Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Анатолий Беляев (aka ). Персональный сайт

Анатолий Беляев (aka Mr.ALB). Персональный сайт

Есть у нас на кухне электронные весы, которые измеряют вес от 1 г до 5 кг. В весах используется в качестве источника питания батарейка типа Крона на 9 В. Так как весы в основном используются дома и постоянно следить за батарейками как-то не хочется, то возник интерес доработать весы и научить их питаться от сети

220 В. поэтому решил собрать небольшой блок питания для питания весов от сети

220 В. Результат того, что получилось, читайте ниже на странице.

Описание схемы

На Pic 1 приведена схема импульсного блока питания. Построена она по схеме обратноходового импульсного блока питания. Собственно, такие подобные схемы используются в блоках для зарядки сотовых телефонов. Какие-то схемы имеют упрощенную обратную связь по управлению, а какие-то используют для стабилизации выходного напряжения такую же цепь, как в моей схеме, с помощью оптрона U1 PS817 и регулирующего транзистора VT2 BC547.

В последнее время мне нравится использовать интегральный стабилизатор на микросхеме TL431, которая позволяет очень точно поддерживать напряжение в широком диапазоне от 2.5 В до 36 В, с помощью двух внешних резисторов. В моей схеме эту роль выполняют резисторы R10 и R11.

Схема ИБП

Pic 1. Схема импульсного блока питания на 9 В

Ниже показана реализация данного устройства. Для просмотра фоток в лучшем разрешении – кликните по ним.

Чтобы полностью настроить схему, или проверить разные схемы, удобно использовать ныне популярные макетные панели. Соединение происходит обычным втыканием элементов и соединительных проводников в контактные планки. Легко и быстро можно перебрать ряд схем без пайки. Для моей схемки потребовалось три макетные панельки, что тоже удобно, собирая части схемы по блочно.

Pic 2. Макетирование схемы

Импульсный трансформатор Tr2 имеет Ш-образный ферритовый сердечник с габаритами 20 * 20 * 7.6 мм. Параметры обмоток Tr2: L1 имеет 180 витков, а L2, L3 по 12-14 витков. Провод использовал лакированный ПЭЛ 0.22 мм. Обмотка L3 намотана двойным проводом.

Для монтажа схемы использовал универсальную монтажную плату. Продаются на Алиэкспрессе, или в радиолюбительских магазинах. На таких платах есть контактные площадки и она просверлена с определённым шагом вдоль и поперёк. Можно было бы и изготовить печатную плату, но так как устройство единичное, то и так пойдёт .

Pic 3. Нижняя сторона монтажной платы

Снизу платы видно, что использовал и планарные компоненты. В основном это резисторы, диод VD3 1N4148, выпрямительный мостик VD1 MB6S, конденсатор C9. Контактные площадки соединены по схеме кусочками медных проволочек.

Сверху платы установлены объёмные компоненты. Виден Tr1 – сетевой фильтр с конденсаторами С1 и С2. Tr2 – импульсный трансформатор. Силовой транзистор VT1 13003 разместил с краю платы, для возможности прицепить на него небольшой радиатор, но оказалось, что транзистор при работе не греется и радиатор не стал устанавливать. Блок питания может использоваться не только для питания весов, но и как независимый источник питания напряжением 9 В, к примеру, можно запитать плату ARDUINO.

Читайте так же:
Ворота с ковкой и профнастилом фото

Pic 4. Верхняя сторона монтажной платы

После того, как плата была смонтирована и тщательно проверена, включил её через лампу накаливания 25 Вт последовательно от сети

220 В к контакту X1. Такая мера предосторожности не помешает, если блок не заработает, то можете избежать сильного ба-баха .

При настройке схемы будьте осторожны, так как на входной части блока питания присутствует высокое напряжение около +310. +325 В.

Pic 5. Проверка работы ИБП после монтажа и настройка выходного напряжения

Блок у меня заработал сразу. Выходное напряжение установил +9.07 В.

Как бы хорошо вы ни сделали плату, как бы хорошо вы ни создали схему, но законченное устройство не оформленное в корпусе не готово к безопасному использованию.

Создание корпуса, в некотором роде, является импровизацией, конечно предварительно рассчитываются все параметры, чтобы и плата влезла и крышка закрылась. Традиционно корпус изготовил из пластика ABS. Нравится мне этот пластик, довольно крепкий и легко обрабатывается и клеится. Можно любую форму придать. Можно применять разные методы в обработке: хоть пилить, хоть точить, хоть фрезеровать, или шлифовать. Можно и красить, а можно и так оставить, промазав кистью тонким слоем ацетона. Тогда поверхность становится блестящей.

Pic 6. Корпус ИБП из ABS-пластика

Данный блок задумывался как приложение к весам, и поэтому отказался от использования выключателя совсем. В весах свой выключатель. Поэтому на передней панеле корпуса есть лишь пара отверстий: под светодиодный индикатор включения в сеть и отверстие под выходной разъём.

Следующим этапом было размещение платы в корпусе. Плата в нижней части корпуса удерживается саморезом. Верхняя крышка захлопывается с помощью четырёх защёлок.

Pic 7. Размещение платы в корпусе

Захлопнута крышка и наклеена этикетка +9В

Pic 8. Законченный вид.

Спичечный коробок традиционно дает возможность оценить реальные размеры устройства в сравнении. Габариты блока питания 85 * 50 * 35 мм.

Импульсный блок питания. Видео

Обнаружил на ресурсе YouTube видео, на котором RED Shade повторяет схему моего блока питания. Можете посмотреть это видео ниже.

Продолжительность фильма 15:00 [мм:сс]

Замечу, что свой блок питания, сделанный на 9В, в последствии перенастроил на напряжение 12 В и применил его для Новогодних гирлянд, см. на моём сайте в статье Управление гирляндами. А весы у меня сейчас запитываются от упрощенного блока питания собранного по подобной обратноходовой схеме на том же транзисторе MJE13003, эта схема приведена на странице моего сайта в статье Импульсный блок питания на одном транзисторе.

Информация о приборе

В жизни очень часто возникают ситуации, когда нужен такой прибор, как блок питания. От этого изделия можно запитать многие электрические приборы. Конечно, в такой ситуации можно использовать различные аналоги, например, автомобильные аккумуляторы. Но у них есть большой недостаток, который заключается в подаче постоянного напряжения в 12 В. А этого не хватает для подпитки стандартной бытовой аппаратуры.
Отличным решением в таких ситуациях будет использование импульсного преобразователя тока (регулируемого блока питания). Особенность такого прибора является возможность преобразовывать имеющееся напряжение, например 12 В, в то, которое нам нужно – 220 В.
Это стало возможным благодаря особому принципу работы. Он заключается в конвертировании переменного напряжения, имеющегося в сети с частотой 50 Гц, в аналогичное прямоугольного типа. После этого напряжение подвергается трансформации с целью достижения требуемого значения, выпрямляется и отфильтровывается. Схема работы такого прибора имеет следующий вид.

Читайте так же:
Лазер для измерения расстояния

Схемы блоков питания

БП обладает повышенной мощностью (благодаря транзистору) и может одновременно выполнять роль ключа и импульсного трансформатора, преобразуя напряжение тока.
Обратите внимание! Эффективность работы блока питания (регулируемого типа) повышается входе нарастания частоты. Ее увеличение дает возможность значительно уменьшить вес и размеры используемого внутри изделия стального сердечника.
Импульсный тип блока питания может быть двух типов:

  • управляемые извне. Такой блок питания используется в большинстве электрических приборов;
  • автогенераторы импульсного типа.

Импульсные блоки питания

Схема сборки для каждого типа блока питания будет отличаться.
При этом выпускаемые серийные модели могут иметь разные показатели мощности и габариты. Все зависит от специфики их использования.

Заводские приборы такого типа функционируют в частотном диапазоне от 18 до 50 кГц. Но такую модель можно сделать при желании и своими руками. Некоторые любители радиоэлектроники могут даже переделать старый блок питания под новые потребности. Для новичков существует простая схема, которая позволит справиться с ней даже совсем неопытному человеку. Такая переделка ничем не будет уступать по качеству и техническим параметрам покупной модели.

Линейный блок питания

Традиционным блоком питания является линейный блок. Его конструкция состоит из автотрансформатора и понижающего трансформатора. Также имеется выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Преимущественное большинство моделей укомплектовано выпрямителем, состоящим из одного или четырёх диодов, составляющих так называемые диодный мост. При этом есть и другие конструкционные схемы, но они используются гораздо реже. В некоторых моделях после выпрямителя может быть инсталлирован специальный фильтр, который стабилизирует колебания в сети. Как правило, эту функцию выполняет высокоемкостный конденсатор. В некоторых моделях предусмотрены фильтры высокочастотных помех, стабилизаторы тока и напряжения и многое другое. Простейший линейный блок питания, возможно, сделать своими руками, при этом, основным и самым дорогим компонентом является понижающий трансформатор – Т1.

2min.jpg

Схема линейного блока питания

Среди мастеров, которые специализируются на ремонте и обслуживании электроники и радиотехники, самым востребованным линейным блоком питания считается модель с выходными характеристиками напряжения в регулируемом диапазоне 0-30 В и тока в диапазоне 0-5А, например — источник питания постоянного тока YIHUA-305D. Этот блок представляет собой высокоточный агрегат, с помощью которого можно легко и тонко настраивать параметры переменного тока и напряжения в установленных номинальных рамках. Оборудование функционирует в двойном режиме – цифровой индикатор одновременно показывает актуальные показатели напряжение и выходного тока. Кроме того, данная модель имеет режим защиты от короткого замыкания (кз), перегрузки по току и функцию самовосстановления.

Читайте так же:
Краскопульт для грунтовки авто

Диодный мост

Мы продолжим собирать простой блок питания своими руками. И для получения постоянного напряжения нам понадобится диодный мост, или по-другому его еще называют — диодный выпрямитель. Диодный мост служит для преобразования переменного напряжения вторичной обмотки в постоянное, так как для питания устройств в основном используется постоянное напряжение.

Диодный мост собран на четырех диодах VD1 — VD4. Рассмотрим работу диодного моста за один период. В первом полупериоде ток протекает через обмотку трансформатора, VD3 и VD4 заперты, и ток проходит через диод VD1 и выходит с диода +12В на нагрузку На схеме нагрузкой служит светодиод VD5 подключенный через токоограничивающий резистор R1.

С диода VD1 ток проходит через токоограничивающий резистор R1, через светодиод VD5, проходит через диод VD2, и уходит на вторичную обмотку трансформатора. На этом первый полупериод завершен.

Второй полупериод проходит также через обмотку трансформатора, но в обратном направлении. С обмотки трансформатора ток протекает теперь через диод VD3. VD1 и VD2 заперты, и далее ток через токоограничивающий резистор R1 на светодиод VD5, далее ток протекает через диод VD4 и уходит на трансформатор.

Вот мы рассмотрели и второй полупериод работы диодного моста.После диода выходное напряжение выходит пульсирующим, можно посмотреть на рисунке ниже.

Таким пульсирующим напряжением уже можно подключать некоторые устройства, которые не бояться пульсаций, например для зарядки автомобильного или другого аккумулятора. Но для питания приемника, усилителя, светодиодной ленты, и тд., такой блок питания не пойдет, к нему на выход диодов надо подключить фильтр, сглаживающий пульсации.

Принцип действия ИИП и его устройство

ИИПИмпульсный источник питания — это устройство, которое работает по принципу инвертора, то есть сначала преобразует переменное напряжение в постоянное, а потом снова из постоянного делает переменное нужной частоты. В конечном итоге последний каскад преобразователя всё равно основан на выпрямлении напряжения, так как большинство приборов всё же работают на пониженном постоянном напряжении. Суть уменьшения габаритов этих питающих и преобразующих устройств построена на работе трансформатора. Дело в том, что трансформатор не может работать с постоянным напряжением. Просто-напросто на выходе вторичной обмотки при подаче на первичную постоянного тока не будет индуктироваться ЭДС (электродвижущая сила). Для того чтобы на вторичной обмотке появилось напряжения оно должно меняться по направлению или же по величине. Переменное напряжение обладает этим свойством, ток в нём меняет своё направление и величину с частотой 50 Гц. Однако, чтобы уменьшить габариты самого блока питания и соответственно трансформатора, являющегося основой гальванической развязки, нужно увеличить частоту входного напряжения.Принцип работы

Читайте так же:
Как сделать самодельный горн

При этом импульсные трансформаторы, в отличие от обычных линейных, имеют ферритовый сердечник магнитопровода, а не стальной из пластин. И также современные блоки питания работающие по этому принципу состоят из:

  1. выпрямителя сетевого напряжения;
  2. генератора импульсов, работающего на основе ШИМ (широтно-импульсная модуляция) или же триггера Шмитта;
  3. преобразователя постоянного стабилизированного напряжения.

После выпрямителя сетевого напряжения генератор импульсов с помощью ШИМ генерирует его в переменное с частотой около 20–80 кГц. Именно это повышение с 50 Гц до десятков кГц и позволяет значительно уменьшить, и габариты, и массу источника питания. Верхний диапазон мог быть и больше, однако, тогда устройство будет создавать высокочастотные помехи, которые будет влиять на работу радиочастотной аппаратуры. При выборе ШИМ стабилизации обязательно нужно учитывать также и высшие гармоники токов.

Состав импульсного блока питания

Даже при работе на таких частотах эти импульсные устройства вырабатывают высокочастотные помехи. А чем больше их в одном помещении или в одном закрытом помещении тем больше их в радиочастотах. Для поглощения этих негативных влияний и помех устанавливаются специальные помехоподавляющие фильтры на входе устройства и на его выходе.

Это наглядный пример современного импульсного блока питания применяемого в персональных компьютерах.

A — входной выпрямитель. Могут применяться полумостовые и мостовые схемы. Ниже расположен входной фильтр, имеющий индуктивность;
B — входные с довольно большой емкостью сглаживающие конденсаторы. Правее установлен радиатор высоковольтных транзисторов;
C — импульсный трансформатор. Правее смонтирован радиатор низковольтных диодов;
D — катушка выходного фильтра, то есть дроссель групповой стабилизации;
E — конденсаторы выходного фильтра.
Катушка и большой жёлтый конденсатор, находящиеся ниже E, являются компонентами дополнительного входного фильтра, установленного непосредственно на разъёме питания, и не являющегося фрагментом основной печатной платы.

Если схему радиолюбитель изобретает сам то он обязательно заглядывает в справочник по радиодеталям. Именно справочник является основным источником информации в данном случае.

Классификация устройств

Большинство блоков питания преобразуют сетевое переменное напряжение величиной 220 вольт в постоянное напряжение заданной величины. При этом устройства характеризуется большим перечнем рабочих параметров, которые необходимо учитывать при покупке или конструировании.

Основными рабочими параметрами является выходной ток, напряжение и возможность стабилизации и регулировки выходного напряжения. Все эти преобразователи по способу преобразования классифицируются на две большие группы: аналоговые и импульсные приборы. Эти группы блоков питания имеют сильные отличия и легко различаются по фото с первого взгляда.

Ранее выпускались только аналоговые приборы. В них преобразование напряжения осуществляется с помощью трансформатора. Собрать такой источник не составляет труда. Его схема достаточна проста. Он состоит из понижающего трансформатора, диодного моста и стабилизирующего конденсатора.

Диоды преобразуют переменное напряжение в постоянное напряжение. Конденсатор дополнительно его сглаживает. Недостатком таких приборов являются большие габариты и масса.

Читайте так же:
Маленький пескоструйный аппарат своими руками

Трансформатор мощностью 250 Ватт обладает массой несколько килограмм. Кроме того на выходе таких устройств напряжение может меняться от внешних факторов. Поэтому для стабилизации выходных параметров в таких аппаратах в электронную схему добавляются специальные элементы.

С использованием трансформаторов изготавливаются блоки питания повышенной мощности. Такие приборы целесообразно использовать для зарядки автомобильных аккумуляторов или для подключения электрических дрелей для экономии ресурса литиевых аккумуляторов.

Преимуществом такого устройства является гальваническая развязка между двумя обмотками (за исключением автотрансформаторов). Первичная обмотка, подключенная в сеть высокого напряжения, не имеет физического контакта с вторичной обмоткой. На ней генерируется пониженное напряжение.

Передача энергии осуществляется с помощью магнитного поля переменного тока в металлическом сердечнике трансформатора. При наличии минимальных знаний в радиоэлектронике своими руками легче собрать классический регулируемый блок питания с использованием трансформатора.

С развитием электронной техники стало возможным выпускать более дешевые полупроводниковые преобразователи напряжения. Они очень компактны, мало весят и обладают очень низкой ценой. Благодаря этому они стали лидерами рынка. В любой квартире используются несколько разных блоков питания.

К сожалению, в большинстве современных приборов отсутствует гальваническая развязка с питающей сетью. Из-за этого довольно часто гибнут люди, которые при зарядке сотового телефона или другой техники пользуются прибором и одновременно принимают ванну или умываются.

При соблюдении техники безопасности человеку ничего не грозит. Эти приборы обладают достаточно низкой стоимостью и при их поломке зачастую их не пытаются отремонтировать, а приобретают новое устройство. Тем не менее если разобраться со схемами и принципами работы импульсных блоков питания, то легко можно будет, как отремонтировать такой блок питания, так и собрать новый прибор.

Супервизор

Микросхема обеспечивает функционирование основных защит в блоке (превышения выходных напряжений, превышение выходного тока и прочее), управляет включением и выключением блока по сигналам с материнской платы.

Супервизор Sitronix ST9S313A. Видны зеленый (PC_ON) и серый (Power Good) провода.

Теперь вы представляете, как обстоит дело со схемотехникой в наши дни. А что нас ждет в будущем? В мае 2020 года компания Интел выпустила новый ATX12VO (12 V Only) Desktop Power Supply Disign Guide в котором описывает совершенно новые БП: у блока осталось только одно напряжение — 12 В. Нужные напряжения будет преобразовывать материнская плата. Дежурный источник питания с напряжения 5 В перейдет на 12 В. При этом размеры блоков АТХ остаются такими же. Это сделано для того, чтобы сохранить совместимость со старыми корпусами. Правда, пока производители не торопятся переходить на этот формфактор.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector