Elektroonika algajatele

Proloog

Kaaluti probleemi sõnastust küttesüsteemi tsirkulatsioonipumba siinusväljundiga väikese võimsusega varutoiteallika väljatöötamiseks võimsusega 60 W. Valiti teostuskontseptsioon sellest seadmest. Selles artiklis käsitletakse seadme elektriskeemi väljatöötamist vajalikud arvutused seadmes sisalduvate komponentide reitingute valimiseks.

Relvastatud CAD-i ja õpikute, mustandite, pliiatsi ja GOOGLE'iga, hakkame kujundama. Alustame millestki lihtsast – seadme toitesüsteemist.

Toitlustamine

Skeemielementide toiteks vajame kolme tüüpi siine DC pinge pingel 12, 5 ja 3,3 volti.

Kaheteistvoldine buss on peamine. See annab toite sillale, mis pumpab voolu lineaarse võrgutrafo madalpinge mähisesse. Sellest toitame sillaga kaasas olevate transistoride draivereid. Sellest siinist saavad toite ka võrgulülitusreleed.

ACS712 voolu mikroskeemi, loogikakiibi, LCD-ekraani jne toiteks on vaja viievoldist siini.

Kolmevoldine siin annab toite seadme – STM32F100C8T6B MK – “ajudele”.

Lüüriline kõrvalepõige

Selguse huvides on diagrammi osad joonistatud versioonis Proteuse v 7.7. Selle teegid ei sisalda kõiki kasutatud komponente, mistõttu mõned komponendid asendatakse analoogidega. Lõplik täielik diagramm on Dip Trace CAD-vormingus. Kõigi heakskiidetud komponentidega. Aga see on järgmises artiklis.

Sündis järgmine skeem:

Pilt on klikitav.

5- ja 3,3-voldised bussijuhid on korraldatud 1% NCP1117STxx tüüpi LDO stabilisaatoritel. ADC mooduli analoogtoide võetakse 3,3 V siinilt läbi induktiivsuse, silumis- ja blokeerimiskondensaatorite. Jagamist vääriks ka analoogmaa. Kuid selles vooluringis see nii ei ole, kuna mõõtmised pole kriitilised ja paarikohaline viga ei too kaasa seadme "häireid". Rakendame tarkvarafiltrit – libisevat keskmist – ja ehk saavutame isegi ühekohalise vea.

Voolu mõõtmine ja ülekoormuskaitse

Vooluandur ACS712ELCTR-05B-T on integraallülitus. Voolu tuvastamine toimub Halli efekti abil. See andur võimaldab MK-l mõõta nii edasi- kui ka tagasivoolu. Ülejäänud omadused leiate selle pdf-ist. Anduri väljund on analoog. Nullvoolule vastav keskpunkt = 2,5 V. Võimendus 185 mV 1 ampri kohta. Kuigi andur tuvastab suuri voolusid, on ainult lineaarsus moonutatud ja teatud voolu korral see küllastub. Seega paigaldame anduri väljundi sobitamiseks MK-ga pingejaguri. Ja jagame skaala pooleks. MK ADC võimsus on vastuvõetava täpsuse jaoks piisav.

Kiire toimega ülekoormuskaitseks või lühis lineaartrafo madalpinge mähisesse paigaldage voolu šunt. Võimendame šundi signaali operatsioonivõimendi abil ja komparaatori abil koostame riiviga võrdlusahela. Sisestame ülekoormusandmed MK-sse ja selle signaali alusel ka sulgeme. KÕIK silla võtmed.

Allpool on esitatud lühike video, mis simuleerib voolukaitse toimimist.

Võimsusosa

RIP-i toiteosa on näidatud joonisel.

Pilt on klikitav.

Transistori sild "toetub" voolu šundile, et pakkuda kiiret kaitset. Silla väljund läbi LC-filtri, mis on kavandatud väljalülitussagedusele ~ 1 kHz, juhitakse trafo madalpinge mähisesse. Filtrist ja trafost tasub täpsemalt rääkida.

Filtri arvutus viidi läbi programmis “RL Calculator” koos lingiga nn väljalülitamisele. Ma ei leia enam saiti. Seetõttu postitasin arhiivi koos kalkulaatoriga siia. Siin on arvutuse ekraanipilt.

Saadud 10 millihenri induktiivsus on üsna muljetavaldav. Aga mahutavus osutus korralikuks. Kuna meil on filtri väljundis muutus, siis polaarne kondensaator sa ei saa hakkama. Panin ahelasse paralleelselt kaks keraamilist kondensaatorit - 4,7 µF, X7R, 25 V (1206).

Drosselklapp arvutati saadud andmete põhjal Coil32 programmi abil. Siin on link programmiga arhiivile. Selliseks drosseliks valisin ferriitrõnga järgmised parameetrid: Rõngas N87 R25x15x10. Siin on ekraanipilt programmi arvutamisest.

Selgus, et vajaliku induktiivsuse tagamiseks oli 70 pööret 1 mm läbimõõduga traati. Käsitsi kerimiseks üsna vastuvõetav.

Trafo valik langes peale toroid trafo tüüp TTP-60, sekundaarpingega 9 volti. Arvutamine on lihtne. Vahelduvpinge 9 volti juures annab amplituudiks 12,7 volti. Laetud aku pinge on umbes 13 volti. Seega saame väljundis enam-vähem 220 volti. Muidugi ei piisa aku laadimisest. Seetõttu on ettepanek kerida sekundaari 5-6 pööret. See tähendab, et see osutus kraaniga madalpinge mähiseks. Aku laadimiseks võrgust töötamise ajal eemaldame mähise äärmistest klemmidest suurenenud pinge. Ja akust töötades anname pinge sillalt välis- ja keskklemmidele. Mähise äärmistelt klemmidelt võetud pinge järgi hindame kõrgepingemähise pinget töötamise ajal akust, tagasisidet reguleerimiseks.

Sildtransistore juhitakse MK-st IRS2101S poolsilddraiverite kaudu. Kontrolli ülemised klahvid teostatakse alglaadimisskeemi abil. P-kanali laadimistransistori juhitakse tavapärase bipolaarse lülitiga. Silumine laadimisdrossel on samade mõõtmetega ja arvutatud väärtused, nagu õhuklapp LC-filtris pärast silda.

Võrgu kohaloleku tuvastamine ja ümberlülitamine

Neid kasutatakse võrgu tuvastamiseks kondensaatori ahel toitumine. Pinge antakse optronile. Me juhime optroni väljundi MK-sse, et kontrollida võrgu olemasolu. Diagramm on näidatud allpool.

Pilt on klikitav.

Võrgupinge antakse optroni LED-ile summutuskondensaatori, dioodide, zeneri dioodi, silumiskondensaatorite ja voolu piirava takisti kaudu. Väljapääs läheb MK-le.

Releed, mis lülitavad võrgu koormusele, juhitakse MK-st.

Voolukaitse on rakendatud operatsioonivõimendil ja komparaatoril. Komparaatori väljund on jagatud kaheks transistoriks. Üks MK-sse signaali sisestamiseks, teine ​​sulgemiseks kõik sildtransistorid.

Alloleval joonisel on näidatud silla juhi ühendusskeemid.

Pilt on klikitav.

Kõik on standardne, vastavalt IRS2101S draiveri andmelehele.

Sillaimpulsside genereerimise ahel

Et mitte koormata MK-d asjatu tööga, on sillaimpulsside genereerimine kokku pandud I loogika abil. MK-st on vaja kolme signaali. Üks sinusoidaalne PWM perioodi kohta, samuti kaks diskreetne signaal, esimene poollaine ja teine. Selle lähenemisviisi rakendamine on näidatud joonisel.

Pilt on klikitav.

Ülevool sisestatakse MK-sse ja dubleeritakse LED-iga. Laadivat P-kanali transistorit juhib bipolaarne NPN-transistor.

Silla loogika saab olema järgmine. 20 kHz PWM-i moduleeritakse 400 väärtusega siinustabeliga. Väärtuste ülekandmine PWM-registrisse korraldatakse DMA kaudu. Pärast poole puhvri laadimist, st 200 väärtust, pool tsüklit, käivitab DMA katkestuse, kus signaalid MCU_P_1 ja MCU_P_2 pööratakse vastastikku ümber. Pärast kogu puhvri laadimist inverteeritakse signaalid MCU_P_1 ja MCU_P_2 DMA katkestuses tagurpidi. Ja siis tsüklilises režiimis. Konstantne poollainetase antakse õla ülemisele transistorile ja sinusoidne PWM vastassuunalise õla alumisele lülitile. Järgmine pooltsükkel on veel üks paar transistore.

Liigvoolu ajal viib NPN-transistor Q7 loogika sisendi madalale, mis omakorda põhjustab madal tase väljundloogikas ja selle tulemusena blokeerides KÕIK silla transistorid.

Riistvaraplatvorm

Kolmevoldine siin annab toite seadme – STM32F100C8T6B MK – “ajudele”.

Nagu eespool mainitud, on MK STM32 ST perekonnast. Mis määrab selle valiku?

• MK-l on madalad kulud. ATMEL-i või PIC-i võimaluste analoogidel on veelgi rohkem kõrged hinnad, laiusega 8 bitti.
• Pardal on 12-bitine ADC, DAC ja DMA kontroller.
• 32-bitine kerneli maht.
• Suurenenud programmi- ja andmemälu maht.

Ühesõnaga võidab see mitmes mõttes.

Seadme töö näitamiseks ja vajalike andmete väljastamiseks kasutab vooluahel KS0066 (HD44780) juhtkontrolleriga märke sünteesivat LCD-d. Sellise kuvariga töötamiseks RuNetis on palju teeke.

Ekraani ja kontrolleri ühendusskeem on järgmine.

Pilt on klikitav.

Seos on otsene. MK-pordid on otse ekraaniga ühendatud. 3 V ja 5 V loogikat ei seostatud. Siin võivad tekkida probleemid ja peate konfigureerima MK-väljundid avatud kollektoriga väljunditeks ja tõmbama liinid 5 volti ja kasutama MK-väljundeid, mis taluvad 5 volti. Nagu öeldakse, elu näitab, kuid trükkplaadi arendamisel on vaja see "värskendus" kaasata.

Ekraanil kuvatavates menüüdes ja valikutes navigeerimiseks on vaja kohandatud nuppe.

Täiendavad arvutused

Alglaadimiskondensaatori arvutamiseks kasutame selles artiklis pakutud meetodit. Kirjelduse lõpus on näide bootstrap kondensaatori vajaliku võimsuse arvutamisest. Võtame selle aluseks ja arvutame selle oma tegelikkuse jaoks ümber.

Otsustame skeemi parameetrite üle:

• V IN, MAX = 15 V maksimaalne sisendpinge,
• V DRV = 12 V draiveri toitepinge ja juhtsignaali amplituud,
• dV BST = 0,5 V pinge pulsatsioon kondensaatoril C BST püsiolekus,
• dV BST,MAX = 3V maksimaalne pingelang C BST-l enne, kui alapingekaitseahel aktiveerub või juhtsignaali amplituud muutub ebapiisavaks,
• f DRV = 100 Hz konversioonisagedus, kuna meie kondensaator töötab 10 ms intervalliga,
• D MAX = 1 maksimaalne töötsükkel minimaalse sisendpinge juures.

Kasutatavate komponentide omadused:

• Q G = 24 nC kogu lülituslaeng IRLZ44ZS, kui V DRV = 5 V ja V DS = 44 V,
• R GS = takisti R GS väärtus 10K,
• I R = 10uA dioodi D BST lekkevool maksimaalse sisendpinge ja selle ühendustemperatuuri TJ = 80°C juures,
• V F = 0,6 V pingelang dioodil D BST voolutugevusel 0,1 A ja ristmiku temperatuuril TJ = 80 °C,
• I LK = 0,13 mA taseme nihkeahela lekkevool maksimaalse sisendpinge ja kristallide temperatuuril TJ = 100 °C,
• I QBS = 1 mA vool, mida tarbib ülemise taseme draiver.

Arvutatud väärtuse valime standardseeriast. Võtame tantaali tüüpi kondensaatori, et vähendada kondensaatori enda lekkevoolu. Kokku on 47 µF x 25 V, tüüp D.

Arvutame kondensaatori laadimisvoolu, valides seeläbi dioodi.

Nii et diood, mis on ette nähtud 1 A pärivoolu jaoks, saab selle ülesandega hakkama.

Järeldus

Selles artiklis oleme välja töötanud elektriskeem RIP. Nüüd paneme kõik ahela tükid kokku. Ja juba kinnitatud skeemi põhjal töötame välja trükkplaadi topoloogia. Trükkplaadi paigutuse ja üldistatud elektriskeemi koos komponentide spetsifikatsioonidega esitan järgmises artiklis.

Tarkvara juurutamine Seadme funktsionaalsust kirjeldan eraldi artiklis. Programmis on mõte palju asju ellu viia huvitavaid lahendusi, näiteks väljundpinge PID-juhtimine akust töötamisel.

Epiloog

Selle artikliga soovisin tutvustada skemaatilisi lahendusi nii avalikkusele kui ka kogenud raadioamatööridele ja mitteamatööridele. Ehk leiab tähelepanelik lugeja mõne kriitilised vead vooluringi projekteerimisel või soovitab õigemat disaini üksikud sõlmed. Otsige komponentidele mõni lihtsam lahendus või lisage töökindluse parandamiseks täiendavaid vooluahela lahendusi.

Seadme skemaatiline diagramm automaatne ümberlülitus siin näidatud, on ehitatud Linear Technologiesi integraallülitusel LTC4412. Seda vooluahelat saab kasutada koormuse automaatseks ümberlülitamiseks aku ja vahelduvvooluadapteri (toiteallika) vahel. LTC4412 juhib välist P-kanaliga MOSFET-i, et luua teatud tüüpi Schottky diood, mis toimib koormuse jagamise toitelülitina. See muudab LT4412 ideaalseks toiteallika asendajaks. Kasutades saab juhtida laia valikut MOSFET-e integraallülitus ja see annab koormusvoolu valikul suurema paindlikkuse.

Toitelüliti skeem

LT4412-l on ka hunnik head omadused, nagu aku kaitse ülepinge eest, käsitsi juhtimine, väravakaitse transistoris ja teised. Ahela enda voolutarve on vaid 11 μA. Diood D1 takistab voolu tagasivoolu võrguadapter kui toiteallikat pole. Kondensaator C1 on väljundfiltri kondensaator. IC viiku 4 nimetatakse olekuviikuks. Mõned mikrolülituse funktsioonid pole diagrammil näidatud.

FDN306P transistori käsitsi kasutamisel ei soovitata väga sageli just sel põhjusel käsitseda staatiline pinge, mis on iga inimese kehal. Trükkplaadile jootmisel tasuks end spetsiaalse käevõruga maandada ja jootekolb ise maandada, aga kui kasutad jootmisjaam, seda pole vaja teha. Põhiparameetrid väljatransistor Need on (andmelehelt):

• 1) Maksimaalne pikaajaline vool on 2,6A;
• 2) Maksimaalne pinge VDSS 12V;
• 3) Kiire kiirusümberlülitamine;
• 4) Kõrge jõudlus tehnoloogiad;

Transistori töötemperatuur on -55 kuni +150 kraadi Celsiuse järgi. Töötemperatuur mikroskeemid vahemikus -40 kuni +80, jootmistemperatuur on 300 kraadi, mitte rohkem kui 10 sekundit. Pinout on näha andmelehel ülaloleval lingil või pildil.

• 1) Pange vooluahel kokku trükkplaat kõrge kvaliteet;
• 2) Adapteri sisendpinge võib olla 3 kuni 28V;
• 3) Aku pinge võib olla vahemikus 2,5 V kuni 28 V;
• 4) Ärge ühendage koormust, mis tarbib rohkem kui 2A;
• 5) D1 (1N5819) – Schottky diood, voolutugevus 1A;
• 6) Q1 (FDN306P) – P-kanaliga MOSFET transistor.

Selle skeemi rakendamine - erinevatest allikatest varutoide, kus on vaja tõhusust ja stabiilsust.

See sai töötada ainult siis, kui põhiallika pinge kadus, see ei suutnud kaitsta koormust pinge vähenemise või suurenemise eest. Need puudused on seadme uues versioonis parandatud, nimelt:

1. Seade ei lülita koormust varutoiteallikale isegi siis, kui põhiallika pinge on madal.

Seade ei ole võimeline töötama pingel, mis on väiksem kui 6 volti.

Seade ei kaitse koormust, kui pinge tõuseb üle lubatud väärtuse.

Seadme uuel versioonil on omadused oluliselt paranenud.

Võimalik töötada põhiallika sisendpingega 6 kuni 15 V.

Koormuskaitse ala- või ülepinge eest. Põhiallika pinge juhtimiseks kasutatakse kahte komparaatorit. Kui põhipingeallikas on välja lülitatud, on seadme töö sarnane eelmise versiooniga.

Koormuse poolt tarbitavat voolu piirab ainult maksimaalne vool, mida kasutatava elektromagnetrelee kontaktid taluvad.

Seadme toiteallikaks on 12 V varutoiteallikas ja see tarbib umbes 100 mA voolu. Kui põhiallika pinge on alla 12 volti, peate kasutama stabilisaatorit ja ühendama selle diagrammil näidatud vahega, ning seada ka kaitseläved ehitustakistite abil.

Seadme töö

Põhiallika pinge antakse takistitele R6 ja R12, millest pinge suunatakse komparaatorite sisenditesse, kus seda võrreldakse stabilisaatorist VR1 tuleva pingega. Kasutatakse eraldi stabilisaatorit VR1, et varutoiteallika pinge muutumisel ei muutuks kaitseläved. Kirjeldan lühidalt, milleks need trimmitakistid mõeldud on. Takisti R12 vastutab kaitse käivitamise eest, kui pinge langeb alla selle takisti seatud minimaalse läve. Minu puhul on see lävi 10,5 volti ja selle seadistamiseks 10,5-voldise sisendpingega, kasutades seda takistit, seadke komparaatori viigu 7 pingeks 1,3 V, mis on madalam kui töölävi. komparaator, kuna mikrolülituse 6. jala pinge on 1,65 volti, töötab kaitse kohe. Takisti R6 vastutab kaitse väljalülitamise eest põhiallika pinge kriitilise tõusu korral. Minu puhul väärtus maksimaalne pinge seatud 13 voltile. Sellel pingel tuleb takisti R6 mikrolülituse 5. jalal seada 4 volti, mis käivitab kaitse ja lülitab koormuse varuallikale. Tänu nendele takistitele rakendub kaitse, kui pinge langeb 10,5 voltini või tõuseb 13-ni.

Skeemi kõige huvitavam osa on DD1 ja DD2 mikroskeemidele kokku pandud koost. See on tegelikult kaitseahel. Selle sõlme kaks sisendit on ühendatud komparaatoritega, kuid selleks, et DD1 mikroskeemi 8. kontakti juures ilmuks loogiline tase 1 ja kaitse töötaks, tuleb luua teatud tingimused. See sõlm on huvitav ka seetõttu, et DD1.1 väljundis 8 ilmub loogiline üks, kui sisendites on identsed loogilised olekud, kas kaks 0-d või kaks 1-st. Kui ühes sisendis on 1 ja teises 0, kaitse ei tööta.

Kaitseahel töötab järgmiselt. Põhiallika tavalise sisendpinge korral töötab ainult komparaator DA1.2, kuna pinge on üle minimaalse väljalülitusläve ja seetõttu sulgeb komparaatori DA1.2 avatud väljundtransistor elemendi DD2.4 kontaktid 4 ja 5 maandusega, mis sarnaneb loogilise 0 olekuga ning DD2.3 elementide 1 ja 2 sisendites on pinge umbes 4,5 - 5 volti, mis on sarnane loogilise 1 olekuga, kuna pinge ei ulatu 13 volti ja komparaator DA1.1 ei tööta. Selle tingimuse korral kaitse ei tööta. Kui põhiallika pinge tõuseb 13 voltini, hakkab tööle komparaator DA1.1, avaneb väljundtransistor ning DD2.3 sisendite 1 ja 2 lühistamisel maandusega loob see sunniviisiliselt loogilise nivoo 0, sundides sellega. loogiline tase 0 ilmub mõlemas sisendis ja kaitse vallandub. Kui pinge langeb alla miinimumläve, siis langeb komparaatori 7. jala pinge alla 1,65 volti, väljundtransistor sulgub ja lõpetab DD2.4 elemendi sisendite 4 ja 5 ühendamise maandusega, mis viib pinge seadistamiseni sisendites 4 ja 5 4,5–5 volti (tase 1). Kuna DA1.1 enam ei tööta ja DA1.2 on seiskunud, siis luuakse tingimus, mille korral ilmub kaitseploki mõlemale sisendile loogiline üks tase ja see töötab. Sõlme tööd on täpsemalt näidatud tabelis. Tabelis on näidatud mikroskeemide kõigi kontaktide loogilised olekud.

Sõlmeelementide loogiliste olekute tabel.

Seadme seadistamine

Õige kokkupandud seade nõuab minimaalset reguleerimist, nimelt kaitselävede seadmist. Selleks peate põhipingeallika asemel ühendama seadmega reguleeritud toiteallika ja kasutama kaitselävede määramiseks trimmitakisteid.

Seadme välimus

Osade asukoht seadme plaadil.

Radioelementide loetelu

Määramine	Tüüp	Denominatsioon	Kogus	Märkus	Pood	Minu märkmik
DD1, DD2	Loogiline IC	K155LA3	2			Märkmikusse
DA1	Võrdleja	LM339-N	1			Märkmikusse
VR1, VR2	Lineaarne regulaator	LM7805	2			Märkmikusse
VT1	Bipolaarne transistor	KT819A	1			Märkmikusse
Rel 1	Relee	RTE24012	1			Märkmikusse
R1	Takisti	3,3 kOhm	1			Märkmikusse
R2, R3	Takisti	1 kOhm	2

Tähelepanu! Tähtis on siltide lisamise järjekord! Alustage lisamist kõige olulisematest. Kasutage võimaluse korral olemasolevaid silte

Ja nii - kuidagi omal ajal hakkas tasapisi meie ettevõtmine (väga kehv ettevõte: nagu enamik TEPLOENERGOst Ukrainas) ebaõnnestuma, s.t. põlema "kuumal poolel" lülitustoiteallikatest, mis hiljem välja vahetati.
Pidin välja mõtlema, st. teha 6 tk. toiteallikad teatud seadmete toiteks (seotud metroloogia, mõõteriistade ja juhtimisega).
Nõuded neile olid järgmised:
1) stabiliseeritud anduri toide - 20:28V/0,1A
2) seadme enda stabiliseeritud toide - 10:14V/0,2A
3) toitekanalite vaheline galvaaniline isolatsioon
4) seadme varutoide (andurit pole) 12V akult (ma pikemalt ei loetle)
Otsustasin ratast mitte uuesti leiutada, vaid kasutada juba väljatöötatud skeemilahendusi, seda enam, et see oli vajalik teha odavaks ja kvaliteetseks. Ja millegipärast ei vaevanud ma liiga palju vooluringi kujunduse valikuga - peas torkasid toiteallika rakendamise näited.
Noh, see on kogu lugu ja nüüd – asja juurde.
Seadme skeem:

Nagu diagrammil näha, koosneb toiteallikas kahest sõltumatust kanalist 24V ja 12V, mis on ehitatud “vändadele”. LM7812-le on paigaldatud VD5 diood 12 V pingele, mis tõstab pinge 12,7 V-ni, et kompenseerida VD12 langust. Stabilisaatorite kohta pole enam midagi öelda, kuna see on tuntud vooluringi disain ja seda on kirjeldatud igas teatmeteoses ja loomulikult on see kõik "Õpetus".
Et tagada katkematu toiteallikas kasutatud aku(minu puhul on see "GEMBIRD 12V4.5A").
Joonisel kujutatud vooluahel hoiab ära akude kahjustamise, mis on tingitud nende liigse laengu saamisest. See lülitab laadimisprotsessi automaatselt välja, kui elementide pinge tõuseb üle lubatud väärtuse ja koosneb transistori VT3 voolu stabilisaatorist, võimendist VT2, pingetaseme detektorist VT1.
Laadimisprotsessi indikaator on VD4 LED-i kuma, mis kustub, kui see on lõppenud.
Alustame seadme seadistamist voolu stabilisaatoriga. Selleks sulgeme ajutiselt transistori VT3 baasväljundi ühisjuhtme külge ning akude asemel ühendame samaväärse koormuse 0...500 mA milliammeetriga. Kasutades seadet koormuse voolu juhtimiseks, määrab takisti R3 valimine laadimisvoolu nimivoolu konkreetne tüüp patareid.
Seadistamise teine ​​etapp on väljundpinge piirtaseme määramine kasutades trimmi takisti R4. Selleks suurendame koormuse pinget reguleerides koormuse takistust maksimumini lubatud pinge(13,8 V 12V/4,5A aku jaoks). Takisti R5 abil lülitame koormuse voolu välja (LED kustub).
Trafo Igaüks sobib väikese suurusega sekundaarmähiste pingega 15...18 V; 24V kanalile - 25..28V.
Transistor VT3 on kinnitatud soojuseraldusplaadile. Seadistamise hõlbustamiseks on soovitatav kasutada mitme pöördega takistit, näiteks SP5-2 või sarnast nagu R4, ülejäänud takistid sobivad igat tüüpi.
Akult 12 V varutoite saamiseks kasutatakse vooluahelaid elementidel VD7, VT4, VT5 ja releel (imporditud 12 V) ühe lülituskontaktide rühmaga. Kui vooluvõrk on olemas ja seetõttu kondensaatoritel C4, C5 +U, on transistor VT4 avatud ja relee pingevaba, läbi suletud kontaktid Aku laeb. Kui võrgupinge katkeb, sulgub transistor VT4 - VT5 avaneb ja relee aktiveeritakse - selle kontaktidega ühendatakse "+" aku läbi VD11 koormusega.
Nüüd natuke kasutatud osadest:
- dioodid - mis tahes... voolude ja pingete põhjal kasutasin odavaimat imporditud 1N4007;
- transistorid VT1, VT2, VT4 - KT3102, võib-olla KT315 või imporditud analoogid.
- transistori VT3 saab kasutada KT814 või KT816 - sõltub aku mahutavusest ja voolust, millega seda laetakse;

Nüüd natuke fotodel - tootmisprotsess:

PCB. Jootsin relee sisse - siis tuli meelde, et loo jaoks on vaja foto teha. Ma ei tina radasid, sest... tekstoliit ise osutus selleks halva kvaliteediga- jäljed koorusid maha isegi min. jootekolbi temperatuur. Peale jootmist katsin kogu plaadi lakiga.

Toite reserveerimiseks kriitilistele energiatarbijatele kasutage paralleelühendus mitu toiteallikat, välistades samal ajal ühe allika vastastikuse mõju teisele.
Kui üks mitmest toiteallikast on kahjustatud või lahti ühendatud, ühendatakse koormus automaatselt ja ilma toiteahelat katkestamata toiteallikaga, mille pinge on teistest kõrgem. Tavaliselt kettides DC kasutatakse toiteahelate eraldamiseks pooljuhtdioodid. Need dioodid takistavad ühel toiteallikal teist mõjutada. Samal ajal raiskavad need dioodid osa toiteallika energiast. Sellega seoses tasub koondamisahelates kasutada dioode, mille ristmikul on minimaalne pingelang. Tavaliselt on need germaaniumdioodid.
Esiteks antakse koormusele toide põhiallikast, millel on tavaliselt kõrgem pinge (iselülitusfunktsiooni rakendamiseks varutoitel). Sellise allikana kasutatakse kõige sagedamini võrgupinget (toiteallika kaudu). Varutoiteallikana kasutatakse tavaliselt patareid või akut, mille pinge on ilmselgelt madalam kui põhitoiteallikal.
Alalisvooluallikate kõige lihtsamad ja ilmsemad koondamisskeemid on näidatud joonisel fig. 10.1 ja 10.2. Samamoodi Kriitiliste elektroonikaseadmetega saate ühendada piiramatu arvu toiteallikaid.
Toiteallika koondamise skeem (joon. 10.2) erineb selle poolest, et toiteallikaid eraldavate dioodide rolli täidavad LED-id. LED-tuli süttib, mis näitab aktiivset toiteallikat (tavaliselt kõrgem pinge). Selle puuduseks vooluahela disain kas see on maksimaalne vool, mida kulutab koormus, on väike ega ületa LED-i läbivat maksimaalset lubatud edasivoolu.

Riis. 10.1. Põhiline toiteallika koondamise skeem

Riis. 10.2. Toiteallika koondamise skeem LED-ide abil

Riis. 10.3. Turvaseadme toiteallika koondamisahel

Lisaks langeb LED umbes kaks selle tööks vajalikku volti. Valgusnäidik ebastabiilne, kui toitepinge erinevus on ebaoluline.
Kriitiliste seadmete - turvaseadme - toiteallika automaatse koondamise skeem on näidatud joonisel fig. 10.3. Diagramm näitab tinglikult peamist - võrgu toiteallikat. Selle väljundis - koormus RH ja kondensaator C2 - moodustub stabiilne pinge 12 6 või rohkem! Varuaku GB1 on ühendatud koormustakistusega dioodide ahela VD1 ja VD2 kaudu. Kuna nende dioodide pingeerinevus on minimaalne, ei liigu dioodide kaudu voolu koormusse. Peamine tasub siiski välja lülitada
toitepinge allikale, kuna dioodid avanevad. Seega antakse koormusele toide katkestusteta.
LED HL1 näitab varutoiteallika töökõlblikku olekut ja diood VD2 ei võimalda LED-i toidet põhitoiteallikast.
Ahelat saab muuta nii, et kaks LED-i näitavad sõltumatult töö seisukord mõlemad toiteallikad. Selleks piisab vooluringi (joonis 10.3) täiendamisest näidikuelementidega.
Seadet varuaku automaatseks sisselülitamiseks on kirjeldatud GDR-i patendis nr 271600 ja selle vooluring on näidatud joonisel fig. 10.4.

Riis. 10.4. Seadme skeem varuaku automaatseks sisselülitamiseks

Algses (standardses) režiimis voolab põhitoiteallika Ea vool koormusse läbi koormusvoolu LED-indikaatori. Transistor VT1 on avatud, transistor VT2 on suletud, varuaku Eb on lahti ühendatud. Niipea, kui peamine toiteallikas on välja lülitatud, kustub HL1 LED, VT1 transistor sulgub ja vastavalt avaneb VT2 transistor. Aku Eb ühendatakse koormusega.
Seadme puuduseks on see, et koormuse maksimaalne vool ei saa ületada maksimumi lubatud vool LED-i kaudu. Lisaks kaob LED-il endal kuni 2 V pinget. Kui ohverdate indikatsioonifunktsiooni ja asendate LED-i voolu suurendamiseks mõeldud germaaniumdioodiga, siis see piirang kaob.
Sest normaalne töö telefoni automaatne helistaja ID (helistaja ID) vajalik tingimus on
varutoiteallika kasutamine. Ühe neist diagramm on näidatud joonisel fig. 10.5.
Kui toiteallikas on sisse lülitatud, aktiveeritakse relee K1, mis on ühtlasi aku GB1 tühjenemisandur. Voolab läbi takisti R2 laadimisvool 5... 10 mA. Ühenduse katkestamisel võrgupinge Seadme toiteallikaks on aku GB1, kuid kui aku pinge langeb alla 6,5 ​​V, lülitub relee välja. Relee kontaktid avavad toiteahela ja kaitsevad seega akut edasise tühjenemise eest.

Riis. 10.5. Helistaja ID varutoite automaatse sisselülitamise skeem

Aku koosneb kuuest D-0,55 elemendist. Selle ressurssidest piisab aku tööiga telefoni tunni jooksul.
Ahel kasutab releed RES-64A RS4.569.724.
Seade seadistatakse, valides takisti R1, mis seab relee K1 vabastuspinge. Valides R2, määratakse laadimisvoolu väärtus. Aku ülelaadimise vältimiseks on soovitatav vähendada laadimisvoolu 0,2 mA-ni.
Automaattõlge koormuse, näiteks raadio, toide aku varundamiseks, kui vooluvõrk on välja lülitatud, võimaldab teil seadet rakendada vastavalt joonisel fig. 10.6. Seadme töörežiimi näitab LED-valgustus: roheline-- tööle tavaline režiim; punane - avariirežiimis (patareidel).
Indikaatori eripära on see, et akult töötades elimineeritakse selle tühjenemine ühendatud põhitoiteallika kaudu, kuna väljatransistori paisuahelas kasutatakse dioodi.
Et vältida koormuse toidet akust, kui seade töötab toiteallikast, väljundpinge Toiteallikas peaks olema aku pingest 0,7...0,8 V kõrgem.

Riis. 10.6. Automaatse koormuse lülitamise skeem varutoitele koos näiduga

Riis. 10.7. Automaatne toitelüliti ahel

Edasine areng eelmine seade on automaatne toitelüliti (joon. 10.7). Seade on ette nähtud paigaldamiseks kõikidesse kantavatesse ja kaasaskantavatesse seadmetesse (vastuvõtjad, mängijad, magnetofonid), millel on sisemised allikad toitumine. Automaatne toitelüliti võimaldab automaatset ümberlülitamist sisemiselt väline toiteallikas ja tagasi.
IN algne seisukord, kui väline toiteallikas on välja lülitatud, lülitatakse relee K1 pingest välja ja selle tavaliselt suletud kontaktide kaudu antakse pinge akust GB1 RH laadimiseks ja dioodi VD1 kaudu alumisele (punasele) dioodile HL1. Kui ühendatud väline allikas toiteallika relee K1 on aktiveeritud, selle kontaktid K1.1 on vastavalt skeemile seatud madalaimasse asendisse ja toide antakse koormusele välisest allikast. Kuna ülemise dioodi HL1 (roheline) anoodil on 2 V kõrgem pinge kui alumise dioodi HL1 (punane) anoodil, süttib kahevärviline kahe anoodi LED HL1. roheline, mis näitab vooluvõrku töötamist. Kui võrgupinge katkeb, lülitatakse relee K1 mähis pingest välja ja koormus lülitub automaatselt tööle akult GB1. Sellest annab märku indikaator HL1, muutes helendav värvuse rohelisest punaseks. Diood VD1 tuleks võtta tüüpi KD503, KD521 või KD510. Pingelang sellel otseühenduses peab olema vähemalt 0,7 b - Kui roheline LED põleb, siis punane ei sütti.
Takisti R2 seab voolu läbi HL1 20 mA. Relee K1 tüüp RES-15 (pass RS4.591.005) või muu, mille tööpinge ei ületa 5 V. Tavaliselt töötab relee pingega, mis on 30...40% väiksem selle tööpingest.
Seadme seadistamisel valitakse takisti R1 selline väärtus, et relee K1 töötaks usaldusväärselt 4 V pingel. Teist tüüpi relee K1 kasutamisel, mille tööpinge on lähedane 4,5 V, saab takisti R1 välistada.
Kell võrgu toiteallikas Elektroonilis-mehaanilised kellad mõjuvad ebameeldivalt: võrgupinge väljalülitamisel lakkab kell töötamast.
Usaldusväärsemad ja mugavamad kasutada on kombineeritud toiteallikad - võrgutoiteallikad koos nikkel-kaadmiumpatareidega D-0,1 või D-0,125 (joonis 10.8).
Siin täidavad kondensaatorid C1 ja C2 liiteseadisega reaktiivsete elementide funktsiooni, mis summutavad võrgu liigset pinget. Takisti R2 tühjendab kondensaatoreid C1 ja C2, kui seade on võrgust lahti ühendatud.
Kui lüliti SA1 kontaktid on suletud, avaneb võrgupinge negatiivse poollaine korral ülemisel (vastavalt skeemile) juhtmele diood VD2 ning selle kaudu laetakse kondensaatoreid C1 ja C2. Positiivsete poollainete korral hakkavad kondensaatorid uuesti laadima, vool voolab ennekõike läbi avatud dioodi VD3 ning aku GB1 ja kondensaator S3 hakkavad laadima. Täislaetud aku pinge on vähemalt 1,35 V, LED-l HL1 - umbes 2 V. Seetõttu hakkab LED avanema ja piirab seeläbi aku laadimisvoolu. Seetõttu on aku alati laetud.

Riis. 10.8. Elektrooniliste-mehaaniliste kellade kombineeritud toiteallikas

Kui võrgus on pinge, annab kella positiivsete pooltsüklite ajal toite sellest, negatiivsetel poolperioodidel aga aku GB1 ja kondensaatorisse SZ salvestatud energiast. Kui võrgupinge katkeb, saab toiteallikaks aku.
Valimisvalgustus lülitatakse sisse, avades lüliti SA1 kontaktid. Sel juhul voolab kondensaatorite C1 ja C2 laadimis- ja tühjendusvool läbi lampide EL1 ja EL2 hõõgniitide ning need hakkavad hõõguma. Ja varem suletud kahe anoodiga zeneri diood VD1 täidab nüüd kahte funktsiooni: see piirab lampide pinget väärtuseni, mille juures need helendavad väikese alapingega, ja kui ühe lambi hõõgniit põleb läbi, läbib see laengu -kondensaatorite tühjendusvool läbi iseenda, mis väldib üldiselt toiteallika töö katkemist.
Kahesõlmelise zeneri dioodi VD1 tüüp KS213B saab asendada kahe vastasseeria zeneri dioodiga D814D, KS213Zh, KS512A. LED HL1 - AL341 alalispinge langusega voolul 10 mA - 1,9...2,1 V. Hõõglambid EL1 ja EL2 tüüp SMN6.3-20 (pinge 6,3 V ja voolu ja m/h korral või sarnased lüliti SA1 korpus peab olema võrgust usaldusväärselt isoleeritud.
Elektroonilise kella toiteallikas (joonis 10.9) surutakse üleliigne võrgupinge alla takistitega R1 ja R2. See pole probleemi kõige ökonoomsem lahendus, kuid väikese voolutarbimise korral on see üsna õigustatud. Lisaks, kui alaldi väljundit kogemata puudutatakse, ei saavuta inimkeha läbiv maksimaalne vool ohtlikke väärtusi (mitte rohkem kui 4 mA), kuna voolu piiravate takistite väärtus on üsna suur.

Riis. 10.9. Elektrooniliste kellade üleliigne toiteahel

Stabilisaatori väljundist (zeneri dioodi analoog ja samal ajal sisselülitamise indikaator - LED HL1) antakse toitepinge elektrooniline kell. Elektrikatkestuse korral töötab kell akuga GB1, kui võrgupinge on, laeb alaldi vool akut. Ahel ei kasuta filtrikondensaatorit. Filtri kondensaatori roll suur võimsus teostab aku ise.
Elektrooniliste-mehaaniliste kellade toiteallikaks on tavaliselt üks galvaaniline element, mille pinge on 1,5 V. Kavandatav katkematu toiteallikas (joonis 10.10) kvartselektroonilis-mehaanilise kella jaoks toodab pinget 1,4 V keskmise koormusvooluga 1 mA . Mahtuvusjagurilt C1 ja C2 eemaldatud pinge alaldab sõlme elementidel VD1, VD2, SZ. Ilma koormuseta ei ületa kondensaatori SZ pinge 12 V.
Varem üle vaadatud seadmed automaatne üleminek Varutoite saamiseks põhiallika väljalülitamise korral kasutati põhi- (põhi)allikana alalisvooluallikat. Vähem tuntud on vahelduvvoolul töötavate seadmete koondamisskeemid. Ühe neist diagramm, mis on võimeline töötama nii alalis- kui alalisvooluahelates. AC on toodud allpool.

Riis. 10.10. Madalpinge katkematu toiteahel

Riis. 10.11. Elektriskeem galvaanilise isolatsiooniga varutoiteallika ühendamiseks

Galvaanilise isolatsiooniga (IR/7) varutoiteallika sisselülitamise vooluahel saab toite juhtsignaali allikast (joon. 10.11), tarbides samal ajal minimaalset voolu (mA murdosa). Juhtsignaal antakse takistuslikule jagurile R1, R2. Zeneri diood VD6 ja dioodid VD1 - VD5 kaitsevad seadme sisendit ülepinge ja vale ühendus polaarsus. IR/7 on releekontaktide K1.1 poolt välja lülitatud. Takistilt R2 ja zeneri dioodilt VD6 eemaldatud pinge antakse dioodi VD5 kaudu elektrolüütkondensaator C1 suur mahutavus. Seadme esmakordsel sisselülitamisel laaditakse see kondensaator 2... 3 minutiga pingele 9... 10 V, misjärel on ahel tööks valmis. Laadimiskiiruse ja seadme tarbitava voolu määrab takisti R1. Transistor VT1 on suletud VD5 pingelangusega.

Läbi dioodi VD7 ja takisti R4 on seade ühendatud IR/7-ga.
Kui juhtpinge on välja lülitatud, toimub üleminek emitter-baas sisendtransistor Seadmest enam mööda ei lähe. Transistorid VT1 ja VT2 avanevad. Kondensaator C1 tühjeneb relee K1 ja transistori VT2 kaudu. Relee kontaktid K1.1 sulguvad, sealhulgas IRP. Ahela toide tuleb IRP-lt. Samal ajal saavad relee kontaktid K1.2 juhtida teist koormust. Kui juhtpinge ilmub uuesti seadme sisendisse, on transistor VT1 välja lülitatud. Vastavalt sellele on ka transistor VT2 lukustatud. Relee K1 on pingevaba, lülitades K1.1 IRP oma kontaktidega välja. Kondensaatori C1 pinge jääb 9...10 B tasemele ja vooluahel läheb ooterežiimi.