В статье рассмотрена несложная схема сетевого регулятора с дискретным изменением мощности на нагрузке. В отличие от схемы, приведенной в [1], в этой конструкции не используются оптопары и отдельный источник питания. Это упростило конструкцию и снизило её стоимость. В предлагаемой конструкции также используется принцип подачи нескольких периодов сетевого напряжения на нагрузку за фиксированный промежуток времени. Количество периодов сетевого напряжения, поступающих на нагревательный прибор, можно регулировать с помощью галетного переключателя. Количество позиций переключателя равно десяти. Таким образом, мощность на нагрузке изменяется ступенями с шагом 10%, что для бытовых целей вполне достаточно.
Схема устройства показана на рис.1. Момент перехода сетевого напряжения через ноль определяет схема, выполненная на транзисторах VT1, VT2. Эта схема неоднократно применялась автором и другими радиолюбителями и зарекомендовала себя с наилучшей стороны. На резисторе R5 в момент перехода сетевого напряжения через ноль образуется короткий импульс отрицательной полярности. Следовательно, период следования импульсов кратен 10 мс. Для увеличения периода следования импульсов применяется деление частоты следования импульсов на четыре с помощью двух последовательно соединенных счетных триггеров, выполненных на D-триггерах микросхеме DD2. Предварительно импульсы, образующиеся на резисторе R5, инвертируются элементом DD1.1. С выхода 1 микросхемы DD2 импульсы с периодом следования 40 мс поступают на микросхему DD3. Эта КМОП-микросхема представляет собой десятичный счётчик импульсов с дешифратором. Дешифратор этой микросхемы имеет десять выходов. При низком логическом уровне на входах CP и R счётчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе CN. Таким образом, последовательно на каждом из выходов появляется положительный импульс длительностью 40 мс, синхронно с поступающими на вход. По окончании подсчета 10 импульсов и поступлении на вход следующего на выводе Q0 вновь появится импульс. Следовательно, промежуток времени, в течение которого производится управление мощностью на нагрузке, равен 400 мс. Для изменения мощности от минимального до максимального значения в течение этого периода необходимо изменять количество импульсов, поступающих на нагрузку. Это осуществляется переключателем SA1, который коммутирует импульс с необходимого выхода счетчика с дешифратором на RS-триггер. Этот триггер выполнен на элементах DD1.2, DD1.3 по известной схеме.
Рис. 1
С выхода Q0 микросхемы DD3 триггер по входу 9 элемента DD1.2 положительным импульсом устанавливается в нулевое состояние, которое является разрешающим для работы элемента DD1.4. Короткие импульсы с резистора R5 проходят на выход элемента DD1.4 е инверсией. При этом открывается транзистор VT3, и по управляющему входу симистора VS1 производит его включение. Надо отметить, что включение триака производится отрицательными импульсами относительно электрода М1. При этом полярность напряжения между электродами М1 и М2 может быть любой. Для большинства современных симисторов этот режим является нормальным. Причём включение триака происходит в самом начале полупериода.
На нагрузку поступают периоды сетевого напряжения до тех пор, пока с движка переключателя SA1 на вход 5 элемента DD1.3 не поступит положительный импульс. В этом случае триггер установится в единичное состояние, и элемент DD1.4 прекращает пропускать импульсы на выход 11. Транзистор VT3 закрывается и перестает пропускать открывающие импульсы на управляющий электрод триака. Вследствие этого симистор закрыт, и нагрузка обесточена. Как следует из описания, с помощью переключателя SA1 можно изменять количество поданных периодов напряжения на нагрузку за нормированный интервал времени 400 мс. В первом положении переключателя SA1 триггер переключается только на короткое время, на нагрузку подаётся только 10% мощности. В десятом положении, наоборот, на нагрузку подаётся 100% мощности.
На схеме рис.1 переключатель SA1 показан в положении, при котором на нагрузке выделяется 90% мощности.
Питание устройства осуществляется через гасящий конденсатор С1, резистор R1 и однополупериодный выпрямитель на VD1, VD2 со стабилитроном VD3 на выходе, который стабилизирует напряжение питания микросхем. Конденсаторы С2 и СЗ являются сглаживающими пульсации выпрямленного напряжения. Индикатором наличия напряжения на нагрузке служит светодиод HL1.
Конструкция и детали
Конденсатор С1 типа К73-17 или аналогичный импортный, на рабочее напряжение не менее 400 В. Конденсатор С2 керамический, а СЗ электролитический любой фирмы. Постоянные резисторы отечественные типа МЛТ или импортные. Диоды вполне допустимо заменить отечественными типа КД209Б. Стабилитрон можно использовать на напряжение от 5 до 9 В типа Д808, Д809, Д814А, Д814Б или импортный. Транзисторы заменяются аналогичными отечественными или импортными. Микросхема К561ЛЕ5 имеет импортный аналог CD4001, К561ТМ2 — CD4013, а К561ИЕ8 — CD4017. Светодиод может быть любого типа. Галетный переключатель на одиннадцать положений и одно направление.
Конструкция размещена в корпусе из изоляционного материала. Автор использовал корпус от промышленного регулятора температуры РТ-3. От этого регулятора использован и радиатор для симистора. Все радиоэлементы размещены на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 60×70 мм и толщиной 1,5 мм. Симистор установлен на ребристый радиатор через слюдяную прокладку. Монтаж внутри корпуса выполнен проводом МГТФ-0,7.
Размещение радиодеталей и токопроводящих дорожек на плате показано на рис.2. Собранный из заведомо исправных деталей регулятор мощности налаживания не требует. Все характеристики регулятора аналогичны приведенным в [1].
Рис. 2
Литература
- Белоусов О. Дискретный сетевой регулятор мощности на нагрузке // Радиоаматор. — 2015. — №2 — С.38-41.
Автор: Олег Белоусов, г. Черкассы