Преобразователь чаплыгина для мультиметра
Предлагается повышающий инвертор постоянного напряжения, обладающий неплохими характеристиками, несмотря на то, что в нем использован минимум элементов. Его схема представлена на рисунке. На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через обмотки III и IV трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью +12 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя. В реальном устройстве он составил 82. 85 % при токе нагрузки 1 А.
Роль диодов, выпрямляющих выходное напряжение, выполняют эмиттерные переходы транзисторов. Можно получить и отрицательное напряжение (в рассматриваемом случае -4,2 В), установив дополнительные диоды VD1 и VD2, как показано на рисунке штриховыми линиями. Здесь также потребуется фильтрующий конденсатор, аналогичный С1, но подключенный в противоположной полярности.
Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К18x8x5 из феррита 2000НМ1. Обмотки I и II содержат по 6 витков, a III и IV — по 10 витков изолированного провода диаметром 0,5 мм. Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два проводв.
Инвертор способен работать и при уменьшении входного напряжения до 1 В, что позволяет, например, получить напряжение 9 В от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. При заданных входном Uвх и выходном Uвых напряжениях и числе витков w1 обмоток I и II необходимое число витков обмоток III и IV (w2) с достаточной точностью рассчитывают по формуле
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения змиттер-база (оно должно быть больше удвоенной разности входного и выходного напряжений). Для работы в преобразователях небольшой мощности во многих случаях подойдут транзисторы серий КТ208, I КТ209, КТ501. При этом трансформатор Т1 может быть выполнен на кольцевом магнитопроводе меньшего диаметра.
Для входного напряжения 1..1,5В и выходного — 9В схема будет такой.
C1,C2 – 22µF, VT1,VT2 – КТ209К, B1=1…1,5V
Трансформатор TV1 намотан на кольцевом магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2. Обмотки III и IV содержат по 28 витков провода O0,16мм, а I, II по 4 витка провода O0,25мм.
Настройка может потребоваться для установки необходимого уровня выходного напряжения.
Я так подобрал количество витков, чтобы при напряжении на аккумуляторе 1,0 Вольт, на выходе преобразователя было около 7 Вольт. При этом напряжении, в мультиметре зажигается индикатор разряда батареи. Таким образом, можно предотвратить слишком глубокий разряд аккумулятора.
Если вместо предложенных транзисторов КТ209К будут использованы другие, тогда придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.
Я испытывал эту схему на транзисторах КТ502 при неизменных параметрах трансформатора. Выходное напряжение при этом снизилось на вольт или около того.
Также нужно иметь в виду, что база-эмиттерные переходы транзисторов одновременно являются выпрямителями выходного напряжения. Поэтому, при выборе транзисторов, нужно обратить внимание на этот параметр. То есть, максимально допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя.
Если генерация не возникает, проверьте фазировку всех катушек. Точками на схеме преобразователя (см. выше) отмечено начало каждой обмотки.
Источник
Преобразователь чаплыгина для мультиметра
Аккумулятор «ААА» вместо «Кроны».
Конструкция задумана как вариант замены элемента питания в приборах и электронных устройствах, в которых в качестве источника энергии применяется батарея типа «Крона». Для достижения наибольшей универсальности данное устройство собрано в корпусе от отслужившей свой срок батареи “GP Ultra 1604AU”
(или любой другой аналогичного типа).
Батарея GP Ultra 1604AU типа «Крона» в разобранном виде.
Разбираем отработавшую свой срок батарею, для чего разгибаем у неё края задней части жестяного корпуса, затем удаляем секции батареи и аккуратно выравниваем деформированные края обечайки. За счёт выпрямления развальцованных краёв днища мы несколько увеличиваем длину корпуса для размещения внутри пальчикового аккумулятора «ААА», который будет помещаться по диагонали. В свободных углах размещаем преобразователь и для того что бы было удобно заряжать встроенный аккумулятор без разборки устройства, стандартное гнездо «Jack» 3,5мм.
Для того чтобы закрепить гнездо, в пластмассовой задней стенке сверлим отверстие, соответствующее наружному диаметру разъема, вставляем его в полученное отверстие заподлицо и приклеиваем термопластичным клеем к внутренней поверхности донышка.
Преобразователь позволяющий получить от одной аккумуляторной батареи напряжением 1,2V напряжение 9V и обладающий к тому же весьма неплохими характеристиками, несмотря на то, что в нем использовано минимальное количество элементов, построен по схеме, А. Чаплыгина «ПРОСТОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ».
Описание: Шустов М.А. «Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения» 2002г. Книга 3 (стр. 107), Журнал «Радио» №11 2001г.
Преобразователь не содержит резисторов, и способен работать при пониженном до 1V напряжении питания. Для маломощных вариантов преобразователя можно использовать транзисторы типа КТ208, КТ209, КТ501 и другие. В качестве выпрямительных диодов используются переходы транзисторов автогенератора. Максимальный ток нагрузки не должен превышать максимального тока базы транзисторов.
Диоды VD1 и VD2 — не обязательны, однако позволяют получить на выходе дополнительное напряжение 4,2V отрицательной полярности. КПД устройства около 85%. Трансформатор Т1 выполнен на кольце К18x8x5 2000НМ1, обмотки I и II имеют по 6, а обмотки III и IV — по 10 витков провода ПЭЛ-2 0,5.
Схема без дополнительных диодов, использованная в устройстве представлена на рисунке.
Двухтактный генератор импульсов в котором за счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя собран на транзисторах VT1 и VT2, ток положительной обратной связи протекает через обмотки III и IV трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью Х2 (+9V) и общим проводом. Роль диодов, выпрямляющих выходное напряжение, выполняют эмиттерные переходы транзисторов.
Особенностью генератора является срыв колебаний при отсутствии нагрузки, что автоматически решает проблему управления питанием. Проще говоря, такой преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать и выключаться, когда нагрузка будет отключена.
Трансформатор T1 намотан на кольце 2000НМ размером К7х4х2, обе обмотки наматывают одновременно в два провода. Чтобы не повредить изоляцию об острые наружные и внутренние грани кольца притупите их, скруглив острые края наждачной бумагой.
Вначале мотаются обмотки III и IV (см. схему) которые содержат по 28 витков провода диаметром 0,16мм затем, так же в два провода, обмотки I и II которые содержат по 4 витка провода диаметром 0,25мм.
“При заданных входном UВx. и выходном UBыx. напряжениях и числе витков w1 обмоток I и II необходимое число витков обмоток III и IV (w2) с достаточной точностью можно рассчитать по формуле: w2=w1 (UВых. — UBх. + 0,9)/(UВx — 0,5)
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения эмиттер — база (оно должно быть больше удвоенной разности входного и выходного напряжений). Для работы в преобразователях небольшой мощности во многих случаях подойдут транзисторы серий КТ208, КТ209, КТ501. При этом трансформатор Т1 может быть выполнен на кольце меньшего диаметра”
* [«Радио» №11 2001г].
Настройка преобразователя.
Настройка заключается в подборе количества витков трансформатора T1 для установки выходного напряжения таким, чтобы при напряжении на аккумуляторе 1V на выходе преобразователя было около 7V.
В случае если при исправных деталях и правильном монтаже не возникает генерация, в первую очередь необходимо проверить фазировку катушек трансформатора, начало каждой обмотки на схеме преобразователя обозначены точками.
Вместо указанных на схеме транзисторов КТ209К возможно использовать другие, но тогда придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.
Также нужно иметь в виду, что база-эмиттерные переходы транзисторов одновременно являются выпрямителями выходного напряжения. Поэтому, при выборе транзисторов, нужно обратить внимание на то, что максимально допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя.
Преобразователь собран методом навесного монтажа, транзисторы, конденсаторы и трансформатор механически скреплены между собой изоляционной лентой, а вход, выход и общая шина выведены гибким многожильным проводом.
После соединения всех элементов схемы предварительно проверяем устройство на работоспособность и только после этого помещаем все элементы схемы вовнутрь корпуса и приступаем к окончательной сборке.
При сборке нашего устройства для того чтобы при эксплуатации передняя крышка с разъёмом не утапливалась внутрь, вначале приклеиваем её к корпусу термопластичным клеем а затем вставляем по периметру между передней и задней стенками пластинки из целлулоида которые также будут выполнять функцию предотвращения замыкания элементов схемы на корпус устройства. Импульсный преобразователь напряжения, со стороны контактов должен быть хорошо изолирован. После того как все элементы конструкции были размещены внутри корпуса приклеиваем заднюю крышку.
Источник: А.Чаплыгин, журнал «Радио» 11.2001г., стр.42.
Web источник: http://oldoctober.com
ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬЯ НАПРЯЖЕНИЯ.
DC-DC преобразователь, который повышает напряжение аккумулятора 1,2V до напряжения 8-9 вольт.
L1 = 50+100 (150) витков провода 0.2 – 0.25 мм. кольцо К10х6х4 НМ2000
Намотка: сначала наматываем 50 витков, затем делаем отвод и мотаем еще 100 (150) витков.
В конструкции применены транзисторы малой мощности, которые могут быть заменены на отечественные транзисторы соответствующей структуры, например VT1 — любой PNP (КТ3107), VT2 — должен иметь малое напряжение насыщения и приличный ток коллектора по схеме SS8050, часто попадается в китайских изделиях. Возможно, подойдут SS9013, КТ503, КТ817Б1, КТ646.
Резистор R2 (10 Ом) мощностью 0,5-1 ватт.
Диод VD2 — любой на ток не менее 50 мА — подойдут КД521 и КД522, но лучше применить диод Шоттки.
Стабилитрон VD1 на 8.2V — КС182, лучше применить импортный, выходной конденсатор С2 можно увеличить до 100мкф.
Дроссель намотан на любом похожем по размерам ферритовом кольце, которое можно взять от энергосберегающих люминесцентных ламп, можно применить и ферритовый Ш-образный сердечник. Или использовать небольшую гантельку, в этом случае число витков можно сократить — левая половина должна иметь индуктивность 50-100 мкГн, а правая половина должна иметь раза в 2-3 больше витков, чем левая.
Можно немного упростить схему и поставить готовый дроссель в этом случае анод VD2 соединяется с коллектором VT2, преобразователь в котором используется дроссель с одной обмоткой, показан на рисунке ниже.
Схема не критична к подбору деталей, номиналы могут варьироваться в достаточно широких пределах, от них зависит только общий КПД преобразователя.
Транзисторы практически любые, но вместо 2N2222 лучше ставить транзистор с большим коэффициентом усиления по току, имеющий малое падение напряжения КЭ, и ток коллектора не меньше 300. 500мА.
Номинал конденсатора положительной обратной связи (0.1мкФ) может варьироваться от 4.7нФ до 0.1мкФ.
Вместо 1N5817 можно использовать диод Шоттки, или, в крайнем случае, обычный диод типа 1N4148.
Если нет стабилитрона на нужное напряжение (9.1V), его можно заменить, двумя последовательно соединенными стабилитронами, например 5.6V и 3.6V, или 5.1V и 4.1V.
Похожая схема применена в устройстве из набора «Master Kit NF481», которое преобразует напряжение от двух батарей «ААА» в напряжение и ток, достаточные для подзарядки аккумулятора мобильного телефона.
Напряжение питания, 3V.
Ток потребления (дежурный режим),
Источник
Питание мультиметра от батарейки 1,5 вольта
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
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
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.
Элемент питания АА (1,5в) установлен в двухместную кассету от переносного приемника.
Настройка преобразователя.
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.
Источник
