Преобразователь напряжения для мультиметра схема

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 1,5 — 9 ВОЛЬТ

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 DC-DC инверторов, тут всего пару транзисторов и катушка. Монтаж навесной, прямо на разъеме от батареи. В случае чего можно будет легко отсоединить и вернуть «крону».

Схема преобразователя на 9 В

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!

Далее сделал еще один экземпляр — тоже успешно. Что касается КПД схемы, подсчитаем: измеренный ток потребления 53 мА, напряжения на входе 0.763V и выходе 6.2V и Rout = 980 Ом.

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:)

Форум по обсуждению материала ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 1,5 — 9 ВОЛЬТ

Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.

В каком направлении течет ток — от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.

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

Крона из батарейки 1,2…1,5В.

После анализа многих популярных схем и готовых устройств выбран лучший вариант.

Многие мультиметры питаются от батарейки крона напряжением 9В. Часто бывает, что крона садится в самый неподходящий момент. Крона не так широко распространена, как обычные пальчиковые батарейки напряжением 1,5 В, поэтому заменить ее нечем, особенно если это происходит, как говорят, в полевых условиях. А вот если бы мультиметр можно было запитать от одной пальчиковой батарейки, то проблемы нет. Ведь пальчиковая батарейка найдется под рукой практически всегда. Она стоит в каждом пульте дистанционного управления, многих бытовых и медицинских приборах и т.д. Ее можно вынуть на время проведения измерений, а затем вставить назад.

Коротко о самих кронах. В основном распространены солевые кроны и щелочные. Номинальный ток разряда у солевых 15…20мА, у щелочных вдвое больший.

Основные характеристики батареек крона:

Некоторые умельцы практикуют подзаряд не совсем севшей кроны и утверждают, что срок эксплуатации увеличивается втрое. Производитель не рекомендует заряжать батарейки крона. На самой кроне есть надпись о запрете заряда и возможности разрыва батарейки при заряде.

Выпускаются и аккумуляторы в корпусах кроны. Их емкость бывает разной, от 300мА/час и выше. Номинальное напряжение у них 7,4В (полный заряд 8,4В, полный разряд 6В). Их цена около 5$ и выше.

Широко распространены схемы преобразователей от напряжения 1,5 В, в напряжение 9В. Они есть уже готовые, на микросхемах и в виде схем для самостоятельной сборки. Этих схем настолько много, что сложно выбрать наиболее подходящую. К тому же, в описаниях таких схем отсутствуют правдивые данные практических испытаний по КПД, току нагрузки и т.д. Я собрал и испытал много схем и остановился, на мой взгляд, на самом оптимальном варианте.

Это схема, к которой многие применяют фразу: «Все гениальное просто». Впервые она встречается в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42) как схема А.Чаплыгина, из г. Курск. Правда там приводится схема преобразования 5 В в 12 В на транзисторах КТ837К. Но основные принципы подбора транзисторов и индуктивности названы.

Ток потребляемый мультиметром небольшой. Например, мультиметр DT9208A потребляет около 3мА, в режиме прозвонки до 5 мА, а мультиметр АVD830D 1,7мА, в режиме прозвонки до 7мА.

Преобразователь для питания мультиметра был выполнен по следующей схеме:

Это двухтактный преобразователь. Ток базы транзисторов является током нагрузки. Пока нагрузка не подключена, на базах нет отпирающего отрицательного потенциала и транзисторы надежно закрыты. Ток потребления от батарейки равен 0. При подключении нагрузки транзисторы отпираются, и схема начинает работать. На схеме в качестве нагрузки показан прибор (мультиметр). Как только на мультиметре будет нажата штатная кнопка включения, преобразователь заработает и выдаст 9В для питания мультиметра. Это главное достоинство этой схемы. Все остальные схемы требуют отключения батарейки от преобразователя, иначе даже при выключенном мультиметре преобразователь работает, и батарейка разряжается.

Транзисторы должны иметь напряжение UБЭО больше удвоенного выходного напряжения. Ток база-эмиттер должен быть больше максимального тока нагрузки. Напряжение UКЭ насыщения наименьшее. От его величины зависит минимальное напряжение батарейки от которого будет работать схема.

Ниже показаны значения для транзисторов КТ209 и КТ361 приведенные здесь:

Как видим, у транзисторов КТ361 наибольшее напряжение UБЭО всего 4В. Т.е. на таких транзисторах собирать схему с выходным напряжением 9В нельзя, они выйдут из строя. А вот КТ209 с буквой Ж и ниже подходят, у них напряжение UБЭО 20 В, что больше удвоенного 9 В. Максимальный ток нагрузки (Iэ) до 30мА, нам до 10 мА хватит с запасом. UКЭ нас всего 0,4В, что позволит работать даже на разряженной батарейке. У буквы К наилучшее усиление (80…160). Т.е. транзистор КТ209К наилучший вариант.

Емкость конденсатора С2 на выходе схемы равна 1 мкФ. Как правило, конденсаторы фильтра стоят в схемах приборов после выключателя и дополнительно к С2 уменьшают пульсации. Если поставить С2 большей емкости, то при малых токах нагрузки (менее 2 мА), преобразователь может не запуститься. В этом случае дополнительный конденсатор фильтра можно установить в прибор после его штатного выключателя, если его там нет.

Трансформатор T1 намотан на кольцевом магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2мм.

Обмотки 3 и 4 содержат по 36 витков провода Ø0,16мм, а 1, 2 по 4 витка провода Ø0,25мм. Обмотки удобно мотать в 2 провода. Сначала мотаем 36 витков. Затем соединяем как показано на рисунке. Важно не соединить начало и конец одной обмотки, т.е. не замкнуть ее. Для наглядности на рисунке провода разного цвета.

Следующие обмотки по 4 витка мотаем таким же образом поверх намотанных. Соединяем аналогично. Намотанные, не соединенные между собой обмотки, имеют индуктивность:
36 витковые по 1520 мкГ каждая
4 витковые – по 62 мкГн каждая
Намотанный трансформатор показан ниже.

Немного о работе преобразователя.
Как было сказано выше, ток холостого хода равен 0. При подключении нагрузки (более 2 мА), преобразователь начинает работать. Ниже показаны импульсы на коллекторах транзисторов.

Период около 6 мкс. Это соответствует частоте более 100 кГц. Скважность (отношение периода к длительности импульса), равна 2. Это позволяет получать мощность намного больше, чем на схемах обычных блокинг-генераторов, у них длительность импульса малая, скважность большая. Ниже для примера показана схема и осциллограмма блокинг-генератора:

Как видно, здесь длительность импульса значительно меньше периода и существенно увеличить ее невозможно. А значит и полезная мощность в нагрузке будет значительно ниже, чем у предыдущей двухтактной схемы.
Конструктивно схему преобразователя на КТ209К, ввиду ее простоты, можно выполнить на макетной плате размером 49х15мм. С одной стороны, расположены детали, с другой батарейка или аккумулятор. Клеммы аккумулятора можно изготовить из пружинистых контактов любого старого пульта. Для подключения к мультиметру используем клеммы от севшей кроны.

Если кто пожелает изготовить печатную плату, то можно выполнить ее по этому образцу:

Данная конструкция без проблем помещается в отсек для кроны мультиметра.

Прибор надежно включается штатной кнопкой и стабильно работает. Пульсации на клеммах кроны ниже 0,15В. В схеме прибора, после коммутирующего транзистора, на штатном конденсаторе 10 мкФ, пульсации ниже 0,02 В. Другими словами, устанавливая преобразователь вместо кроны в этом мультиметре открываем только батарейный отсек.

Ну и напоследок о КПД двухтактной схемы преобразователя на КТ209К.

Для сравнения ниже приведены результаты испытаний преобразователя на микросхеме которые подробно приведены здесь:

Как видим, наша схема на КТ209К не хуже. А если учесть, что она не требует дополнительного выключателя батарейки (или аккумулятора), то схема на КТ209К явно лучше.
При токе потребления около 3 мА от солевой кроны мультиметр непрерывно проработает 250:3 = 83 часа.
От аккумулятора 1,2 В емкостью 1500 мА/час с преобразователем на КТ209К мультиметр проработает 1500:35 = 43 часа. После этого аккумулятор можно зарядить и работать дальше. Если использовать батарейку на 1,5В, то ее нужно просто заменить, что, как было сказано выше, не является проблемой.

Материал статьи продублирован на видео:

Источник