三相および単相サイリスタ電力コントローラ - 動作原理、回路。 自作電圧調整回路 サイリスタ電力調整器の動作原理
はんだごてのこて先の温度は、さまざまな要因によって決まります。
- 主電源入力電圧は常に安定しているとは限りません。
- はんだ付けが行われる大量のワイヤまたは接点での熱放散。
- 周囲の気温。
高品質な作業を行うためには、はんだごての火力を一定レベルに保つことが必要です。 温度コントローラーを備えた電気製品が多数販売されていますが、そのような機器のコストは非常に高価です。
さらに進化したのははんだ付けステーションです。 このような複合施設には強力な電源があり、それを使用して温度と電力を広範囲に制御できます。
価格は機能に見合ったものです。
しかし、すでにはんだごてを持っていて、レギュレーター付きの新しいはんだごてを購入したくない場合はどうすればよいでしょうか? 答えは簡単です。はんだごての使い方を知っていれば、それに追加することができます。
DIYはんだごてレギュレーター
このトピックは、他の誰よりも高品質のはんだ付けツールに興味のあるアマチュア無線家によって長い間習得されてきました。 配線図と組み立て順序を備えた人気のソリューションをいくつか提供します。
2段パワーレギュレータ
この回路は、220 ボルトの AC 電圧で電力を供給されるデバイスで動作します。 供給導体の 1 つの開回路では、ダイオードとスイッチが互いに並列に接続されます。 スイッチ接点が閉じると、はんだごてには標準モードで電力が供給されます。
開いていると、ダイオードに電流が流れます。 交流電流の原理を理解していれば、装置の動作は明らかです。 ダイオードは電流を一方向にのみ流し、2 番目の半サイクルごとに遮断し、電圧を半分に下げます。 したがって、はんだごての力は半分になります。
基本的に、このパワーモードは作業中の長時間の停止に使用されます。 はんだごてはスタンバイモードになっており、こて先はあまり冷えません。 温度を 100% の値にするには、トグル スイッチをオンにします。数秒後にはんだ付けを続行できます。 熱が減少すると、銅チップの酸化が少なくなり、デバイスの寿命が長くなります。
重要！ テストは負荷をかけた状態、つまりはんだごてを接続した状態で実行されます。
抵抗器 R2 を回転させると、はんだごての入力電圧が滑らかに変化するはずです。 回路は表面実装ソケットのケース内に配置されており、非常に便利な設計となっています。
重要！ ソケットハウジング内のショートを防ぐために、熱収縮チューブで部品を確実に絶縁する必要があります。
ソケットの底部は適切なカバーで閉じられます。 理想的なオプションは、単なる送り状ではなく、密閉された街頭販売所です。 この場合、最初のオプションが選択されます。
それは、電力調整器を備えた一種の延長コードであることがわかります。 使用するのは非常に便利で、はんだごてに追加のデバイスがなく、レギュレーターノブがいつでも手元にあります。
1. 抵抗 4.7 kOhm mlt-0.5 (0.25 ワットでも十分です)。
2. 可変抵抗器 500kΩ ～ 1mΩ、500kΩ では非常にスムーズに調整されますが、範囲は 220v ～ 120v のみです。 1ミリオームでは、より厳密に調整されます。つまり、5〜10ボルトの間隔で調整されますが、範囲は増加し、220〜60ボルトまで調整できます。 内蔵スイッチを備えた抵抗器を取り付けることが望ましいです (ただし、ジャンパを配置するだけでスイッチなしで行うこともできます)。
3. ディニスター DB3。 これはLSDエコノミーランプから取ることができます。 （国産KH102と交換可能）。
4. ダイオード FR104 または 1N4007。このようなダイオードは、ほとんどすべての輸入無線機器に使用されています。
5. 省電流LED。
6. トライアック BT136-600B または BT138-600。
7. ネジ端子。 (ワイヤを基板にはんだ付けするだけなので、それらを使用しなくても大丈夫です)。
8. 小型ラジエーター (0.5 kW までは不要)。
9. 400 ボルトのフィルム コンデンサ、0.1 マイクロファラッドから 0.47 マイクロファラッド。
AC電圧レギュレータ回路:
装置の組み立てを始めましょう。 まずは基板にエッチングを施し、プロディムを施します。 LAY で描かれたプリント基板はアーカイブにあります。 友人から贈られたよりコンパクトなバージョン セルゲイ - .
次にコンデンサを半田付けします。 私のコピーしたコンデンサの脚が短すぎたので、写真はコンデンサを錫メッキ側から示しています。
ディニスターをはんだ付けします。 ディニスターには極性がありませんので、お好みで挿入してください。 ダイオード、抵抗、LED、ジャンパー、ネジ端子をはんだ付けしていきます。 次のようになります。
そして最終段階はトライアックにラジエーターを取り付けることになります。
そして、これがすでにケースに入っている完成したデバイスの写真です。
このデバイスは、ランプ、ヒーターなどの抵抗負荷に最も効果的に対処できることに注意してください。 誘導電流消費装置も接続できますが、低すぎると調整の信頼性が低下します。
この自作サイリスタレギュレータの回路には希少部品は含まれていません。 図に示されている整流ダイオードを使用する場合、デバイスはラジエーターの存在を考慮して、最大 5A (約 1 kW) の負荷に耐えることができます。
接続されたデバイスの電力を増やすには、必要な電流に合わせて設計された他のダイオードまたはダイオード アセンブリを使用する必要があります。
KU202 は最大 10A の最大電流向けに設計されているため、サイリスタを交換することも必要です。 より強力な国産サイリスタの中で、T122、T132、T142 シリーズおよびその他の同様のものをお勧めします。
それほど多くの詳細はありませんが、原則としてヒンジ付き取り付けは許容されますが、プリント基板上では、デザインはより美しく、より便利に見えます。 LAY形式の基板図面。 ツェナーダイオードD814Gは12～15Vの電圧で任意に変化します。
組み立てられると、単一のトランジスタによる最も単純な電圧レギュレータは、特定の電源と特定の消費者向けに作られました。もちろん、他の場所に接続する必要はありませんでしたが、いつものように、正しいことをしなくなる瞬間が来ます。もの。 この結果、どのように生きてさらに前進するかについての悩みと反省、そして以前に作成されたものを復元するか、作成を続けるかの決定が生じます。
スキーム番号 1
安定化スイッチング電源があり、出力電圧は 17 ボルト、電流は 500 ミリアンペアでした。 11 ～ 13 ボルトの範囲で電圧を周期的に変化させる必要がありました。 そして、よく知られているオンワントランジスタはこれに完全に対処しました。 私自身は表示LEDと制限抵抗のみ追加しました。 ちなみに、ここのLEDは、出力電圧の存在を知らせる「ホタル」だけではありません。 制限抵抗の値を適切に選択すると、出力電圧の小さな変化でも LED の明るさに反映され、その増加または減少に関する追加情報が得られます。 出力電圧は 1.3 ボルトから 16 ボルトまで変更できます。
KT829 - 強力な低周波シリコン複合トランジスタは、強力な金属ラジエーターに取り付けられており、必要に応じて大きな負荷に耐えることができるように見えましたが、消費者回路で短絡が発生し、焼損しました。 このトランジスタはゲインが高く、低周波アンプに使用されています。電圧レギュレータではなく、低周波アンプにその役割があることがよくわかります。
左側は取り外した電子部品、右側は交換用に彼が準備したものです。 量的には２項目違うが、計画の質という点では、前者と組み立てることが決まったものでは比較にならない。 ここで疑問が生じます。「このことわざの文字通りの意味でも比喩的な意味でも、『同じ金額で』より高度なオプションがあるのに、機能が制限されたスキームを組み立てる価値があるだろうか?」
スキーム番号 2
新しい回路には 3 つの出力電子メールもあります。 コンポーネント (ただし、これはトランジスタではありません) 固定抵抗と可変抵抗、独自のリミッターを備えた LED。 追加される電解コンデンサは 2 つだけです。 通常、典型的な図は、スタビライザーの安定した動作に必要なC1とC2の最小値（C1 \u003d 0.1 μFおよびC2 \u003d 1 μF）を示します。 実際には、静電容量値の範囲は数十から数百マイクロファラッドです。 コンデンサはできるだけチップの近くに配置する必要があります。 大容量の場合は、C1>>C2 の条件が必須です。 出力コンデンサの静電容量が入力コンデンサの静電容量を超えると、出力電圧が入力電圧を超える状況が発生し、安定化マイクロ回路の損傷につながります。 それを防ぐために、保護ダイオード VD1 が取り付けられています。
このスキームにはまったく異なる可能性があります。 入力電圧は5～40ボルト、出力は1.2～37ボルト。 確かに、入出力間の電圧降下は約 3.5 ボルトありますが、とげのないバラはありません。 しかし、KR142EN12Aマイクロ回路はリニア調整可能電圧レギュレータと呼ばれ、負荷電流の超過に対する優れた保護機能と、出力での短期間の短絡保護機能を備えています。 動作温度は最高+70℃で、外部分圧器で動作します。 出力負荷電流は、長期動作の場合は最大 1 A、短期動作の場合は 1.5 A です。 ヒートシンクなしで動作する場合の最大許容電力は 1 W です。マイクロ回路が十分なサイズ (100 cm2) のラジエーターに取り付けられている場合、P max. = 10 W。
どうしたの
更新されたインストールのプロセスには、以前のプロセスよりも時間はかかりませんでした。 同時に、安定化電圧電源に接続された単純な電圧レギュレータは得られませんでした。組み立てられた回路は、出力に整流器を備えたネットワーク降圧変圧器に接続した場合でも、それ自体で必要な安定化電圧を提供します。 。 当然のことながら、変圧器の出力電圧は、KR142EN12Aマイクロ回路の入力電圧の許容パラメータに対応する必要があります。 代わりに、インポートされたアナログ一体型スタビライザーを使用できます。 著者 バルナウラのバベイ.
2 つのシンプルな電圧レギュレータの記事について議論する
サイリスタ電力コントローラは、日常生活 (アナログはんだ付けステーション、電気ヒーターなど) と生産現場 (強力な発電所の起動など) の両方で使用されます。 家庭用電化製品では、原則として単相レギュレータが設置されますが、産業用設備では三相レギュレータがより頻繁に使用されます。
これらのデバイスは、位相制御の原理に基づいて動作し、負荷の電力を制御する電子回路です (この方法については後で詳しく説明します)。
位相調整の動作原理
このタイプの調整原理は、サイリスタを開くパルスが特定の位相を持つことです。 つまり、半サイクルの終わりから遠ざかるほど、負荷に供給される電圧の振幅は大きくなります。 下の図では、逆のプロセスが示されており、パルスが半サイクルのほぼ終わりに到着します。
グラフは、サイリスタが閉じている時間 t1 (制御信号の位相) を示しています。ご覧のとおり、サイリスタは正弦波の半サイクルのほぼ終わりに開き、その結果、電圧振幅は最小になります。したがって、デバイスに接続されている負荷の電力は重要ではありません (最小に近くなります)。 次のグラフに示されているケースを考えてみましょう。
ここでは、サイリスタを開くパルスが半サイクルの中央にあることがわかります。つまり、レギュレータは可能な最大値の半分の電力を生成します。 最大電力に近い状態での動作を次のグラフに示します。
グラフからわかるように、パルスは正弦波の半サイクルの開始時に立ち下がります。 サイリスタが閉状態にある時間 (t3) は重要ではないため、この場合、負荷の電力は最大値に近づきます。
三相電力レギュレータも同じ原理で動作しますが、電圧振幅を 1 つではなく 3 つの相で同時に制御することに注意してください。
この調整方法は実装が簡単で、公称値の 2 ～ 98 パーセントの範囲で電圧振幅を正確に変更できます。 これにより、電気設備の電力制御をスムーズに行うことが可能になります。 このタイプのデバイスの主な欠点は、主電源に高レベルの干渉が発生することです。
ノイズを低減する別の方法として、AC 電圧正弦波がゼロを通過するときにサイリスタを切り替えることができます。 次のグラフで、このような電力レギュレータの動作を明確に見ることができます。
指定:
- A - 交流電圧の半波のグラフ。
- B - サイリスタは最大電力の 50% で動作します。
- C - 66% でのサイリスタの動作を示すグラフ。
- D - 最大値の 75%。
グラフからわかるように、サイリスタは半波の一部ではなく半波を「遮断」するため、干渉のレベルが最小限に抑えられます。 このような実装の欠点は、スムーズな調整が不可能であることですが、大きな慣性を持つ負荷 (たとえば、さまざまな加熱要素) の場合、この基準は主要な基準ではありません。
ビデオ: サイリスタ電力コントローラーのテスト
単純な電力レギュレータの図
この目的のために、アナログまたはデジタルはんだステーションを使用して、はんだごての出力を調整できます。 後者は非常に高価であり、経験がなければ組み立てるのは簡単ではありません。 一方、アナログ デバイス (本質的には電力調整器) を自分の手で行うのは難しくありません。
これは、はんだごての出力を調整できるサイリスタデバイスの簡単な図です。
図に示されている無線要素:
- VD - KD209 (または同様の特性)
- VS-KU203V または同等品。
- R 1 - 公称値 15 kOhm の抵抗。
- R 2 - 可変タイプ抵抗器 30 kΩ;
- C - 公称値4.7μF、電圧50Vの電解タイプhの静電容量。
- R n - 負荷 (この場合、はんだごてがその役割を果たします)。
このデバイスは正の半サイクルのみを調整するため、はんだごての最小電力は公称値の半分になります。 サイリスタは、2 つの抵抗と静電容量を含む回路を通じて制御されます。 コンデンサの充電時間 (抵抗 R 2 によって調整されます) は、サイリスタの「開放」の持続時間に影響します。 以下は、デバイスがどのように動作するかを示すグラフです。
図の説明:
- グラフ A - 抵抗 R2 が 0 kOhm に近い負荷 Rn (はんだごて) に供給される交流電圧の正弦波を示します。
- グラフ B - 抵抗 R2 が 15 kΩ のはんだごてに供給される電圧の正弦波の振幅を表示します。
- グラフ C からわかるように、最大抵抗 R2 (30 kOhm) では、サイリスタの動作時間 (t 2) が最小になります。つまり、はんだごては公称値の約 50% の電力で動作します。
回路は非常にシンプルなので、回路に詳しくない方でもご自身で組み立てることが可能です。 このデバイスの動作中、回路には人命にとって危険な電圧が存在するため、すべての要素を確実に絶縁する必要があることに注意する必要があります。
すでに上で説明したように、位相調整の原理に基づいて動作するデバイスは、主電源に強い干渉の原因となります。 この状況から抜け出すには 2 つのオプションがあります。
干渉のないレギュレータ
以下は、半波を「遮断」するのではなく、一定量の半波を「遮断」するため、干渉しない電力レギュレータの図です。 このようなデバイスの動作原理については、「位相調整の動作原理」のセクションで検討しました。つまり、サイリスタをゼロに切り替えることです。
前のスキームと同様に、電力調整は 50% から最大値に近い値までの範囲で行われます。
デバイスで使用される無線要素のリストと、それらを置き換えるためのオプション:
サイリスタ VS - KU103V;
ダイオード:
VD 1 -VD 4 - KD209 (原則として、300V を超える逆電圧値と 0.5A を超える電流を許容する任意のアナログを使用できます)。 VD 5 および VD 7 - KD521 (パルスタイプのダイオードを取り付けることが許可されています); VD 6 - KC191 (安定化電圧9Vのアナログも使用可能)
コンデンサ:
C 1 - 100マイクロファラッドの容量を備えた電解タイプ。少なくとも16Vの電圧用に設計されています。 C2-33H; C3-1uF。
抵抗器:
R 1 および R 5 - 120 kΩ; R 2 -R 4 - 12キロオーム; R6 - 1キロオーム。
マイクロ回路:
DD1 - K176 LE5 (または LA7); DD2-K176TM2。 あるいは、561 シリーズのロジックを使用することもできます。
R n - 負荷として接続されたはんだごて。
サイリスタ電力コントローラの組み立て中に間違いがなかった場合、デバイスは電源を入れるとすぐに動作を開始し、調整は必要ありません。 こて先の温度を測定できるので、抵抗R5の目盛りを付けることができます。
デバイスが動作しない場合は、無線要素の正しい配線を確認することをお勧めします (その前にネットワークから切断することを忘れないでください)。