Схема преобразователя представлена на рис.. Основа уст-ва однотактный автогенератор с трансформаторной связью и обратным включением диода. Генератор преобразователя выполнен на VT2. Германиевый транзистор имеет малое сопротивление насыщения, и это обеспечивает легкий запуск и нормальную работу преобразователя при низком напряжении питания. На VT1 собран стабилизатор базового тока транзистора VT2, предназначенный для уменьшения зависимости выходного напряжения от источника питания. VD1 и С1 образуют однополупериодный выпрямитель.
При снижении питания до 1,5В выходное напряжение преобразователя уменьшиться только на 20%. Частота генерации 60 кГц и зависит от напряжения питания(напряжение питания 2В — 30кГц).
В целях упрощения конструкции и уменьшения габаритов уст-во собрано не на печатной плате.
Детали:
Трансформатор выполнен на магнитопроводе К20*10*5 из 2-х склеенных ферритовых колец марки 2000НМ1. Обмотки выполнены проводом ПЭВ-2 0,57 и равномерно распределены по окружности, I — 8 витков, II — 11 витков.
VT2 — ГТ122В с коэф. усиления не менее 100, но его так же можно заменить на МП37А(38А).
VT1 — КП303 В(Г Д Е)
* R1 — регулировка выходного напряжения. Ток потребления от источника питания (батарейки) — 36мА.
Литература:
Журнал Радио 02 2000 — Преобразователь питания для приемников.
Для соединения металлических деталей пайкой их необходимо облудить, соединить и нагреть, возможно, вводя в место пайки ещё припоя. Следующие простые рекомендации помогут достичь высокого качества пайки. Хорошо поддаются пайке оловянно-свинцовыми припоями следующие металлы (в порядке ухудшения): Драгоценные металлы (золото, серебро, палладий и т. д., а также их сплавы) Медь Никель, латунь, бронза … 20.09.2014
В рабочем режиме электрооборудования электроизоляционные конструкции являются средой электрического поля. В простейшем виде диэлектрик между двумя токоведущими деталями представляет собой конденсатор. Под воздействием электрического поля диэлектрик поляризуется - происходит смещение электрических зарядов в атомах, ионах и молекулах. Это смещение зарядов и, следовательно, появление соответствующего тока возникает в направлении поля и …
В таблице переведены следующие обозначения: I — максимальный рабочий ток V — максимальное обратное напряжение Iвкл — максимальный ток включения тиристора Uвкл — напряжение включения тиристора dl\df — скорость изменения тока после включения Rt — термическое сопротивление Литература — Электрик 2002 — 10
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 .
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.
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 +107Некоторые 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.
