Диммер (регулятор мощности) на тиристоре и расчёт среднего напряжения.

Диммер -это прибор для регулировки мощности ламп накаливания, обогревателей, паяльников и другой подобной нагрузки не имеющей (за исключением малого "паразитного") реактивного сопротивления. Распространённая схема димера:

Рисунок 1 - Диммер на тиристоре

На вход моста подаётся синусоидальное напряжение на его выходе напряжение имеет форму:

Рисунок 2 - Форма напряжения на выходе моста

Тиристор с данной схемой управления "обрезает" половинки синусоиды:

Рисунок 3 - Форма напряжения на нагрузке

Чем больше сопротивление тем дольше заряжается конденсатор, тем более "обрезанными" будут половинки синусоиды и тем меньше будет среднее значение напряжения на нагрузке. На первый взгляд может показаться что регулировка мощности возможна только от максимальной до половины максимальной но на практике наблюдается интересный эффект при больших сопротивлениях резистора R2 мощность м.б. меньше половины максимальной, можно посмотреть и про него упомянуто в видео:

Не понятно почему так происходит но есть предположение что это происходит по тому что конденсатор не успевает заряжаться и открытие тиристора происходит через некоторое количество периодов т.о. происходит регулировка мощности но немного другим способом, не "обрезанием" половинок синусоиды а пропусканием некоторого количества периодов:

Рисунок 4 - Регулировка мощности пропусканием периодов

Среднее значение напряжения на нагрузке при регулировке первым способом, зная угол открытия тиристора, (в данном случае) можно найти по формуле:

Где Um-амплитудное значение напряжения на выходе моста (примерно равно (а точнее меньше на 2 падения напряжения на открытом диоде) амплитудному значению напряжения в сети), φ - угол открытия тиристора которой ввиду сложности процессов определить не просто. Если бы напряжение на RC цепи было синусоидальным то φ можно было бы определить по формуле: φ=arctg(310*R*C) но оно имеет другую форму и постоянную составляющую.  φ можно определить для регулятора без моста, такой регулятор и регулятор на реле показаны на видео:

Они очень простые и их можно собрать быстро. Регулятор на реле, к тому же, более универсален чем на тиристоре но он менее долговечен. Регулятором на реле можно регулировать мощность на постоянном токе и при низких напряжениях, он м.б. с гальванической развязкой т.к. контакты реле гальванически развязаны с обмоткой. Если поставить конденсатор с большей ёмкостью, чем в том который показан на видео выше, то этот регулятор на реле хорошо подойдёт для регулировки мощности достаточно инерционных нагревательных элементов например больших печей или мощных паяльников. Но если попытаться этим регулятором регулировать мощность нагрузки с достаточно большим реактивным сопротивлением то контакты реле будут сильно искрить и реле долго не прослужит (но всё равно дольше тиристора). Среднее значение напряжения, при известном угле управления, можно рассчитать в программе:

φ=(от 0 до 90 градусов)
амплитудное напряжение сети=

среднее напряжение на нагрузке=В
canvas не поддерживается браузером.

КАРТА БЛОГА (содержание)

Усилитель на TDA2005.

TDA2005 - микросхема мостовой или стерео усилитель на 20Вт. Собрать TDA2005 как мостовой усилитель можно например по такой схеме:

Рисунок 1 - Усилитель на TDA2005

Плату можно быстро изготовить из небольшого куска двустороннего фольгированного стеклотекстолита вырезанием канавок надфилем, отвёрткой или другими подходящими для этого инструментами:

 Микросхему лучше поставить на радиатор со специальной прокладкой для лучшего теплоотвода.

Для усилителя на TDA2005 нужно больше обвязки, поэтому он сложнее для сборки, чем для усилителя на ILA7056B но TDA2005 мощнее чем ILA7056.

TDA2005 можно нагрузить на динамик с активным сопротивлением обмотки 4Ом, питание при этом м.б. от 8 до 18В. Источник питания д.б. соответствующий т.е. на мощность не менее 20Вт но лучше чтобы он был хотя бы на 30Вт.
КАРТА БЛОГА (содержание)

Простое реле с таймером.

Устройство периодического автоматического включения/выключения нагрузки, схема которого приведена на рисунке 1, просто в изготовлении и может делать задержки достаточно большие для практического применения. Данное устройство может использоваться для регулировки мощность некоторых устройств если ёмкость конденсатора будет небольшой а сопротивления резисторов R1 и R2 будут регулируемыми (при этом последовательно с резистором R1 должен быть резистор с сопротивлением например 4.7кОм иначе можно случайно испортить источник питания (если он не имеет защиты от к.з.) или резистор R1 (если источник очень мощный)). Рассмотрим схему:

Рисунок 1 - Простое реле с таймером

Работает схема так:
После подачи питания конденсатор C1 начинает заряжаться через резисторы R1 и R2, это напряжение уменьшается в 2 раза делителем на R3 и R4 и подается на затвор транзистора VT1, когда напряжение на затворе становится таким что ток через этот транзистор становится достаточным для срабатывания реле K1 (это напряжение далее будем называть Ugvt1) срабатывает реле K1, контакты K1.1 и K1.2 переключаются, напряжение на затворе становится равным напряжению на конденсаторе C1, конденсатор C1 разряжается через резистор R2 и землю на себя, когда напряжение на конденсаторе уменьшается до Ugvt1 реле срабатывает, переключатели K1.1 и K1.2 переходят в исходное состояние и цикл повторяется за ново.

Напряжение Ugvt1 можно определить экспериментально. Сопротивления резисторов R3 и R4 должны быть как можно больше, если пренебречь проводимостями этих резисторов  и некоторыми другими паразитными параметрами то можно примерно рассчитать задержки:

Напряжение питания данного устройства (Uп) должно быть равно (или немного больше) напряжению на которое рассчитана обмотка реле. Транзистор VT1 не обязательно IRF620 можно использовать любой другой подходящий. В этом видео показано как проверить такой полевой транзистор с изолированным затвором.

Примерно рассчитать задержки можно в программе:

C1= Ф мФ мкФ нФ пФ
R1= Ом кОм МОм
R2= Ом кОм МОм
Uп=В
Ugvt1=В

tвкл.нагр1(выкл.нагр2)= с минут часов мс мкс нс
tвыкл.нагр1(вкл.нагр2)= с минут часов мс мкс нс
T= с минут часов мс мкс нс
canvas не поддерживается браузером.

КАРТА БЛОГА (содержание)

Датчик магнитного поля.

Для обнаружения магнитного поля могут применяться датчики Холла. Датчик Холла используются например в бесколлекторных электродвигателях, системах зажигания автомобилей, датчиках тока и т.д. Датчик Холла бесколлекторного двигателя может выглядеть так:

Ток в таком датчике проходит от вывода "+I" к выводу "-I", при появлении магнитного поля силовые линии которого проходят через датчик, при расположении как на фотографии выше, от наблюдателя между выводами "U+" и "U-" возникает соответствующая разность потенциалов. Помимо описанных выше для такого датчика можно найти и другие применения. Если имеется такой датчик то его можно проверить используя например такую схему:

Рисунок 1 - Датчик магнитного поля

Датчик Холла под воздействием магнитного поля создаёт разность потенциалов которая управляет полевым транзистором VT1 сопротивление которого меняется в результате чего изменяется ток светодиода и яркость его свечения причём эта яркость, в данной схеме, зависит от направления и напряжённости магнитного поля проходящего через датчик Холла.

КАРТА БЛОГА (содержание)

Усилитель на микросхеме AN5265.

AN5265 это ещё одна (помимо ILA7056B) микросхема-усилитель применяющаяся в телевизорах. Для AN5265 нужно больше обвязки чем для ILA7056B но тем не менее на этой микросхеме тоже получается неплохой усилитель.

Рисунок 1 - Усилитель на микросхеме AN5265

Выводы 1 и 9 микросхемы можно объединить и подавать питание 9...12В от одного источника. Из схемы видно что выходной каскад усиления в данной микросхеме полумостовой (у ILA7056B выходной каскад - полный мост) поэтому нужны конденсаторы C6, C7. На вывод 6 подаётся обратная связь с выхода. На вывод 2, через конденсатор, подаётся входной сигнал. На вывод 4 подаётся напряжение (с делителя на резисторе R1) от 0 до +питания для регулировки громкости. Вывод 3 - для выключения звука. Весь усилитель можно разместить на небольшой плате.

Микросхему необходимо присоединить к радиатору для охлаждения. При работе с динамиком сопротивление обмотки которого 16Ом без радиатора микросхема нагревается сильно и возможно долго не проработает. На микросхеме AN5265 получается неплохой усилитель.

доп. проверка усилителя

КАРТА БЛОГА (содержание)

Датчик электрического поля на полевых транзисторах.

Полевые транзисторы можно использовать в устройствах для обнаружения электрических полей. Принципиальная электрическая схема одного из таких устройств приведена на рисунке:

Рисунок 1 - Датчик электрического поля

Транзистор КП303 можно использовать с любым буквенным индексом. Резистором R2 устанавливается рабочая точка транзистора VT2 (грубо говоря этим резистором можно настраивать чувствительность датчика). Источником питания G1 может быть например одна батарейка "крона". Транзистор КП303 реагирует на внешние электрические поля изменяя сопротивление сток-исток, при этом изменяется напряжение на затворе VT2 это напряжение изменяет сопротивление транзистора VT2 в результате чего изменяется ток проходящий через светодиод VD1 и следовательно интенсивность его свечения. Транзистор КП303 может выглядеть так:

Цифра 3 на корпусе означает транзистор КП303, буква "И" означает индекс "И" транзистора КП303, остальные два знака это изготовитель и дата изготовления. Цоколёвка транзистора КП303:

Транзистора IRF620:

Вместо IRF620 можно использовать какой либо другой подходящий транзистор (например IRF630). Данный датчик электрических полей может реагировать на излучения например от маршрутизатора с работающим WIFI, телевизора, холодильника, наэлектризованного пакета, некоторой обуви при ходьбе или прыжках и т.д. Пример работы датчика на видео:

КАРТА БЛОГА (содержание)

Простейший мультивибратор для начинающих 2.

Мультивибратор рассмотренный в этой статье может применяться для периодических включений/выключений каких либо электроприборов или электро-устройств если внести некоторые изменения в него. Для начала рассмотрим простую схему, принцип её работы, необходимые детали и сборку простого мультивибратора на электромагнитном реле.

Рисунок 1 - Простейший мультивибратор 

После подачи питания ток начинает проходить через обмотку реле K1, эта обмотка начинает притягивать якорь реле размыкая т.о. контакты K1.2 которые нормально замкнуты. Далее некоторое время заряжается конденсатор C1 через обмотку реле K1 и резистор R1, в это время ток протекающий через обмотку K1 уменьшается, в момент когда этот ток уменьшается на столько что сила пружины замыкающей, нормально замкнутые, контакты K1.2 становится больше силы магнитного притяжения размыкающей эти контакты происходит замыкание, нормально замкнутых, контактов K1.2. После чего эти контакты снова размыкаются т.к. через них (в момент замыкания) и обмотку реле протекает ток, конденсатор в этот момент (эта задержка возникает из за инерционности реле) успевает немного разрядится. После чего все процессы повторяются. Рассмотрим детали и сборку:

Для того чтобы при работе данного мультивибратора, нормально замкнутые, контакты оставались дольше замкнутыми можно добавить резистор так как показано на схеме:

Рисунок 2 - Простейший мультивибратор 

Теперь после замыкания, нормально замкнутых, контактов К1.2 конденсатор C1 будет дольше разряжаться через R1 контакты К1.2 и R2. Во время разряда этого конденсатора напряжение на обмотке реле K1 будет повышаться, ток протекающий через эту обмотку тоже будет увеличиваться. Этот ток увеличится до определённого значения и контакты K1.2 разомкнутся. Т.к. к размыканию приводит ток протекающий через обмотку K1, контакты K1.2 и резистор R2 а сопротивление резистора R2 достаточно высокое для того чтобы реле не сработало при обычном напряжении питания то для работы этого мультивибратора напряжение питания необходимо увеличить.

Из этого видео видно что частота тиканья второго мультивибратора не сильно отличается от частоты тиканья часов, Можно предположить что мультивибратор тикает примерно 1 раз в секунду при ёмкости конденсатора 1000мкФ. Возможно если увеличить эту ёмкость в 10 раз т.е. поставить конденсатор С1 на 10000мкФ=10мФ то мультивибратор будет тикать примерно раз в 10с. Т.к. у реле имеется ещё одна свободная группа контактов K1.1 то её можно использовать для периодического включения/выключения каких либо электроприборов или электро-устройств. КАРТА БЛОГА (содержание)

Реле времени на полевом транзисторе.

Простое реле времени (или простое реле времени для начинающих 2) на биполярном транзисторе не сложно в изготовлении но на таком реле нельзя получить большие задержки. Длительность задержки определяет RC-цепь состоящая (для реле времени да биполярном транзисторе) из конденсатора, резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер транзистора. Чем больше ёмкость конденсатора тем больше задержка. Чем больше суммарное сопротивление резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер тем больше задержка. Увеличить сопротивление перехода база-эмиттер, для получения большой задержки, нельзя т.к. это неизменный параметр используемого транзистора. Сопротивление резистора в цепи базы нельзя увеличивать до бесконечности т.к. транзистору для открытия требуется ток, как минимум, в h21э меньший чем ток для необходимый для включения реле. Если например для включения реле требуется 100мА, h21э=100 то для открытия транзистора требуется ток базы Iб=1мА. Для открытия полевого транзистора с изолированным затвором большой ток не требуется, в данном случае можно даже пренебречь этим током и считать что ток для открытия такого транзистора не требуется. Полевой транзистор с изолированным затвором управляется напряжением поэтому можно использовать RC цепь с любым сопротивлением и следовательно делать любые задержки. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 - Реле времени на полевом транзисторе

Эта схема похожа на схему с биполярным транзистором из предыдущей стати только здесь вместо биполярного транзистора n-MOSFET (n канальный полевой транзистор с изолированным затвором (и индуцированным каналом)) и добавлен резистор (R1) для разряда конденсатора C1. Резистор R3 не обязателен:

Рисунок 2 - Реле времени на полевом транзисторе без R3

Полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть испорчены статическим электричеством поэтому с ними нужно обращаться аккуратно: стараться не касаться вывода затвора руками и заряженными предметами, по возможности заземлять вывод затвора и т.д. 

Процесс проверки транзистора и готового устройства показан на видео:

Т.к. на параметры RC цепи пренебрежимо мало влияют параметры транзистора то расчёт длительности задержки осуществить достаточно несложно. В данной схеме на длительность задержки по прежнему влияет длительность удерживания кнопки и чем меньше сопротивление резистора R2 тем слабее это влияние, но не стоит забывать о том что этот резистор нужен для ограничения тока в момент замыкания контактов кнопки, если его сопротивление сделать слишком низким или заменить перемычкой то при нажатии на кнопку может выйти из строя блок питания или сработать его защита от к.з. (если она есть), контакты кнопки могут приплавиться друг к другу, к тому же данный резистор ограничивает ток при установке резистором R1 минимального сопротивления. Резистор R2 также понижает напряжение (UCmax) до которого заряжается конденсатор C1, при нажатой кнопке SB1, что приводит к уменьшению длительности задержки. Если сопротивление резистора R2 низкое то на длительность задержки оно влияет незначительно. На длительность задержки влияет напряжение на затворе относительно истока при котором транзистор закрывается (далее напряжение закрытия). Для расчёта длительности задержки можно воспользоваться программой: 

R1= Ом кОм МОм
R2= Ом кОм МОм
C1= Ф мФ мкФ нФ пФ
Напряжение питания = В
Напряжение закрытия= В (3.8 для IRF620)

Задержка t= с минут часов мс мкс нс
UCmax=В

КАРТА БЛОГА (содержание)

Простое реле времени для начинающих 2.

Реле времени, схема которого приведена в предыдущей статье, устроено просто но его можно изменить для более удобного использования заменив переключатель кнопкой. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 - Реле времени

Теперь конденсатор постоянно подключён к базе. После нажатия на кнопку SB1 конденсатор C1 начнёт заряжаться через резистор R1, транзистор VT1 в первый момент времени после нажатия на кнопку будет закрыт, после того как конденсатор С1 зарядится, до некоторого напряжения, откроется транзистор VT1, после этого конденсатор будет продолжать заряжаться до тех пор пока кнопка не будет отпущена. Если сопротивление резистора R1 будет достаточно низким то это произойдёт достаточно быстро для того чтобы этого не было заметно и показалось что транзистор открывается и включает реле сразу после нажатия на кнопку. После отпускания кнопки конденсатор будет некоторое время (время задержки) разряжаться через R2 и базу VT1 удерживая транзистор VT1 в открытом состоянии, через обмотку реле K1 будет протекать ток и контакты K1.1 этого реле будут замкнуты в течении времени задержки. Время при котором контакты замкнуты = времени задержки + (время удерживания кнопки - время заряда конденсатора до открытия транзистора на столько чтобы контакты K1.1 замкнулись). Время задержки - это время в течении которого конденсатор разряжается до напряжения (для данной схемы примерно 0.68В) при котором происходит разъединение контактов K1.1. Т.к. сопротивление база-эмиттер изменяется при изменении напряжения то рассчитать точное время задержки очень непросто но можно попытаться (программа для расчёта времени заряда/разряда конденсатора на странице: RC-цепь.). Если Сопротивление резистора R1 будет достаточно высоким то можно регулировать длительность задержки изменением длительности удерживания кнопки (ещё один плюс данной схеме по сравнению с предыдущей). Время задержки в данной схеме примерно 25с но его можно увеличить увеличением ёмкости конденсатора C1.

КАРТА БЛОГА (содержание)

Простое реле времени для начинающих.

Реле времени может быть одним из самых простых, в изготовлении, электронных устройств, но не смотря на это у начинающих радиолюбителей (электротехников, электронщиков и т.д.) могут возникать трудности при его изготовлении. Нет ничего страшного если что то не получается с первого раза. Однако при работе с высоким напряжением очень важна осторожность и внимательность. Напряжение не выше 24В безопасно. Простое реле времени можно изготовить с одним биполярным транзистором, для этого понадобятся детали:

  Мультиметром можно определить назначения выводов диода:

Мультиметром можно определить активное сопротивление обмотки реле:

Отношение напряжения питания к активному сопротивлению обмотки не должно быть больше максимального тока коллектора Iкmax используемого транзистора (для КТ315 Iкmax=100мА=0.1А). Мультиметром можно, также как и диод, проверить транзистор:

После проверки деталей можно собирать устройство по схеме:

Рисунок 1 - Реле времени

Принцип работы схемы прост:

Когда переключатель S1 находится в положении "заряд" (см. рисунок 1) конденсатор С1 заряжается через резистор R1 (сопротивление этого резистора не должно быть слишком низким). Если при заряженном конденсаторе C1 переключатель перевести в положение "вкл." (см. рисунок 1) то этот конденсатор будет разряжаться через резистор R2 и базу транзистора VT1. При разряде конденсатора контакты реле будут замкнуты до тех пор пока ток коллектора не станет достаточно низким для того чтобы произошло разъединение контактов.

КАРТА БЛОГА (содержание)