, скорее в нагрузку уйдет положительная часть полупериода напряжения сети. Это свойство используется во всех без исключения регуляторах мощности на тиристорах, управляющие цепочки только имеют различные конструкции.

Сложные схемы регуляторов

Рассмотренная выше схема может использоваться для регулирования мощности паяльника. Но проблема заключается в том, что плавность регулировки никакая, могут происходить скачки, да и схема работает только с одним полупериодом. Чуть более сложная схема регулятора мощности на тиристоре КУ202Н или подобном может быть реализована с небольшим усложнением.

А теперь рассмотрим более сложную конструкцию регулятора мощности на тиристоре. Своими руками ее собрать несложно, придется только найти нужные компоненты. В конструкции используется транзистор типа КТ117 – это разработка советских инженеров, у него две базы и один эмиттер, коллектора нет. Используется этот элемент только в схемах, где необходимо реализовать генерацию импульсов. Если нет возможности найти такой транзистор, его можно собрать из двух. Как и в прошлой конструкции, происходит регулирование только положительной полуволны, но более плавно. Переменным резистором регулируется скорость нарастания заряда на конденсаторе, который открывает тиристор.

А вот схема, в которой регулируется сразу два полупериода:

Это светорегулятор, напряжение, поступающее от сети, проходит через диодный мост и выпрямляется. Схема управления тиристором запитана от стабилитронов. Именно благодаря использованию мостового выпрямителя можно добиться регулировки обоих полупериодов сетевого напряжения.

Источник: FB.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.