Преобразователь «тяни-толкай»
Лето — пора путешествий и массовых отпусков. В это время появляется особенная потребность в универсальном источнике электропитания для разнообразной мобильной (и не только) бытовой техники.
Как раз такое устройство и было сконструировано в кружке технического творчества Ульяновского технического лицея.
Надежное, компактное, да к тому же достаточно замечательное, оно одинаково удачно может трудится хоть в прямом (с понижением напряжения от 220 до 12 В), хоть в обратном направлении (при преобразовании 12-вольтного напряжения в 220-вольтное), как будто бы Тяни-толкай из детской сказки (но лишь — электронный).
Конечно же, речь заходит не о несложном преобразователе в виде одного только трансформатора.
С низковольтной стороны обычно требуется не переменное, а выпрямленное «аккумуляторное» напряжение (к примеру, для зарядки автомобильной батареи АКБ). Значит, не обойтись еще и без особого устройства, выполненного на одном либо нескольких электрических вентилях, каковые упорядочивали бы перемещение зарядов так, дабы ток через нагрузку имел возможность протекать лишь в одну сторону.
В качестве электрических вентилей смогут превосходно совладать, например, полупроводниковые диоды, выпрямительные особенности которых обусловлены работой так именуемого p-n перехода. Обстоятельные материалы об этом много раз рассматривались и на страницах издания «Моделист-конструктор» (см., к примеру, публикации в № 10’82, 1—2’92, 7 —9’93, 5’97, 11 ’99, 10 —11’02).
Особенный интерес воображает схемное ответ преобразователя напряжения, у которого на выходе — двухполупериодный выпрямитель в виде диодного моста (рис. 1). Четыре плеча для того чтобы выпрямителя образуют как бы две параллельные ветви — по два полупроводниковых вентиля со собственными p-n переходами в каждой.
Принцип преобразования переменного напряжения в пониженное (повышенное) постоянное при помощи трансформатора с выпрямительным мостом
Вероятная архитектоника электронного умформера для преобразований неременного напряжения в пониженное постоянное и напротив
В то время, когда на верхнем (по схеме) выводе вторичной обмотки выясняется хорошая полуволна переменного напряжения, то ток фактически без утрат идет через диод VD1 на нагрузку, возвращаясь потом (также без дополнительных утрат в диоде VD4) на нижний вывод обмотки.
P-n переходы пары полупроводниковых вентилей трудятся в так именуемом прямом направлении. Через VD2 и VD3 ток идти неимеетвозможности, потому, что этому мешают соответствующие p-n переходы, действующие (в этом случае) во встречном, обратном включении.
В следующем полупериоде, в то время, когда хорошая полуволна переменного напряжения выясняется на нижнем (по схеме) выводе вторичной обмотки трансформатора, роли параллельных вентильных ветвей в диодном мосту изменяются на противоположные.
И ток уже поступает на нагрузку через открытый VD2, а уходит на нижний вывод обмотки — через VD3. Диоды VD1 и VD4 оказываются в непроводящем (закрытом) состоянии, поскольку р-п переход у каждого из них сейчас — не в прямом, а во встречном, обратном включении.
Но до электронного «тяни-толкая» трансформатор кроме того с таким выпрямителем «не дотягивает».
Так как в соответствии с изначальным планом отечественное устройство должно трудиться как умформер, другими словами с вероятно меньшими утратами преобразовывать электричество бытовой сети (220 В, 50 Гц) в выпрямленное напряжение 12 В, а при включении «задом наперед» приобретать от любого 12-вольтного источника постоянного тока необходимые 220 В промышленной частоты для питания типовых теле-, радио- либо электроприборов мощностью до 100 Вт.
Оказывается, смастерить задуманное устройство возможно, добавив, к примеру, в уже рассмотренное схемное ответ тумблер с полупроводниковым субблоком-генератором, преобразующим 12-вольтное напряжение постоянного тока в импульсы, каковые по окончании трансформации разрешат с первичной обмотки снимать 220 В, по форме родные к синусоидальной с частотой 50 Гц (рис.
2).
Принципиальная электрическая схема для того чтобы «тяни-толкая» (рис. За) не требует ни дорогостоящих радиодеталей, ни широкого опыта монтажно-наладочных работ. Базой генераторного субблока помогает мультивибратор на двух транзисторах VT3 и VT4, функционирующий на частоте 50 Гц при подаче преобразуемых 12 В постоянного тока на гнезда ВХОД ПРЕОБР.
Полупроводниковые триоды VT1, VT2 и VT5, VT6 выступают в роли достаточно замечательных усилителей, нагруженных (при переключении «многоамперного» тумблера SA1 в положение ПРЕОБР.) на 10-вольтные обмотки II-1 и II-2 трансформатора Т1. Ну а с обмотки I снимается результирующее напряжение (220 В, 100 Вт, 50 Гц), для защиты которого от короткого замыкания и перегрузок устанавливается предохранитель FU1 с плавкой вставкой на 0,5 А.
Полупроводниковые диоды VD1 и VD2 с конденсаторами С3 и С4 помогают для улучшения формы импульсов в момент открытия транзисторов VT1 и VT6. О включении генератора в работу сигнализирует индикаторная лампа ПРЕОБР. на лицевой панели устройства.
Принципиальная электрическая схема преобразователя-универсала (а) и вид готового устройства (б):
1 — основание-поддон на подставках; 2— передняя панель; 3 — измерительная головка стрелочного прибора; 4 — изолирующая втулка (размеры и количество — по месту установки); 5 — шасси «уголкового» профиля с задней стенкой, на которой крепятся радиаторы охлаждения полупроводниковых транзистора и вентилей VT7; 6 — радиаторы охлаждения транзисторов VT1 и VT6; 7 — кожух с вентиляционными прорезями; 8 — печатная плата генераторного субблока; 9— тумблер рода работ; 10 — трансформатор; 11 — ручка регулировки выпрямителя; 12 — предохранитель (2 шт.); 13 — индикаторная лампа (2 шт.); 14 — электророзетка; 15 — тумблер переключения прибора с измерения напряжений на измерение силы тока; 16— клемма (4 шт.)
Печатная плата генераторного субблока
При применении устройства для получения выпрямленного низковольтного напряжения (из переменного 220-вольтного) отсоединяют от клемм ВХОД ПРЕОБР. прошлые 12 В, переводят тумблер SA1 рода работы в положение ЗАРЯД. Гнезда ~220 В подключают к бытовой электросети, а нагрузку — к клеммам ВЫХОД ВЫПР.
В следствии имеют уже рассмотренные ранее трансформатор, во вторичной обмотке (последовательно соединенных II-1 и ІІ-2) которого — приблизительно 20-вольтное напряжение, и вентильный мост.
Но выпрямляемое напряжение поступает на нагрузку не сходу, а через транзисторный регулятор VT7 с проволочным потенциометром РЕГ. и плавкий предохранитель FU2, рассчитанный на 10 А. К тому же на выходе — электроизмерительный прибор магнитоэлектрической совокупности, преобразовывающийся благодаря добавочному сопротивлению, подключаемому тумблером SA2, из амперметра (положение А) в вольтметр (положение V). Лампа LH1 помогает для индикации подачи напряжения на выпрямительный мост VDЗ — VD4.
По причине того, что данное устройство вспоминало как выпрямитель для зарядки аккумулятора либо как вторичный источник для питания бытовой техники мощностью до 100 Вт, имеющей в собственном составе помехозащитные фильтры, то особых мер по устранению пульсаций и фона выпрямленного напряжения не предусматривалось. Но при жажде «сглаженность» приобретаемых 12 В возможно увеличивать подключением параллельно нагрузке большеемкостного конденсатора.
Ну а очень взыскательным пользователям рекомендуется дополнить электронный «тяни-толкай» более идеальным фильтром. В частности, оснастить собранную конструкцию одной-двумя емкостно-дроссельными сглаживающими ячейками, функционирование, подробности монтажа и электрические параметры которых рассматривались на страницах издания «Моделист-конструктор» № 11 за 1999 год, благо место для размещения всех элементов для того чтобы низкочастотного фильтра в устройстве имеется.
Сейчас о подробностях, нужных для сборки конструкции Трансформатор самодельный, с применением легендарногои дешёвого магнитопровода ТБС 3-0,173. Обмотка I содержит 1290 витков провода ПЭТВ-0,44. Соответственно, II-1 и II-2 однообразные. В каждой из них — по 73 витка провода ПЭТВ диаметром 1,7 мм.
Самодельные и шунт Rш с добавочным сопротивлением для электроизмерительного прибора.
Наматывают их из константановой либо подобной ей резистентной проволоки, диаметр и требуемое число витков уточняют в ходе настройки. Но саму измерительную головку прибора берут готовой (к примеру, М42100, шкалу которой калибруют в А и V).
Резисторы, конденсаторы, сигнальные лампы, да и полупроводниковые устройства также не из дорогостоящих.
Главные эти, которыми направляться руководствоваться при выборе, указаны на принципиальной электрической схеме.
В качестве «многоамперных» тумблеров подойдут отечественные ТВ 1-4. Держатели предохранителей —ДВП4-1, коммутационная розетка — типа ВД. Потребуются кроме этого стандартные радиаторы под диоды Д206 (КД213) и под замечательные транзисторы КТ815А (КТ819АМ), и установочные подробности типа фонарей для сигнальных ламп с красным (HL1) и зеленым (HL2) светофильтрами.
Сборку генераторного субблока (за исключением транзисторов VT1 и VT6) рекомендуется делать на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 165x65x1,5 мм. Крепление, как и навесной монтаж другой части всего устройства, — на шасси из металлического страницы, согнутого в виде «уголкового» профиля 174×110 мм, высокая задняя стена которого помогает для установки радиаторов охлаждения замечательных полупроводниковых устройств (диодных вентилей VD3 — VD6 и транзистора аккумуляторная7), выведенных наружу.
К металлическому поддону, имеющему вентиляционные отверстия, шасси крепится при помощи винтов М3 и изолирующих втулок высотой 15—20 мм. Лицевая панель — из текстолита толщиной 4 мм, все надписи на ней выгравированные (возможно выполнить тушью). Кожух железный, из той же листовой 1 -мм стали с вентиляционными просечками по бокам.
Э.
ГАЙНЕЕВ, М. ТОКУНОВ, г. Ульяновск
