Как сделать регулятор: назначение прибора, инструкция по изготовлению устройства своими руками

назначение прибора, инструкция по изготовлению устройства своими руками

Регуляторы напряжения нашли широкое применение в быту и промышленности. Многим людям известно такое устройство, как диммер, позволяющий бесступенчато регулировать яркость светильников. Оно и является отличным примером регулятора напряжения 220в. Своими руками такой прибор собрать довольно просто. Безусловно, его можно приобрести в магазине, но себестоимость самодельного изделия окажется значительно ниже.

• Назначение и принцип работы
• Рекомендации по изготовлению
  • На основе симистора
  • На базе тиристора

Назначение и принцип работы

С помощью регуляторов напряжения можно изменять не только яркость свечения ламп накаливания, но и скорость вращение электромоторов, температуру жала паяльника и так далее. Нередко эти устройства называют регуляторами мощности, что не совсем правильно. Устройства, предназначенные для регулирования мощности, основаны на ШИМ (широтно-импульсная модуляция) схемах.

Это позволяет получить на выходе различную частоту следования импульсов, амплитуда которых остается неизменной. Однако если параллельно нагрузке в такую схему включить вольтметр, то напряжение также будет изменяться. Дело в том, что прибор просто не успевает точно измерять амплитуду импульсов.

Регуляторы напряжения чаще всего изготовлены на основе полупроводниковых деталей – тиристорах и симисторах. С их помощью изменяется длительность прохождения волны напряжения из сети в нагрузку.

Следует заметить, что регуляторы напряжения будут максимально эффективны при работе с резистивной нагрузкой, например, лампами накаливания. А вот использовать их для подключения к индуктивной нагрузке нецелесообразно. Дело в том, что показатель индуктивного электротока значительно ниже в сравнении с резистивным.

Рекомендации по изготовлению

Собрать самодельный диммер довольно просто. Для этого потребуются начальные знания в области электроники и несколько деталей.

На основе симистора

Такой прибор работает по принципу фазового смещения открывания ключа. Ниже представлена

простейшая схема диммера на основе симистора:

Структурно прибор можно разделить на два блока:

• Силовой ключ, в роли которого используется симистор.
• Узел создания управляющих импульсов на основе симметричного динистора.

С помощью резисторов R1-R2 создан делитель напряжения. Следует обратить внимание, что сопротивление R1 – переменное. Это позволяет менять напряжение в линии R2-C1. Между этими элементами включен динистор DB3. Как только показатель напряжения на конденсаторе C1 достигает значения порога открытия динистора, на ключ (симистор VS1) подается управляющий импульс.

В результате силовой ключ включается, и через него начинает проходить электроток на нагрузку. Положение регулятора определяет, в какой части фазы волны должен сработать силовой ключ.

На базе тиристора

Эти проборы также достаточно эффективны, а их схемы не отличаются высокой сложностью. Роль ключа в таком устройстве выполняет тиристор. Если внимательно изучить схему прибора, то сразу можно заметить главное отличие этой схемы от предыдущей – для каждой полуволны используется собственный ключ с управляющим динистором.

​

Принцип работы тиристорного прибора следующий:

• Когда через линию R5-R4-R3 проходит положительная полуволна, конденсатор C1 заряжается.
• После достижения порога включения динистора V3 он срабатывает, и электроток поступает на ключ V1.
• При прохождении отрицательной полуволны наблюдается аналогичная ситуация для линии R1-R2-R5, управляющего динистора V4 и ключа V2.

С помощью фазных регуляторов можно управлять не только яркостью ламп накаливания, но и другими видами нагрузок, например, количеством оборотов дрели.

Однако следует помнить, что прибор на основе тиристора нельзя применять для работы со светодиодными и люминесцентными лампочками.

Также в быту используются конденсаторные регуляторы. Однако в отличие от полупроводниковых приборов, они не позволяют плавно изменять напряжение. Таким образом, для самостоятельного изготовления лучше всего подходят тиристорная и симисторная схемы.

Найти все необходимые для изготовления регулятора детали не составит труда. При этом их не обязательно покупать, а можно выпаять из старого телевизора или другой радиоаппаратуры. При желании на основе выбранной схемы можно сделать печатную плату, а затем впаять в нее все элементы. Также детали можно соединить обычными проводами. Домашний мастер может выбрать тот способ, который покажется ему наиболее привлекательным.

Оба рассмотренных устройства довольно легко собрать, и для выполнения всех работ не нужно обладать серьезными знаниями в области электроники. Даже начинающий радиолюбитель сможет изготовить своими руками схему регулятора напряжения 220в. При невысокой стоимости, они практически ни в чем не уступают заводским аналогам.

Как сделать простой и мощный регулятор постоянного тока

Очень простой и мощный регулятор без ШИМ и микросхем можно собрать своими руками на транзисторах. Данное устройство подойдет для регулировки постоянного тока до 20 Ампер при напряжении до 55 Вольт. Такую схему можно с успехом использовать в зарядниках, регуляторах нитей накала и тп.

Детали:

• Транзистор IRF3205 — 4 шт. — http://alii.pub/68qqw8
• Транзистор IRFZ44N — http://alii.pub/5ct567
• Стабилизатор L7812CV — http://alii.pub/68qr7p
• Резисторы 10 кОм, 22 кОм — http://alii.pub/5h6ouv
• Переменный резистор 10 кОм — 2 шт. — http://alii.pub/5o27v2
• Вентилятор DC 12 В 0,07 А — http://alii.pub/68qraf
• Терморезистор NTC10K — http://alii. pub/68qqvn

Изготовление простого регулятора постоянного тока

Схема строится на основе 4-х N-канальных силовых КМОП-транзисторов HEXFET с обратным диодом, имеющих низкое сопротивление в активном состоянии и высокое быстродействие при переключении.

В нее можно установить lm317, IRF3205N либо IRF1405N (если позволяют финансы). Эти полевики имеют большую мощность рассеивания и повышенную рабочую температуру перехода (до 175 градусов Цельсия), поэтому для нормальной работы устройства необходимо заранее позаботиться о хорошем радиаторе.

Найдя подходящую пластину для охлаждения, крепим на ней «мосфеты» (можно использовать термопасту). Для удобства дальнейшей сборки лучше разместить их поблизости друг от друга.

Далее на истоках транзисторов подпаиваем буферные нагрузки. Для этого можно использовать готовые резисторы по 11 Вт 0,1 Ом или самостоятельно намотать катушки толстым проводом, как показано на картинке.

Другие концы нагрузок соединяем между собой общей шиной.

Аналогично соединяем отдельными шинами стоки и затворы полевиков. При этом между истоком и затвором первого транзистора помещаем резистор на 22 кОм. На край радиаторной подложки выводим два провода: один красный от стоков транзисторов (подключается напрямую), второй синий от их затворов (подключается через резистор 10 кОм и потенциометр WL 10 K). Их можно приклеить к радиатору суперклеем.

Шину от стоков подпаиваем на левую ножку (вход) переменного резистора, от затворов через сопротивление – на центральную (выход). Провод с его правой ножки соединяем с синим отводом. Сам потенциометр также можно приклеить к радиатору, но изолируя его корпус от пластины.

Теперь крепим к радиатору стабилизатор напряжения на 12 В (L7812CV) и еще один полевой транзистор (IRFZ44N). Оба компонента тщательно изолируем от подложки (лучше несколько прокладок!).

На полевик подпаиваем подстроечный резистор на 10 кОм (W103). Его вторую и третью ножку крепим к затвору транзистора, первую – к истоку.

Между затвором и стоком IRFZ44N ставим терморезистор 10 кОм. Потом его можно «уложить на корпус одного из «мосфетов».

Синюю шину соединяем с «землей» (в данном случае средней ножкой) стабилизатора L7812CV и истоком IRFZ44N. Красную шину подпаиваем ко входу L7812CV. Далее берем кулер на 12 В (к примеру, DC 12 V 0,07 A) и подключаем его красный провод к выходу стабилизатора L7812CV, черный – к стоку IRFZ44N.

Подав на красную и синюю шины питание (12-25 В) убеждаемся, что вентилятор работает, причем скорость его вращения регулируется резистором W103.

Крепим вентилятор к краю основания радиатора, а между синей шиной и шиной истоков IRF3205N включаем «нагрузку» (пять, соединенных параллельно, автомобильных лампочек на 12 В / 21 Вт).

Подав на красную и синюю шины питание 22 В видим, что лампочки загорелись. Регулировать их яркость можно потенциометром.

При увеличении мощности включается вентилятор. Когда 12 В уменьшается до положения короткого замыкания, вентилятор останавливается.

Чтобы не горели полевики при длительной работе устройства, можно добавить резистор 330-500 Ом между потенциометром и отрицательной линией. Также можно поставить простенькую защиту на реле от короткого замыкания.

Смотрите видео

Как сделать регулировку яркости в светодиодной лампе — https://sdelaysam-svoimirukami.ru/8491-kak-sdelat-regulirovku-jarkosti-v-svetodiodnoj-lampe.html

Как сделать схемы регулятора напряжения

Регулятор напряжения — это устройство, используемое для преобразования флуктуирующего напряжения на входе в определенное и стабильное напряжение на выходе. Регуляторы напряжения могут быть механическими, электрическими, переменного или постоянного тока. В этой статье мы рассмотрим электронные линейные регуляторы постоянного тока.

Применение регуляторов

Для большинства цепей требуется постоянное напряжение питания, не зависящее от потребляемого тока. Даже небольшое перенапряжение может оказаться разрушительным, поэтому следует использовать регуляторы. Но регуляторы также очень помогают в устранении сетевого шума в аудиоусилителях. В генераторах сигналов или генераторах выходная частота зависит от напряжения питания и также должна быть хорошо отрегулирована, чтобы поддерживать ее постоянной.

Типы регуляторов

Существует три основных класса или типа регуляторов: положительные регуляторы с положительным входным напряжением, отрицательные регуляторы с отрицательным входным напряжением, сдвоенные регуляторы напряжения, которые представляют собой наборы обоих , например, схема операционного усилителя и, наконец, регулируемые регуляторы , где может присутствовать любой из вышеперечисленных, но иметь ручку управления для изменения выходного напряжения по требованию.

Простой регулятор Zener r

Стабилитрон — это тип диода, который при подключении в конфигурации с обратным смещением (см. ниже) начинает «пробиваться» или проводить ток при определенном напряжении, называемом напряжением Зенера. Как только он начинает проводить, ток не останавливается, поэтому резистор (R1 показан ниже) должен ограничивать ток до безопасного значения.

В приведенном выше простом регуляторе Vin равно 12 В, Vout равно 5 В, а I равно 10 мА. Без стабилитрона R1 это было бы R=V/I = 12-5/0,01 = 700 Ом. Однако регулирования не будет, так как Зенер не будет дирижировать. Используя эмпирическое правило, стабилитрон должен проводить в два-пять раз больше тока нагрузки, скажем, 50 мА. Учитывая это, должно быть I = 50 + 10 = 60 мА, поэтому R1 = 7/0,06 = 116 Ом.

Проблема, однако, заключается в том, что рассеиваемая мощность на резисторах R1 и D1 при больших токах нагрузки будет чрезмерной. Но это вполне подходящая схема для преобразования уровней сигналов, скажем, 5В вниз, в 3,3В модули.

Стабилитрон в качестве эталона и транзистор Q1

Здесь мы использовали стабилитрон в качестве эталона и транзистор Q1 в качестве последовательного регулятора, выполняющего тяжелую работу. Резистор R2 обеспечивает смещение для включения транзистора Q1 и подачи гораздо меньшего тока через стабилитрон D2. Если Vout равно 5 В, к этому добавляется падение напряжения база-эмиттер 0,6 В, поэтому D2 должен быть равен 5,6 В (обычно доступно), а R2 теперь должен обеспечивать ток коллектора / hfe транзистора (скажем, 1000). Для источника питания 1 А, 1/1000 10 мА, R2 = 12-5,6/0,01 = 640 Ом плюс немного тока для стабилитрона, скажем, 560 Ом.

Но все равно много тока тратится на нагрев стабилитрона. Итак, теперь мы добавили Q5 и сеть обратной связи от Vout, чтобы обеспечить полезную схему:

D4 больше не критичен и может быть любым в диапазоне от 1 В до 4 В и регулируемым. Поскольку Vout пытается превысить напряжение базы/эмиттера Q5 +0,6 + D4, он начинает отбирать ток у базы Q4, стабилизируя напряжение. R6 теперь может быть более значительным значением и не критично, так как 1k подойдет. R7 и R8 также обеспечивают более легкую регулировку.

Давайте сделаем еще один шаг вперед и добавим защиту от перегрузки по току:

Падение напряжения на D6 и D7 всегда будет 0,6 + 0,6 = 1,2 В, а Vbe Q6 также равно 0,6 В. Например, если мы тщательно выбираем R14, чтобы он соответствовал точке, в которой мы хотим предотвратить перегрузку по току, скажем, 2 А, как только V на R14 = 1,2 В, D6 и D7 отнимут ток у базы Q6, не допуская дальнейшего тока питания более 2 А. .

Следовательно, R14 = 1,2/2 = 0,6 Ом. Но есть еще одно улучшение, которое мы можем сделать, чтобы предотвратить большие токи в диодах.

Заменены диоды на Q9. Все, что ему нужно, это 0,6, чтобы включить его и вызвать ограничение тока. Для 2А это будет R19 = 0,6/2 = 0,3 Ом.

Регулятор постоянного напряжения

Здесь у нас есть простой трехвыводной регулятор постоянного напряжения. ИС стабилизаторов напряжения серии LM78xx выпускаются с несколькими различными напряжениями. Например, LM7812 выдает 12 В, LM7809 выдает 9 В, а LM7805 выдает 5 В.

C4 и C10 не следует путать со сглаживающими конденсаторами. Они предназначены для шума и стабильности и должны иметь низкое ESR (эквивалентное последовательное сопротивление). C4 обычно 10 мкФ, а C10 1 мкФ. Обратите внимание, что диод D9заключается в том, чтобы разряжать любую большую емкость в нагрузке назад, чтобы предотвратить обратное смещение регулятора, когда вход становится низким.

Регулируемый регулятор напряжения

И, наконец, мы подошли к концу эволюции с регулируемым трехвыводным регулятором — знаменитым регулятором напряжения LM317 и его отрицательным аналогом, отрицательным регулятором напряжения LM337.

C2 для шума и может быть 1 мкФ. Соотношение R20 и R23 задает выходное напряжение. Это могут быть два постоянных резистора или регулируемый потенциометр. R20 указано в даташите как нестандартное 240Ом, но если сделать его стандартным 220Ом, то при любом напряжении между В _max

и V _min,  R7 = (176*V _из ) – 220.

Таким образом, если вы хотите 9 В, R23 может быть фиксированным значением, т. е. 176*9 – 220 = 1k4. Обратите внимание, что, поскольку внутреннее опорное напряжение составляет 1,25 В, что является самым низким значением, которое может обеспечить регулятор, ему также требуется не менее 2 В между входом и выходом, а максимальное напряжение составляет 32 В, поэтому он может обеспечивать регулировку от 1,2 В до 30 В. Сделать R23 10k.

Мощность, рассеиваемая регулятором, составляет (Vin-Vout )* Iout. Таким образом, для входа 12 В и выхода 5 В при 1 А мощность составляет (12-5) * 1 = 7 Вт. Это нелогично, но это означает, что регулятор рассеивает большую часть мощности, когда он установлен на самое низкое выходное напряжение.

Если вы берете из регулятора более 1А или он слишком горячий, чтобы держать его пальцами, ему нужен радиатор. Вы можете попробовать установить его на корпус алюминиевой коробки, которую вы используете, или установить на кусок плоского алюминия или, что еще лучше, на подходящий радиатор и угадать размер. Вы должны быть в состоянии удобно держать регулятор, не обжигая при этом руку или пальцы.

Не забудьте оставить комментарий ниже, если у вас есть какие-либо вопросы!

Как собрать регулятор напряжения

••• wikipedia commons

Обновлено 24 апреля 2017 г.

Автор: Cassandra Tribe

Самая запутанная вещь в создании регулятора напряжения заключается в том, что для его изготовления вам понадобится деталь под названием «регулятор напряжения». Эта штука сама по себе ничего не сделает. Следуя этим шагам, вы сможете собрать все, чтобы сделать работающий регулятор напряжения, способный принимать от семи до 30 вольт и регулировать его до стабильного выходного напряжения в пять вольт.

Первое, что вам нужно сделать, это определить различные выводы на регуляторе и сориентировать макетную плату.

Держите регулятор напряжения 7805 так, чтобы печать была обращена к вам. Отведение слева от вас является входным отведением. Средний провод – это земля. Ведущий справа от вас — ваш выход.

Теперь возьмите макетную доску и положите ее на рабочую поверхность так, чтобы длина доски проходила слева направо, а блестящая сторона была обращена вниз. Доска разделена на три основные области. То, что мы назовем нижней частью доски, представляет собой ряд отверстий, которые образуют узкий прямоугольник и проходят слева направо. Аналогичная серия отверстий проходит через верхнюю часть платы. Оба они называются «клеммными колодками». В центре есть ряд отверстий, также имеющих прямоугольную форму, но эта схема намного шире, чем отверстия в нижней или верхней части вашей печатной платы.

Поместите макетную доску на рабочую поверхность таким образом, чтобы длина доски шла слева направо. Подсоедините заземляющий провод трансформатора, который вы хотите использовать для регулятора напряжения, к одной из длинных внешних полос макетной платы, ближайшей к вам. Считайте, что это нижняя часть макетной платы.

Возьмите регулятор напряжения 7805 и вставьте выходной провод 7805 в полосу отверстий в верхней части макетной платы. Остальные выводы, земля и вход должны быть подключены к центральной части платы.

Соедините землю от нижней клеммной колодки с землей (средний провод) 7805 с помощью перемычки.

Подсоедините положительный провод от трансформатора к входу 7805. Помните, что вход вашего 7805 — это вывод слева, если вы держите 7805 печатной стороной к себе. Даже если вы используете регулятор напряжения другого размера или типа, стандартом производства является то, что печать всегда выполняется на одной и той же стороне, чтобы можно было идентифицировать выводы.

Теперь возьмите конденсатор. Конденсаторы имеют как положительный, так и отрицательный вывод, только один из них будет отмечен. Отрицательная клемма будет отмечена (-), а положительная клемма будет отмечена (+). Найдите положительную клемму конденсатора и соедините ее с входным проводом 7805.

Подключите выход 7805 к длинной внешней клеммной колодке в верхней части макетной платы.

Подсоедините второй конденсатор между выходным и заземляющим выводами 7805. Отрицательный вывод конденсатора должен соединиться с землей 7805, а положительный — с входным выводом 7805.

вещей, которые вам понадобятся

• 7805 Пятимонологический регулятор напряжения в корпусе до 220
• Два электролитических конденсатора (от 100 до 1000 млн.) с тонким электрическим проводом, прикрепленным к выводу, чтобы проверить макетную плату, чтобы убедиться, что отверстия, в которые вы подключаете провода, подключены к обратной стороне платы. Измеренное сопротивление будет равно нулю, если они соединены.

Предупреждения

• Не подавайте на регулятор напряжения более 30 вольт, иначе вы сожжете компоненты.

Связанные статьи

Советы

• Используйте мультиметр с тонким электрическим проводом, прикрепленным к проводу, чтобы проверить макетную плату и убедиться, что отверстия, в которые вы подключаете провода, соединены с обратной стороной платы. Измеренное сопротивление будет равно нулю, если они соединены.

Предупреждения

• Не подавайте на этот регулятор напряжения напряжение более 30 вольт, иначе вы сожжете компоненты.

Об авторе

Кассандра Трайб работает в сфере строительства более 17 лет и имеет опыт работы в различных областях механики, науки, автомобилестроения и математики. Она пишет и редактирует более 10 лет. Сферы ее интересов включают культуру и общество, автомобилестроение, компьютеры, бизнес, Интернет, науку, проектирование и реализацию конструкций.