Универсальный регулятор мощности для паяльников
21 Май 2022г | Раздел: Работы читателей
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. К идее создать данного «монстра» меня подтолкнула статья о регуляторе мощности для паяльника.
Дело в том, что кроме паяльников на 220 В у меня завалялось несколько низковольтных экземпляров на 36 В с мощностями 25 и 65 Вт. Вот я и подумал: а почему бы не переработать вышеуказанную схему под них?
А чуть позже загорелся мыслью сделать этакий гибрид — универсальный регулятор, позволяющий подключать как 220-вольтовые паяльники, так и низковольтные с питанием от 36 В и менее.
Причем реализовать все это одной схемой, а коммутацию режимов осуществлять галетным переключателем или тумблером с несколькими группами контактов. Так сказать на все случаи жизни. Итак, схема.
ПРИМЕЧАНИЕ №1: я не являюсь супермега-радиолюбителем и асом в схемотехнике. Я обычный самодельщик-дилетант, имеющий весьма посредственные знания. Просто иногда от нечего делать занимаю свои руки всякими поделками по готовым схемам. И эта одна из них.
ПРИМЕЧАНИЕ №2: ниже по тексту будет использоваться термин «хардкорный режим». Он означает подключение паяльника на 12 В мощностью 40 Вт, ток потребления которого составит 3,33 А.
Трансформатор Т1 — тороидальный ТТП-150, имеет две вторичной обмотки по 18 В и 4 А каждая. Я соединил их последовательно и домотал еще несколько витков, чтобы при полностью открытом тиристоре получать 45 В для работы с 42-вольтовыми паяльниками (и такие бывают!).
Схему распаял вот на такой покупной макетной плате, так как дорожки травить не умею, а ЛУТ осваивать лень…
На плате кучка, собранная из трех 1-ваттных резисторов, в 220-вольтовом режиме заменяет резистор R7. Резистора с таким сопротивлением в наличии не оказалось, поэтому пришлось взять три штуки по 91 кОм и соединить их параллельно.
Резистор R6, стоящий чуть выше, работает при низковольтном режиме. Его номинал может варьироваться от 4,3 до 6,8 кОм без изменений в работе схемы. Просто выбранный мною номинал является золотой серединой для ВАХ стабилитрона.
Нагревающиеся силовые компоненты закрепил на радиаторе.
Чтобы расширить диапазон регулировки напряжения ближе к нулю, вместо одного диода был применен диодный мост VD2 типа GBU6M с предельными параметрами:
максимальный прямой ток — 6 А;
максимальное обратное напряжение — 1000 В.
Можно использовать любой другой мост, но с максимальным током не менее тока потребления самого мощного паяльника, и с максимальным обратным напряжением не менее 400 В.
Галетный переключатель S1 (далее по тексту — галетник) серии ПГК на два положения. Сколько направлений не помню, но мне хватило.
Также пришлось включить параллельно несколько направлений для низковольтной части, чтобы разгрузить контакты и уменьшить их нагрев из-за бОльшего тока потребления низковольтных паяльников.
В положении галетника «I» схема работает как 220-вольтовая, в положении «II» — как низковольтная. На схеме включен первый режим.
«Лицо» будущего монстра:
Амперметр P1 установлен для красоты и наслаждения хардкорным режимом низковольтных паяльников, рассчитанных на рабочее напряжение 6 В и мощностью 18 Вт или же 24 В и мощностью 75 Вт, если такие бывают.
Если точно знаете, что не будете превышать определенный вами ток потребления паяльниками, то амперметр Р1 можно не ставить.
Р2 и Р3 на схеме — это вольтметры. Они должны быть переменного тока, т.к. включены до диодного моста (в отличие от амперметра).
Компоновка элементов внутри корпуса изначально планировалась такой:
Круглую катушку с цветными проводами планировалось использовать в качестве НЧ фильтра, чтобы убрать 100-герцовый гул из работающих рядом колонок и динамиков. Планировалось включить её между паяльником и схемой в качестве синфазного дросселя, либо сразу после входного разъема.
Плата с дросселем из старого советского телевизора планировалась как ВЧ фильтр. Дело в том, что во время испытаний данной схемы в моменты включения гас ЖК монитор, а в колонках был слышен короткий громкий треск.
После установки по входу данного фильтра это явление прекратилось. Но во время дальнейших испытаний всплыло несколько нюансов, из-за которых НЧ фильтр был убран совсем, а входной ВЧ фильтр доработан.
А произошло следующее. Я знал про существование паяльников на 12 В мощностью 40 Вт, но на момент испытаний моего гибрида такого паяльника у меня не оказалось. Поэтому в качестве его имитации была собрана нагрузка из батареи мощных резисторов ПЭВ-50 с таким сопротивлением, чтобы при 12 В ток в выходной цепи составил примерно 3,3 А.
Так вот. При подключении такой нагрузки начал дико гудеть трансформатор. Причем, чем ближе к максимальному току, тем громче. Собственно, он и до этого тихонько гудел при подключении 36-вольтовых паяльников, но более приятно и терпимо. А тут вдруг зажужжал как погружной водяной насос!
Предположу, что это происходит из-за того, что тиристор не уменьшает амплитуду волны, а как бы рубит её, и эти резкие скачки каким-то образом «отзываются» в трансформаторе в виде акустических волн. Знающие люди посоветовали последовательно с нагрузкой включить дроссель L1. Мною был найден вот такой экземпляр:
Согласно паспортным данным, его индуктивность равна 0,01 Гн, а максимальный ток, при котором сердечник не входит в насыщение — 4,5 А.
Припаяв дроссель проводом снаружи корпуса, я обрадовался, что трансформатор гудеть перестал. Конечно не совсем, но если не прислушиваться, то ничего не слышно.
Видимо, гудение прекратилось за счет сглаживания дросселем тех резких срубов осциллограммы. И возможно, по этой же причине чудесным образом исчез гул из колонок, так что пришлось извлечь ту цветную катушку за ненадобностью и приберечь ее для какого-нибудь другого устройства.
Далее возник вопрос, куда этот массивный дроссель монтировать в корпусе. Переразмечать и снова дырявить корпус ужасно не хотелось, поэтому для освобождения места пришлось укоротить входной ВЧ фильтр исключением того маленького дросселя, двух толстых конденсаторов и клеммников.
На ту же плату я распаял пленочные конденсаторы на напряжение 630 В с емкостями 0,22 мкФ, 0,022 мкФ и 1 нФ, а также токоограничивающее сопротивление (элементы C3-C4-C5-R9). Номиналы емкостей были выбраны из дедуктивных соображений.
Для эксперимента Вы можете подобрать другие, но их напряжение должно быть не менее 400 В. Лично у меня треск в колонках и выключение монитора прекратились.
Несколько слов о бросающихся в глаза мощных резисторах этого фильтра.
Их роль — ограничить бросок тока в момент заряда конденсаторов и минимизировать возникающее при этом искрение контактов выключателя при включении регулятора.
Номинал в 5 Ом был выбран эмпирически. При меньшем сопротивлении искрение было слышно невооруженным ухом, а при бОльшем на них падало бОльшее напряжение, из-за чего они сильнее грелись. Почему я выбрал их такими мощными? Потому что в хардкорном режиме на этом сопротивлении падает около 3,5 В, а его расчетная мощность равна 2,45 Вт.
Казалось бы, двух цементных 5-ваттников в параллель хватит за глаза, но нет.
Однажды расколотив ради интереса такой сгоревший резистор, я увидел внутри обычный и по габаритам гораздо меньший резистор. Чуть больше МЛТ-0.5, но намного меньше МЛТ-1, обличенный в цементную шубу. И за счет этой шубы, видимо, и осуществлялся более интенсивный теплоотвод.
Но ведь, по сути, это дело не меняет: резистор просто будет медленнее нагреваться, а будучи в уголке какого-нибудь блока без циркуляции воздуха, в конце концов, все равно сильно разогреется.
Конечно, сначала я распаял 5-ваттные резисторы и выставил на паяльнике 10 В, но уже через 10 минут о них можно было обжечься. И это только при навесном монтаже.
В моем случае они будут находиться в уголке закрытого крышкой блока вдали от вентиляционных отверстий, да еще и рядом с радиатором. Поэтому однозначно было решено монтировать 10-ваттные. Уж не знаю, каких габаритов там внутри реальные резисторы, но думаю, что теперь запаса по мощности хватит.
Теперь следующая напасть. Как я писал выше, при проверке регулятора в хардкорном режиме использовался имитатор паяльника в виде резисторов, т.е. нагрузка была чисто резистивной. Но все мы знаем, что в паяльнике нагревательным элементом является спираль, которая будет вносить некоторую индуктивность.
Так вот, когда все компоненты регулятора были установлены и закреплены в корпусе, в мои дилетантские руки наконец-то попал реальный паяльник с рабочим напряжением 12 В и мощностью 40 Вт. Но при его включении я столкнулся со следующим явлением: когда на паяльнике было 6…9 В, все работало нормально. Но стоило увеличить выходное напряжение примерно до 10 В, как тиристор VS1 вдруг резко открылся, и на паяльнике появилось сразу 45 В, из-за чего он задымился и затрещал. Хорошо, что я успел выключить питание.
Тогда я стал выяснять, почему так происходит, и вычитал, что при индуктивной нагрузке тиристор полезно зашунтировать последовательной RC цепочкой, называемой демпфером. Номиналы подбираются опытным путем в зависимости от схемы и области применения: сопротивление порядка десятков Ом, а емкость около 0,1 мкФ.
Взяв переменный резистор ППБ сопротивлением 47 Ом, и распаяв на галетнике бутерброд из пленочных конденсаторов емкостью от 0,047 до 2,2 мкФ, я приступил к выборке. Оказалось, что конкретно для моей схемы сопротивление не нужно вообще, а оптимальная емкость составила 0,047 мкФ.
Возможно, у Вас емкость окажется другой из-за разброса внутренних параметров каждого тиристора.
Рекомендуется припаивать этот демпфер как можно ближе к тиристору. Конденсатор на напряжение не меньше 400 В (я по привычке установил на 630 В). На схеме он помечен как С2. На фото ниже его можно увидеть между тиристором и диодным мостом.
Еще раз погонял свое творение по всем режимам и со всеми имеющимися под рукой паяльниками, и навел в корпусе окончательный марафет.
И вот «монстр» в сборе. Красные ручки позже были заменены на черные, чтобы не напрягали глаза. Также я решил обойтись без обозначающих выбранный режим надписей над галетником. Думаю, тут и так понятно: в сторону какого вольтметра смотрит клювик, в таком режиме и работает схема.
Повторюсь, я не кандидат схемотехнических наук, и не претендую на нобелевскую премию за изобретение своего «велосипеда» и на первую полосу научно-технических журналов.
Я прекрасно знаю, что есть куча других, более компактных схем регуляторов, и даже встречал низковольтную схему Нечаева, переделанную под 220-вольтовый вариант. Я просто решил сделать так, как сделал, и меня это устраивает.
А повторять моего «монстра» или нет, решать Вам.
Александр Пономарев, г. Воронеж.
Удачи!
Поделиться с друзьями:
Оставить комментарий
30. May. 2022 в 20:53
Давненько вас не видно и не слышно было. С выходом.
30. May. 2022 в 21:44
Алексей, добрый вечер!
Спасибо!
Я всегда с Вами и всегда на связи. Просто сейчас со свободным временем тяжеловато, да и темы для статей в наше время найти уже сложно.