У вас часто бывало что когда нужна некоторая вещь срочно, её никогда не найти? Вот так и было у меня с 9 вольтовой батарейкой для моего мультиметра. А с разряженной батареей он начинает безбожно завирать показания. Вам поможет избавиться от такой неприятности перевод мультиметра на аккумулятор литиевый 18650!
Для осуществления этого нам понадобится спаять повышающий преобразователь 3.7 В - 9 В, а так-же раздобыть аккумулятор формата 18650 (можно разобрать ненужную батарею от ноутбука или от автомобиля Tesla Model S, там стоят такие-же).
Шаг 1. Перевод мультиметра на аккумулятор. Подгоняем место под 18650.
Для начала нам нужно разместить все элементы внутри корпуса мультиметра. Для этого прикладываем аккумулятор по месту и отпиливаем все мешающиеся пластиковые элементы корпуса. Не забудьте просверлить отверстие под разъем зарядки аккумулятора.
Шаг 2. Повышающий преобразователь напряжения.
Теперь нам нужно спаять повышающий преобразователь, который будет поднимать напряжение аккумулятора с 3.7 до 9 вольт. Я собрал его на микросхеме MC34063A. Вот её даташит. Номиналы элементов не так критичны по значениям так как я использовал подстроечный резистор, с помощью которого можно точно выставить нужное нам напряжение 9 вольт.
Вот список компонентов:
- 1 18650 Литиевый аккумулятор
- 1 разъем постоянного тока
- 1 22k или 27k резистор
- 1 180 Ом резистор
- 1 10k или 5k переменный резистор
- 1 22uF или 47uF электролитический конденсатор
- 1 100uF электролитический конденсатор
- 1 от 10pF до 50pF керамический конденсатор
- 1 MC34063A
- 1 IN5819 диод
- 1 170uH индуктивность.
Шаг 3. Собираем всё вместе.
Тут нужно немного попаять.
Припаиваем центральный контакт разъема питания к положительному выводу аккумулятора.
Припаиваем боковой контакт разъема питания к отрицательному выводу аккумулятора.
Отсюда-же припаиваем провод к отрицательному входу преобразователя.
Припаяйте положительный контакт батареи к неиспользуемому контакту на переключателе мультиметра.
Припаяйте провод от другой стороны переключателя мультиметра к положительному входу преобразователя.
Теперь припаяйте провода от 9 вольтового входа питания мультиметра к выходным контактам преобразователя.
Отрегулируйте выходное напряжение преобразователя на уровне 9 вольт с помощью подстроечного резистора.
Затем соберите мультиметр обратно! Перевод мультиметра на аккумулятор можно считать завершённым.
Теперь вам никогда не придется покупать батарейки Крона для своего мультиметра, достаточно лишь зарядить его аккумулятор.
Вконтакте
Вот бывает так, с работы по жаре заскакиваешь на почту, забираешь посылку, приходишь уставший домой и забываешь про нее на несколько дней… Иногда вспоминаешь - ну что там особенного - dc-dc преобразователи, как dc-dc преобразователи. Пусть полежит, потом распакую. Вчера поздно вечером все-же вспомнил и не стал откладывать «на потом». Вскрыл пакет, из него выпал достаточно объемный, плотно замотанный «пупыркой» сверток.
есть крупные фото без спойлеров
В свертке - они родимые, 4шт.
Вообще, изначально не собирался про них писать.
Но потом, заглянув в пакет, был приятно удивлен.
Вот казалось бы мелочь, копеечный заказ, одна из самых низких цен на эти преобразователи, а нет, не поленился продавец сюда приложить подарок-сувенир.
И с вероятностью 99.9% мне он никуда не пригодится, но всю суету и заботы тяжелого дня как рукой сняло. Приятно. И в следующий раз, когда пойду на али что-то искать - одним из первых буду искать у этого продавца.
И этим постом хочу в свою очередь сказать продавцу СПАСИБО! За поднятие настроения, положительные эмоции.
Ну вот. Эмоциям волю дали, переходим к скучным цифрам.
Заявленные ТТХ
- Входное напряжение: 0,9В-5В,
- Максимальный КПД: 96%,
- Выходной ток при питании от одного АА элемента: до 200мА-300мА,
- ========//========= от двух АА элементов: 500мА-600мА.
Измерения.
Для начала измерим потребление без нагрузки при питании от 1-го AA аккумулятора, 2-х и 3-х, как внимательный читатель уже догадался, аккумуляторов. Акки уже поработавшие, напряжение каждого около 1,25В.
- Видим, что при питании от:
- 1-го AA потребляемый ток равен почти 0,4мА
- 2-х AA потребляемый ток равен почти 0,8мА
- 3-х AA потребляемый ток равен почти 1,9мА
Как уменьшить потребление самого преобразователя до 30мкА расскажу и покажу чуть ниже.
Потребление преобразователя на холостом ходу показатель конечно интересный, но ведь гораздо интереснее как он себя поведет при питании, например, USB LED светильника за 0.67$, «типа xiaomi».
Давайте посмотрим.
Светильник при питании от полноценного 5-ти вольтового источника (извините за тавтологию) питания потребляет 200мА.
Теперь на выход преобразователя включаем Charger Doctor, в Charger Doctor включаем светильник, запитываем конструкцию количеством АА аккумуляторов равным от 0 до 3-х.
Любуемся результатами.
Результаты тестирования с количеством аккумуляторов равным 0 по понятным причинам в обзор не вошли.
Сначала выходное напряжение:
Теперь токи:
Фотосессия замеров тока производилась при более ярком освещении, поэтому на фотографиях кажется, что светильник светит по другому, на самом деле одинаково
.
Итог в виде таблицы:
Измерения конечно не всеобъемлющие, но тенденцию уловить можно.
Видно, что при более менее значительной нагрузке и низком входном напряжении 5-ти вольт на выходе не будет. Впрочем как и заявленного тока. Как мне видится, оптимальным вариантом для запитки этого преобразователя является литиевая батарея, тогда можно ожидать относительно стабильные 5В на выходе.
Любопытный читатель может задать вполне закономерный вопрос: «Ну и куда его можно еще применить?
А я подготовился, у меня есть ответ тут, в спойлере -
один из возможных вариантов применения.
И этим вариантом оказался светодиодный светильник с датчиком движения.
Другой придирчивый читатель (а может это тот же любопытный), вполне резонно может возразить: „Позвольте, зачем «колхозить» этот девайс, когда пол алиэкспресса и маленькая тележка инет-магазинов завалены подобными светильниками за 4$-5$?!“ и будет прав.
Если бы мне нужно было просто осветить часть помещения в темное время суток при появлении кого-либо в зоне действия датчика, я бы непременно именно там бы его и купил.
Но в моем случае жуть как хотелось унять зуд в руках, проверить концепцию и целесообразность применения такого преобразователя для питания автономного устройства , работающего _без выключения питания_. Внешний вид , эстетика, продуманность конструкции не являлись решающими факторами в процессе изготовления.
Для этой цели весьма кстати пришлись:
- Литиевый аккумулятор, добытый из батареи ноутбука, утратившего всю свою былую прыть и превратившегося в груду запчастей,
- Светодиодная лента подсветки матрицы того же несчастного,
- Датчик движения, типа HC-SR501,
- Фоторезистор GL5528,
- разъем типа PBS, от которого аккуратно отделяем 3 контакта,
- NPN транзистор типа BC546,547,847 или аналогичный. Я поставил 2n3904.
- Резистор 39 Ом,
- Немножко проводов, терпения, свободного времени и конечно же герой этого обзора - dc-dc преобразователь, фото которого во множественном числе и различных ракурсах были выше, поэтому повторяться не буду
Перед тем, как все получится, позволю себе прояснить нюансы некоторых деталей.
Датчик движения, типа HC-SR501. Срабатывает при наличии движения излучающего тепло объекта в радиусе своей видимости. Имеет два подстроечных резистора, которыми можно установить порог срабатывания и время удержания выхода во включенном состоянии после исчезновения фактора, вызвавшего срабатывание. Джампером желтого цвета выбирается один из двух режимов работы:
1 - Датчик сработал, выход активировался, запустился отсчет заданного резистором времени, независимо от наличия движения тепла в зоне видимости датчика таймер отработал - выход деактивировался. После прохождения времени блокировки (датчик не реагирует на воздействия) если есть движение - срабатывает опять.
2 - Датчик сработал, выход активировался, запустился отсчет времени, если есть движение в зоне видимости датчика таймер перезапускается пока не исчезнет движение, движение прекратилось, время вышло, выход отключился.
Положение джапмера, показанное здесь на фото соответствует первому режиму работы, далее уже в готовом устройстве - второму.
Для того, чтобы датчик не срабатывал в светлое время, нужно впаять фоторезистор в место, предусмотренное для его установки - обведено красным.
На светильник решил использовать 5 светодиодов из ленты подсветки матрицы, включенных параллельно. Забегая вперед скажу, что в таком виде их суммарное потребление, ограниченное резистором в 39Ом составляет около 48мА, т.е. меньше чем 10мА на светодиод. Понятно, что по хорошему нужно ставить на каждый светодиод по токоограничивающему резистору, но в данной конструкции это избыточно. Кроме того, светодиоды работают как минимум процентов на 30 ниже своей номинальной нагрузки, почти не греются и надежно удерживаются на корпусе при помощи двухстороннего скотча.
Дошла очередь и до преобразователя. Как мы помним, сам по себе при питании от 3-х АА (примерно как и от 1-го не полностью заряженного лития) он потребляет почти 2 мА. Считаю, что это много для устройства, которое должно быть в работоспособном состоянии как можно дольше.
Бороться с этим можно выпаяв светодиод, или его токоограничительный резистор.
Вот таким нехитрым способом потребление dc-dc преобразователя снизилось до 30мкА.
Настало время собрать все воедино.
Поскольку сигнал с контроллера датчика движения имеет уровень 3,3В и поступает на выходной контакт разъема через резистор 1кОм, подключать светодиоды напрямую к нему нельзя. Нет, подключить конечно можно, но светить они не будут. Для того, чтобы светодиоды горели, нужно обеспечить протекание через них достаточного для этого процесса тока. С этой задачей отлично справится ключ на транзисторе.
Схематично это выглядит так:
После нескольких взмахов ножовки, дрели, напильника, паяльника и термопистолета получилась вот такая конструкция:
Итоговое потребление в дежурном режиме составляет около 0,4мА, при срабатывании - 80-82мА.
Ну что сказать… Устройство удалось. Повешено под потолок и работает уже почти месяц. За вечер включается несколько раз. Напряжение на аккумуляторе упало от изначального чуть менее чем на 0,1В.
Картину на стене рисовала жена
В общем собрал, повесил и забыл. Только иногда вспоминаешь - ну что там особенного - dc-dc преобразователи, как dc-dc преобразователи.
С оглядкой на входное напряжение преобразователи рекомендую смело, продавца - настоятельно:)
Планирую купить +45 Добавить в избранное Обзор понравился +57 +107Маломощный преобразователь для питания нагрузки 9 вольт от Li-ion аккумулятора 3,7 вольта
Некоторые современные маломощные устройства потребляют очень небольшой ток (несколько миллиампер), но для своего питания требуют уж слишком экзотического источника - батарейки напряжением 9 В, которой к тому же хватает максимум на 30...100 часов работы прибора. Особенно странно это выглядит сейчас, когда Li-ion аккумуляторы от разнообразных мобильных гаджетов стоят чуть ли не дешевле самих батареек - элементов питания. Поэтому естественно, что настоящий радиолюбитель постарается приспособить аккумуляторы для питания своего прибора, а не будет периодически разыскивать "антикварные" батарейки.
Если рассмотреть в качестве маломощной нагрузки обычный (и популярный) мультиметр. М830, питающийся от элемента типа "Корунд", то для создания напряжения 9 В нужны минимум 2-3 последовательно соединенных аккумулятора, что нам не подходит они просто не влезут внутрь корпуса прибора. Поэтому единственный выход использование одного аккумулятора и повышающего преобразователя напряжения.
Выбор элементной базы
Самое простое решение это использование таймера типа 555 (или его КМОП-версии 7555) в импульсном преобразователе (емкостные преобразователи не подходят у нас слишком большая разница между входным и выходным напряжениями). Дополнительный "плюс" этой микросхемы у нее имеется выход с открытым коллектором, причем достаточно высоковольтный способный выдерживать напряжение до +18 В при любом рабочем напряжении питания. Благодаря этому можно собрать преобразователь буквально из десятка дешевых и распространенных деталей (рис. 1.6).
Вывод 3 микросхемы обычный выход с двумя состояниями, он используется в этой схеме для поддержания генерации. Вывод 7 выход с открытым коллектором, способный выдерживать повышенное напряжение , поэтому его можно подключить непосредственно к катушке, без повторителя на транзисторе. Вход образцового напряжения (вывод 5) используется для регулирования выходного напряжения.
Принцип работы устройства
Сразу после подачи напряжения питания конденсатор С3 разряжен, ток через стабилитрон VD1 не течет, напряжение на входе REF микросхемы равно 2/3 напряжения питания, и скважность выходных импульсов равна 2 (то есть длительность импульса равна длительности паузы), конденсатор С3 заряжается с максимальной быстротой. Диод VD2 нужен для того, чтобы разряженный конденсатор С3 не влиял на схему (не уменьшал напряжение на выводе 5), резистор R2 "на всякий случай", для защиты.
По мере заряда этого конденсатора стабилитрон VD1 начинает приоткрываться, и напряжение на выводе 5 микросхемы повышается. От этого длительность импульса уменьшается, длительность паузы возрастает, пока не наступит динамическое равновесие и выходное напряжение не стабилизируется на определенном уровне. Величина выходного напряжения зависит только от напряжения стабилизации стабилитрона VD1 и может быть до 15...18 В при большем напряжении микросхема может выйти из строя.
О деталях
Катушка L1 намотана на ферритовом кольце. К7х5х2 (внешний диаметр - 7 мм, внутренний - 5 мм, толщина - 2 мм), примерно 50...100 витков проводом диаметром 0,1 мм. Кольцо можно взять и побольше, тогда число витков можно будет уменьшить, или взять промышленный дроссель индуктивностью сотни микрогенри (мкГн).
Микросхему 555 можно заменить на отечественный аналог К1006ВИ1 или на КМОП-версию 7555 - у нее меньше потребляемый ток (аккумулятор "продержится" чуть дольше) и шире диапазон рабочих напряжений, однако у нее более слабый выход (если мультиметру требуется более 10 мА она может не выдать такой ток, особенно при столь малом напряжении питания) и она, как и все КМОП-структуры, "не любит" повышенное напряжение на своем выходе.
Особенности устройства
Устройство начинает работать сразу после сборки, вся настройка заключается в установке выходного напряжения подбором стабилитрона VD1, при этом к выходу параллельно конденсатору С3 нужно подключить резистор сопротивлением 3,1 кОм (имитатор нагрузки), но не мультиметр!
Запрещается включать преобразователь с неприпаянным стабилитроном тогда выходное напряжение будет ничем не ограничено и схема может "убить" сама себя. Также можно увеличить рабочую частоту, уменьшив сопротивление резистора R1 или конденсатора С1 (если она работает на звуковой частоте слышан высокочастотный писк). При длине проводов от аккумулятора менее 10...20 см фильтрующий конденсатор питания необязателен, или можно между выводами 1 и 8 микросхемы поставить конденсатор емкостью 0,1 мкФ и более.
Выявленные недостатки
Во-первых, в устройстве оказываются два генератора (один задающий генератор микросхемы АЦП - аналогово-цифрового преобразователя прибора, второй генератор преобразователя), работающих на одинаковых частотах, то есть они будут влиять друг на друга (биение частот) и точность измерений серьезно ухудшится.
Во-вторых, частота генератора преобразователя постоянно меняется в зависимости от тока нагрузки и напряжения батареи (потому что в цепи ПОС - положительной обратной связи стоит резистор, а не генератор тока), поэтому предсказать и скорректировать его влияние становится невозможно. Конкретно для мультиметра идеальным будет один общий генератор для АЦП и преобразователя с фиксированной рабочей частотой.
Второй вариант преобразователя
Рис. 1.7. Схема преобразователя с фиксированной рабочей частотой
На элементе DD1.1 собран генератор, через конденсатор С2 он тактирует преобразователь, а через С5 - микросхему АЦП. Большинство недорогих мультиметров собраны на базе АЦП двойного интегрирования ICL7106 или ее аналогов (40 выводов, 3,5 знака на дисплее), для тактирования этой микросхемы нужно всего лишь удалить конденсатор между выводами 38 и 40 (отпаять его ножку от вывода 38 и припаять к выводу 11 DD1.1). Благодаря обратной связи через резистор между выводами 39 и 40 микросхема может тактироваться даже очень слабыми сигналами амплитудой доли вольта, поэтому 3-вольтовых сигналов с выхода DD1.1 вполне достаточно для ее нормальной работы.
Кстати, таким образом можно в 5...10 раз увеличить скорость измерения - просто повысив тактовую частоту. Точность измерения от этого практически не страдает ухудшается максимум на 3...5 единиц младшего разряда. Стабилизировать рабочую частоту для такого АЦП не нужно, поэтому обычного RC-генератора вполне достаточно для нормальной точности измерений.
На элементах DD1.2 и DD1.3 собран ждущий мультивибратор, длительность импульса которого с помощью транзистора VT2 может изменяться почти от 0 до 50%. В исходном состоянии на его выходе (вывод 6) присутствует "логическая единица" (высокий уровень напряжения), и конденсатор С3 заряжен через диод VD1. После поступления запускающего отрицательного импульса мультивибратор "опрокидывается", на его выходе появляется "логический нуль" (низкий уровень напряжения), блокирующий мультивибратор через вывод 2 DD1.2 и открывающий транзистор VT1 через инвертор на DD1.4 В таком состоянии схема будет до тех пор, пока не разрядится конденсатор С3 - после чего "нуль" на выводе 5 DD1.3 "опрокинет" мультивибратор обратно в ждущее состояние (к этому времени С2 успеет зарядиться и на выводе 1 DD1.1 также будет "1"), транзистор VT1 закроется, и катушка L1 разрядится на конденсатор С4. После прихода очередного импульса снова повторятся все вышеперечисленные процессы.
Таким образом, количество запасаемой в катушке L1 энергии зависит только от времени разряда конденсатора С3, то есть от того, насколько сильно открыт транзистор VT2, помогающий ему разряжаться. Чем выше выходное напряжение тем сильнее открывается транзистор; таким образом, выходное напряжение стабилизируется на некотором уровне, зависящем от напряжения стабилизации стабилитрона VD3.
Для зарядки аккумулятора используется простейший преобразователь на регулируемом линейном стабилизаторе DA1. Заряжать аккумулятор, даже при частом пользовании мультиметром, приходится всего пару раз в год, поэтому ставить сюда более сложный и дорогой импульсный стабилизатор нет смысла. Стабилизатор настроен на выходное напряжение 4,4...4,7 В, которое диодом VD5 понижается на 0,5.0,7 В до стандартных для заряженного литий-ионного аккумулятора значений (3,9...4,1 В). Этот диод нужен для того, чтобы аккумулятор не разряжался через DA1 в автономном режиме. Для зарядки аккумулятора нужно подать на вход XS1 напряжение 6...12 В и забыть о нем на 3...10 часов. При высоком входном напряжении (более 9 В) микросхема DA1 сильно греется, поэтому нужно или предусмотреть теплоотвод, или понизить входное напряжение.
В качестве DA1 можно использовать 5-вольтовые стабилизаторы КР142ЕН5А, ЕН5В, 7805 - но тогда, для гашения "лишнего" напряжения, VD5 нужно составить из двух соединенных последовательно диодов. Транзисторы в этой схеме можно использовать практически любых структур n-p-n , КТ315Б здесь стоят только потому, что у автора их скопилось слишком много.
Нормально будут работать КТ3102, 9014, ВС547, ВС817 и др. Диоды КД521 можно заменить на КД522 или 1N4148, VD1 и VD2 должны быть высокочастотными идеальны BAV70 или BAW56. VD5 любой диод (не Шоттки) средней мощности (КД226, 1N4001). Диод VD4 необязателен просто у автора были слишком низковольтные стабилитроны и выходное напряжение не дотягивало до минимальных 8,5 В а каждый дополнительный диод в прямом включении прибавляет к выходному напряжению по 0,7 В. Катушка та же, что и для предыдущей схемы (100...200 мкГн). Схема доработки переключателя мультиметра показана на рис. 1.8.
Рис. 1.8. Электрическая схема доработки переключателя мультиметра
К центральной дорожке-кольцу мультиметра подключен положительный вывод батарейки, мы же соединяем это кольцо с "+" аккумулятора. Следующее кольцо второй контакт переключателя, и оно соединено с элементами схемы мультиметра 3-4 дорожками. Эти дорожки с противоположной стороны платы нужно разорвать и соединить вместе, а также с выходом +9 В преобразователя. Кольцо же соединяем с шиной питания +3 В преобразователя. Таким образом, мультиметр соединен с выходом преобразователя, а переключателем мультиметра мы включаем-выключаем питание преобразователя. На такие сложности приходится идти из-за того, что преобразователь потребляет некоторый ток (3...5 мА) даже при отключенной нагрузке, а аккумулятор таким током разрядится примерно за неделю. Здесь же мы отключаем питание самого преобразователя, и аккумулятора хватит на несколько месяцев.
В настройке правильно собранное из исправных деталей устройство не нуждается, иногда нужно только отрегулировать напряжение резисторами R7, R8 (зарядное устройство) и стабилитроном VD3 (преобразователь).
Рис. 1.9 Варианты печатной платы
Плата имеет размеры стандартной батарейки и устанавливается в соответствующем отсеке. Аккумулятор укладывается под переключателем обычно там достаточно места, предварительно его нужно обмотать несколькими слоями изоленты или хотя бы скотчем.
Для подключения разъема зарядного устройства в корпусе мультиметра нужно просверлить отверстие. Расположение выводов у разных разъемов XS1 иногда отличается, поэтому, возможно, придется несколько доработать плату.
Чтобы аккумулятор и плата преобразователя не "болтались" внутри мультиметра, их нужно чем-нибудь прижать внутри корпуса.
Смотрите другие статьи раздела.
Некоторые современные маломощные устройства потребляют очень небольшой ток (несколько миллиампер), но для своего питания требуют уж слишком экзотического источника – батарейки напряжением 9 В, которой к тому же хватает максимум на 30… 100 часов работы прибора. Особенно странно это выглядит сейчас, когда Li-ion аккумуляторы от разнообразных мобильных гаджетов стоят чуть ли не дешевле самих батареек – элементов питания. Поэтому естественно, что настоящий радиолюбитель постарается приспособить аккумуляторы для питания своего прибора, а не будет периодически разыскивать «антикварные» батарейки.
Если рассмотреть в качестве маломощной нагрузки обычный (и популярный) мультиметр М830, питающийся от элемента типа «Корунд», то для создания напряжения 9 В нужны минимум 2-3 последовательно соединенных аккумулятора, что нам не подходит – они просто не влезут внутрь корпуса прибора. Поэтому единственный выход – использование одного аккумулятора и повышающего преобразователя напряжения.
Выбор элементной базы
Самое простое решение – это использование таймера типа 555 (или его КМОП-версии 7555) в импульсном преобразователе (емкостные преобразователи не подходят – у нас слишком большая разница между входным и выходным напряжениями). Дополнительный «плюс» этой микросхемы – у нее имеется выход с открытым коллектором, причем достаточно высоковольтный – способный выдерживать напряжение до +18 В при любом рабочем напряжении питания. Благодаря этому можно собрать преобразователь буквально из десятка дешевых и распространенных деталей (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Схема простого преобразователя
Вывод 3 микросхемы – обычный выход с двумя состояниями, он используется в этой схеме для поддержания генерации. Вывод 7 – выход с открытым коллектором, способный выдерживать повышенное напряжение, поэтому его можно подключить непосредственно к катушке, без повторителя на транзисторе. Вход образцового напряжения (вывод 5) используется для регулирования выходного напряжения.
Принцип работы устройства
Сразу после подачи напряжения питания конденсатор СЗ разряжен, ток через стабилитрон VD1 не течет, напряжение на входе REF микросхемы равно 2/3 напряжения питания, и скважность выходных импульсов равна 2 (то есть длительность импульса равна длительности паузы), конденсатор СЗ заряжается с максимальной быстротой. Диод VD2 нужен для того, чтобы разряженный конденсатор СЗ не влиял на схему (не уменьшал напряжение на выводе 5), резистор R2 – «на всякий случай», для защиты.
По мере заряда этого конденсатора стабилитрон VD1 начинает приоткрываться, и напряжение на выводе 5 микросхемы повышается. От этого длительность импульса уменьшается, длительность паузы возрастает, пока не наступит динамическое равновесие и выходное напряжение не стабилизируется на определенном уровне. Величина выходного напряжения зависит только от напряжения стабилизации стабилитрона VD1 и может быть до 15…18В – при большем напряжении микросхема может выйти из строя.
О деталях
Катушка L1 намотана на ферритовом кольце К7х5х2 (внешний диаметр – 7 мм, внутренний – 5 мм, толщина – 2 мм), примерно 50…100 витков проводом диаметром 0,1 мм. Кольцо можно взять и побольше, тогда число витков можно будет уменьшить, или взять промышленный дроссель индуктивностью сотни микрогенри (мкГн).
Микросхему 555 можно заменить на отечественный аналог К1006ВИ1 или на КМОП-версию 7555 – у нее меньше потребляемый ток (аккумулятор «продержится» чуть дольше) и шире диапазон рабочих напряжений, однако у нее более слабый выход (если мультиметру требуется более 10 мА – она может не выдать такой ток, особенно при столь малом напряжении питания) и она, как и все КМОП-структуры, «не любит» повышенное напряжение на своем выходе.
Особенности устройства
Устройство начинает работать сразу после сборки, вся настройка заключается в установке выходного напряжения подбором стабилитрона VD1, при этом к выходу параллельно конденсатору СЗ нужно подключить резистор сопротивлением 3…1 кОм (имитатор нагрузки), но не мультиметр!
Запрещается включать преобразователь с неприпаянным стабилитроном – тогда выходное напряжение будет ничем не ограничено и схема может «убить» сама себя. Также можно увеличить рабочую частоту, уменьшив сопротивление резистора R1 или конденсатора С1 (если она работает на звуковой частоте – слышан высокочастотный писк). При длине проводов от аккумулятора менее 10…20 см фильтрующий конденсатор питания необязателен, или можно между выводами 1 и 8 микросхемы поставить конденсатор емкостью 0,1 мкФ и более.
Выявленные недостатки
Во-первых, в устройстве оказываются два генератора (один – задающий генератор микросхемы АЦП – аналогово-цифрового перобра- зователя прибора, второй – генератор преобразователя), работающих на одинаковых частотах, то есть они будут влиять друг на друга (биение частот) и точность измерений серьезно ухудшится.
Во-вторых, частота генератора преобразователя постоянно меняется в зависимости от тока нагрузки и напряжения батареи (потому что в цепи ПОС – положительной обратной связи – стоит резистор, а не генератор тока), поэтому предсказать и скорректировать его влияние становится невозможно. Конкретно для мультиметра идеальным будет один общий генератор для АЦП и преобразователя с фиксированной рабочей частотой.
Второй вариант преобразователя
Схема такого преобразователя чуть сложнее и изображена на рис. 1.7.
На элементе DD1.1 собран генератор, через конденсатор С2 он тактирует преобразователь, а через С5 – микросхему АЦП. Большинство недорогих мультиметров собраны на базе АЦП двойного
Рис. 1.7. Схема преобразователя с фиксированной рабочей частотой
интегрирования ICL7106 или ее аналогов (40 выводов, 3,5 знака на дисплее), для тактирования этой микросхемы нужно всего лишь удалить конденсатор между выводами 38 и 40 (отпаять его ножку от вывода 38 и припаять к выводу 11 DD1.1). Благодаря обратной связи через резистор между выводами 39 и 40 микросхема может тактироваться даже очень слабыми сигналами амплитудой доли вольта, поэтому 3-вольтовых сигналов с выхода DD1.1 вполне достаточно для ее нормальной работы.
Кстати, таким образом можно в 5… 10 раз увеличить скорость измерения – просто повысив тактовую частоту. Точность измерения от этого практически не страдает – ухудшается максимум на 3…5 единиц младшего разряда. Стабилизировать рабочую частоту для такого АЦП не нужно, поэтому обычного RC-генератора вполне достаточно для нормальной точности измерений.
На элементах DDI.2 и DD1.3 собран ждущий мультивибратор, длительность импульса которого с помощью транзистора VT2 может изменяться почти от 0 до 50%. В исходном состоянии на его выходе (вывод 6) присутствует «логическая единица» (высокий
уровень напряжения), и конденсатор СЗ заряжен через диод VD1. После поступления запускающего отрицательного импульса мультивибратор «опрокидывается», на его выходе появляется «логический нуль» (низкий уровень напряжения), блокирующий мультивибратор через вывод 2 DDI.2 и открывающий транзистор VT1 через инвертор на DD1.4. В таком состоянии схема будет до тех пор, пока не разрядится конденсатор СЗ – после чего «нуль» на выводе 5 DD1.3 «опрокинет» мультивибратор обратно в ждущее состояние (к этому времени С2 успеет зарядиться и на выводе 1 DD1.1 также.будет «1»), транзистор VT1 закроется, и катушка L1 разрядится на конденсатор С4. После прихода очередного импульса снова повторятся все вышеперечисленные процессы.
Таким образом, количество запасаемой в катушке L1 энергии зависит только от времени разряда конденсатора СЗ, то есть от того, насколько сильно открыт транзистор VT2, помогающий ему разряжаться. Чем выше выходное напряжение – тем сильнее открывается транзистор; таким образом, выходное напряжение стабилизируется на некотором уровне, зависящем от напряжения стабилизации стабилитрона VD3.
Для зарядки аккумулятора используется простейший преобразователь на регулируемом линейном стабилизаторе DA1. Заряжать аккумулятор, даже при частом пользовании мультиметром, приходится всего пару раз в год, поэтому ставить сюда более сложный и дорогой импульсный стабилизатор нет смысла. Стабилизатор настроен на выходное напряжение 4,4…4,7 В, которое диодом VD5 понижается на 0,5…0,7 В – до стандартных для заряженного литий-ионного аккумулятора значений (3,9…4,1 В). Этот диод нужен для того, чтобы аккумулятор не разряжался через DA1 в автономном режиме. Для зарядки аккумулятора нужно подать на вход XS1 напряжение 6…12В и забыть о нем на 3…10 часов. При высоком входном напряжении (более 9 В) микросхема DA1 сильно греется, поэтому нужно или предусмотреть теплоотвод, или понизить входное напряжение.
В качестве DA1 можно использовать 5-вольтовые стабилизаторы КР142ЕН5А, ЕН5В, 7805 – но тогда, для гашения «лишнего» напряжения, VD5 нужно составить из двух соединенных последовательно диодов. Транзисторы в этой схеме можно использовать практически любых структур п-р-п , КТ315Б здесь стоят только потому, что у автора их скопилось слишком много.
Нормально будут работать КТ3102, 9014, ВС547, ВС817 и др. Диоды КД521 можно заменить на КД522 или 1N4148, VD1 и VD2 должны быть высокочастотными – идеальны BAV70 или BAW56. VD5 – любой диод (не Шоттки!) средней мощности (КД226, 1N4001). Диод VD4 необязателен – просто у автора были слишком низковольтные стабилитроны и выходное напряжение не дотягивало до минимальных 8,5 В – а каждый дополнительный диод в прямом включении прибавляет к выходному напряжению по 0,7 В. Катушка – та же, что и для предыдущей схемы (100…200 мкГн). Схема доработки переключателя мультиметра показана на рис. 1.8.
Рис. 1.8. Электрическая схема доработки переключателя мультиметра
К центральной дорожке-кольцу мультиметра подключен положительный вывод батарейки, мы же соединяем это кольцо с «+» аккумулятора. Следующее кольцо – второй контакт переключателя, и оно соединено с элементами схемы мультиметра 3…4 дорожками. Эти дорожки с противоположной стороны платы нужно разорвать и соединить вместе, а также с выходом +9 В преобразователя. Кольцо же соединяем с шиной питания +3 В преобразователя. Таким образом, мультиметр соединен с выходом преобразователя, а переключателем мультиметра мы включаем-выключаем питание преобразователя. На такие сложности приходится идти из-за того, что преобразователь потребляет некоторый ток (3…5 мА) даже при отключенной нагрузке, а аккумулятор таким током разрядится примерно за неделю. Здесь же мы отключаем питание самого преобразователя, rf аккумулятора хватит на несколько месяцев.
В настройке правильно собранное из исправных деталей устройство не нуждается, иногда нужно только отрегулировать напряжение резисторами R7, R8 (зарядное устройство) и стабилитроном VD3 (преобразователь).
Варианты печатной платы показаны на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Варианты печатной платы
Плата имеет размеры стандартной батарейки и устанавливается в соответствующем отсеке. Аккумулятор укладывается под переключателем – обычно там достаточно места, предварительно его нужно обмотать несколькими слоями изоленты или хотя бы скотчем. Для подключения разъема зарядного устройства в корпусе мультиметра нужно просверлить отверстие. Расположение выводов у разных разъемов XS1 иногда отличается, поэтому, возможно, придется несколько доработать плату. Чтобы аккумулятор и плата преобразователя не «болтались» внутри мультиметра, их нужно чем- нибудь прижать внутри корпуса.
Для питания цифрового мультиметра от 1 батарейки АА вместо "кроны" 9 В собрал недавно этот преобразователь. Хотя от него можно запитать что угодно, не обязательно тестеры. В отличии от специализированных , тут всего пару транзисторов и катушка. Монтаж навесной, прямо на разъеме от батареи. В случае чего можно будет легко отсоединить и вернуть "крону".
Самый энергоемкий режим в мультиметре - прозвонка. Если напряжение питания сильно падает при замыкании щупов, то нужно увеличить диаметр провода L2 (остановился на 0,3 мм ПЭВ-2). Диаметр провода L1 не критичен, я использовал 0,18 мм и только из соображений "живучести", так как более тонкие можно нечаянно оторвать. В итоге собрал эту схему с кольцом D=12 d=7 h=5 мм на VT1 2SC3420 - без нагрузки качает 100 В, он оказался лучше всех (R1 = 130 Ом). Также удачно испытаны КТ315А (слабоват, R1 = 1 кОм), КТ863 (качает хорошо).
Отладка схемы
Отсоединяем ZD1, вместо R1 ставим подстроечное сопротивление 4,7кОм; в качестве нагрузки- R= 1кОм. Добиваемся максимального напряжения на нагрузке, изменяя сопротивление R1. Без нагрузки эта схема легко выдает 100 вольт и более, так что при отладке ставьте C2 на напряжение не менее 200V и не забывайте его разряжать.
Важное дополнение. Кольцо здесь применять необязательно! Берем готовый дроссель на 330 мГн и выше, поверх его обмотки мотаем любым проводом 20-25 витков L1, фиксируем термоусадкой. И ВСЕ! Качает даже лучше, чем кольцо.
Проверено мной с VT1 2SC3420 и IRL3705 (R1 = 130 Ом, VD1 - HER108). Полевой транзистор IRL3705 отлично работает, но ему нужно напряжение питания хотя бы 1 В и между затвором и массой резистор несколько килоом и стабилитрон на 6-10 В. Если не работает, то меняем местами концы одной из обмоток. При экспериментах преобразователь действительно работал начиная даже от 0,8 В!
На входе Pin=Iin*Uin=0.053A*0.763V=0.04043W
На выходе Pout=Uout*Uout/Rout =6.2V*6.2V/980=0.039224W (Ватт).
КПД = Pout/Pin= 0,969 или 96.9% - прекрасный результат!
Пусть даже 90% будет - тоже не слабо. Откровенно говоря, эта схемка с кольцом давно известна, я лишь добавил обратную связь по Uout на полевом транзисторе и догадался домотать и использовать готовый дроссель, ибо на кольцах мотать неудобно, да и лень, пусть даже и 20 витков. И габариты у кольца побольше. Автор статьи - Evgeny:)
Обсудить статью ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 1,5 - 9 ВОЛЬТ
Маломощный преобразователь для питания нагрузки 9 вольт от Li-ion аккумулятора 3,7 вольта
Некоторые современные маломощные устройства потребляют очень небольшой ток (несколько миллиампер), но для своего питания требуют уж слишком экзотического источника - батарейки напряжением 9 В, которой к тому же хватает максимум на 30...100 часов работы прибора. Особенно странно это выглядит сейчас, когда Li-ion аккумуляторы от разнообразных мобильных гаджетов стоят чуть ли не дешевле самих батареек - элементов питания. Поэтому естественно, что настоящий радиолюбитель постарается приспособить аккумуляторы для питания своего прибора, а не будет периодически разыскивать "антикварные" батарейки.
Если рассмотреть в качестве маломощной нагрузки обычный (и популярный) мультиметр. М830, питающийся от элемента типа "Корунд", то для создания напряжения 9 В нужны минимум 2-3 последовательно соединенных аккумулятора, что нам не подходит они просто не влезут внутрь корпуса прибора. Поэтому единственный выход использование одного аккумулятора и повышающего преобразователя напряжения.
Выбор элементной базы
Самое простое решение это использование таймера типа 555 (или его КМОП-версии 7555) в импульсном преобразователе (емкостные преобразователи не подходят у нас слишком большая разница между входным и выходным напряжениями). Дополнительный "плюс" этой микросхемы у нее имеется выход с открытым коллектором, причем достаточно высоковольтный способный выдерживать напряжение до +18 В при любом рабочем напряжении питания. Благодаря этому можно собрать преобразователь буквально из десятка дешевых и распространенных деталей (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Схема простого преобразователя
Вывод 3 микросхемы обычный выход с двумя состояниями, он используется в этой схеме для поддержания генерации. Вывод 7 выход с открытым коллектором, способный выдерживать повышенное напряжение, поэтому его можно подключить непосредственно к катушке, без повторителя на транзисторе. Вход образцового напряжения (вывод 5) используется для регулирования выходного напряжения.
Принцип работы устройства
Сразу после подачи напряжения питания конденсатор С3 разряжен, ток через стабилитрон VD1 не течет, напряжение на входе REF микросхемы равно 2/3 напряжения питания, и скважность выходных импульсов равна 2 (то есть длительность импульса равна длительности паузы), конденсатор С3 заряжается с максимальной быстротой. Диод VD2 нужен для того, чтобы разряженный конденсатор С3 не влиял на схему (не уменьшал напряжение на выводе 5), резистор R2 "на всякий случай", для защиты.
По мере заряда этого конденсатора стабилитрон VD1 начинает приоткрываться, и напряжение на выводе 5 микросхемы повышается. От этого длительность импульса уменьшается, длительность паузы возрастает, пока не наступит динамическое равновесие и выходное напряжение не стабилизируется на определенном уровне. Величина выходного напряжения зависит только от напряжения стабилизации стабилитрона VD1 и может быть до 15...18 В при большем напряжении микросхема может выйти из строя.
О деталях
Катушка L1 намотана на ферритовом кольце. К7х5х2 (внешний диаметр - 7 мм, внутренний - 5 мм, толщина - 2 мм), примерно 50...100 витков проводом диаметром 0,1 мм. Кольцо можно взять и побольше, тогда число витков можно будет уменьшить, или взять промышленный дроссель индуктивностью сотни микрогенри (мкГн).
Микросхему 555 можно заменить на отечественный аналог К1006ВИ1 или на КМОП-версию 7555 - у нее меньше потребляемый ток (аккумулятор "продержится" чуть дольше) и шире диапазон рабочих напряжений, однако у нее более слабый выход (если мультиметру требуется более 10 мА она может не выдать такой ток, особенно при столь малом напряжении питания) и она, как и все КМОП-структуры, "не любит" повышенное напряжение на своем выходе.
Особенности устройства
Устройство начинает работать сразу после сборки, вся настройка заключается в установке выходного напряжения подбором стабилитрона VD1, при этом к выходу параллельно конденсатору С3 нужно подключить резистор сопротивлением 3,1 кОм (имитатор нагрузки), но не мультиметр!
Запрещается включать преобразователь с неприпаянным стабилитроном тогда выходное напряжение будет ничем не ограничено и схема может "убить" сама себя. Также можно увеличить рабочую частоту, уменьшив сопротивление резистора R1 или конденсатора С1 (если она работает на звуковой частоте слышан высокочастотный писк). При длине проводов от аккумулятора менее 10...20 см фильтрующий конденсатор питания необязателен, или можно между выводами 1 и 8 микросхемы поставить конденсатор емкостью 0,1 мкФ и более.
Выявленные недостатки
Во-первых, в устройстве оказываются два генератора (один задающий генератор микросхемы АЦП - аналогово-цифрового преобразователя прибора, второй генератор преобразователя), работающих на одинаковых частотах, то есть они будут влиять друг на друга (биение частот) и точность измерений серьезно ухудшится.
Во-вторых, частота генератора преобразователя постоянно меняется в зависимости от тока нагрузки и напряжения батареи (потому что в цепи ПОС - положительной обратной связи стоит резистор, а не генератор тока), поэтому предсказать и скорректировать его влияние становится невозможно. Конкретно для мультиметра идеальным будет один общий генератор для АЦП и преобразователя с фиксированной рабочей частотой.
Второй вариант преобразователя
Схема такого преобразователя чуть сложнее и изображена на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Схема преобразователя с фиксированной рабочей частотой
На элементе DD1.1 собран генератор, через конденсатор С2 он тактирует преобразователь, а через С5 - микросхему АЦП. Большинство недорогих мультиметров собраны на базе АЦП двойного интегрирования ICL7106 или ее аналогов (40 выводов, 3,5 знака на дисплее), для тактирования этой микросхемы нужно всего лишь удалить конденсатор между выводами 38 и 40 (отпаять его ножку от вывода 38 и припаять к выводу 11 DD1.1). Благодаря обратной связи через резистор между выводами 39 и 40 микросхема может тактироваться даже очень слабыми сигналами амплитудой доли вольта, поэтому 3-вольтовых сигналов с выхода DD1.1 вполне достаточно для ее нормальной работы.
Кстати, таким образом можно в 5...10 раз увеличить скорость измерения - просто повысив тактовую частоту. Точность измерения от этого практически не страдает ухудшается максимум на 3...5 единиц младшего разряда. Стабилизировать рабочую частоту для такого АЦП не нужно, поэтому обычного RC-генератора вполне достаточно для нормальной точности измерений.
На элементах DD1.2 и DD1.3 собран ждущий мультивибратор, длительность импульса которого с помощью транзистора VT2 может изменяться почти от 0 до 50%. В исходном состоянии на его выходе (вывод 6) присутствует "логическая единица" (высокий уровень напряжения), и конденсатор С3 заряжен через диод VD1. После поступления запускающего отрицательного импульса мультивибратор "опрокидывается", на его выходе появляется "логический нуль" (низкий уровень напряжения), блокирующий мультивибратор через вывод 2 DD1.2 и открывающий транзистор VT1 через инвертор на DD1.4 В таком состоянии схема будет до тех пор, пока не разрядится конденсатор С3 - после чего "нуль" на выводе 5 DD1.3 "опрокинет" мультивибратор обратно в ждущее состояние (к этому времени С2 успеет зарядиться и на выводе 1 DD1.1 также будет "1"), транзистор VT1 закроется, и катушка L1 разрядится на конденсатор С4. После прихода очередного импульса снова повторятся все вышеперечисленные процессы.
Таким образом, количество запасаемой в катушке L1 энергии зависит только от времени разряда конденсатора С3, то есть от того, насколько сильно открыт транзистор VT2, помогающий ему разряжаться. Чем выше выходное напряжение тем сильнее открывается транзистор; таким образом, выходное напряжение стабилизируется на некотором уровне, зависящем от напряжения стабилизации стабилитрона VD3.
Для зарядки аккумулятора используется простейший преобразователь на регулируемом линейном стабилизаторе DA1. Заряжать аккумулятор, даже при частом пользовании мультиметром, приходится всего пару раз в год, поэтому ставить сюда более сложный и дорогой импульсный стабилизатор нет смысла. Стабилизатор настроен на выходное напряжение 4,4...4,7 В, которое диодом VD5 понижается на 0,5.0,7 В до стандартных для заряженного литий-ионного аккумулятора значений (3,9...4,1 В). Этот диод нужен для того, чтобы аккумулятор не разряжался через DA1 в автономном режиме. Для зарядки аккумулятора нужно подать на вход XS1 напряжение 6...12 В и забыть о нем на 3...10 часов. При высоком входном напряжении (более 9 В) микросхема DA1 сильно греется, поэтому нужно или предусмотреть теплоотвод, или понизить входное напряжение.
В качестве DA1 можно использовать 5-вольтовые стабилизаторы КР142ЕН5А, ЕН5В, 7805 - но тогда, для гашения "лишнего" напряжения, VD5 нужно составить из двух соединенных последовательно диодов. Транзисторы в этой схеме можно использовать практически любых структур n-p-n, КТ315Б здесь стоят только потому, что у автора их скопилось слишком много.
Нормально будут работать КТ3102, 9014, ВС547, ВС817 и др. Диоды КД521 можно заменить на КД522 или 1N4148, VD1 и VD2 должны быть высокочастотными идеальны BAV70 или BAW56. VD5 любой диод (не Шоттки) средней мощности (КД226, 1N4001). Диод VD4 необязателен просто у автора были слишком низковольтные стабилитроны и выходное напряжение не дотягивало до минимальных 8,5 В а каждый дополнительный диод в прямом включении прибавляет к выходному напряжению по 0,7 В. Катушка та же, что и для предыдущей схемы (100...200 мкГн). Схема доработки переключателя мультиметра показана на рис. 1.8.
Рис. 1.8. Электрическая схема доработки переключателя мультиметра
К центральной дорожке-кольцу мультиметра подключен положительный вывод батарейки, мы же соединяем это кольцо с "+" аккумулятора. Следующее кольцо второй контакт переключателя, и оно соединено с элементами схемы мультиметра 3-4 дорожками. Эти дорожки с противоположной стороны платы нужно разорвать и соединить вместе, а также с выходом +9 В преобразователя. Кольцо же соединяем с шиной питания +3 В преобразователя. Таким образом, мультиметр соединен с выходом преобразователя, а переключателем мультиметра мы включаем-выключаем питание преобразователя. На такие сложности приходится идти из-за того, что преобразователь потребляет некоторый ток (3...5 мА) даже при отключенной нагрузке, а аккумулятор таким током разрядится примерно за неделю. Здесь же мы отключаем питание самого преобразователя, и аккумулятора хватит на несколько месяцев.
В настройке правильно собранное из исправных деталей устройство не нуждается, иногда нужно только отрегулировать напряжение резисторами R7, R8 (зарядное устройство) и стабилитроном VD3 (преобразователь).
Рис. 1.9 Варианты печатной платы
Плата имеет размеры стандартной батарейки и устанавливается в соответствующем отсеке. Аккумулятор укладывается под переключателем обычно там достаточно места, предварительно его нужно обмотать несколькими слоями изоленты или хотя бы скотчем.
Для подключения разъема зарядного устройства в корпусе мультиметра нужно просверлить отверстие. Расположение выводов у разных разъемов XS1 иногда отличается, поэтому, возможно, придется несколько доработать плату.
Чтобы аккумулятор и плата преобразователя не "болтались" внутри мультиметра, их нужно чем-нибудь прижать внутри корпуса.
Смотрите другие статьи раздела .
Читайте и пишите полезные
Среди радиолюбителей и профессионалов цифровые мультиметры имеют большую популярность благодаря их многофункциональности. Для их питания применена, как правило, девяти вольтова батарея «Крона», имеющая заметную саморазрядку, небольшую емкость и более высокую цену в сравнении с другими элементами.
Предлагаемое устройство питания цифрового мультиметра от одного элемента АА напряжением 1,5 вольта, позволит избежать указанных недостатков в работе и упростить эксплуатацию прибора.
В интернете предлагается много различных схем для преобразования напряжения 1,5 в 9 вольт. Каждая имеет свои плюсы и минусы. Данное устройство изготовлено на базе схемы А. Чаплыгина, опубликованной в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42)
.
Отличием данного варианта исполнения преобразователя, является расположение элемента питания и преобразователя напряжения, в крышке футляра мультиметра, вместо создания компактного блока питания устанавливаемого вместо батареи «Крона». Это позволяет в любой момент, без разборки прибора, заменить элемент АА, а при необходимости отключить преобразователь (разъем Джек 3,5) с автоматическим включением резервной батареи «Крона» расположенной в своем отсеке. Кроме того, при изготовлении преобразователя напряжения, нет необходимости в миниатюризации изделия. Быстрее и проще намотать трансформатор на кольце большего диаметра, лучше теплоотвод, свободнее монтажная плата. Такое расположение узлов в крышке футляра не мешает работе с мультиметром.
Данный преобразователь может быть выполнен в любом подходящем корпусе и использоваться в самых разнообразных устройствах, где требуется питание от девятивольтовой батареи «Крона». Это мультиметры, часы, электронные весы и игрушки, медицинские приборы.
Схема генератора преобразователя напряжения
Предлагается повышающий инвертор постоянного напряжения, имеющий хорошие выходные данные с минимумом входящих элементов. Схема представлена на рисунке.
На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через вторичные обмотки трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью + 9 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя до 80... 85 % .
Вместо выпрямителя высокочастотного напряжения используются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. При этом величина тока базы становится пропорциональной величине тока в нагрузке, что делает преобразователь весьма экономичным.
Другой особенностью схемы является срыв колебаний в отсутствие нагрузки, что автоматически может решить проблему управления питанием. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется. Преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать и выключаться, когда нагрузка будет отключена.
Но так как в большинстве современных мультиметров введена функция автоматического отключения питания, для исключения доработки схемы мультиметра, проще установить выключатель питания преобразователя.
Изготовление трансформатора преобразователя напряжения
Основой генератора импульсов является трансформатор Т1.Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К20х6х4 или К10х6х4,5 из феррита 2000НМ. Можно взять кольцо из старой материнской платы.
Порядок намотки трансформатора.
1. Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.
Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку и не повредил свою изоляцию, желательно притупить острые кромки ферритового кольца мелкозернистой шкуркой или надфилем.
Намотать изоляционную прокладку на кольцевой сердечник для исключения повреждения изоляции провода. Для изоляции кольца можно использовать лакоткань, изоленту, трансформаторную бумагу, кальку, лавсановую или фторопластовую ленту.
2. Намотка обмоток трансформатора с коэффициентом трансформации 1/7: первичная обмотка – 2х4 витка, вторичная обмотка – 2х28 витков изолированного провода ПЭВ -0,25.
Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два провода. Складываем пополам провод отмеренной длины и сложенным проводом начинаем плотно наматывать на кольцо нужное количество витков.
Для исключения повреждения изоляции провода при эксплуатации, по возможности, применить провод МГТФ или другой изолированный провод диаметром 0,2-0,35 мм. Это несколько увеличит габариты трансформатора, приведет к образованию второго слоя обмотки, но гарантирует бесперебойную работу преобразователя напряжения.
Вначале мотаются вторичные обмотки lll и lV (2х28 витков) цепи баз транзисторов (см. схему преобразователя).
Затем на свободном месте кольца, так же в два провода, мотаются первичные обмотки l и ll (2х4 витка) цепи коллекторов транзисторов.
В итоге, после разрезки петли начала обмотки, у каждой из обмоток будет 4 провода - по два с каждой стороны обмотки. Берём провод конца одной половины обмотки(l) и провод начала второй половины обмотки (ll) и соединяем их вместе. Аналогично поступаем со второй обмоткой (lll и lV). Должно получиться примерно следующее: (красный вывод – середина нижней обмотки (+), черный вывод – середина верхней обмотки (общий провод)).
При намотке обмоток, витки можно закрепить клеем «БФ», «88» или цветной изолентой обозначающей разным цветом начало и конец обмотки, что в дальнейшем поможет правильно собрать обмотки трансформатора.
При намотке всех катушек нужно строго соблюдать одно направление обмотки, а также отмечать начало и конец обмоток. Начало каждой обмотки помечено на схеме точкой у вывода. При несоблюдении фазировки обмоток генератор не запустится, так как в этом случае нарушатся условия необходимые для генерации. Для этой же цели, как вариант, возможно использовать два разноцветных провода от сетевого кабеля.
Сборка преобразователя напряжения
Для работы в преобразователях небольшой мощности, как в нашем случае, подойдут транзисторы А562, КТ208, КТ209, КТ501, МП20, МП21. Возможно придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения эмиттер-база. То есть, максимально-допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя.
С целью уменьшения помех и стабилизации выходного напряжения преобразователь дополнен узлом из двух электролитических конденсаторов (для сглаживания пульсаций напряжения) и интегрального стабилизатора 7809 (с напряжением стабилизации 9 вольт) по схеме:
Преобразователь собираем согласно схеме и паяем все входящие элементы на текстолитовой плате вырезанной из универсальной монтажной платы, продающейся в радиотоварах, методом навесного монтажа. Размеры платы выбираются в зависимости от размеров выбранных транзисторов, получившегося трансформатора и места установки преобразователя. Вход, выход и общая шина преобразователя выведены гибким многожильным проводом. Выходные провода, с напряжением +9в, заканчиваются разъемом Джек 3,5 для подключения к мультиметру. Входные провода подключены к кассете с установленной батареей 1,5 вольта.
Проверяем правильность сборки преобразователя, подключаем батарею и проверяем прибором наличие и величину напряжения на выходе преобразователя (+9в).
Если генерация не возникает и напряжения на выходе отсутствует, проверьте правильность подключения всех катушек. Точками на схеме преобразователя отмечено начало каждой обмотки. Попробуйте поменять местами концы одной из обмоток (входной или выходной).
Преобразователь способен работать и при уменьшении входного напряжения до 0,8 – 1,0 вольта и получить напряжение 9 вольт от одного гальванического элемента напряжением 1, 5 В.
Доработка мультиметра
Для подключения преобразователя к мультиметру, необходимо найти внутри прибора свободное место и установить там гнездо для штекера Джек 3,5 или аналогичного имеющегося разъема. В моем мультиметре M890D свободное место нашлось в углу, слева от отсека для батареи «Крона».В качестве футляра для мультиметра используется футляр от электробритвы.
Подготовил: Смирнов И.К.
Данный преобразователь может пригодиться вам в самых разнообразных устройствах, где требуется питание от девятивольтовой кроны: это и мультиметры и электронные игрушки и медицинские приборы. Удобно использовать преобразователь совместно с пальчиковым аккумулятором, тогда вам не придется покупать дорогие девятивольтовые аккумуляторы.
Схема стабилизированного преобразователя:
Принцип работы:
Устройство представляет собой однотактный генератор с емкостной положительной обратной связью 9. Повышающий автотрансформатор Т1 включен в коллекторную цепь VT2. В данной схеме выпрямительный диод VD1 используется в обратном включении, т.е. когда VT2 открыт к обмотке автотрансформатора прикладывается напряжение питания Un и в результате появляется импульс напряжения на выходе автотрансформатора. Но диод VD1, который включен в обратном направлении в это время закрыт и нагрузка от преобразователя отключена.
В момент паузы, когда закрывается транзистор, напряжение на трансформаторе изменяется на обратное, которое открывает диод VD1 и к нагрузке прикладывается выпрямленное напряжение. При последующих циклах, при запирании транзистора VT2, разряжаются конденсаторы фильтра (С4, С5) через нагрузку, обеспечивая тем самым протекание постоянного тока. Роль дросселя сглаживающего фильтра играет индуктивность повышающей обмотки автотрансформатора.
Чтобы устранить подмагничивание сердечника Т1 постоянным током транзистора VT2 за счет включения параллельно его обмотке конденсаторов С2 и СЗ используется перемагничивание сердечника, одновременно эти конденсаторы являются делителем напряжения обратной связи. в момент закрывания транзистора VT2, конденсаторы С2 и СЗ через обмотку 1-2 разряжаются в течение короткой паузы и тем самым перемагничивают током разряда сердечник Т1 .Конденсаторами С2,С3 и индуктивностью обмотки 1-2 трансформатора определяется время открытого состояния транзистора VT2. Напряжение на базе транзистора VT 1 определяет частоту генерации. ООС по постоянному напряжению посредством R2 стабилизирует выходное напряжение. При понижении выходного напряжения происходит увеличение частоты генерируемых импульсов, длительность импульсов при этом остается одинаковой. В следствие увеличения частоты подзарядки конденсаторов С4 и С5 происходит компенсация падения напряжения на нагрузке. Когда выходное напряжение увеличивается,то частота генерации наоборот становится меньше.
Для повышения экономичности необходимо использовать транзисторы VT1 и VT2 с большим коэффициентов усиления.Для изготовления автотрансформатора нужно будет намотать обмотку на ферритовом кольце 10х6х2 мм (2000НМ) которая содержит 300 витков с отводом от 50-го витка(считать от заземленного вывода) Провод следует применить - ПЭЛ-0,08. Диод VD1 следует использовать высокочастотный и с малым обратным током. Выбор остальных деталей не критичен, но желательно в целях компактности устройства использовать малогабаритные детали.Печатная плата устройства:
После монтажа и настройки необходимо будет закрыть детали преобразователя экраном из жести или фольги.Настройка:Схема достаточно проста и правильно собранный преобразователь будет работать сразу после включения если вы не допустили ошибок при его изготовлении. Настройка заключается лишь в подборе резистора R2 которым нужно установить выходное напряжение на уровне 9 вольт.
