Перейти к содержанию

Регулятор мощности паяльника без помех


Рекомендуемые сообщения

Немного предыстории.
Более 17 лет назад, будучи подростком, мною был собран простой регулятор мощности паяльника на диодном мосту, тиристоре, нескольких транзсторах и нескольких пассивных элементах.
Классическая схема, таких схем можно найти уйму в интернете без труда.
Отличная надежная схема, проверенная годами, однажды собранная - она просто работает.
Так было и у меня. Она работала, работает и будет работать.
Единственный недостаток - фазоимпульсное управление, которое выбрасывает в сеть широкий спектр помех.
Маленький паяльник, но компьютерные колонки сразу дают фон, паяльник издает характерный треск.
В тихой обстановке это слышно без труда.
Можно отгородиться от помех LC фильтром, но это борьба со следствием, а не с причиной.

Решение проблемы - регулятор, который будет пропускать определенное количество полу волн сетевого напряжения, в зависимости от установленной мощности.
В моем понимании регулятор мощности должен иметь орган управления - переменный резистор, быть гальванически изолированным от сети.
Безопасности много не бывает.
Управление нагрузкой - алгоритм Брезенхема.
Для нагревательных элементов это отличное решение.
Паяльников с мало инерционным нагревателем у меня нет, поэтому работу с ними не имел возможности проверить.
С обычным все работает отлично.

Схема регулятора.

1008973408_Pic12.thumb.GIF.b761fc060dfe2810edcb26907905afb2.GIF

Кратко по схеме.

Регулятор синхронизирован с питающей сетью детектором перехода сетевого напряжения через ноль.
Элементы C6-C7, R7-R10, VD2-VD7, VT1.
Найти оригинал этой схемы на английском в сети с описанием работы не составит труда.
На первый взгляд он сильно навороченный, ведь можно обойтись гасящим резистором, диодом, оптопарой и получить то же самое.

На мой взгляд это мнение имеет обратную сторону.
Все оптопары имеют свойства с течением времени, с наработкой часов, деградировать и терять свой коэфициент передачи тока.
В изображенной схеме оптопара работает в импульсном режиме и выдает импульс длительностью всего 1мс за полупериод, а значит ее ресурс будет выше в 5-8 раз относительно простейшей схемы. Остальные элементы детектора намного надежнее.
Так же мощность, выделяемая теплом около 100 миливатт, все компоненты постоянно холодные.

Управление нагрузкой осуществляется силовым симистором в паре с оптосимистором, и обвязкой.
VD1, VD8, R11-R13, C8.
R12-C8 - снабер для защиты от импульсных помех и при работе на нагрузку с комплексным сопротивлением.
В каждом конкретном случае эта цепь может быть рассчитана под конкретные условия.
В схеме указаны номиналы из даташита для общего случая.
Если необходимо включить нагрузку в определенный полупериод, подается импульс на оптопару длительностью 5 мс, на мой взгляд этого достаточно для надежного отпирания силового симистора в любых условиях.
Остальные 5 мс полупериода оптрон выключен из соображений бесполезности его включенного состояния.

Потенциометр R4 "Режим" отвечает за режим работы регулятора. Это подстроечное сопротивление.
На мой взгляд маленький подстроечник это лучше чем паять перемычки или переставлять джамперы.
Крутанул его - изменил режим работы. Быстро и просто. Найти легко, стоит копейки, доступен везде, можно добыть из старой техники без труда.
Хотя, если нет необходимости менять режимы, то можно вывод микроконтроллера притянуть к питанию или земле сопротивлением 4,7--10кОм или заменить делителем из 2-х сопротивлений 4,7кОм для Режим2.
Мною было принято решение сделать регулятор трех режимным, в зависимости от положения движка.
Если напряжение на движке R4 в пределах (0--0,33)*Vdd, то это Режим1.
(0,33--0,66)Vdd - Режим2.
(0,67--1)Vdd - Режим3.
Где Vdd - напряжение питание микроконтроллера. В моем случае Vdd=5в.

Напряжение с движка резистора R4 измеряется каждый раз после включения регулятора в сеть, после инициализации микроконтроллера.
После чего принимается решение в каком режиме работать.
Переключить режим на лету во время работы не получится. Только при включении.
Напряжение с движка R6 измеряется в начале каждого полупериода сетевого напряжения, то есть 100 раз в секунду.
Производится 16 измерений, а затем значение усредняется, таким образом уменьшено влияние окружающего мира с помехами.
Таким же способом измеряется напряжение с R4.

Мощность, в зависимости от положения потенциометра R6, регулируется по режимам в пределах:
Режим1 - 0--49%
Режим2 - 50--100%
Режим3 - 0--100%
Чаще всего для паяльника использовал Режим2.
Остальные режимы для универсальности регулятора.
Его можно использовать с ТЭНами, электроплитами и другими нагревателями.

Светодиод HL1 "Работа" моргает раз в секунду при работе регулятора.
Индикация того, что контроллер не завис.

Трансформатор можно использовать с напряжением вторичной обмотки 6В и током порядка 100 мА.
Регулятор потребляет от источника +5В до 20мА во время работы нагрузки на 100% с указанными в схеме элементами и их номиналами.

Для паяльников мощностью 25--100Вт охлаждения симистору не понадобилось.
Его корпус в работе оставался холодным.
Если надо управлять нагревателем 1000-2000Вт, то тут без радиатора не обойтись.
Еще один плюс данного решения это уменьшенное выделение тепла на симисторе, по сравнению с фазоимпульсными схемами.
Динамических потерь на симисторе нет (тот случай когда симистор открывается в середине периода).
Симистор имеет всего 2 состояния, полностью закрыт и полностью открыт.

При работе регулятора полностью исчез слышимый ранее треск в паяльнике и полностью исчез фон в колонках.
Плавная и линейная регулировка мощности позволяют настроить мощность паяльника в зависимости от домашних условий (вечером напряжение ниже, днем выше)

Печатная плата для регулятора мною не разводилась.

Для испытаний все было собрано на универсальных макетных платах.
Возможно, в будущем я это сделаю.

Перед программированием микроконтроллера не забываем считывать калибровочную константу OSCCAL для тактового генератора, которая находится в конце адресного пространства памяти по адресу 3FF.

Pic12F675_Power_reg_Bresenham.X.production.hex

Изменено пользователем Splav
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Проделана хорошая работа.

Но стоит ли делать такую сложную схему для паяльника?

Оправдано  было бы с измерением и поддержанием температуры жала.

На счётчике 516ИЕ8 делается очень неплохой регулятор без помех,  известный ещё с советских времён . В инете полно схем.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Смотрел на одну из вариаций этой схемы.
Регулятор на ИЕ8 дискретный.
Именно это обстоятельство заставило задуматься.
Или много выключателей городить, или галетный ставить.
К тому же, обвязка микросхемы, в принципе, одинаковая.
Хотелось плавности как в аналоговых регуляторах, но что бы была цифровая тишина.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

42 минуты назад, Splav сказал:

Хотелось плавности как в аналоговых регуляторах, но что бы была цифровая тишина

Плавность - всего лишь отношение минимального интервала полезного сигнала к максимальному кол-ву пропущенных.

Дискретность по любому будет 10 мсек.

Нужно ли для паяльника регулировка подводимой мощности с дискретностью лучше чем 10%, без поддержания температуры паяльника, учитывая его инерционность.

Наверно Ваше решение найдёт более широкое применение помимо паяльника.

Но всё равно работа не уйдёт в под сукно. Кому-нибудь да пригодится.

Совершенствуйте - добавьте термопару.

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

У меня один паяльник сделан не шумящим за счет использования в управлении тиристора оптрона с детектором 0. Регулирует только одну полуволну, а вторая проходит через диод. Можно и мост поставить. Схема простейшая по типу как для мигания индикаторной лампочки.

 

r-11-17-47.jpg

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

15 минут назад, formvit сказал:

Нужно ли для паяльника регулировка подводимой мощности с дискретностью лучше чем 10%, без поддержания температуры паяльника, учитывая его инерционность.

 

3 часа назад, Splav сказал:

Управление нагрузкой - алгоритм Брезенхема.

Позволяет иметь любую дискретность в пределах разумного . Все зависит от выбранного периода регулирования . 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

10 минут назад, formvit сказал:

отношение минимального интервала полезного сигнала к максимальному кол-ву пропущенных.

Это называется скорее дискретностью))
10 мс, физически полупериод сетевого напряжения, это не дискретность, это всего лишь квант мощности.
В этой схеме используется счетчик 8 битный - вмещает 255 единиц.
Значит разрешение регулятора (точность установки мощности) составит 1/255*100% = 0,39% по отношению ко всему периоду.
А весь период = 255*10мс=2,55с в 50Гц сети.
Как-то так.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Блин, МК с программой! И таким мощным аппаратом управления не смочь ввести синхронизацию по синусоиде? :rolleyes:

А задача, между прочим, решается одним корпусом любой ЛА (ЛИ, ЛП) с регулятором потенциометром. Куда уж плавнее. И хошь с гальванической, хошь без неё, хошь с синхрой перехода через "0", а можно и без оной (корпус всё равно один :) ) и даже без синхры при данной схемной реализации помеха может практически и не ощущаться.

.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@valentinovich схема  из “Радио” 2007, №12 имеется ввиду?
Не разобрал толком в этом потоке сознания.
Любая задача решается исходя из условий, располагаемых знаний, средств и опыта.
Кашу можно и руками сырую есть на корточках, но лучше приготовленную, ложкой, сидя за столом.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

4 часа назад, Splav сказал:

Можно отгородиться от помех LC фильтром, но это борьба со следствием, а не с причиной.

А я вот именно так и сделал, когда еще в школе учился, поставил LC фильтр. У меня даже радиоприемник на длинноволновом диапазоне молчал. Причем, включен был через блок питания в ту же самую розетку, в той же самой комнате. Конденсаторы МБГЧ и слюдяные КСО.

Импульсные блоки питания телевизоров тоже как-то не особо напрягают, если в них дядюшка Ляо вместо фильтра перемычку не поставил.

А вот мерцание лампы накаливания, подключенной к такому цифровому регулятору, просто невыносимо. Мало того, если регулятор управляет мощной нагрузкой, то лампы мерцают уже во всем подъезде. Да и двигатели холодильника и стиральной машины настораживающе покрякивают.

Изменять  скорость двигателей таким регулятором в принципе невозможно.

Вот и получается, что в итоге создан навороченный регулятор ТОЛЬКО для паяльника.

Стрелочным вольтметром проконтролировать напряжение на выходе тоже нельзя.

Единственный плюс такого алгоритма управления – у тиристора отсутствуют динамические потери. Можно немного сэкономить на радиаторе.

В итоге схему на 155ИЕ8 разобрал.

Изменено пользователем avv_rem
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

11 часов назад, Splav сказал:

синхронизирован с питающей сетью детектором перехода сетевого напряжения через ноль.

Всё это уже заложено в оптоизоляторы серии МОС40хх, МОС60хх и МОС80хх. И схема получается намного проще: https://forum.cxem.net/index.php?/topic/15213-регулятор-мощности-паяльника/&do=findComment&comment=903202

 

 

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Falconist Про синхронизацию поясню подробнее.
Мк получает импульс и происходит прерывание.
В прерывании МК считает мощность и зажигает или не зажигает светодиод отптопары.
Расчет целочисленный без реализации ПИДа, поэтому очень быстрый - занимает всего 9мкс в худшем случае.
Так же запускается таймер если оптопара зажглась (начало отсчета 5мс задержки), что бы погасить светодиод оптопары на пике полуволны - симистор будет гарантированно открыт и удерживать заженой оптопару уже не имеет смысла.
Читал что импульса в 2мс достаточно, но решил, что так будет надежней.
В обработке прерывания МК ставит флаг, который разрешает работу основного цикла.
В основном цикле происходит измерение напряжения на R6, процесс этот относительно долгий и в быстрое прерывание ему нельзя.
После этого программа основного цикла переходит к ожиданию флага из прерывания.
Таким образом, прерывания максимально короткие и реакция на событие своевременная, без опозданий.
Получили событие - почти мгновенно на него отреагировали.
В основном цикле происходит вся работа, требующая времени.

@avv_rem  я же сразу написал, что регулятор для нагревателей.
Лампочки в подъезде моргают скорее всего, что сеть слабая, это следствие.
Зудящие моторы хододильников это тоже следствие слабой сети и недостатка управления полупериодами.
При нечетном количестве происходит подмагничивание из-за несиметрии тока в синусоиде.
Для того, что бы избавится от вероятности подмагничивания надо управлять целыми периодами - ток будет симметричным.
От стрелочного вольтметра, если он не среднеквадратичный вообще толка будет мало, хоть на полупериодном управлении, хоть на фазоимпульсном.
Форма напряжения далека от синусоиды - погрешность будет конская.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Splav , Микроскопом гвозди забивать, конечно, тоже можно. Но зачем ставить МК туда, где прекрасно работает таймер - ума не приложу...

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Falconist  При регулировании мощной нагрузки будет важно распределение импульсов во времени.
Например 30%. Значит 3 импульса из 10 уйдут в нагрузку, 7 ожидание.
Таймер будет делать пачки 3 импульса подряд, 7 пропуск и так по кругу.
Алгоритм Брезенхема будет пропускать каждый третий импульс в нагрузку.
Более равномерное распределение очевидно.
Выше писали про то как заморгали лампочки в подъезде от дискретного регулятора.
Такой же эффект наблюдал иногда в паяльных станциях при работе фена.
Кстати, я никого не призываю и не агитирую на повторение.
Делать или нет решает каждый для себя сам, исходя из своих сил, умений и желаний.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

 

19 часов назад, Splav сказал:

схема  из “Радио” 2007, №12 имеется ввиду?

  Мне совсем не ясно, что вы имеете в виду, но как и в любой (правда в уважающей себя автоматизации :)) имеется в виду принцип "необходимого и достаточного". Причём учитывая характеристики объекта и ТЗ к нему предъявляемые.

20 часов назад, Splav сказал:

Любая задача решается исходя из условий, располагаемых знаний,

Где-то что-то видимо не срослось или с условиями, или с располагаемыми ...  Иначе -

2 часа назад, Falconist сказал:

Микроскопом гвозди забивать, конечно, тоже можно. Но зачем ставить МК туда ... ?

Но уже очевидно, что данный автор явно не за правильной идеей реализации пришёл, а рассказать :beach: как надо "правильно стрелять из пушки по воробьям". Это вам не коллайдер какой-нибудь задрипанный варганить, а Паяльник! Так что достаём блокноты - цитатники и записываем. :)

Удачи вам Splav в разработках.

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@valentinovich Я вас не понимаю. Честно. Несколько раз пытался, но не смог.
 

21 час назад, valentinovich сказал:

А задача, между прочим, решается одним корпусом любой ЛА (ЛИ, ЛП) с регулятором потенциометром. Куда уж плавнее. И хошь с гальванической, хошь без неё, хошь с синхрой перехода через "0", а можно и без оной (корпус всё равно один :) ) и даже без синхры при данной схемной реализации помеха может практически и не ощущаться.

Вы мне пытались объяснить какое-то решение, которое не такое сложное, но такое же эффективное?
Из этих слов я ничего не понял, наверное, не такой умный как вы.
И почему вы решили, что что-то не срослось и не получилось?
Все свои перечисленные требования к устройству выполнил.
Схему собрал в железе и испытал. Все работает как хотелось изначально.
Бонусом к отсутствию помех получил - равномерное распределение импульсов, а не работа пачками, гальваническая развязка, относительная простота для схем работающих по выбранному принципу регулирования мощности.

Можно регулировать паяльник 25 ватт, а можно нагреватель на 1-2кВт. Во втором случае перечисленные бонусы будут полезными.
Об этом было сказано выше.
Если вы внимательно читали, то правильных идей я не просил, учить никого не пытался.
Схема была предоставлена "как есть", из расчета что будет кому-нибудь полезна.
А к критикам "для меня это очень сложно, я не понимаю поэтому какашка", таким как вы, всегда спокойно отношусь.
Цитировать в споре субъективное мнение третьего лица это просто вишенка на торте))

Добавил вторую прошивку.

Pic12F675_Power_reg_Bresenham_half_cycle - регулирование мощности пропусками полупериодов сетевого напряжения в нагрузку. Прошивка из первого поста.

Pic12F675_Power_reg_Bresenham_full_cycle - регулирование мощности пропусками полных периодов сетевого напряжения в нагрузку. Ток всегда симметричен.

Pic12F675_Power_reg_Bresenham_full_cycle.hex Pic12F675_Power_reg_Bresenham_half_cycle.hex

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

МК, имхо , перспективней чем ИЕ8 . В него можно и таймер поставить и термодатчик бонусом . Низковольтный паяльник по Брезенхему через 50 Гц-овый трансформатор с регулировкой периодами у меня в паяльной станции уже как лет десять работает . Ни одного беспокойства не доставил .   МК все одно нужно ставить для управления , почему в него  Брезенхема не завести ?  У многих сейчас паяльник без МК ? 

То что сети плохие - это не причина для отбраковки подобного режима .  То что режим "на любителя" - это есть . Но тут уж кто во что верит .   

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 1 год спустя...

@Splav Здравствуйте! Решил повторить регулятор, но не для паяльника- киловатта на 2, или даже чуть больше. Появился вопрос по схеме.  Проводник, обведенный красным, он же закорачивает переменные резисторы. Или я чего не понимаю?

 

 

Спойлер

1079367522_Pic12.GIF.817141adb1012f6452f58055297a7995.jpg.f2659725df4ea457503443104d49e987.jpg

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
×
×
  • Создать...