У пристрої, призначеному для регулювання активної потужності навантаження, автор застосував зворотний зв'язок не тільки для стабілізації вихідної напруги, але і для обмеження тривалості імпульсів, що відкривають симистор.
Схема регулятора показана на рис. 1. Включеним в ланцюг навантаження сімістором VS1 управляє електронний ключ на транзисторах VT1 і VT2. Відкриває напруга надходить на керуючий електрод симістора, якщо логічний рівень на виході елемента DD1.4 низький.
(натисніть для збільшення)
Інтегратор на елементі DD2.3, що працює в лінійному режимі, формує лінійно падаюче напруга (рис. 2,а), яке з допомогою резисторів R21, R22 складається з напругою зворотного зв'язку, сума надходить на вхід елемента DD2.4. Як тільки вона стане менше порога перемикання цього елемента, на його виході з'явиться високий, а на виході елемента DD1.4 - низький логічний рівень, що призведе до відкривання симістора VS1.
Вузол з резисторів R6 - R9 і логічних елементів DD1.1, DD1.2 контролює напруга на симисторе, осцилограма якого показана на рис. 2,б. Якщо абсолютна величина цієї напруги менше певного значення, логічний рівень на виході елемента DD1.2 низький, в іншому випадку - високий. "Позитивний" і "негативний" пороги вирівнюють, підбираючи резистор R9. Так як падіння напруги на відкритому симисторе VS1 близько до нуля, низький рівень на виході DD1.2 по ланцюжку DD1.3 - DD2.2 - DD1.4 - VT1 - VT2 призводить до припинення струму в ланцюзі керуючого електрода симістора. В результаті тривалість імпульсу на цьому електроді лише трохи перевищить мінімум, необхідний для відкривання симістора.
Одночасно низький рівень на виході елемента DD2.2 через діод VD7 встановлює в початковий стан генератор пилкоподібної напруги на елементі DD2.3. Новий цикл роботи генератора почнеться, коли напруга на симисторе змінить полярність і перевищить поріг спрацьовування вузла контролю.
Ще одна функція сайту - припинення подачі на симистор відкривають імпульсів, якщо від регулятора відключена навантаження. Це відбувається автоматично, так як напруга між основними електродами симістора відсутня.
На елементах R3 - R5, VD4, VD5 зібраний детектор вихідної напруги. Осцилограма сигналу, що виділяється на резисторі R3, показана на рис. 2, ст. Його постійна складова пропорційна средневыпрямленному значенням напруги на навантаженні. В пропорції, що залежить від положення движка підлаштування резистора R10, вихідна напруга детектора підсумовують з напругою ручного регулювання, вступникам з змінного резистора R11, і фільтрують за допомогою конденсаторів C3 і С4. Петля негативного зворотного зв'язку по напрузі замкнута через підсилювач на елементі DD2.1, що працює в лінійному режимі. Конденсатор С5 служить для додаткової фільтрації.
Послідовно в ланцюг навантаження включена первинна обмотка трансформатора струму Т1. Падіння напруги на резисторі R27, шунтирующем вторинну обмотку трансформатора, пропорційно току навантаження. Коли його миттєве значення абсолютній величині більше, ніж на движку підлаштування резистора R10, діод VD6 відкривається і в ланцюг регулювання надходить сигнал, що знижує вихідний напруга.
Розетка Х1 служить для підключення до регулятора зовнішнього комутатора, наприклад, контактного термометра. Замикання гнізд 1 і 3 розетки встановлює низький логічний рівень на вході 2 елемента DD1.3, що блокує відмикання симістора і призводить до відключення навантаження. Захисні резистори R13 - R15 обмежують до безпечної величини струм, що протікає по ланцюгах зовнішнього управління. Конденсатор С6 захищає від перешкод і наведень.
Вузол живлення регулятора складається з гасить конденсатора С1, зашунтованого резистором R1, обмежувального резистора R2 і випрямляча на діодах VD1, VD2 з накопичувальним конденсатором С2. Вихідна напруга випрямляча - приблизно 16 - безпосередньо використовується тільки для живлення ланцюгів управління сімістором VS1. Для інших вузлів регулятора стабілізоване напруга стабілітронів VD3.
Після подачі мережевої напруги резистивний дільник R17R18 підтримує на вході 12 елемента DD2.2 високий логічний рівень до тих пір, поки конденсатор С2 не зарядиться приблизно до 10 Ст. Цим забороняється помилкове відкривання симістора до початку нормальної роботи регулятора.
Регулятор зібраний в корпусі розмірами 135x85x50 мм з алюмінієвого сплаву. На корпусі встановлені трехконтактная мережева вилка і аналогічна розетка для підключення навантаження. Заземлюючі контакти вилки і розетки електрично з'єднані з корпусом. Майже всі деталі регулятора змонтовані на що знаходиться усередині корпусу друкованій платі розмірами 75x60 мм з односторонньо фольгованого склотекстоліти. Креслення плати з боку друкованих провідників показаний на рис. 3, розташування елементів з боку їх установки - на рис. 4.
Сімістор VS1 укріплений на алюмінієвому куточку, друга "полку" якого товщиною 5 мм має надійний тепловий контакт з корпусом регулятора, але електрично ізольована від нього прокладкою з поліімідної плівки товщиною 0,05 мм, змащеній з обох сторін теплопровідною пастою. Якість ізоляції повинно бути перевірено мегаомметром з випробувальним напругою не менше 1000 У.
Магнітопровід трансформатора T1 зібраний з двох півкілець" від стандартного ШЛ6х10. Первинною обмоткою служить силовий провід, пропущений у вікно магнітопровода, вторинна обмотка - 1000 витків емальованого дроту діаметром 0,1 мм. При виготовленні трансформатора можна скористатися рекомендаціями з статті І. Нечаєва "Індикатор споживаної потужності" ("Радіо", 2000, № 11, с. 59).
Змінний резистор R11 і розетка Х1 встановлені на кронштейні, укріпленому на друкованій платі. Резистори R13 - R15 одним висновком припаяні безпосередньо до контактів розетки Х1 і захищені ізоляційними поліхлорвініловими трубками. Другі виводи резисторів з'єднані з відповідними контактними майданчиками на платі.
Резистор R16 - C3-14, інші постійні - МЛТ, підлаштовані - СПЗ-19а. Змінний резистор R11 - СПЗ-9 або ППЗ-40, на його вісь надіта ручка з ізоляційного матеріалу. Конденсатор С1 - К73-17 на 630, С5, С6 - керамічні К10-17, КМ або плівкові, С7 - з серії К73 або керамічний групи ТКЕ не гірше М1500. Оксидні конденсатори - К53-18 на напругу не менше 16 (С2) і 6,3 В (C3, C4). Можна застосувати оксидні конденсатори інших типів, у тому числі алюмінієві К50-35. В останньому випадку доведеться змінити розташування деяких контактних майданчиків і провідників на друкованій платі. Діоди VD1, VD2, VD6, VD7 - серій КД102 або КД522, стабілітрон VD3 - вітчизняного виробництва або імпортний на напругу стабілізації 5,6 В. Діоди VD4, VD5 повинні бути розраховані на зворотну напругу не менше 400 В, наприклад, КД209, КД105 з якими буквеними індексами. Світлодіод може бути будь-яким, що працюють на струмі до 15 мА. Транзистор VT1 може бути серій КТ361 (з індексами А, - Е), КТ3107 (А - Д І, К), КТ209 (М - М), КТ203Б; VT2 - КТ815, КТ817 з будь-якими буквеними індексами або КТ801Б.
В якості заміни мікросхеми DD1 придатна К561ЛА7, але для досягнення симетрії вихідної напруги може знадобитися добірка резистора R9. Сімістор повинен мати клас по напрузі не нижче четвертого. Крім зазначеного на схемі, перевірена працездатність сімісторов ТЗ 112-10 і ТС142-80.
Приступаючи до налагодження регулятора, движки підстроювальних резисторів встановлюють у наступні за схемою (див. рис. 1) положення: R10 - праве, R3 - в середнє, R11 - у верхню. До виходу підключають навантаження - лампу розжарювання потужністю 100 Вт - і вольтметр змінного струму. Для більшої безпеки при налагодженні рекомендується підключати регулятор до мережі таким чином, щоб його загальний провід (плюсової висновок конденсатора С2) був з'єднаний з нульовим проводом мережі. Обертати осі підстроювальних резисторів слід викруткою з ручкою з ізоляційного матеріалу.
При зазначеному вище положенні органів регулювання симистор закритий, напруга на навантаженні відсутній, світлодіод HL1 світиться, показуючи, що регулятор підключений до мережі. Обертаючи вісь підлаштування резистора R23, контролюють сигнал на виході елемента DD2.3 за допомогою осцилографа. Мінімальне значення пилкоподібної напруги повинно бути на 0,4...0,6 вище напруги на висновках 7 мікросхем DD1 і DD2.
Якщо осцилографа немає, стрілочним вольтметром постійного струму вимірюють напруга живлення мікросхем між висновками 7 і 14 однієї з них. Потім включають вольтметр між висновками 3 і 14 мікросхеми DD2 і резистором R23 домагаються його показань в межах 40...45 % виміряного раніше напруги живлення.
Підлаштування резистором R10 встановлюють нижній, потім R3 - верхній межі регулювання вихідної напруги. Короткочасно підключивши до регулятора навантаження потужністю трохи більше допустимої при тривалій роботі, встановлюють движок підлаштування резистора R27 в положення, при якому встановлене вихідна напруга починає знижуватися. Допустимий струм навантаження залежить від типу застосованого симістора і в цьому випадку не повинен перевищувати 10 А.
Автор: А. Абрамский, Новосибірськ р.