Variator de tensiune

In cartea Electronica ajuta scrisa de dl. I.C. Boghitoiu si aparuta la Editura Albatros in anul 1982, este articolul:

Lumina dupa dorinta

            Becul electric de la lustra sau de la o veioza lumineaza cu o intensitate ce depinde de puterea becului respectiv. Daca dorim o intensitate luminoasa mai mică sau mai mare solutia consta in inlocuirea becului. Exista insa şi o alta so­lutie, care consta in folosirea unui dispozitiv de reglaj elec­tronic ce permite stabilirea gradului de intensitate luminoasa dupa dorinţa, intensitate ce se menţine automat pana cind actionam intrerupatorul.                            

            Asemenea dispozitive folosesc ca element de reglare un tiristor si sunt caracterizate prin aceea cs energia consumats este proportionala cu intensitatea luminoasa ce a fost reglata. Merita sa fie retinuta aceasta proprietate a dispozitivului, deoarece in instalatiile vechi de micsorare a intensitatii lumi­noase a unui bec se foloseau reostate care preluau diferenaa de tensiune, respectiv consumau energie electrica care era pierduta in cele din urma sub forma de caldura.

            In dispozitivul de reglare a intensitatii luminoase a unui bec folosind un tiristor, acesta se plaseaza in serie cu circuitul de curent, dar modul sau de actionare este cu totul altul fata de schema cu rezistenta serie.

            In cele ce urmeaza se prezinta două scheme de reglaj al intensitatii, folosind tiristoare.

            Cea mai simpla schema ce poate fi folosita este data in figura.

           

Fig.1 Variator de tensiune   

            Schema functioneaza la tensiunea retelei de 220V, cu­plata la bornele a—b si poate alimenta un bec de 220 V, cu o putere de maxim 100W, conectat la bornele c—d. In serie cu circuitul principal de curent (i), se afla tiristorul Ty. Intensitatea luminoasa se regleaza din potenţiometrul P₁. Schema functioneaza in modul urmator: La actionarea intre­rupatorului I, prin elementele schemei incep sa circule cu­rentii i₁, i_2, i₃ .Cel mai mare este curentul i₁ care strabate tiristorul Ty si bineinteles si becul L, curent care de fapt face ca becul sa se aprinda. Curentul i₂ strabate circuitul format din D₁, R₁, P₁ si C₁ si are o valoare mai mica de 5mA. Datorita diodei D₁, curentul i₂ este pulsatoriu fiind format numai din semialternantele pozitive ale frecventei retelei, de 50Hz.

            In momentul aparitiei lui i₂ in circuit, C₂ se incarca pana la valoarea de varf a semialternantei. Cum tensiunea la bornele capacitorului in timpul incarcarii ramine in urma curen­tului de incarcare, rezulta ca in prima parte a semialter­nantei tensiunea la bornele k — g ale tiristorului este practic nula. Dupa terminarea incarcarii lui C₂, tensiunea la bornele acestuia creste la o valoare Q/C₁ si intre electrozii k-g se aplics o tensiune (de deschidere).

            Cum tiristorul se comporta atunci cand primeste tensiune de deschidere (deblocare) intocmai ca o dioda, rezulta ca pe timpul semiperioadei pozitive el va conduce din momentul deblocarii si pana la terminarea semialternantei pozitive res­pective, urmand ca ciclul sa se reia la urmatoarea semialternanta pozitiva.

            Unghiul de blocare (φ) depinde in cazul schemei de fata de valorile lui C₁ şi ale sumei R₁ + P₁, respectiv de rezultanta vectoriala a tensiunilor ce intra in joc.

            Astfel pentru o valoare oarecare a lui C₁ şi pentru P₁ de valoare mica (cursorul sus), unghiul de blocare este apro­piat de 0°, iar cind P₁ are valoare maxima (cursorul jos), valoarea unghiului este cuprinsa intre 90° si 180°. Altfel spus, cu cat P₁ este mai mica cu atat C₁ se va incarca mai repede pana la tensiunea de deblocare a tiristorului si invers, cu cat P₁ este mai mare, timpul de incarcare a lui C₁ este mai mare si tiristorul va fi deschis (adus in conductie) mai tarziu.

            La randul ei, zona de conductie a unei seraialternanae determina un curent mediu, care va actiona in cele din urma asupra filamentului becului; astfel pentru un unghi de des­chidere mic, zona de conductie dintr-o semialternanta este mare, curentul mediu care rezulta este, de asemenea, mare, iar becul va lumina puternic. Invers, cand unghiul este mare, curentul mediu este mic si becul va lumina slab. Cu cat C₁ este mai mare, cu atat tiristorul va fi deschis mai târziu si invers.

            Pentru aceasta va fi necesar ca pentru valori mici ale lui C₁ (de ex. 2 microfarazi), P₁ va trebui sa fie de 50 kiloohmi, iar pentru C₁ — 5 microfarazi va trebui ca P₁ - 10 kilo­ohmi.

            Pe timpul functionarii, tensiunea la bornele capacitorului C₁ nu depăşeşte 1V.

            Datorita faptului ca prin bec trec doar „fragmente" din semialternanţele pozitive, tensiunile la bornele acestuia nu vor atinge niciodată valoarea de 220V şi va fi cuprinsa intre 100... 120 V in functie de puterea becului folosit.

            Tiristorul  va  fi  de tipul  KY202K,  KY202M, 2N1848 sau echivalent avand o tensiune invers de 400V si admitand un curent de maximum 5A.  Dioda D₁ va fi de tipul F-407, 1N4007,  etc. si va fi de 0,5W, iar C poate avea o valoare cuprinsă intre 2... 5 microfarazi / 25 V (electrolitic sau obisnuit).

            Axul potenţiometrului  P₁ va fi prevazut cu un  buton din material izolator.

            Montajul poate fi realizat aaa fel incat sa incapa intr-o doza de intrerupator, solutie ce va permite ca odata cu aprinderea luminii să reglam si intensitatea dorita.

            In cazul folosirii unor becuri mai puternice se recomanda ca tiristorul să fie montat pe o tabla de aluminiu ce va juca rolul radiatorului de racire. In cazul folosirii montajului pen­tru o veioza, acesta va trebui sa fie introdus in carcasa ce formeaza baza lampii.

            Desi este greu de observat, un bec alimentat cu pulsuri de curent de 50Hz, asa cum se intampla in cazul schemei pre­zentate, la o foarte atenta privire prezinta totuşi o palpaire constanta. Pentru alimentarea becului cu ambele semialternanae ale sinusoidei, beneficiind la acelaai timp de posibilitatea reglarii intensitatii luminoase dupa dorinta, se poate folosi schema data din figura urmatoare. De data aceasta, in circuit apare o punte redresoare formata din diodele D₁—D₄ care vor fi de tipul 6SI10, F407, 1N4007, functie de puterea becu­lui folosit.

Fig. 2 Variator de tensiune   

            Tensiunea alternativa se aplica la diagonala A -B, iar tiristorul Ty in diagonala C—D. Daca tiristorul Ty este blo­cat, prin circuit nu va trece nici un curent. In momentul des­chiderii tiristorului, prin circuitul becului L vor circula ambele semialternante, insa fragmentate, functie de unghiul de deschidere. Prin tiristor va circula un curent redresat (pulsatoriu) format numai din semialternanţe pozitive, de asemenea fragmentate.

            Valoarea medie a curentului este aceeasi pentru ambele cazuri. Becul L poate fi conectat tot asa de bine si intre punctele (scurtcircuitate în schema) e — f, cu conditia ca cir­cuitul sa fie închis prin unirea punctelor c —d.

            Tensiunea de deschidere a tiristorului se obtine la fel ca si în cazul schemei de mai sus. Tiristorul folosit va fi acelasi tip ca si in cazul schemei descrise mai inainte. In locul becului L poate fi introdus un motor electric sau un alt con­sumator (rezistenţe de incalzire, redresor, etc). Functie de consumatorul existent se va folosi alimentarea prin punctele c—d sau  prin punctele e—f.

            Spre exemplificare, pentru un motor electric de curent alternativ (motor cu rotorul in scurtcircuit) se vor folosi bornele c—d, in timp ce pentru un motor de curent,continuu (cu carbuni colectori) se vor folosi bornele c —f.

            In cazul folosirii unor consumatori mai mari se vor folosi diode si tiristori capabili sa  asigure curentul  necesar.

            De asemenea, va trebui modificata si valoarea grupului R₁ —P₁ in sensul obtinerii Curentului de poarta
(g) indicat in catalog pentru tiristorul folosit. Pentru racirea elementelor semiconductoare in situatia unor consumatori de putere mare vor fi prevazute radiatoare de racire, confectionate din tabla de aluminiu, avind o grosime de circa 0,5 mm. Tensiunea obtinuta la bornele c-d sau e—f poate fi reglata intre 0... 215 V.

Fig.3 Variator de tensiune

Becul se aprinde la 0 la 100%

Circuit basculant astabil cu tranzistoare (Licurici electronic)

 

Fig.1 Circuit basculant astabil cu tranzistoare (Licurici electronic)

 

Circuitele basculante astabile cu cuplaje incrucisate, nu au stari stabile, basculeaza continuu intre doua stari nestabile, tranzistoarele de pe cele doua ramuri trecand pe rand din stare de conductie in stare de saturatie (basculand), perioada de comutare din aceste stari fiind determinata de valorile componentelor pasive (C si R) din circuit.

Circuitul contine doua capacitati Cb ,conditiile de polarizare ale tranzistoarelor fiind realizate independent prin Rb ( sau Rb1 si Rb2 corespondent tranzistoarelor de pe ramura). In lipsa condensatoarelor, ambele tranzistoare ar fi in saturatie, o stare la limita de astabil, nesigur in functionare.
Pentru a intelege mai bine acest gen de circuit vom analiza initial o ramura (oricare dintre ele) considerand tranzistorul un simplu comutator. Fie T2. Daca nu aplicam nici o tensiune pe baza acestuia prin tranzistor nu va circula curent, va fi blocat. Aplicand o tensiune pozitiva in raport cu emitorul (numita tensiune de polarizare) prin rezistenta R2 tranzistorul T2 va intra in conductie (in acest caz in saturatie).
Notam cu : t1 perioada in care tranzistorul T2 este saturat (comutatorul inchis), circula curent prin rezitenta R4 si t2 perioada perioada in care tranzistorul T2 este blocat (comutatorul deschis), nu circula curent prin rezitenta R4 adica t1+ t2= T (perioada unui ciclu complet tranzistor saturat-blocat). Cupland cele doua ramuri vom avea doua comutatoare ce se comanda unul pe celalalt prin cuplajul incrucisat realizat de capacitatile Cb (sau C1 si C2), astfel: La cuplarea tensiunii de alimentare pe cele doua tranzistoare se va aplica o tensiune U simultan cu o tensiune de polarizare. Datorita faptului ca elementele de circuit nu sunt ideale, prin unul dintre tranzistoare va circula un curent mai mare decat prin celalalt, potentialul de pe colectorul acestuia va scadea iar prin Cb, descarcat initial, se va transmite un impuls negativ pe baza celuilalt tranzistor, blocandu-l. Potentialul pe colectorul tranzistorului blocat trece rapid in valoare maxima, capacitatea de pe colectorul sau va transmite potentialul pozitiv pe baza celuilalt tranzistor deschizandu-l total (trece in saturatie) Presupunem ca la initializare T1 este in saturatie iar T2 este blocat.

Incepe procesul de incarcare al condensatorului C1 prin R2 prin colectorul tranzistorului T1. Condensatorul se incarca intr-un timp t1, pe o caracteristica nelineara, astfel ca potentialul bazei tranzistorului T2 incepe sa creasca, tranzistorul se deschide, prin R4 va incepe sa circule curentul Ic2 iar potentialul de pe colectorul lui T2 scade, incepe ciclul de incarcare a capacitatii C2 prin R3 intr-un timp t2. In aceasta perioada C1 se descarca prin R1.
Asadar perioada T (ciclu complet) este t1+t2
Frecventa este inversul perioadei deci f=1/T
t1 = C1 x R2 x ln2 sau, in valori aproximative t1=0.7x C1x R2
t2 = C2 x R3 x ln2 sau, in valori aproximative t2=0.7x C2x R3 in final, pentru valori egale T=1.4 xCbxRb, perioadele sunt egale t1= t2, adica ceea ce numim factor de umplere 50%

 

Fig.2 Circuit basculant astabil cu tranzistoare (Licurici electronic)

Led clipitor, Led fals alarma auto

Acest circuit este folosit ca dispozitiv de atentionare sau ca alarma auto falsa si pote aprinde un led puternic de circa 5000mcd . Durata iluminari ledului  depinde de rezsitenta R2 si condesatorul C1. Luminozitatea este controlata de R3 care limiteaza curentul prin led la aproximariv 20mA.

Fig.1 Schema electrica led clipitor.

Valori piese:

 Tabel. 1 Tabel cu piese recomndate.

Amplificator Auto 2x22W cu TDA1557Q

Amplificatorul de putere prezentat poate fi realizat pe acelasi cablaj cu trei tipuri de circuite integrate produse de Philips: TDA1552Q, TDA1553Q Sl TDA1557Q.

Scherna electrica de principiu a montajului este prezentata in figura de mai jos. Acesta asigura o putere muzicala maxima de 22W per canal pe o sarcina de 4Ω, fiind destinat in special utilizarii in autoturism.

 

Fig.1 Amplificator Auto 2x22W schema electrica.

Principalele date tehnice ale amplificatorului sunt oferite în tabelul de mai jos:

 

Tabel 1 Date tehnice ale amplificatorului.

Sensibilitatea la intrare este de 40mV pentru montajul cu circuitul integrat TDA1557Q, respectiv 400mV pentru montajele realizate cu TDA1552Q si TDA1553Q. Alimentarea se face cu tensiune cuprinsa in intervalul 12..18V. In nici un caz nu se va depasi valoarea de 18V deoarece se produce defectarea circuitului integrat. Circuitele integrate dispun de protectie la scurtcircuit pe oricare dintre iesiri, fie spre masa sau plusul alimentarii, fie de-a lungul sarcinii, la supraincalzirea cip-ului şi la conectarea inversa a tensiunii de alimentare; aceste situatii accidentale duc la blocarea functionarii pana la eliminarea cauzei care le produc. Dupa cum este aratat in tabel si din analiza schemei, castigul in tensiune al amplificatoarelor integrate este fix. In functie de nivelul tensiunii de alimentare, masurata la pinul 11, circuitele integrate realizeaza functia de stand-by, mute si functionare normala. Condensatorul C4 se monteaza numai in cazul utilizarii circuitului TDA1553Q; cu ajutorul sau se realizeaza timpul de intarziere pentru protectia boxelor, la componenta continua care poate apare accidental la iesire. Pentru o intarziere de 0,5s producatorul recomanda, în notele sale de aplicatii, valoarea de 4,7µF. Condensatoarele C3 şi C6 imbunatatesc filtrajul tensiunii de alimentare, iar prin C1 şi C2 se preia semnalul audio, supus prelucraii, pe ambele canale.

Amplificatorul descris este de o mare simplitate, putandu-se realiza usor si rapid, deoarece necesita un numar minim de componente pasive.

Fig. 2 Amplificator Auto 2x22W schema de cablaj

Fan Temperature Controller cu termistor

Mai jos va prezin o schema cu care putem controla un ventilator automat, in functie de temperatura unui radiator. Este o schema forte simpla care are in componenta un NTC ( negative temperature coefficient) de 10K, o rezistenta semireglabila de 10K si un tranzistor IRFZ24N. Pote fi ori ce fel de MOSFET, atat timp cat pote opera cu tensiunea de 12 V si asigura amperajul necesar vintilatorului, chiar si cel mai ieftin MOSFET de puetre opereaza cu tensiu de peste 50 de volti si 10 amperi, astfel incat acesta va fi de departe suficient pentru acest circuit. Pini MOSFET-lui sunt standardizati, dupa cun puteti observa in imaginea de mai jos.

Fig.1 MOSFET IRFZ24N

Rezistenta semireglabila ar trebui sa fie de 10K, dar punem folosi si  de alte valori, 20K sau 25K. De aseamaea folosim cel mai intalnit termistor de 10K, nu conteaza daca acesta are o toleranta mare (folositi termistor plat pentru al putea prinde usor de radiator).

Fig. 2 Termistor NTC

Am elaborat toate componentele modul in care intr-adevar arata, pentru a fii la fel de usor si pentru tine. În acest fel, va puteţi construi circuitul fără cunoștințe despre electronica - atsta timp cat stii cum sa utilizaţi un pistol de lipit. Retineti ca NTC este aratat mai mare decat este în viaţa reala.

 

 

 Fig.3 Fan Temperature Controller cu Termistor schema electrica

Atunci cand este facut în mod elegant, intregul circuit poate fi cat mai mic dupa cum puteţi vedea pe aceste fotografii:

 Fig.4 Montaj fata

Fig.5 Montaj spate

ATENTIE! Ori de cate ori  veţi construi un dispozitiv electric sau electronic, izolare buna este foarte importanat pentru securitate. Toate compontele trebuie izolate inclusiv si termistorul, izolarea se pote face cu tub termocontractabil (varnis) sau cu banda izolatoare. Daca nu este izolat cum trebuie putem risca un scurt-circuit si sa ardem momntajul.

Fig.6 Monja finalizat