Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій

951 0 Новини високих технологій

Регулятори потужності на тиристорах – це найпоширеніші конструкції, які виготовляють радіоаматори. Пройшли часи давно, коли монтаж апаратури проводився паяльниками потужністю 80 Вт і більше. Сучасні елементи мають малі габарити і їх можна без особливої праці спаяти паяльником, потужність якого 40 Вт і навіть менше. Але ось проблема полягає в тому, що такий інструмент часто перегрівається, не димить і шипить. А тонке жало, яким проводяться всі роботи, дуже швидко згорає, покривається шаром нагару. Виробляти пайку таким приладом стає дуже складно.


Для чого потрібен регулятор потужності

Регулятор потужності паяльника на тиристорі дозволяє встановити граничне значення температури жала. Але чіткої градуювання приладу не буде, так як напруга в мережі може коливатися від 200 до 250 вольт. В деяких випадках і зовсім воно знижується до критичного значення 170-180 Ст. Тому орієнтуватися потрібно на те, як веде себе припій при торканні його жалом. Каніфоль повинна диміти і плавитися, але без виділення бризок і шипіння. Пайка повинна виходити блискучою і контурної.
Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій
Прилади для регулювання потужності не потрібні паяльным станцій – там вже є вбудовані блоки термостабілізації, регулятори нагріву і температури, а також цифрова індикація параметрів. Але вартість паяльної станції дуже висока – найпростіша обійдеться в 1500 грн. І якщо ви виконуєте роботи невеликих обсягів, можна використовувати простий паяльник потужністю до 25 Вт і тиристорний регулятор. Звичайно, якість пайки залежить від досвіду майстра.


Принцип роботи тиристорів

Тиристор – це чотиришаровий напівпровідниковий елемент структури p-n-p-n. В ланцюгах постійного струму ці елементи не застосовуються, так як в такому випадку його відключити стає дуже складно. Тиристори застосовуються при розробці пристроїв, що працюють в ланцюгах з високою напругою і струмом. І якщо тиристор буде працювати при постійному струмі, то доводиться йти на різні хитрощі.
Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій
На схемах тиристор позначається приблизно так само, як і напівпровідниковий діод. З єдиною відмінністю – є ще керуючий висновок. По суті, тиристор може використовуватися в випрямлячах, так як у нього одностороння провідність. Але застосувати його в якості випрямного пристрою можна тільки в тому випадку, якщо на керуючий електрод подати позитивну напругу. У радянській літературі тиристори називали керуючими діодами. До тих пір, поки не буде подано імпульс на керуючий висновок, елемент повністю закритий. Причому у всіх напрямках.

Підключення світлодіоди для індикації роботи

Через тиристор до джерела живлення 9 В підключається світлодіод через обмежувальний резистор. За допомогою кнопки надходить напруга від дільника, зібраного на резисторах, до керуючого електрода тиристора. В цьому випадку елемент переходить у відкритий стан і пропускає струм, який надходить на світлодіод. Кнопка, яка використовується в схемі, не має фіксатора, але при її відпусканні світлодіод все одно продовжить світитися. Отже, натискання на кнопку дає імпульс струму, який відкриє перехід тиристора і змусить засвітитися світлодіод. Причому повторні натискання не змусять світлодіод згаснути або змінити яскравість світіння. Таку схему можна використовувати в простому регуляторі потужності на тиристорі, щоб зробити індикацію.

Невеликі нюанси

Тиристор справний, якщо перехід відкривається шляхом натискання на кнопку. З такого стану його зможуть вивести тільки зовнішні фактори. Такий простий прилад можна використовувати, наприклад, для діагностики справності елемента. Але бувають і винятки. Наприклад, при натисканні кнопки загоряється світлодіод, а після відпускання він тут же гасне. В чому може бути проблема? Ні, все з силою натискання нормально – від неї не залежить якість роботи схеми. Від тривалості імпульсу теж не залежить робота. Тоді від чого? Існує така характеристика, як струм утримання – цілком можливо, що в ланцюзі він менше, ніж за паспортом у тиристора.
Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій
Для того, щоб все запрацювало, потрібно просто замість світлодіода встановити просту лампу розжарювання. Варто зауважити, що струм утримання – це характеристика, яка має дуже великий розкид. У деяких випадках доводиться здійснювати підбір тиристора для використання в конкретній схемі. У імпортних елементів струм утримання має менший розкид, тому їх все частіше застосовують в конструкціях.

Як можна закрити перехід тиристора?

Але ось проблема в тому, що ніяким способом закрити елемент не вийде. За допомогою подачі напруги на керуючий електрод можна тільки включити світлодіод. Є елементи замикається типу. Але вони в регуляторах потужності на тиристорах або вимикачах не використовуються. Звичайні тиристори відключаються лише в тому випадку, якщо перестане протікати струм по ділянці анод-катод. Найпростіший спосіб – вимкнути батарейку (джерело постійної напруги) від всієї схеми. У цьому разі тиристор закриється і світлодіод згасне. І якщо знову підключити батарею до схемою, світлодіод горіти не буде. Доведеться натискати на кнопку для запуску всієї схеми.

Другий спосіб закриття тиристора

Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій
Ще один спосіб закриття тиристора – це замикання анода і катода. Але ось в регулятори напруги та потужності на тиристорах використовується не світлодіод, а досить потужна спіраль. І теплова інерція у неї досить велика. При комутації тиристора таким способом можна отримати зниження потужності спіралі (паяльника) на 50%. Аналогічно відбувається регулювання потужності в побутових мікрохвильових печах.

Конструкція простого регулятора потужності

На малюнку наведена практична схема регулятора потужності на тиристорі. Зверніть увагу на те, що знижувати потужність спіралі до нуля не потрібно, з цієї причини можна здійснити регулювання позитивного напівперіоду напруги мережі. Негативний може через напівпровідниковий діод поступати відразу на спіраль паяльника. Це дозволить знизити потужність удвічі.
Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій
А ось позитивний напівперіод буде йти на тиристор, з допомогою якого відбудеться регулювання. Управління елементом дуже просте – два резистора і конденсатора. Конденсатор заряджається, після чого від нього надходить напруга на керуючий електрод тиристора. В той момент, коли напруга на виводах конденсатора буде досить високим, відбудеться включення тиристора. І до навантаження почне протікати позитивний напівперіод мережевої напруги. У цей час відбувається розряд конденсатора. За допомогою змінного резистора, встановленого в ланцюзі живлення конденсатора, проводиться регулювання швидкості заряду. Звідси можна вловити просту закономірність: чим швидше відбудеться заряд конденсатора, тим швидше відкриється перехід тиристора. Отже, скоріше в навантаження піде позитивна частина напівперіоду напруги мережі. Ця властивість використовується у всіх без винятку регуляторах потужності на тиристорах, керуючі ланцюжка тільки мають різні конструкції.

Складні схеми регуляторів

Розглянута вище схема може використовуватися для регулювання потужності паяльника. Але проблема полягає в тому, що плавність регулювання ніяка, можуть відбуватися скачки, так і схема працює тільки з одним напівперіодом. Трохи більш складна схема регулятора потужності на тиристорі КУ202Н або подібному може бути реалізована з невеликим ускладненням.
Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій
А тепер розглянемо більш складну конструкцію регулятора потужності на тиристорі. Своїми руками її нескладно зібрати, доведеться тільки знайти потрібні компоненти. У конструкції використовується транзистор типу КТ117 – це розробка радянських інженерів, у нього дві бази і один емітер, колектор немає. Використовується цей елемент тільки в схемах, де необхідно реалізувати генерацію імпульсів. Якщо немає можливості знайти такий транзистор, його можна зібрати з двох. Як і в минулій конструкції, відбувається регулювання тільки позитивної напівхвилі, але більш плавно. Змінним резистором регулюється швидкість наростання заряду на конденсаторі, який відкриває тиристор. А ось схема, в якій регулюється відразу два напівперіоду:
Простий регулятор потужності на тиристорах: опис,схема і пристрій
Це світлорегулятор, напруга, що надходить від мережі, проходить через діодний міст і випрямляється. Схема керування тиристором живиться від стабілітронів. Саме завдяки використанню мостового випрямляча можна домогтися регулювання обох напівперіодів мережевої напруги.