Тиристорный регулятор мощности. Изготовление регулятора мощности на симисторе своими руками

Устройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.

Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой.

При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:

Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.

Реостат — довольно универсальное приспособление . Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.

Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру.

К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

• плавность регулировки;
• рабочую и пиковую подводимую мощность;
• диапазон входного рабочего сигнала;

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону,

симистор проводит ток в обоих направлениях . Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного.

Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815.

Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г .

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

(Вариант 1)

В симисторных регуляторах мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определенного числа полупериодов тока в единицу времени, должно выполняться условие четности их числа. Во многих известных радиолюбительских (и не только) конструкциях оно нарушается. Вниманию читателей предлагается регулятор, свободный от этого недостатка. Его схема изображена на рис. 1.

Здесь имеются узел питания, генератор импульсов регулируемой скважности и формирователь импульсов, управляющих симистором. Узел питания выполнен по классической схеме: токоограничивающие резистор R2 и конденсатор С1, выпрямитель на диодах VD3, VD4, стабилитрон VD5, сглаживающий конденсатор СЗ. Частота импульсов генератора, собранного на элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.4, зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления между крайними выводами переменного резистора R1. Этим же резистором регулируют скважность импульсов. Элемент DD1.3 служит формирователем импульсов с частотой сетевого напряжения, поступающего на его вывод 1 через делитель из резисторов R3 и R4, причем каждый импульс начинается, вблизи перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль. С выхода элемента DD1.3 эти импульсы через ограничительные резисторы R5 и R6 поступают на базы транзисторов VT1, VT2. Усиленные транзисторами импульсы управления через разделительный конденсатор С4 приходят на управляющий электрод симистора VS1. Здесь их полярность соответствует знаку сетевого напряжения, приложенного в этот момент к выв. 2 симистора. Благодаря тому, что элементы DD1.1 и DD1.2, DD1.3 и DD1.4 образуют два триггера, уровень на выходе элемента DD1.4, соединенном с выводом 2 элемента DD1.3, сменяется на противоположный только в отрицательном полупериоде сетевого напряжения. Предположим, триггер на элементах DD1.3, DD1.4 находится в состоянии с низким уровнем на выходе элемента DD1.3 и высоким на выходе элемента DD1.4. Для изменения этого состояния необходимо, чтобы высокий уровень на выходе элемента DD1.2, соединенном с выводом 6 элемента DD1.4, стал низким. А это может произойти только в отрицательном полупериоде сетевого напряжения, поступающего на вывод 13 элемента DD1.1, независимо от момента установки высокого уровня на выводе 8 элемента DD1.2. Формирование управляющего импульса начинается с приходом положительного полупериода сетевого напряжения на вывод 1 элемента DD1. 3. В некоторый момент в результате перезарядки конденсатора С2 высокий уровень на выводе 8 элемента DD1.2 сменится низким, что установит на выходе элемента высокий уровень напряжения. Теперь высокий уровень на выходе элемента DD1.4 тоже может смениться низким, но только в отрицательный полупериод напряжения, поступающего на вывод 1 элемента DD1.3. Следовательно, рабочий цикл формирователя управляющих импульсов закончится в конце отрицательного полупериода сетевого напряжения, а общее число полупериодов напряжения, приложенного к нагрузке, будет четным. Основная часть деталей устройства смонтирована на плате с односторонней печатью, чертеж которой показан на рис. 2.

Диоды VD1 и VD2 припаяны непосредственно к выводам переменного резистора R1, а резистор R7 — к выводам симистора VS1. Симистор снабжен ребристым теплоотводом заводского изготовления с площадью теплоотводящей поверхности около 400 см2. Использованы постоянные резисторы МЛТ, переменный резистор R1 — СПЗ-4аМ. Его можно заменить другим такого же или большего сопротивления. Номиналы резисторов R3 и R4 должны быть одинаковыми. Конденсаторы С1, С2 — К73-17. Если требуется повышенная надежность, то оксидный конденсатор С4 можно заменить пленочным, например, К73-17 2,2…4,7 мкФ на 63 В, но размеры печатной платы придется увеличить.
Вместо диодов КД521А подойдут и другие маломощные кремниевые, а стабилитрон Д814В заменит любой более современный с напряжением стабилизации 9 В. Замена транзисторов КТ3102В, КТ3107Г — другие маломощные кремниевые соответствующей структуры. Если амплитуда открывающих симистор VS1 импульсов тока окажется недостаточной, сопротивление резисторов R5 и R6 уменьшать нельзя. Лучше подобрать транзисторы с возможно большим коэффициентом передачи тока при напряжении между коллектором и эмиттером 1 В. У VT1 он должен быть 150…250, у VT2 — 250…270. По окончании монтажа можно присоединять к регулятору нагрузку сопротивлением 50…100 Ом и включать его в сеть. Параллельно нагрузке подключите вольтметр постоянного тока на 300…600 В. Если симистор устойчиво открывается в обоих полупериодах сетевого напряжения, стрелка вольтметра вообще не отклоняется от нуля либо немного колеблется вокруг него. Если же стрелка вольтметра отклоняется лишь в одну сторону, значит, симистор открывается только в полупериодах одного знака. Направление отклонения стрелки соответствует той полярности приложенного к симистору напряжения, при которой он остается закрытым. Обычно правильной работы симистора удается добиться установкой транзистора VT2 с большим значением коэффициента передачи тока.

Симисторный регулятор мощности.
(Вариант 2)

Предлагаемый симисторный регулятор мощности (см. рис.) можно использовать для регулирования активной мощности нагревательных приборов (паяльника, электрической печки, плиты и пр.). Для изменения яркости осветительных приборов его использовать не рекомендуется, т.к. они будут сильно мигать. Особенностью регулятора является коммутация симистора в моменты перехода сетевого напряжения через ноль, поэтому он не создает сетевых помех Мощность регулируется изменением числа полупериодов сетевого напряжения, поступающих в нагрузку.

Синхрогенератор выполнен на базе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ DD1. 1. Его особенностью является появление высокого уровня (логической «1») на выходе в том случае, когда входные сигналы отличаются друг от друга, и низкого уровня («О») при совладении входных сигналов. В результате этого «Г появляется на выходе DD1.1 только в моменты перехода сетевого напряжения через ноль. Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью выполнен на логических элементах DD1.2 и DD1.3. Соединение одного из входов этих элементов с питанием превращает их в инверторы. В результате получается генератор прямоугольных импульсов. Частота импульсов приблизительно 2 Гц, а их длительность изменяется резистором R5.

На резисторе R6 и диодах VD5. VD6 выполнена схема совпадения 2И. Высокий уровень на ее выходе появляется только при совпадении двух «1» (импульса синхронизации и импульса с генератора). В результате на выходе 11 DD1.4 появляются пачки импульсов синхронизации. Элемент DD1.4 является повторителем импульсов, для чего один из его входов подключен к общей шине.
На транзисторе VT1 выполнен формирователь управляющих импульсов. Пачки коротких импульсов с его эмиттера, синхронизированные с началом полупериодов сетевого напряжения, поступают на управляющий переход симистора VS1 и открывают его. Через RH протекает ток.

Питание симисторного регулятора мощности осуществляется через цепочку R1-C1-VD2. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение питания на уровне 15 В. Положительные импульсы со стабилитрона VD1 через диод VD2 заряжают конденсатор СЗ.
При большой регулируемой мощности симистор VS1 необходимо установить на радиатор. Тогда симистор типа КУ208Г позволяет коммутировать мощность до 1 кВт. Размеры радиатора можно приближенно прикинуть из расчета, что на 1 Вт рассеиваемой мощности необходимо около 10 см2 эффективной поверхности радиатора (сам корпус симистора рассеивает 10 Вт мощности). Для большей мощности необходим более мощный симистор, например, ТС2-25-6. Он позволяет коммутировать ток 25 А. Симистор выбирается с допустимым обратным напряжением не ниже 600 В. Симистор желательно защитить варистором, включенным параллельно, например, СН-1-1-560. Диоды VD2.. .VD6 можно применять в схеме любые, например. КД522Б или КД510А Стабилитрон — любой маломощный на напряжение 14.. .15 В. Подойдет Д814Д.

Симисторный регулятор мощности размещен на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита размерами 68×38 мм.

Простой регулятор мощности.

Регулятор мощности до 1 кВт (0%-100%).
Схема собиралась не раз, работает без наладки и других проблем. Естественно диоды и тиристор на радиатор при мощности более 300 ватт. Если меньше, то хватает самих корпусов деталей для охлаждения.
Изначально в схеме применялись транзисторы типа МП38 и МП41.

Предлагаемая ниже схема позволит снизить мощность любого нагревательного электроприбора. Схема достаточно проста и доступна даже начинающему радиолюбителю. Для управления более мощной нагрузкой тиристоры необходимо поставить на радиатор (150 см2 и более). Для устранения помех, создаваемых регулятором, желательно на входе поставить дроссель.

На схеме — родителе, был установлен симистор КУ208Г, и меня он не устроил из за малой мощности коммутации. Покопавшись нашел импортные симисторы BTA16-600. Максимальное напряжение коммутации которого равен 600 вольт пр токе 16А!!!
Все резисторы МЛТ 0,125;
R4 — СП3-4аМ;
Конденсатор составлен из двух (включенных параллельно) по 1 микрофараду 250 вольт, типа — К73-17.
При данных, указанных на схеме, были достигнуты следующие результаты: Регулировка напряжения от 40 до напряжения сети.

Регулятор можно вставить в штатный корпус обогревателя.

Схема срисованная с платы регулятора пылесоса.

на кондесаторе маркировка: 1j100
Пробовал управлять ТЭНом 2 квт — никаких морганий света на той же фазе не заметил,
напряжение на ТЭНе регулируется плавно и, вроде бы, равномернно (пропорционально углу поворота резистора).
Регулируется от 0 до 218 вольт при напряжении в сети 224-228 вольт.

Регуляторы мощности получили широкое применение в повседневной жизни. Их использование очень разнообразное: от регулирования величины яркости освещения до управления оборотами различных двигателей, с их помощью можно выставлять требуемую температуру различных нагревательных приборов. Таким образом, регулировать мощность можно для нагрузки любого вида как реактивной, так и активной.

Регулятор мощности представляет собой определённую электронную схему, с помощью которой можно контролировать значение энергии, подводимой к нагрузке.

Устройства, предназначенные для управления значениями мощности, разделяют по способу регулировки:

По виду выходного сигнала:

• стабилизированные;
• не стабилизированные.

Регулировка осуществляется при питании как от постоянного, так и переменного напряжения. Управлять можно величиной напряжения или тока.

По своему виду расположения регуляторы могут быть портативными и стационарными, устанавливаться в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном, крепиться на специальную дин рейку или встраиваться. Конструктивно выполняются как на специализированных печатных платах, так и с помощью навесного монтажа.

Основными характеристиками , на которые следует обращать внимание, являются следующие параметры:

• плавность регулировки;
• рабочая и пиковая подводимая мощность;
• диапазон входного рабочего напряжения;
• диапазон задания напряжения, поступающего на нагрузку;
• условия эксплуатации.

Тиристорный регулятор мощности

Схема и принцип работы такого устройства не отличается особой сложностью. Основное назначение тиристорного преобразователя — управление устройствами с малой мощностью, но в редких случаях и большой. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока. Главным компонентом такой схемы является тиристор, работающий в режиме ключа. При появлении разности потенциалов на управляющем контакте он открывается. Чем больше задержка при включении, тем меньше мощности поступает в нагрузку.

Простейшая схема, кроме тиристора, содержит два биполярных транзистора, два резистора, задающих рабочую точку, и конденсатор. Транзисторы, работая в режиме ключа, формируют управляющий сигнал. Как только разность потенциалов на конденсаторе достигает значения, равному рабочему, то транзисторы открываются, и подаётся сигнал на управляющий контакт. Конденсатор начинает разряжаться до следующего полупериода.

Преимущества этого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом используется как активная, так и пассивная система охлаждения.

Применяется тиристорный регулятор для управления мощностью бытовых (паяльники, электронагреватели, лампы накаливания и т. д.) и производственных приборов (плавный запуск мощных силовых установок). Агрегат может быть однофазным и трёхфазным.

Изготовление устройства самостоятельно

Если есть необходимость использовать тиристорный регулятор мощности, можно своими руками сделать прибор неплохого качества. Для этого нужно в специализированной точке продаж приобрести набор, содержащий подробную схему с описанием принципа сборки и работы. Или можно использовать любую схему из интернета или литературы и спаять устройство самостоятельно.

В качестве тиристоров можно использовать любой тип, например, отечественный КУ202Н или импортный bt151, в зависимости от необходимой мощности. Кроме тиристора, значение последней будет также зависеть от параметров , применяемого в схеме. Регулировка мощности осуществляется с помощью переменного резистора. Если нет возможности или желания изготовить печатную плату, можно собрать прибор с помощью навесного монтажа. При этом необходимо тщательно заизолировать все места соединений во избежание короткого замыкания.

Симистор является полупроводниковым элементом, предназначенным для использования в цепях переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, проводящего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно из-за этой способности симистор и применяется в сетях переменного тока.

Мощность регулируется в этом случае путём изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку. Главное отличие от тиристорных схем в том, что здесь не используется выпрямительное устройство. Работа схемы основана на принципе фазного управления, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль.

Этот прибор используется для управления нагревательными элементами, лампами накаливания, оборотами двигателя. Сигнал на выходе устройства имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление прибора даже проще, чем изготовление тиристорного регулятора. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа BT137−600E или MAC97A6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием этих элементов отличается простотой изготовления.

Фазовый регулятор

Фазовое регулирование используется для плавного запуска двигателей различного типа или управления током при заряде аккумулятора. Один из видов таких приборов является диммер.

Основа работы лежит в изменении угла открытия ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижается действующая величина напряжения.

Достоинство такого типа регулирования — низкая стоимость ввиду применения недорогих радиодеталей. А вот основной недостаток — значимый коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

Нередко в конструкции такого вида регуляторов используются микросхемы низкочастотного типа. Благодаря этому регулятор способен быстро изменять мощность. Фазовые регуляторы редко стабилизируют с помощью стабилитронов, обычно роль стабилизатора выполняют попарно работающие тиристоры.

Регулятор мощности для паяльника своими руками

Рассмотрим пример изготовления регулятора тока своими руками. Например, будем регулировать мощность паяльника. Регулирование в таком устройстве позволяет не перегревать место пайки и способно защищать жало паяльника от выгорания.

Такого типа устройства выпускаются достаточно давно. Одним из видов его был отечественный прибор, носящий название «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял использовать низковольтный паяльник напряжением 36 вольт, питаемый от сети 220 В.

Регулятор на симисторе КУ208Г

Схема прибора довольно интересная и простая в реализации. Отличительной её особенностью является использование неоновой лампочки.

Конденсатор, величиной порядка 0,1 мкФ, предназначен для генерации пилообразного импульса и защиты схемы управления от помех. Резисторы применяются для ограничения тока, а с помощью переменного резистора ток регулируется, его величина составляет около 220 кОм. Неоновая лампочка позволяет выполнять линейное управление и одновременно является индикатором. По интенсивности её яркости можно контролировать регулировку.

Недостатком такой схемы будет слабая информированность о мощности паяльника. Для наглядного отображения значений выставленного значения, при достаточном уровне радиоподготовки, можно применить микроконтроллер, например, pic16f628a. На нем также возможно будет выполнить электронную регулировку мощности, отказавшись от переменного резистора.

Регулировка на интегральном стабилизаторе

Ещё одним способом управления мощностью является применение интегральных стабилизаторов. Используя такое устройство, очень легко изготовить диммер для 12 вольтового регулятора напряжения. Такое устройство простое в сборке и обладает встроенной защитой, может использоваться как для подключения паяльника на 12 В, так и светодиодной ленты. Обычно переменный резистор подключается к входу управляющего электрода микросхемы. Недостаток — сильный нагрев стабилизирующей микросхемы.

Переменное напряжение сети 220 В понижается через трансформатор до 16−18 вольт. Далее через диодный мост и сглаживающий конденсатор выпрямленное значение поступает на вход линейного стабилизатора. С помощью переменного резистора посредством изменения рабочей характеристики микросхемы выставляется требуемое напряжение на выходе. Такое напряжение будет стабилизированным и для нашего случая составит 12 вольт.

При самостоятельном изготовлении приборов соблюдайте осторожность и помните про технику безопасности при работе с сетью переменного тока 220 В. Как правило, верно выполненный регулятор из исправных деталей не требует настройки и сразу начинает работать.

Приборы, которые работают на потреблении электрического тока, можно настраивать. Для этого существуют специальные регуляторы. Сегодня всё большую популярность набирает симисторный подтип. Его существенным отличием стало двухстороннее действие. Благодаря тому, что в приборе есть анод и катод, в процессе их передвижения появляется возможность изменять направления тока.

Не стоит думать, то этот элемент можно заменить контакторами, пускателями или реле. Именно симисторы отличаются долговечностью, детали на приборе практически не изнашиваются. Основным положительным моментом от использования симистора, стало полное отсутствие искры в электрических приборах. Были проанализированы схемы, в которых использовались симисторы двунаправленные, их стоимость была значительно меньше, чем те, которые базировались на транзисторах и микросхемах .

Плюсы и минусы использования симисторов

Среди основных преимуществ можно назвать следующие:

• минимальная стоимость прибора;
• длительный срок эксплуатации;
• возможность избежать механических контактов.

Есть и недостатки:

• чтобы не произошло перегрева прибора, необходимо обязательно устанавливать радиатор;
• симистор очень чувствителен к переходным процессам;
• нет возможности использовать на больших частотах;
• реагирует на посторонние помехи и шумы.

Особенности применения в электроприборах

Учитывая те показатели, которыми обладает симистор, его активно используют в работе приборов бытовой техники, таких как:

• осветительные приборы, которые можно регулировать;
• бытовые строительные электроинструменты;
• нагревательные приборы;
• приборы с наличием компрессора;
• стиральные машины , пылесосы, вентиляторы, фены.

Как сделать регулятор мощности своими руками

Сегодня есть возможность установки простых диммеров в электрические приборы. Рассмотрим несколько вариантов схем по установке симисторов.

Для паяльника

Для этого прибора есть возможность собрать устройство настройки мощности до 100 Вт, необходимо всего несколько деталей. Именно с помощью него можно контролировать температуру жала паяльника, яркость настольной лампы, скорость вращения вентилятора. Сам регулятор можно собрать на основе симистора ВТА 16600. Его отличительными чертами станет то, что в цепи управляющего электрода симистора будет находить неоновая лампа.

Если вы решите использовать именно такой вид, то необходимо правильно выбрать неоновую лампу, она должна иметь минимальные показатели напряжения пробоя. Это очень важно, так как именно этот показатель и будет влиять на плавность регулировки мощности лампы или паяльника. Если устанавливать стартер в светильник, здесь можно неоновую лампочку не применять.

Варианты схем

Схемы диммера являются сами простыми. В качестве диодного моста используются диоды Д226, обязательно включаются тиристор КУ202Н, который имеет свою цепь управления. Если вы хотите иметь до 9 фиксированных положений регулировки, то нужно немного усложнить схему и добавить элемент логики – счётчик К561ИЕ8. Здесь также регулировать нагрузку будет тиристор. В схеме после установки диодного моста будет находиться обычный параметрический стабилизатор, который будет подавать питание на микросхему. Необходимо правильно для такой схемы подобрать диоды, их мощность должна равняться нагрузке, которую будет настраивать аппарат.

Существует ещё один вариант составления схемы для регулировки мощности пальника. В самой схеме нет ничего сложного, никаких дорогих или дефицитных деталей. С помощью установки светодиода можно контролировать включение и выключение прибора. Допустимые параметры выходного напряжения варьируются в пределах от 130 до 220 вольт. Для всех приборов можно использовать специальный индикатор напряжения. Его можно взять из старых моделей магнитофонов. Для того чтобы усовершенствовать такую головку, можно добавить светодиод. Он покажет включение и выключение прибора и будет подсвечивать шкалу мощности.

Не стоит забывать, что для такого прибора должен быть подобран правильный корпус. Его можно изготовить из обычного пластика, так как его удобно и легко резать, гнуть, обрабатывать, склеивать. Из куска пластика необходимо вырезать заготовку, зачистить края, и с помощью клея собрать коробку. В неё вкладывается собранный диммер. Когда собран сам прибор регулирования мощности, то его необходимо проверить перед введением в эксплуатацию.

Для проверки можно использовать обычный паяльник или мультиметр. Эти проборы достаточно подключить к выходу схемы, и постепенно вращать ручку регулятора. Это даст возможность определить плавность изменения выходного напряжения. Если в устройстве вы установили светодиод, то по его яркости свечения можно определить уменьшение или увеличение выходного напряжения.

Настройка устройства

Существуют схемы регулировки мощности, при нагрузке до 500 Вт или при переменном токе в 220 В. Это могут быть домашние вентиляторы, электродрели. Здесь нужно использовать устройства широкого диапазона, большой мощности. Симисторный регулятор будет использоваться в качестве фазового управления. Основным назначением прибора будет изменение момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль.

Изначально, в периоде положительного полупериода симистор закрыт. Как только начнёт увеличиваться напряжение, конденсатор заряжается и делится в двух направлениях. По мере увеличения сетевого напряжения, напряжение на конденсате отстаёт на величину, суммарного сопротивления делителя и ёмкости. Конденсатор будет заряжаться до момента получения напряжения около 32 В. В этот момент происходит открытие динистора, а с ним и симистора. Тогда начнёт поступать равный суммарному сопротивлению симистора и нагрузки. Симистор будет открыт на весь полупериод. Таким образом, происходит регулировка мощности напряжения.

Собрать симисторный регулятор мощности достаточно просто, даже не обладая специальными знаниями. Гораздо сложнее чётко усвоить правила его эксплуатации. Чрезвычайно важно, чтобы вышеизложенные нюансы строго соблюдались. В ином случае, собственноручная конструкция не будет функционировать качественно и может принести проблемы, связанные с целостностью и эффективной эксплуатацией электроприборов.

Видео: изготовление симисторного диммера

Сегодня я вам расскажу об очень полезной схеме, которая пригодится как в лаборатории, так и в хозяйстве. Устройство, о котором пойдет речь, называется симисторный регулятор мощности. Регулятор можно применить для плавной регулировки яркостью освещения, температуры паяльника, оборотами электродвигателя (переменного тока). Мой вариант применения регулятора интересней, я плавно регулирую температуру нагрева тэна мощностью 1кВт в самогонном аппарате. Да-да, я занимаюсь этим благородным делом.

Схема имеет минимум элементов и заводится сразу. Мощность нагрузки для симисторного регулятора определяется током симистора. Симистор BTA12-600 рассчитан на ток 12 Ампер и напряжение 600 Вольт. Симистор нужно выбирать с запасом по току, я выбрал двукратный запас. Например, симистор BTA12-600 с оптимальным охлаждением может в штатном режиме пропускать через себя ток 8 Ампер. Если нужен регулятор мощнее, используйте симистор BTA16-600 или BTA24-600.

Рабочая температура кристалла симистора от -40 до +125 градусов Цельсия. Необходимо сделать хорошее охлаждение. У меня нагрузка 1кВт, соответственно ток нагрузки около 5А, радиатор площадью 200см кв. греется от 85 до90 градусов Цельсия при длительной работе (до 6ч). Планирую увеличить рабочую площадь радиатора, чтобы повысить надежность устройства.

Симистор имеет управляющий вывод и два вывода, через которые проходит ток нагрузки. Эти два вывода можно менять местами ничего страшного не случиться.

Для безопасности (чтобы не щелкнуло током), симистор необходимо устанавливать на радиатор через диэлектрическую прокладку (полимерную или слюдяную) и диэлектрическую втулку.

Компоненты.

Резистор 4.7кОм мощностью 0,25Вт. Динистор с маркировкой DB3 , полярности не имеет, впаивать любой стороной. Конденсатор пленочный на 100нФ 400В полярности не имеет.

Светодиод любого цвета диаметром 3мм, обратное напряжение 5В, ток 25мА. Короче любой светодиод 3мм. Светодиод дает индикацию нагрузки, не пугайтесь, если при первом включении (естественно без нагрузки) он светиться не будет.

Первое включение необходимо производить кратковременно без нагрузки. Если все нормально, никакие элементы не греются, ничего не щелкнуло, тогда включаем без нагрузки на 15 секунд. Далее цепляем лампу напряжением 220В и мощностью 60-200Вт, крутим ручку переменного резистора и наслаждаемся работой.

Для защиты я установил в разрыв сетевого провода (220В) предохранитель на 12А.

Собранный нами регулятор мощности на симисторе BTA12-600 можно применить для регулировки температуры паяльника (регулируя мощность), тем самым получив паяльную станцию для вашей мастерской.

Самодельная паяльная станция

Схема Вначале приобрететаем паяльник от паяльной станции SL-30. Его характеристики следующие:— напряжение питания — 24 В;— потребляемая мощность — 48 Вт;— нагреватель нихромовый, марка SL-Н;— датчик температуры (термопара) К-типа;— напряжение утечки наконечника менее 2 мВ.

 

 

На микросхеме DА3, резисторах R7.. .R9, R12 и R13 собран усилитель напряжения термопары. Надо обратить внимание на то, что «+” термопары подключается к резистору R8. Резистором R12 при регулировке устанавливается значение 0°С, а резистором R13 — значение 100°С. На микросхеме DА4.1 (1/2 LМЗ58N), резисторах R4…Rб, R10, R11, R14 и конденсаторе С8 собран узел установки задаваемой температуры жала паяльника. Верхний и нижний диапазон установки температуры жала паяльника можно установить подбором резисторов R4 и Rб.

На микросхеме DА4.2 (1/2-LМЗ58N) собран компаратор. Компаратор — это своеобразный мостик между аналоговыми и цифровыми устройствами, служащий для сравнения двух уровней напряжения. На неинвертирующий вход 5 микросхемы подается заданное резистором R5 напряжение в милливольтах, а на инвертирующий вход 6 микросхемы DА4.2 подается напряжение с выхода 6 усилителя напряжения термопары, тоже в милливольтах.

Если напряжение на инвертирующем входе 6 меньше заданного напряжения на неинвертирующем входе 5, то на выходе микросхемы DА4.2 присутствует положительное напряжение, т.е. «1”, Компараторы улавливают разницу в уровнях входных напряжений величиной в несколько десятков микровольт и менее.

С выхода 7 компаратора напряжение через резистор R18 подается на вход 7 микросхемы DА5. Эта микросхема — таймер КР1006ВИ1. На таймере собран генератор импульсов. Генератор применен для того, чтобы светодиод НL1 во время работы мигал с частотой, заданной генератором.

С выхода 3 микросхемы DА5 напряжение через резистор R21 и транзисторVТ1 через светодиод НL1 подается на анод диода оптрона (МОС3063). Во время работы оптрона открывается симистор VS1 и паяльник, подключенный к гнездам разъема Х1, начинает нагреваться.

 

Наладка

Налаживается устройство следующим образом.

Проверяется напряжение на обмотке II трансформатора. Оно должно быть —24 В. Затем проверяется напряжение на выходе С7 и Сб. Оно должно быть +5 В и -5 В. В панельку вставляется микросхема DА3, все остальные панельки дляDА4 и DА5 пусты. Согласно схеме от паяльника подключается только термопара. К разъему Х1 нагревательный элемент паяльника не подключается. К выходу 6 микросхемы DА3 подключается милливольтметр. Жало паяльника опускаем в лед и после того, как показания милливольтметра остановятся, резистором R12 добиваются нулевых показаний милливольтметра. После жало паяльника помещаем в кипящую воду, не касаясь при этом корпусом паяльника емкости, где кипит вода. Резистором R13 выставляем показания милливольтметра 100. Процедуру по регулировке 0 и 100 мВ повторяют несколько раз, добиваясь точности показаний. Иногда с китайскими цифровыми тестерами идет в комплекте термопара. С помощью такой термопары можно повысить точность настройки, хотя и предыдущая настройка достаточно точна для домашней паяльной станции. После такой настройки вставляют остальные микросхемы в панельки и проверяют работу всего устройства. При необходимости резисторами R4 и R6 устанавливают верхнюю и нижнюю границы задаваемой температуры жала паяльника. В данной конструкции диапазон задаваемой температуры нагрева паяльника 147°С. . .458°С.

 

Печатные платы

Конструкция размещена на трех печатных платах. Плата блока питания приведена на рис. 5, плата индикации температуры — на рис. 6, плата основного блока— на рис. 7.

Размеры плат:

—         блока питания — 70х51 мм;

—         — индикации температуры — 80х80 мм;

—         — основного блока — 105х75 мм.

 Все платы сделаны с помощью «утюжной” технологии. При этом использовалась бумага-подложка от самоклеящейся пленки.

Рисунки печатных проводников даны для «утюжной» технологии.

Детали

В конструкции применены постоянные резисторы с 5% разбросом параметров МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 и МЛТ-0,5. Электролитические конденсаторы типа К50-б. Остальные конденсаторы можно применить любых типов.

Микросхемы DА3 можно заменить импортным аналогом ОР-07, DА5 — импортным аналогом NЕ555. Микросхема DА1 располагается на небольшом радиаторе в виде пластины из дюралевого сплава. МикросхемаDА2 — без радиатора. Симистор VS1 тоже располагается на небольшом радиаторе. Переменный резистор R5 — СП3-46М. Подстроечные резисторы R12 и R13 типа СП5. Силовой трансформатор можно применить любой конструкции, но мощностью не ниже 50 Вт. Обмотка IIсилового трансформатора должна быть рассчитана на ток не ниже 2 А и напряжение 24 В.

простые самодельные схемы для повторения

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

• резисторы;
• тиристоры или транзисторы;
• цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

1. Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
2. Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
3. Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
4. Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
5. Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
6. Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
7. Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
8. Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

• паяльник;
• мультиметр;
• припой;
• пинцет;
• кусачки;
• флюс;
• технический спирт;
• соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Наименование	Номинал	Аналог
Резистор R1	470 кОм
Резистор R2	10 кОм
Конденсатор С1	0,1 мкФ х. 400 В
Диод D1	1N4007	1SR35–1000A
Светодиод D2	BL-B2134G	BL-B4541Q
Динистор DN1	DB3	HT-32
Симистор DN2	BT136	КУ 208

Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

• работать в широком диапазоне температур;
• выдерживать скачки напряжения;
• иметь возможность отключения во время запуска мотора;
• обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Дымоотводчик своими руками для безопасной пайки | by R. X. Seger

Пайка необходима для работы с электроникой, но дым от испаряющегося флюса — это не то, чем вы хотите дышать. CDC: канифольный припой для сердечника подробно описывает риски, но вы можете уменьшить их, используя вытяжку дыма.

Профессиональные вытяжные устройства для удаления дыма можно приобрести за сотни долларов, например, Hakko Soldering Fume Extractor, 120 В, ESD Safe. Эти устройства будут полезны тем, кто часто занимается пайкой (например, Луис Россманн: инструменты, которые я использую, и почему я их купил.), но для случайного любителя мы можем купить что-нибудь подешевле и построим сами.

Основная идея — объединить вентилятор с фильтром с активированным углем. Я использовал этот фильтр: 1 угольная накладка Cut-to-Fit для очистителей воздуха. Спасибо GreatScott YouTube! по этой подсказке из: Что стоит демонтировать из старой электроники? || Устройство для удаления дыма своими руками

Первая попытка с вентилятором циркуляционного воздуха Honeywell HT-900 TurboForce, черный:

Как видно из обновления инструментов : паяльник Hakko FX-951 и многое другое , это то, что я использовал раньше, чтобы выдувать дым за окном.

Закрепление обрезного фильтра резинкой:

Этот вентилятор для этой цели не годился. Вентилятор тянул снизу и назад, всасывание было недостаточным, чтобы что-то существенно изменить. Всасывание было больше без фильтра, что позволяло сдувать паяльный дым, но не фильтровать его. Нам нужно найти другой способ.

Затем я переключился на запасной вентилятор для вентиляции персональных компьютеров:

У меня также был вентилятор процессора, который я снял со стандартного радиатора, но вместо этого я решил использовать этот вентилятор для аксессуаров / корпуса.Это 3-контактный вентилятор, см. Домашняя автоматизация с Raspberry Pi + Homebridge для экспериментов со считыванием показаний тахометра и управлением скоростью с помощью ШИМ, но для наших целей нам нужно запитать только красный и черный провода, оставив желтый ( тахометр) не подключен. Оберните вентилятор в фильтр:

Для питания вентилятора я сначала протестировал напряжение 5 В, которое у меня было легко получить от Raspberry Pi, но для более высокой скорости желательно больше сока (но не слишком много, я уже сгорел другой компьютер. вентилятор, подавая при этом 24 Вольт! Всегда проверяйте номинальное напряжение и не искушайте судьбу), эти вентиляторы рассчитаны на 12 В.Вместо этого я подавал 10 В с помощью шин -5 В и +5 В от биполярного источника питания, встроенного в Электроника для поверхностного монтажа для любителей: проще, чем вы думаете .

И… отлично работает:

Дым быстро уносится через фильтр в вентилятор.

Применение: распайка крупных компонентов

Для распайки компонентов с большим количеством контактов требуется большое количество припоя и / или припоя с флюсом, поэтому это хорошее испытание для нашего нового вытяжного устройства.Я решил использовать эти большие разъемы на плеере Samsung DVD-HD841:

Вот весь припой, который я использовал (эта марка, если вам то же самое: MG Chemicals 400 Series # 4 Fine Braid Super Wick с RMA Flux, 25 ‘ Длина x 0,1 дюйма, ширина, синий, как указано в Покупая в Китае , я бы не рекомендовал гораздо более дешевый фитиль для припоя, важно хорошее качество и количество флюса):

Разъем DVI распаян без проблем:

А затем другие разъемы A / V.С помощью вытяжного устройства я смог спасти эти гигантские детали, не вдыхая слишком много дыма:

Материалы
Компоненты
Печатная плата

Пайка
Тостер-печь
Вручную
Иллюстрированное руководство

Создание
Пошаговая стратегия
Изображение с аннотациями
Нумерация компонентов

Правовая оговорка. Прочтите это в первую очередь.

Содержание этой веб-страницы предназначено для образовательных цели Только.Я не инженер-электрик, плохо разбираюсь в электроника и поэтому не может гарантировать, что устройство, описанное в этом документ поскольку интерфейсная карта USB-SmartMedia будет работать правильно. Фактически, это вероятно, не будет. Это может даже вызвать повреждение вашего компьютера. И совсем возможно загореться и сжечь свой дом дотла, посылая ядовитые пары в весь район. На самом деле, это может даже убить вас. Итак, если вы знаете куда вам это интересно, не строите! Даже не думай об этом. Более того, создание вышеупомянутого устройства может представлять собой авторское право нарушение, нарушение правил FCC, федеральное преступление или что-то еще называется в стране, в которой вы живете.Вы были предупреждены! Читая эту страницу в дальнейшем и / или создавая электронное устройство, описанное здесь, вы дать согласие брать на себя всю юридическую и моральную ответственность за любое разочарование, потеря данных, повреждений, аварии, катастрофы или апокалипсиса, которые это устройство может прямо или косвенно вызывать или способствовать. И если бы вы думали о судишь меня, забудь. У меня может быть доктор медицины, но я всего лишь ученый: у меня нет есть деньги.

Авторские права на дизайн, представленные ниже, принадлежат мне, Тьерри Нуспикель, до скончания веков или через 50 лет после моей смерти, что бы ни случилось первый.Я даю вам право (но не исключительные права) производить и даже продавать столько из них, сколько хотите, при условии, что вы понимаете, что я брать никакой ответственности за это. Если вы продаете их, обязательно включите мои авторское право и ссылку на существующую веб-страницу.

Спецификация

Компоненты

Заказываю все комплектующие у двух поставщиков: Arrow (www.arrow.com) или Digikey (www.digikey.com). Цены весны 2003 года. Стрелка дешевле Дигики, но их поиск двигатель это кошмар, если вы точно не знаете, чего хотите.74LS — это немного дешевле, чем их продвинутый аналог 74ALS, но ненамного, поэтому я в целом пошел на серию ALS (за исключением 74LS125, потому что я не был на 100% конечно, ALS был в порядке).

Большинство микросхем представляют собой корпуса SOIC для поверхностного монтажа, но есть несколько TSOP (например, SRAM). Резисторы и конденсаторы — все 0805 корпуса.

#	Компонент	Стрелка	Digikey
1	ISP1161A1 (или ISP1161A или ISAP1161)	ISP1161A1BD-S 11 долларов.74 ISP1161ABD-S $ 11,74	нет в наличии
1	StrataFlash 8M или 4M	нет в наличии	835921-ND $ 33,03 827726-ND $ 17,51
2	SRAM 512 КБ	M68Z512W-70NC1 $ 5,61	428-1493-ND 7,50 долл. США (не тестировалось)
4	74 (А) LS245	SN74ALS245ADW 0,19 долл. США	296-1125-1-ND 0 руб.48
2	74 (А) LS138	SN74ALS138AD 0,28 долл. США	296-14714-1-ND $ 0,56
1	74 (А) LS139	SN74ALS139D $ 0,19	296-14715-1-ND $ 0,72
1	74LS125	SN74LS125AD $ 0,23	296-14715-1-ND $ 0,48
1	74 (А) LS688	SN74ALS688DW 2 доллара.52	нет на складе
1	74 (А) LS133	DM74ALS133M $ 0,19	нет на складе
3	74 (А) LS259	SN74ALS259D $ 1.57	296-14729-1-ND 1,93 долл. США
1	74 (А) LS251	SN74ALS251D 0,16 доллара США	нет в наличии
2	74 (А) LS32	SN74ALS32D 0 руб.17	296-1127-1-ND $ 0,49
1	74 (А) LS08	SN74ALS08D $ 0,16	296-1123-1-ND $ 0,49
1	74 (А) LS175	DM74ALS175M $ 0,19	296-14721-1-ND 0,64 долл. США
1	74 (А) LS04	SN74ALS04BD 0,10 долл. США	296-1122-1-ND $ 0,49
1	74 (А) LS74	SN74ALS74AD $ 0.11	296-1130-5-ND $ 0.49
2	74F543	74F543SC $ 0,61	296-14821-1-ND $ 1.05
1	Регулятор 5V 1.5A	?	296-12396-1-ND $ 0,72
1	двойной полевой МОП-транзистор -30 В -4,4 А	?	ZXMP3A17DN8CT-ND 1,97 долл. США
1	электролитический колпачок 47 мкФ	?	4070PHCT-ND 0 руб.49
40	керамический колпачок 100 нФ	?	311-1141-1-НД 0,84 $ (за 10)
10	керамический колпачок 47 пФ	?	BC1264CT-ND 0,63 долл. США (за 10 шт.)
10	керамический колпачок 18 пФ	?	311-1101-1-НД $ 0,75 (за 10)
10	керамический колпачок 1 нФ	?	311-1127-1-ND 0 руб.66 (для 10)
1	Резистор сетевой 22 Ом	?	767-143-R22-ND 0,66 долл. США
1	Резистор сетевой 4,7 кОм	?	767-143-R4.7K-ND 0,66 долл. США
10	Резистор 47 кОм	?	311-47KACT-ND $ 0,76 (за 10)
10	Резистор 4.7 кОм	?	311-4.7KACT-ND $ 0,76 (за 10)
10	Резистор 1.5 кОм	?	311-1,5KACT-ND 0,76 $ (за 10)
10	Резистор 470 Ом	?	311-470ACT-ND $ 0,76 (за 10)
1	Кристалл 6,0 МГц 18 пФ	?	300-6112-1-ND $ 1.13
2	Светодиоды	?	MV63539MP7-ND $ 0,49
1	Двойной разъем USB-A	?	ED -ND $ 1.93
1	Разъем USB-B	?	ED -ND $ 1,23
1	Переключатель SP3T	?	EG2485-ND 0 руб.82
1	DIP-переключатель 6x	?	CKN1290-ND 1,98 долл. США
1	Радиатор	?	294-1035-ND $ 1,50

Вам понадобится еще несколько компонентов для части SmartMedia доска. Вы можете обойтись без них, если вас интересует только USB-часть, это сэкономит вам около 6,50 долларов … Обратите внимание, что переключатель не нужен если вы выберете однонаправленный разъем (но тогда вы не сможете использовать старые карты Smartmedia на 5 вольт).

#	Компоненты	Стрелка	Digikey
2	74LVT245	74LVT245D $ 0,26	296-8651-1-ND $ 1,35
1	Регулятор напряжения 3.3В	?	296-13424-1-ND $ 0,56
1	Разъем 5 В / 3,3 В или только 3,3 В	? ?	х3319-НД 4 $.99 h3339-ND $ 4.39
1	Переключатель SPDT	?	EG1906-ND 0,71 долл. США

Если вы на 100% уверены, что ваша плата никогда не будет использоваться с Myarc Женева, вы можете сэкономить еще пару долларов, не покупая переключатель DPDT, или в 74ALS138 декодер. Вам нужно будет установить переключатель в положение «ТИ», подключив два средних разъема к их соответствующим левым соединения. Аналогичным образом должны быть подключены два левых разъема главного выключателя. вместе, но на этот раз вам все равно нужно установить переключатель.Как это:

 TI Gen Off Gen TI 
 o - o o o - o o o 
 o - o o 
 SW4 (не здесь) SW2 (установлен) 

Если вы хотите, чтобы ваша плата могла использоваться как с TI-99 / 4A, так и с Женева, Вам также следует купить и установить следующие компоненты:

#	Компоненты	Стрелка	Digikey
1	74ALS138	SN74ALS138AD 0 руб.28	296-14714-1-ND $ 0,56
1	Переключатель DPDT	?	EG1940-ND 0,82 долл. США

Обратите внимание, что бортовая схема предполагает наличие GenMod. модификация установлена ​​на вашу женеву. В данной модификации реализованы два дополнительные адресные строки для подкачки памяти. Карта USB-SM ответит на в расширенный адрес> 174000, что соответствует странице> BA. если ты не есть GenMod, у вас проблемы, потому что две лишние адресные строки оставил «плавающим» в PE-боксе, поэтому карта USB-SM не отвечает по любому адресу! К счастью, это легко вылечить, просто спаяв два экстра 4.Резисторы 7 кОм.

• Сначала найдите 74ASL138 с именем IC23 в нижней левой части в плату, закройте соединения с PE-коробкой.
• Припаяйте один из ваших запасных резисторов 4,7 кОм к контакту 8 (внизу слева), а также другой конец резистора к контакту №4 с небольшим кусочком изолированного провод.
• Припаяйте еще один резистор 4,7 кОм к выводу # 16 (вверху справа) и Другие конец резистора к контакту № 6 с помощью небольшого отрезка изолированного провода. Выполнено!

, ---------------, 
 |  IC23    | 
 | [| 1 16 |] [ R ] - '
 | [| 2 15 |] 
 | [| 3 14 |] 
, --- | - [| 4 13 |] 
 | | [| 5 12 |] 
 | '- [| 6 11 |] 
 |   [| 7 10 |] 
 '- [ R ] [|  8 19  |] 

Приятно то, что это делает ваш PE-бокс «GenMod-совместимым», я.е. если у вас есть другие карты, требующие GenMod, вам не нужно изменять их: указанная выше модификация назначит правильные значения для страницы > BA к дополнительным адресным строкам внутри PE-блока. Если вы когда-нибудь установите GenMod на вашей Женеве, просто отрежьте два куска провода, которые вы припаяли выше.

Печатная плата

Здесь у вас есть выбор между травлением платы самостоятельно или заказ один. Первый прототип я сделал с помощью купленного мной набора для фототравления. с www.web-tronics.com, Кот# 416K (я также купил двухстороннюю доску размером 6 x 9 дюймов # 660, и лампа экспонирования cat # 416X, которая на самом деле не требовалась, так как смола во всяком случае, чертовски светочувствителен). Во всяком случае, результатов не было слишком большой, а затем я поджарил плату, пытаясь спаять микросхемы с помощью тостер печь … Итак, мой второй прототип был заказан у профессионального производителя …

Если вы хотите протравить плату самостоятельно, свяжитесь со мной, и я пришлю вам файл postscript, содержащий макет печатной платы для печати накладные расходы прозрачные пленки.После того, как он протравлен, вам нужно будет разрезать его должным образом. форма. Я использовал вращающийся инструмент с отрезным диском, но лобзик может быть просто как удобно. Следующим шагом будет просверлить доску, для этого я приобрели дешевые отремонтированные буровые коронки от компании «Drill Bit City ». Поскольку нет возможности покрыть внутреннюю часть отверстия, вам нужно будет пропустить небольшой отрезок проволоки внутри каждого отверстия (т.е. отверстия, соединяющие дорожки с обеих сторон платы), затем припаяйте провод к колодкам с обеих сторон.

Есть много устройств, которые сделают печатную плату профессионального качества для ты.Вам нужно будет отправить им файлы, включенные в этот zip-файл (около 56 КБ). Убедитесь, что вы прочитали файл readme.txt что определяет отдельные файлы. Я заказал свой второй прототип платы из Расширенные схемы на www.4pcb.com Они взял с меня 33 доллара за одну доску (плюс 15 долларов S&H), что вполне разумно данный отличная работа, которую они проделали (и я даже получил футболку). Кроме того, они иметь бесплатный веб-сайт для проверки дизайна по адресу www.freedfm.com Они даже пришлют вам блокнот и подставку для печатных плат, если вы воспользуетесь их сайт (если вы не хотите каботажное судно, пришлите его мне, и у меня будет набор :).При этом вы могли бы найти лучшую сделку в другом месте, особенно если вы заказываете небольшую партию.

Компоненты для пайки

Когда у вас есть голая плата, вам нужно ее заполнить, т.е. припаять чипы для поверхностного монтажа.

Общие инструкции по организации рабочего места и припой обратитесь к моей странице с инструкциями. Ниже являются конкретными инструкциями по пайке микросхем для поверхностного монтажа.

Тостер для пайки духовок

Я попробовал простой и быстрый метод с моим первым прототипом: Кестер припаять паста и старый тостер.Это сработало, но было несколько проблем:

• Эта паяльная паста довольно дорогая (42 доллара в Digikey) и не держать более нескольких недель.
• После этого тостер нельзя использовать для приготовления еды из-за потенциал Загрязнение свинцом …
• Духовка, которую я использовал, не имела хорошего контроля температуры, и я закончился жарить мою доску! Так что возьмите термометр для духовки и внимательно следите за ним.
• Некоторые компоненты содержат пластик (например, разъемы и переключатели) и, следовательно, в любом случае должен быть припаян вручную.Я не уверен насчет припаять легенды о масках и шелкографии, которые коммерческие розетки для печатных плат добавляют к своим доски …

Необходимые материалы

• Паяльная паста Kester (Digikey cat # KE512-ND, $ 42,00, но с радио Хижина есть более дешевая версия). Поставляется в стандартном шприце на 10 мл, но поршень И игла в комплект не входит. Из любой штанги получится хороший плунжер, но для иглы длина и острый скос медицинских игл — это проблема. Я настроил одну, отрезав иглу 18 калибра (розовую) до 1/4 дюйм.Обрежьте его напильником, чтобы не раздавить, и проследите за тем, чтобы отверстие круглый и гладко.
• Тостер хорошего качества.
• Термометр для духовки.
• Пинцет хорошего качества и / или маленькие щипцы.
• Сильная лупа, желательно на подставке.

Печь для пайки

Большим преимуществом этого метода является то, что его очень легко сделать. Ссылаться к это сайт для иллюстраций и подробных пояснений. Ниже приводится краткое схема метода.См. Раздел «Ручная пайка». для ориентация микросхемы, а также для окончательной проверки отсутствия соединений и пайки мосты (кстати, фиксируются паяльником).

Во-первых, вы можете предварительно запечь все чипсы не менее часа при 95 `C (200` F) на тот случай, если они могут содержать влагу (которая может лопнуть) в чип).

Затем просто нанесите небольшую полоску припоя на все контактные площадки и установите чип поверх него. Убедитесь, что он правильно выровнен, но вы этого не сделаете. имеют слишком запоминать об этом, так как микросхема однажды отцентрируется припой расплавляется.Если вы ошиблись, сотрите паяльную пасту намочите бумажное полотенце и попробуйте еще раз.

Поместите доску в предварительно разогретую тостерную духовку и выпекайте следующим образом:

• 4 минуты при 95 ° C (200 ° F) для теплового уравновешивания.
• Время разгона около 2 минут ..
• 2 минуты при 160 ° C (325 ° F) для расплавления припоя.
• Время разгона около 2 минут …
• 20 секунд при 230 ° C (450 ° F) для обеспечения хороших паяных соединений.Вибрировать в духовке, чтобы отцентрировать стружку.
• Охлаждение с приоткрытой дверцей. Около 5 минут при снижении до 95 ° C (200 `F)

Обязательно постоянно следить за температурой с духовкой термометр. Через 20 секунд при 230 ° C я перехватил духовку, и в итоге я сгорел первый макетная плата …

Итак, для второго прототипа я решил всю пайку рука и все прошло довольно гладко. Это займет больше времени, но опять же, я не был в торопиться.

Ручная пайка

Необходимые материалы

• Паяльник с мелкой насадкой.Обратите внимание, что некоторые биты из мягкого железа жестяная банка точить сильным ножом, как мой дедушка точил это карандаши для рисования.
• Эвтектический припой (63:37) в тонких катушках, чем мельче, тем лучше. я использовал 0,2 дюйма (Digikey cat # EB1064-ND), но я хотел бы купить 0,15 дюйма для ISP1161. Мне нравится водорастворимый флюс, поэтому я могу очистить доску затем и отличить паяные перемычки от отложений флюса.
• Оплетка для распайки.
• Пинцет хорошего качества и / или маленькие щипцы.
• Сильная лупа, желательно на подставке.
• Светлый стол. Я сделал один, поместив лист прозрачного пластик на двух кирпичах, с лампочкой под ним (см. рисунок ниже).
• Тестер непрерывности или вольтметр с функцией проверки целостности цепи. (т.е. он издает звуковой сигнал, когда между пробами проходит ток).

Ручная пайка включает три этапа: позиционирование микросхемы, пайка. это и проверка вашей работы.

Размещение микросхемы

Во-первых, перепроверьте ориентацию. Верх чипа обычно отмечен с белой полосой или насечкой.Иногда появляется небольшая ямочка ( у микросхем памяти есть две ямки, но одна очень мелкая и должна быть игнорируется). На плате USB-SM большинство микросхем установлено в одинаковой ориентации, с «вершиной» фишки к верхней части карты, далеко от разъема PE-коробки. Есть несколько горизонтальных фишек (245-е) и у них их «верх» находится на обратной стороне карты, по направлению к USB-порты. Наконец, три микросхемы памяти и одна сопровождающая 74ALS259 устанавливаются в перевернутом виде, т.е. вершиной в сторону ПЭ-бокса разъем.Как правило, надпись на микросхеме должна совпадать с надписью на микросхеме. доска.

Конденсаторы и резисторы не имеют особой ориентации. Ты можешь просто хочу установить резисторы, чтобы можно было прочитать их маркировку. Заметным исключением является большой электролитический конденсатор: у этого есть паз на положительной стороне, который должен быть обращен к тыльной стороне доски (т.е. в сторону разъемов USB). Вы заметите, что маленький конденсаторы не помечены, как и лента, на которой они закреплены.Я предлагаю что вы маркируете эту ленту, как только открываете упаковку, чтобы не перепутать разные емкости …

Чтобы определить ориентацию светодиода, держите его перед источником света. источник. Вы увидите, что внутри находятся два электрода: один маленький и один. больше. Электрод большего размера должен идти туда, где> | условное обозначение напечатан на доске. Для основного светодиода это нижнее отверстие, для дополнительный светодиод на задней стороне карты, это верхнее отверстие.

Чтобы разместить чип, положите его поверх соответствующего отпечатка на в доска.С помощью утюга быстро коснитесь правого нижнего и верхний левый штифт, примерно на 1 секунду. Это должно растопить небольшое количество из припаять плату и закрепить микросхему на месте. Понимать что микросхема еще не припаяна должным образом: все, что мы сделали, это удержали ее в место. N.B. если вы сделали свою доску самостоятельно, или если вы заказали позолоченный плату, вам нужно будет нанести небольшое количество припоя на эти два колодки перед установкой микросхемы.

Убедитесь, что чип правильно выровнен.Самый простой способ — освещать плата снизу: сразу видно, правильно ли стоят штыри сидит на колодках. Не удовлетворяйте себя ничем меньшим, чем 100% идеальное выравнивание. На этом этапе очень легко исправить ошибки: трогать закрепленный штырь (ы) с паяльником, чтобы расплавить припой, и двигаться чип. После полной пайки несовпадения становятся кошмаром, так что не торопитесь. Особенно это актуально для микросхемы ISP1161: make Конечно все четыре стороны абсолютно идеально выровнены.

Пайка микросхемы

Для серии ’74ALS’ и микросхем памяти мой любимый метод — размещение провод припоя вдоль правой стороны микросхемы, касаясь всех булавки. Конец проволоки должен быть заподлицо с последним штырем. Прикоснись к этому последнему паяльником: это приведет к расплавлению припоя до в следующий штифт. Кратковременно коснитесь утюгом площадки перед первой булавкой, чтобы припой стекал как по штырю, так и по контактной площадке. потом повторить эта процедура «разжевывания» второй булавкой, третьей, и т.д., заканчивая тем, что вы закрепили.Повторите процесс на в Другая сторона. Если немного попрактиковаться, то для пайки микросхемы таким способом потребуется меньше минуты (но не торопитесь: это не гонка).

Для мизерных резисторов и конденсаторов мне проще депозит комок припоя на одной контактной площадке, чтобы захватить компонент пинцетом, и воткнуть один конец в расплавленный припой. Затем припаяйте другой конец как описанный выше. Наконец, вернитесь к первому концу и коснитесь пайки железо точка, в которой компонент встречается с контактной площадкой.Вы заметите, что там крышка 100 нФ очень близко к каждой микросхеме, мне было легче паять в сначала колпачок, потом фишка.

Пайка ISP1161 немного больше сложно, потому что контакты расположены так близко, что паяные перемычки имеют тенденцию появляться часто. Вот почему приятно иметь действительно узкие катушки припоя. Другой решение — использовать паяльную пасту: поскольку она наносится в холодном состоянии, вы можете всегда вытрите излишки. Затем вы расплавляете его, касаясь каждой булавки пайка утюгом в точке соприкосновения с площадкой.Обратите внимание, что Radio Shack продает паяльная паста (не Kester) по более разумной цене, чем Digikey …

При установке разъемов и переключателей обратите внимание, что они есть маленькие «выступы», которые следует вставлять в специальные отверстия в печатной плате, а затем сложил. Это означает, что механическое напряжение является не применяется к электрическим соединениям. Убедитесь, что складывание эти вкладки не помещают их в контакт со следом сигнала (вы можете нужно немного согнуть наружу, например для разъема USB-A).Просто быть на В целях безопасности я также припаял каждую вкладку к ее отверстию. SmartMedia соединитель имеет две пластиковые ручки, которые должны войти в два небольших отверстия на печатной плате. Делать обязательно припаяйте и большие контакты спереди: это обеспечит дополнительный стабильность.

Проверка

После того, как компонент припаян, вы должны убедиться, что он был правильно сделано. Есть две потенциальные проблемы: отсутствие соединений и пайка мостов.

При отсутствии соединения припой не распределился должным образом на обоих выводах. а также контактная площадка (или она недостаточно горячая) и не контактирует.К обнаруживать для них возьмите тестер непрерывности (функция доступна в большинстве мультиметры) и прикоснитесь одним электродом к верхней части штифта, другим — к контактной площадке, прочь из припоя. Если нет соединения, вы часто можете решить проблема просто прикоснувшись к паяльнику до точки, в которой контакт встречается в колодка. Иногда может потребоваться добавить немного припоя.

Паяные перемычки образуются, когда припоя было слишком много, и он образовывал шарик между соседними контактами. Их легко обнаружить по прозрачности, держа доска перед источником света.Вы также можете использовать непрерывность тестер но имейте в виду, что некоторые соседние контакты могут быть подключены к одному и тому же сигнал по дизайну. Так что, если вы не видите видимого моста, проверьте схемы. Чтобы очистить перемычку из припоя, поместите на нее оплетку для удаления припоя, затем трогать свой паяльник к оплетке на 2-3 секунды сверху перемычки: коса должна «пропить» излишки припоя. Убедитесь, что вы этого не сделали создать запрет на соединение в процессе …

При установке конденсаторов имейте в виду, что все 100 пФ установлены таким же образом по линиям электропитания.Так что это критично что вы проверяете наличие ярлыков каждый раз, когда паяете один из них. если ты припаять их всех, а затем сделайте проверку, вы никогда не узнаете, какой из них преступник! На самом деле, как правило, проверяйте каждую микросхему при ее установке.

Иллюстрированное руководство

Щелкните любое изображение, чтобы увеличить его.

Пайка конденсатора (или резистора)

Нанесите каплю припоя на одну площадку.

Поместите колпачок в расплавленный припой.

Поместите припой на другую сторону (или на обе).

Проверьте ярлыки.

Пайка TTL или микросхемы памяти

Нанесите минимум припоя на верхнюю правую площадку.	Поместите микросхему, расплавляя припой на этой контактной площадке.	Проверить совмещение с подсветкой.	Припаяйте нижнюю левую площадку. Еще раз проверьте центровку.
Припаяйте все остальные контактные площадки.	Проверьте ярлыки (также проверьте с подсветкой).	Проверить подключение (конечно, помогает узнать, что идет куда…).

Устранение потенциальных проблем:

Нет соединения. Устранение: добавить больше припоя.

Паяльная перемычка (ярлык).

Удаление перемычки с распаянной оплеткой.

Пайка ISP1161

Принцип такой же, как и для микросхем TTL: нанесите припой на один колодка закрепите в нем чип, проверьте совмещение (совет: используйте световой стол), тогда припаяйте противоположную площадку. Пайка оставшихся контактов упрощается за счет используя паяльную пасту, так как вы можете лучше контролировать количество: вам нужно очень маленький.

Самодельный световой стол (для проверки центровки).

Нанесение очень небольшого количества паяльной пасты с помощью штифта и зубочистки.

Создание доски

Я предлагаю вам построить доску поэтапно и проверить ее. после каждый шаг.

Нулевой шаг: настройка

Во-первых, выработайте правильное мышление: это будет очень весело, так не торопитесь.Нет необходимости закончить доску за один день, даже не в один уик-энд (хотя это возможно). Так что не торопитесь, положил слушайте мягкую музыку и делайте частые перерывы. Я знаю это увлекательно («Ok, еще одна фишка и я останавливаюсь «), но лучше сделать паузу надолго перед тем, как у вас заболела спина, у вас горят глаза или начинают дрожать руки. Если вы из тех, кто любит строить модельные галеоны или решать 2000 штук пазлы, вы понимаете, о чем я.

Во-вторых, достаньте подходящие инструменты. Нет ничего лучше неадекватных инструментов превратить кучу веселья в полный кошмар.Тебе нужно хорошее пинцет, Меня не волнует, сколько вы должны за это платить: они вам нужны. Ты также нужен эвтектический, узкосплавный припой и приличный паяльник. Сильный Лупа, желательно с подставкой, очень поможет. И вам также понадобится тестер непрерывности, или мультиметр с такой функцией.

А теперь приступим: на всякий случай начинайте каждый тест с удаление все карты из вашего PE-бокса, включая карту подключения (вам понадобится чтобы открутить винт в задней части полиэтиленовой коробки, чтобы освободить его).

Шаг первый: источник питания

Сначала устанавливаем только регуляторы напряжения (Q1, Q2), 47 мкФ конденсатор (C46) и крышки 100 нФ, которые находятся рядом с регуляторами (C34, C35). Также установите радиатор (HS1), желательно используя теплопроводящую пасту.

Затем поместите карту в PE-бокс и включите питание на 3 секунды. Перемена выключите питание и убедитесь, что регуляторы не горячие. Включите питание опять таки, на минуту или две. Убедитесь, что нет дыма и «пригоревшего» запах.В течение этого времени проверьте напряжение. Вы можете разместить отрицательный электрод вашего вольтметра на нижней пластине PE-коробки. А удобный место для проверки напряжения — это место, где переключатель выбора напряжения для Карта SmartMedia (SW3) будет. Соединения даже обозначены «+ 5V». и «3.3V» там.

Шаг второй: логика CRU

Установите четыре 74ALS245 (IC1, IC2, IC3, IC4), 74ALS688 (IC13), соседний 74ALS138 (IC14), первый 74ALS259 (IC16), их соответствующий Конденсаторы 100 нФ (C1, C2, C3, C4, C13, C14, C16), основной светодиод (LED1) и его 470 Ом резистор (R1), DIP-переключатель (SW1, все переключатели разомкнуты) и его 4.Сетевой резистор 7К (R14, похоже на микросхему, только бледно-голубой).

Снова поместите карту в PE-коробку и включите питание на короткое время. время: ни одна из стружек не должна нагреваться. Теперь можно поставить соединение карта обратно на место, затем включите PE-блок и консоль. Используя отладчик например EasyBug MiniMemory, переключите бит 0 CRU по адресу> 1F00: светодиод должен светиться.

Шаг третий: память

Для следующего шага установите оставшиеся микросхемы 74ALS (включая их 100 нФ), главный выключатель (SW2), три микросхемы памяти (IC26, IC27, IC28) и подтягивающие резисторы для Flash-EEPROM (R11 = 4.7К, R12 = 47К). Оставьте USB-контроллер и его схемы на потом, то же самое для схемотехника Smartmedia и ее микросхемы 74LVT245.

Опять же, сделайте дымовой тест перед подключением консоли. Убедись в главный выключатель переведен в положение «земля» (положение «TI») и SW4 в сторону позиции «TI» (если, конечно, вы не используете Geneve). Переключите бит CRU> 1F00, пока не загорится светодиод, затем обратитесь к памяти в > 4000. StrataFlash должен читаться как> FF до> 4FFF, затем случайный значения появятся в домене SRAM от> 5000 до> 5FFF.

Убедитесь, что вы можете писать все, что хотите, на> 5000 и выше, указание что SRAM в порядке. Затем напишите> 90 на> 4001, это поместит StrataFlash в режиме «чтения идентификатора чипа», и вы должны прочитать обратно производителя код (> 89), ID чипа и т. д. Запись> FF по нечетному адресу должен вернуть EEPROM в стандартный режим чтения.

Вы также можете записать произвольные данные в область> 5FF0-5FFF. Затем установите бит CRU> 1FF2 в 1: ваши значения должны исчезнуть, потому что это область теперь соответствует еще отсутствующему ISP1161.

Шаг четвертый: Схема SmartMedia

Далее устанавливаем разъем SmartMedia (CN4), два 74LVT245 буферы (IC24, IC25) и их байпасные крышки (C24, C25), подтягивание 1.5K резисторы (R3 — R6) и переключатель выбора напряжения (SW3). Вам не нужен выключатель если вы собираетесь использовать карты только на 3,3 вольта. В этом случае припаяйте кусок провода между средним отверстием переключателя и левым (с маркировкой 3,3 В).

Попробуйте прочитать биты CRU> 1FFA и посмотрите, переключается ли он, когда есть вставьте карту SmartMedia в разъем.Золотые контакты на SmartMedia карта должна быть обращена к доске, когда карта вставлена ​​(т.е. слева от PE-бокс).

Затем установите биты CRU> 1FF0 и> 1FF2 в 1, а бит CRU> 1FF4 к «0». Напишите> 70 по адресу> 4FFC: вы должны прочитать что-то вроде > C0 при> 4FF0.

Шаг пятый: схема USB

Наконец, установите микросхему ISP1161 (IC29): теперь у вас должен быть много опыта пайки, но см. выше для жала паяльника с этой сверхмалой микросхемой.Также установите USB разъемы (CN2, CN3) и все остальные компоненты: MOSFET (Q3), резисторы, конденсаторы, кристалл (XTAL1) и т. д. Второй светодиод (LED2) не является обязательным, также как и 1.5K подтягивание до 3,3 вольт (R7).

Для проверки микросхемы установите биты CRU> 1FF0 и> 1FF2 в ‘1’, затем записывать > B5 по адресу> 5FFF. Вы должны прочитать> 61 из 5FF4.

Изображение

Вот изображение конечного продукта версии 1.5. Если ты любопытный, У меня тоже есть картинка версии 1.1, здесь.

1161 : USB-контроллер ISP1161.
EEPROM : StrataFlash 8 мегабайт (вверх ногами).
SRAM : два 512 Кбайт SRAM (в перевернутом виде).

688 : 74ALS688 компаратор, 8 бит.
543 : 74F543 зарегистрированных трансиверов (2).
259 : 74ALS259 адресная защелка (3 для вывода CRU. Один вверх вниз).
251 : датчик 74ALS251 8-к-1 (вход CRU).
245 : трансиверы 74ALS245 (4).
175 : 74LAS175 четырехсторонняя защелка.
139 : 74ALS139 двойной декодер 2-в-4.
138 : 74ALS138 декодер 3-8 (3).
133 : вентиль 74ALS133 NAND, 13 входов.
125 : буфер с тремя состояниями 74LS125.
74 : 74LAS74 двойной триггер.
32 : 74ALS32 четырехъядерные ворота OR (2).
08 : 74LAS08 дуада И ворота.
04 : преобразователи с шестигранной головкой 74LAS04.

LVT : трансиверы 74LVT245, 3.3 вольта (2).
Q1 : регулятор напряжения, +5 вольт.
Q2: регулятор напряжения , +3,3 вольт.
Q3 : двойной МОП-транзистор.
XTAL : Кристалл, 6 МГц

LED1 и 2 : светоизлучающие диоды.
R13 : Сеть резисторов, 7x 22 Ом
R14 : Сеть резисторов, 7x 4,7 кОм

SW1 : 6x DIP-переключатель (адрес CRU, защита от записи)
SW2 : переключатель SP3T (TI-99 / 4A / Geneve / Off).
SW3 : переключатель SPDT (напряжение SmartMedia: 5 / 3,3 В)
SW2 : переключатель DPDT (TI-99 / 4A / Geneve).

USB A : два нисходящих порта USB.
USB B : один восходящий порт USB.
SmartMedia : Разъем для карты SmartMedia.

Нумерация узлов

IC1: 74ALS245
IC2: 74ALS245
IC3: 74ALS245
IC4: 74ALS245
IC5: 74LS125
IC6: 74F543
IC7: 74F543
IC8: 74ALS138
IC9: 74ALS139

ICALS 900: 743213 IC9: 74ALS139

ICALS 900: 74321148 : 74ALS688
IC14: 74ALS138
IC15: 74ALS251
IC16: 74ALS259
IC17: 74ALS259
IC18: 74ALS259
IC19: 74ALS08
IC20: 74ALS04
IC21: 74ALS175
IC22: 742474
IC22: 742474 IC25: 74LVT245
IC26: StrataFlash DA28F640J5A150
IC27: 512K SRAM (e.грамм. M68Z512W-70NC)
IC28: 512K SRAM
IC29: USB-контроллер ISP1161

Q1: регулятор напряжения 5 В TL780-05CKTER
Q2: регулятор напряжения 3.3 В UA78M33CDCYR
Q3: Двойной полевой МОП-транзистор ZXMP3A17

SW1: 6x DIP-переключатель
SW2: SP3T-переключатель
SW3: SPDT-переключатель
SW4: DPDT-переключатель

XTAL1: кристалл 6 МГц, 18 пФ

C1 — C35: керамические конденсаторы 100 нФ
C36 до C41: керамические конденсаторы 47 пФ
C42, C43: керамические конденсаторы 18 пФ
C44, C45: керамические конденсаторы 1 нФ
C46: электролитический конденсатор 47 мкФ

R1, R2: резисторы 470 Ом
R3 — R9: резисторы 1.5 кОм
R10, R11: резисторы 4,7 кОм
R12: резистор 47 кОм
R13: сеть резисторов, 7 x 22 Ом
R14: сеть резисторов, 7 x 4,7 кОм

CN2: 2 разъема USB-A
CN3: разъем USB-B
CN4: разъем SmartMedia

LED1: Желтый светодиод
LED2: Любой цвет

HS1: Радиатор

Редакция 1. 24.06.03
Редакция 2. 30.06.03 Добавлены изображение и правовая оговорка.

Версия 3. 01.10.03 Обновлено для платы версии 1.3
Редакция 4. 24.11.03 Добавлено иллюстрированное руководство. Обновлено до версии 1.5
Revision 5. 15.12.03 Добавлена ​​инструкция для Женевы без GenMod

Вернуться на страницу USB-SM

Вернуться на технические страницы TI-99 / 4A

От 12 В до 24 В при 1 А Повышающий импульсный стабилизатор с использованием LM2585

Схема

Описание

Повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный на базе регулятора LM2585-ADJ производства Texas Instruments.Эта ИС была выбрана из-за ее простоты использования, минимального количества внешних компонентов и ее способности управлять выходным напряжением с помощью резисторов обратной связи (R1, R2). Переключающий / силовой транзистор NPN встроен в регулятор и способен выдерживать максимальный ток 3 А и максимальное напряжение 65 В. Частота переключения определяется внутренним генератором и составляет 100 кГц.

Выключатель питания представляет собой устройство 3-A NPN, которое может выдерживать напряжение 65 В. Выключатель питания защищают цепи ограничения тока и температуры, а также цепь блокировки пониженного напряжения.Эта ИС содержит внутренний генератор с фиксированной частотой 100 кГц, который позволяет использовать небольшие магниты. Другие функции включают режим плавного пуска для снижения пускового тока во время пуска, управление режимом тока для улучшенного отклонения входного напряжения и переходных процессов выходной нагрузки, а также поцикловое ограничение тока. Для системы электропитания указан допуск выходного напряжения ± 4% в пределах указанных входных напряжений и условий выходной нагрузки.

Технические характеристики

• В _в : 10-15 В постоянного тока
• В _выход : 24 В постоянного тока
• I _из : 1A (может достигать 1.5А с принудительным охлаждением)
• Частота переключения: 100 кГц

Схема представляет собой простую схему топологии ускорения, основанную на таблице данных. Входные конденсаторы и диод следует размещать достаточно близко к регулятору, чтобы свести к минимуму влияние индуктивности дорожек печатной платы. IC1, L1, D1, C1, C2 и C5, C6 — основные части, используемые при преобразовании напряжения. Конденсатор C3 — это высокочастотный шунтирующий конденсатор, и его следует размещать как можно ближе к IC1.

Все компоненты выбраны из-за их низких характеристик потерь.Таким образом, выбранные конденсаторы имеют низкое ESR, а выбранная катушка индуктивности имеет низкое сопротивление постоянному току.

При максимальной выходной мощности IC1 выделяет значительное количество тепла, и по этой причине мы установили его непосредственно на пластину заземления, чтобы добиться максимального рассеивания тепла.

Блок-схема

Измерения

Канал 2: пульсации выходного напряжения с входом 12 В и выходом 24 В при 500 мА — 5,3 В (пиковый) — Канал 3: напряжение на контакте 4 IC1Ch2: пульсации выходного напряжения с входом 12 В и выходом 24 В при 1 А — 4.6Vpp — Ch3: напряжение на контакте 4 IC1

Тепловые характеристики

Vin = 12 В, Vout = 24 В при 500 мА AVin = 12 В, V выход = 24 В при 1 A

Фотографии

Если вы хотите получить печатную плату, мы можем отправить вам ее за 6 долларов (доставка по всему миру). Нажмите здесь, чтобы связаться с нами.

Список деталей

Деталь	Значение	Пакет	MPN	Номер Mouser
C1 C2	33 мкФ 25 В 1 Ом	6.3 x 5,4 мм	UWX1E330MCL1GB	647-UWX1E330MCL1
C3	0,1 мкФ 50 В 0 Ом	1206	C1206C104J5RACTU	80-C1206C104J5R
C4	1 мкФ 25 В	1206	C1206C105K3RACTU	80-C1206C105K3R
C5 C6	220 мкФ 35 В 0,15 Ом	10 x 10,2 мм	EEE-FC1V221P	667-EEE-FC1V221P
Д1	0.45 В 3A 40 В Schottky	SMB	B340LB-13-F	621-B340LB-F
IC1	LM2585S-ADJ	TO-263	LM2585S-ADJ / NOPB	926-LM2585S-ADJ / NOPB
L1	120 мкГн 0,04 Ом	30,5 x 25,4 x 22,1 мм	PM2120-121K-RC	542-PM2120-121K-RC
R1	28 кОм	1206	ERJ-8ENF2802V	667-ERJ-8ENF2802V
R2 R3	1.5 кОм	1206	ERJ-8ENF1501V	667-ERJ-8ENF1501V
R4	1 кОм	1206	RT1206FRE07931KL	603-RT1206FRE07931KL
LED1	КРАСНЫЙ LED 20 мА 2,1 В	0805	599-0120-007F	645-599-0120-007F

Подключения

Gerber View

Симуляторы

Мы выполнили моделирование повышающего DC-DC преобразователя LM2585, используя онлайн-инструменты TI WEBENCH, и некоторые результаты представлены здесь.

Первый график — это график BODE без обратной связи. На этом графике мы видим график зависимости УСИЛЕНИЯ от ЧАСТОТЫ в диапазоне 1 Гц — 1М и ФАЗЫ от ЧАСТОТЫ в том же диапазоне. Этот график полезен, поскольку он дает нам подробное представление о стабильности контура и, следовательно, о стабильности и производительности нашего преобразователя постоянного тока в постоянный.

График Боде разомкнутого контура регулирования

Что интересно на этом графике, так это « запас по фазе » и « запас по усилению ». Запас усиления — это усиление для сдвига фазы -180 градусов , а запас по фазе — это разность фаз от 180 градусов для усиления 0 дБ , как показано на графике выше.Чтобы система считалась стабильной, должен быть достаточный запас по фазе (> 30 градусов) для усиления 0 дБ или, когда фаза составляет -180 градусов, усиление должно быть меньше 0 дБ.

На графике выше мы видим, что запас по фазе составляет ~ 90 градусов, и это гарантирует, что преобразователь постоянного тока в постоянный будет стабильным во всем диапазоне измерений.

Следующий график моделирования — график Входной переходный процесс во времени.

Моделирование переходных процессов на входе

На этом графике мы видим, как восстанавливается выходное напряжение, когда входное напряжение изменяется с 10 до 15 В.Мы видим, что через 4 мс после ступенчатого изменения входного напряжения выход восстанавливается до нормального выходного напряжения 24 В.

Следующий график — переходная нагрузка.

Моделирование переходных процессов нагрузки

Переходный процесс нагрузки — это реакция выходного напряжения на внезапные изменения нагрузки или I _out . Мы видим, что выходной ток внезапно меняется с 0,1 А до 1 А, а выходное напряжение падает до 23,2 В, пока не восстановится примерно через 3 мс. Мы также видим, что когда нагрузка снижается с 1 А до 0,1 А, выходное напряжение возрастает до ~ 25,5 В, а затем звонит, пока не восстановится до 24 В примерно за 4 мс.

На последнем графике показана работа в установившемся режиме преобразователя постоянного тока в постоянный при выходном токе 1 А.

На этом графике показаны смоделированные пульсации выходного напряжения и ток катушки индуктивности. Мы видим, что пульсации выходного напряжения составляют ~ 0,6Vpp, а пиковый ток индуктора составляет 2,4A. Используемый нами индуктор рассчитан на максимальный ток 5,6 А постоянного тока, поэтому он может легко выдерживать такой рабочий ток без значительного нагрева катушки.

Данные рабочей точки (Vin = 13V, Iout = 1A)

Рабочие значения
	Частота широтно-импульсной модуляции (ШИМ)	Частота	100 кГц
	Режим непрерывной или прерывистой проводимости	Режим	Cont
	Общая выходная мощность	Надутый	24.0 Вт
	Vin рабочая точка	Вин Оп	13,00 В
	Iout рабочая точка	Iout Op	1,00 А
Рабочая точка при Vin = 13,00 В, 1,00 A
	График Боде Частота кроссовера, индикация полосы пропускания питания	Перекрестная частота	819 Гц
	Рабочий цикл ШИМ в устойчивом состоянии, пределы диапазона от 0 до 100	Рабочий цикл	48.3%
	Эффективность устойчивого состояния	КПД	93,2%
	Температура перехода IC	IC Tj	65,2 ° С
	IC Сопротивление переходу к температуре окружающей среды	IC ThetaJA	34,9 ° C / Вт
Текущий анализ
	Действующий ток пульсации входного конденсатора	Cin IRMS	0.14 А
	Выходной конденсатор RMS пульсации тока	Cout IRMS	0,48 А
	Пиковый ток в ИС для установившейся рабочей точки	IC IPK	2,2 А
	IC Максимальный номинальный пиковый ток	IC Ipk Max	3,0 А
	Средний входной ток	В среднем	2,0 ​​А
	Пульсации тока индуктора, размах	л ИПП	0.50 А
Анализ рассеиваемой мощности
	Рассеиваемая мощность входного конденсатора	Cin Pd	0,01 Вт
	Рассеиваемая мощность выходного конденсатора	Cout Pd	0,035 Вт
	Рассеиваемая мощность диода	Диод Pd	0,45 Вт
	Рассеиваемая мощность IC	IC Pd	1.0 Вт
	Рассеиваемая мощность индуктора	L Pd	0,16 Вт

Настройка выходного напряжения

Выходное напряжение настраивается R1, R2 в соответствии со следующим выражением (Vref = 1,23V)

В _ВЫХ = В _REF (1 + R1 / R2)

Если R2 имеет значение от 1k до 5k, мы можем использовать это выражение для вычисления R1:

R1 = R2 (V _OUT / V _REF -1)

Для лучшего теплового отклика и стабильности рекомендуется использовать резисторы с 1% -ной металлической пленкой.