Регулятор мощности - прерыватель питания нагрузки (К176ИЕ5, К176ИЕ8, К176ЛЕ10)

Принципиальная схема самодельного регулятора мощности, процентного соотношения времени выключенного и включенного состояния. Обычный регулятор мощности либо включает нагрузку на часть синусоидыпеременного напряжения, либо регулирует мощность путем пропуска нескольких волн сетевого напряжения.

И в том и в другом случае происходит частая коммутация - включение и выключение нагрузки. Если это ТЭН, - такой способ регулировки оптимален. Но есть и другие нагрузки, мощность которых нужно как-то регулировать, но слишком часто включать и выключать не рекомендуется или вообще невозможно, например, холодильные агрегаты, некоторые отопительные устройства, вентиляционные.

Для них нужен «медленный» регулятор, который будет включать и выключать нагрузку не так часто, но зато и паузы в работе будут куда более длительными. Вспомните как работает холодильник - несколько минут работает, несколько минут отдыхает.

Принципиальная схема регулятора

На рисунке показана схема регулятора мощности, в котором мощность регулируется изменением процентного соотношения времени выключенного и времени включенного состояния в течение одного временного периода.

При этом сам временной период можно установить плавно от 15 минут до одного часа (от величины этого периода будет зависеть как часто будет происходить включение и выключение нагрузки. На микросхеме D1 типа К176ИЕ5 сделана схема задающего генератора, который генерирует импульсы, следующие с периодом от 1,5 минуты до 6 минут.

Рис. 1. Принципиальная схема регулятора мощности - таймера включения и выключения.

Микросхема К176ИЕ5 предназначена для работы в электронных часах на основе ИМС К176-Й серии. Она состоит из элементов мультивибратора и нескольких счетчиков. По типовой схеме включения частота мультивибратора должна быть задана кварцевым резонатором на 32768 Гц, а на выходе после деления счетчиком имеются импульсы частотой 1 Гц.

Здесь кварцевый резонатор заменен RC-цепью, со значительно более низкой резонансной частотой, которую к тому же можно плавно регулировать при помощи переменного резистора.

С выхода (вывода 15) микросхемы D1 импульсы, период которых установлен цепью C1R2R3 и счетчиком-делителем микросхемы, на вход счетчика D2, который представляет собой счетчик на 10 с десятичным выходом, то есть, с дешифратором на выходе. При счете импульсов единица по его выходам, как бы, перемещается сверху вниз по схеме.

Этот счетчик используется для установки интервала включенного и выключенного состояния нагрузки. Так как у него есть 10 положений, то период получается в 10 раз больше периода импульсов на выходе D1.

Нагрузкой управляет RS-триггер на элементах микросхемы D3. Нагрузка включена тогда, когда на выходе D3.2 единица, и выключена когда на этом выходе ноль. Непосредственно нагрузку включает и выключает реле К1, ток на обмотку которого поступает через транзисторный ключ на VT1 и VT2. Мощность, выраженная в процентах, устанавливается переключателем S1.

В показанном на схеме положении 10% схема работает так: как только счетчик D2 приходит в состояние «0», единица с его вывода 3 поступает на вывод 3 элемента D3.1 и RS-триггер D3.1-D3.2 переключается в состояние с логической единицей на выходе D3.2. Ключ VT1-VT2 открывается и реле К1 включает нагрузку.

Как только приходит следующий импульс появляется единица на выводе 2 D2 и триггер D3.1-D3.2 возвращается в исходное положение, - ноль на выходе D3.2. Ключ VT1-VT2 закрывается и реле К1 выключает нагрузку. Остальные 9 тактов периода нагрузка будет выключена.

Таким образом, нагрузка будет работать только десять процентов общего времени. Если S1 переключить в другое положение, например «40%», то нагрузка включится в нулевом положении счетчика (единица на выводе 3 D2), а выключится в положении «4» (единица на выводе 10), то есть на четвертом импульсе из десяти, и нагрузка, соответственно, будет включена в течении 40% общего времени.

В положении «100%» вывод 13 D3.2 отключен от выходов счетчика D2 и подключен к общему минусу. В таком положении нагрузка включается по приходу счетчика D2 в нулевое положение и не выключается вообще, далее независимо от работы счетчика.

Поскольку время включенного и выключенного состояния может быть довольно велико, в схеме есть кнопки S1 и S2, которыми в любой момент можно включить или выключить нагрузку.

Наличие на выходе обычного электромагнитного реле, которое в отличие от тиристоров и симисторов не вносит никаких изменений в форму сетевого напряжения, позволяет управлять любой нагрузкой от электронагревательных или осветительных приборов до сложной электронной аппаратуры.

Детали

В качестве реле К1 используется реле от блокировки двигателя автомобильной сигнализации. Согласно паспортным данным оно может коммутировать не только нагрузки по цепи 12V, но и нагрузки в сети «220V при токе до 20А. Вполне вероятно что можно использовать и отечественное реле аналогичного назначения.

Митин П. РК-2015-08.