Самодельный источник питания. Самодельный источник высоковольтного питания: схемы и конструкция генераторов высокого напряжения

Как сделать источник высоковольтного питания своими руками. Какие схемы генераторов высокого напряжения можно собрать самостоятельно. На каких компонентах основаны самодельные высоковольтные блоки питания. Какие меры безопасности нужно соблюдать при работе с высоким напряжением.

Принципы работы и основные схемы генераторов высокого напряжения

Генераторы высокого напряжения используются для питания различных высоковольтных устройств, таких как газоразрядные лазеры, электростатические фильтры, рентгеновские трубки и другое оборудование. Существует несколько основных схем для построения самодельных генераторов высокого напряжения:

• Импульсные преобразователи на основе высокочастотных трансформаторов
• Умножители напряжения на диодах и конденсаторах
• Генераторы на основе автомобильных катушек зажигания
• Схемы с использованием строчных трансформаторов от телевизоров

Рассмотрим подробнее принципы работы и особенности конструкции каждого типа высоковольтных генераторов.

Импульсные преобразователи высокого напряжения

Импульсные преобразователи позволяют получить высокое напряжение при относительно небольших габаритах устройства. Принцип их работы основан на быстром переключении тока в первичной обмотке высокочастотного трансформатора. Это индуцирует высокое напряжение во вторичной обмотке, которое затем выпрямляется и фильтруется.

Типичная схема импульсного преобразователя включает:

• Задающий генератор на микросхеме или транзисторах
• Силовые ключи на MOSFET или биполярных транзисторах
• Высокочастотный трансформатор
• Выпрямитель и фильтр высокого напряжения

Преимущества импульсных преобразователей:

• Высокий КПД (до 80-90%)
• Небольшие габариты и вес
• Возможность регулировки выходного напряжения

Однако их сборка требует определенных навыков и осторожности при работе с высокими напряжениями.

Умножители напряжения на диодах и конденсаторах

Умножители напряжения позволяют получить высокое постоянное напряжение из относительно низкого переменного. Их принцип работы основан на последовательном заряде конденсаторов через диоды.

Основные типы умножителей напряжения:

• Однополупериодный умножитель (схема Кокрофта-Уолтона)
• Двухполупериодный мостовой умножитель
• Схема Диксона

Преимущества умножителей напряжения:

• Простота конструкции
• Отсутствие высокочастотных помех
• Возможность получения очень высоких напряжений

Недостатки — большие габариты при высоких напряжениях и относительно низкий КПД.

Генераторы на основе автомобильных катушек зажигания

Автомобильные катушки зажигания позволяют получить импульсное высокое напряжение при подаче на первичную обмотку импульсов тока. Для их работы требуется:

• Источник питания 12-14 В
• Генератор импульсов (мультивибратор)
• Силовой ключ (транзистор или тиристор)
• Автомобильная катушка зажигания

Преимущества таких схем — доступность компонентов и простота конструкции. Недостатки — импульсный характер выходного напряжения и сложность его регулировки.

Высоковольтные генераторы на основе строчных трансформаторов

Строчные трансформаторы от старых телевизоров позволяют получить высокое напряжение при относительно простой схеме. Для их работы требуется:

• Задающий генератор на частоту 15-18 кГц
• Силовой ключ (транзистор или MOSFET)
• Строчный трансформатор
• Высоковольтный выпрямитель

Преимущества — доступность компонентов и простота схемы. Недостатки — сложность регулировки выходного напряжения.

Меры безопасности при работе с высоким напряжением

При сборке и эксплуатации высоковольтных источников питания необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Использовать изолирующие материалы и инструменты
• Не прикасаться к схеме под напряжением
• Разряжать высоковольтные конденсаторы после выключения
• Использовать ограничители тока в выходных цепях
• Заземлять корпус устройства
• Работать только сухими руками в резиновой обуви

Несоблюдение правил безопасности может привести к поражению электрическим током!

Выбор компонентов для самодельного высоковольтного источника

При сборке высоковольтных генераторов следует использовать специальные высоковольтные компоненты:

• Высоковольтные диоды (например, серии КЦ)
• Конденсаторы на напряжение не менее 1-2 кВ
• Резисторы высоковольтные (ТВО, С2-33)
• Провода с усиленной изоляцией

Силовые транзисторы и микросхемы должны выбираться с запасом по напряжению и току. Особое внимание нужно уделить качеству изоляции высоковольтного трансформатора.

Советы по настройке и отладке высоковольтных генераторов

При отладке самодельных высоковольтных источников питания рекомендуется:

• Начинать работу с пониженного входного напряжения
• Контролировать нагрев силовых компонентов
• Проверять форму выходных импульсов осциллографом
• Измерять выходное напряжение только высоковольтным пробником
• Постепенно увеличивать нагрузку, контролируя параметры

При возникновении нештатных ситуаций нужно немедленно отключать питание и выявлять причину.

Применение самодельных высоковольтных источников

Самостоятельно собранные генераторы высокого напряжения могут найти применение в следующих областях:

• Питание газоразрядных лазеров
• Электростатические фильтры и сепараторы
• Ионизаторы воздуха
• Научные эксперименты с высоким напряжением
• Питание рентгеновских трубок

Однако следует помнить, что работа с высоким напряжением требует соответствующей квалификации и соблюдения правил техники безопасности.

Самодельный лазер — Блок питания

Минздрав предупреждает: Высокое напряжение опасно для Вашего здоровья !     Здесь приводятся схемы генераторов высоковольтного напряжения (выходное напряжение > 1 кВ), которые можно использовать для питания газоразрядных лазеров, а также для питания самодельной лампы-вспышки. Конечно, приведенные ниже схемы не исчерпывают все возможные варианты. Они были найдены в Интернете и подходят  для самостоятельного повторения.                               Генератор содержит гасящий конденсатор С1, диодный выпрямительный мост VD1 — VD4, тиристорный ключ VS1 и схему управления. При включении устройства заряжаются конденсаторы С2 и СЗ, тиристор VS1 пока закрыт и ток не проводит. Предельное напряжение на конденсаторе С2 ограничено стабилитроном VD5 величиной 9 В. В процессе зарядки конденсатора С2 через резистор R2 напряжение на потенциометре R3 и, соответственно, на управляющем переходе тиристора VS1 возрастает до определенного значения, после чего тиристор переключается в проводящее состояние, а конденсатор СЗ через тиристор VS1 разряжается через первичную (низковольтную) обмотку трансформатора Т1, генерируя высоковольтный импульс. После этого тиристор закрывается и процесс начинается заново. Потенциометр R3 устанавливает порог срабатывания тиристора VS1. Частота повторения импульсов составляет 100 Гц. В качестве высоковольтного трансформатора Т1 может быть использована автомобильная катушка зажигания. В этом случае выходное напряжение устройства достигнет 30…35 кВ.                                         В описываемом ниже регулируемом высоковольтном преобразователе с выходным напряжением 8…16 кВ использован с небольшими переделками стандартный высоковольтный трансформатор, который применяется в блоке строчной развертки телевизоров. Устройство состоит из задающего генератора с само­возбуждением, усилителя мощности и выпрямителя. Задающий генератор (транзистор V8) представляет собой блокинг-генератор (длительность импульса — около 200 мкс, частота повторения — 1 кГц). Генератор питается от параметрического стабилизатора R3, R4, V6. С выходной обмотки трансформатора Т2 сигнал поступает на усилитель мощности, собранный на транзисторе V1. В цепь коллектора транзистора включена обмотка II высоковольтного трансформатора Т1. Высоковольтная обмотка I трансформатора питает выпрямитель — удвоитель напряжения. Резисторы R1 и R2 ограничивают импульс тока нагрузки при включении преобразователя, если она имеет емкостный характер. Выходное напряжение регулируют изменением напряжения питания. Трансформатор Т1 — TBC-110J1A. С него срезают (не разбирая магнитопровода) анодную обмотку, и на ее место наматывают новую, состоящую из 18 витков провода ПЭВ-2-0,44 с отводом от 14-го витка. Высоковольтную обмотку оставляют неизменной. Трансформатор Т2 намотан на кольце типоразмера К20х12х6 из феррита М2000НМ1. Коллекторную обмотку III и обмотку обратной связи II наматывают первыми. Они содержат по 25, а выходная обмотка 1—15 витков провода ПЭВ-2-0,44. Применение в качестве V1 достаточно мощного транзистора дало возможность установить его непосредственно на плате без радиатора. Для устранения возможности появления коронирующих разрядов детали высоковольтного выпрямителя должны быть припаяны к плате очень аккуратно, без заусенцев и острых углов, и залиты с обеих сторон платы эпоксидной смолой или парафином слоем 2…3 мм. Резисторы R1 и R2 лучше всего использовать типа КЭВ. Если емкость нагрузки не превышает нескольких сотен пикофарад, эти резисторы могут быть исключены. Конденсатор С1 — ПОВ (или К15-4, КВИ). Зазор между платой и металлическими стенками футляра преобразователя должен быть не менее 20 мм. Налаживание преобразователя сводится к подбору резистора R6 в пределах 0…20 Ом по наилучшей устойчивости работы задающего генератора и подбору конденсатора С2 при максимальном напряжении на выходе устройства по минимуму тока.           В статье из журнала ,,РАДИО,, №7 1990 приводится схема импульсного блока питания самодельного компьютера, которую можно использовать как генератор высоковольтного напряжения, если в качестве выходного трансформатора использовать трансформатор от строчной развертки телевизора типа ТВС или же использовать самодельный трансформатор на П-образном ферритовом магнитопроводе. При подключении ко вторичной обмотке такого трансформатора высоковольтного умножителя типа УН-8,5/25 или же самодельного умножителя на выходе получим напряжение ~ 25 — 30 кВ. Схема генератора приведена на рисунке ниже.                                   Первичная обмотка (I) выходного трансформатора Тр2 преобразователя включена в диагональ моста, образованного транзисторами VT1, VT2 и конденсаторами С9, С10. Базовые цепи этих транзисторов питаются от обмоток II и III  трансформатора Т1, на первичную обмотку которого поступает ступенчатое напряжение с формирователя, собранного на микросхемах DD1, DD2. Задающий генератор формирователя собран на инверторах DD1.1 и DD1.2 и вырабатывает колебания частотой, определяемой резистором R4  и конденсатором С6. Чем выше частота импульсов задающего генератора, тем выше мощность блока питания. Однако, следует помнить, что для выпрямления высокочастотных импульсов на вторичной обмотке выходного трансформатора потребуются быстродействующие диоды. Стандартные умножители напряжения типа УН — 9/27 рассчитаны на выпрямление импульсов с частотой ~ 15 кГц. Именно такой частоты выходных импульсов (можно чуть меньше) нужно добиваться, подбирая номиналы R4 и C6. Импульсы с выходов триггеров DD2.1 и DD2.2 поступают на входы элементов DD1.3 и DD1.4, в результате чего на их выходе формируются импульсные последовательности со скважностью 4. Их разность имеет вид импульсов чередующейся полярности с одинаковой длительностью и продолжительностью пауз между ними. Через трансформатор Т1 это ступенчатое напряжение передается на базу транзисторов VT1,VT2 и поочередно открывает их. Наличие пауз между импульсами гарантирует полное закрывание каждого из них перед открыванием другого. Микросхемы DD1,DD2 формирователя питаются напряжением 12 В от бестрансформаторного источника, состоящего из балластного конденсатора С3, выпрямительного моста VD2, стабилитрона VD3 и конденсаторов фильтра С7, С8. Выбор такого напряжения питания микросхем позволил использовать трансформатор Т1 с максимально возможным коэффициентом трансформации (10:1), что снизило токовую нагрузку на элементы DD1. 3, DD1.4 и дало возможность обойтись без дополнительных транзисторных ключей в их выходной цепи. Устройство собрано на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Транзисторы VT1, VT2 закреплены на пластине размерами 40х22 мм из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, припаянной перпендикулярно плате. Транзисторы КТ704А можно заменить на транзисторы КТ872А. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К10х6х5 из феррита 3000НМ. Его обмотка I содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,1, обмотки II и III- по 18 витков ПЭЛШО 0,27. Магнитопровод трансформатора Т2 собран из двух ферритовых (М2000 НМ ) П-образных половинок. Конкретный размер П-образного магнитопровода для маломощного генератора высокого напряжения значения не имеет. Обмотка I состоит из 100 витков провода ПЭВ-2 0,27, обмотка II — из 1200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм. Обмотки I  и II выходного трансформатора Т2 необходимо распределить по магнитопроводу как можно дальше друг от друга. Обычно их располагают так, как показано на рисунке ниже.                     Если каркас обмотки I может быть выполнен из любого диэлектрика, то каркас высоковольтной обмотки II должен выдерживать высокое напряжение и не допускать пробоя между магнитопроводом и витками вторичной обмотки ( можно использовать обрезок сантехнической полипропиленовой трубки, внутренний диаметр которой равен диаметру магнитопровода). По торцам каркаса вторичной обмотки желательно сделать щитки из диэлектрической пластины, которые будут препятствовать высоковольтному пробою между витками вторичной обмотки и магнитопроводом.           Изложенный ниже высоковольтный блок питания мощностью 800 Вт может быть использован для питания газоразрядных лазеров с рабочим током разряда в пределах 10 – 100 мА. От описанных ранее он отличается применением в преобразователе полевых транзисторов, что обеспечивает более высокий КПД и пониженный уровень высокочастотных помех. Недостаток такого схемного решения — высокое напряжение на половинах первичной обмотки, что требует применения транзисторов с соответствующим допустимым напряжением. Правда, в отличие от мостового преобразователя, в данном случае достаточно двух транзисторов вместо четырех, что немного упрощает конструкцию и повышает КПД устройства. В предлагаемом ИБП применен двухтактный преобразователь с трансформатором, первичная обмотка которого имеет средний вывод. Он имеет высокий КПД, низкий уровень пульсации и слабо излучает помехи в окружающее пространство. Входное напряжение ИБП — 180…240 В, выходное напряжение определяется числом витков во вторичной обмотке высоковольтного трансформатора, максимальная мощность нагрузки — 800 Вт, рабочая частота преобразователя — 90 кГц. Принципиальная схема ИБП изображена на рисунке ниже.                                 Как видно, это преобразователь с внешним возбуждением без стабилизации выходного напряжения. На входе устройства включен высокочастотный фильтр Cl, LI, С2, предотвращающий попадание помех в сеть. Пройдя его, сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом VD1…VD4, пульсации сглаживаются конденсатором СЗ. Выпрямленное постоянное напряжение (около 310 В) используется для питания высокочастотного преобразователя. Устройство управления преобразователем выполнено на микросхемах DD1…DD3. Питается оно от отдельного стабилизированного источника, состоящего из понижающего трансформатора Т1, выпрямителя VD5 и стабилизатора напряжения на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6. На элементах DDl.l, DD1.2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с частотой следования около 360 кГц. Далее следует делитель частоты на 4, выполненный на триггерах микросхемы DD2. С помощью элементов DD3.1, DD3.2 создаются дополнительные паузы между импульсами. Паузой является не что иное, как уровень логического 0 на выходах этих элементов, появляющийся при наличии уровня логической 1 на выходах элемента DD1. 2 и триггеров DD2.1 и DD2.2. Напряжение низкого уровня на выходе DD3.1 (DD3.2) блокирует DD1.3 (DD1.4) в «закрытом» состоянии (на выходе — уровень логической 1). Длительность паузы равна 1/3 от длительности импульса напряжений на выводах 1 DD3.1 и 13 DD3.2, чего вполне достаточно для закрывания ключевого транзистора. С выходов элементов DD1.3 и DD1.4 окончательно сформированные импульсы поступают на транзисторные ключи (VT5, VT6), которые через резисторы R10, R11 управляют затворами мощных полевых транзисторов VT9, VT10 . Импульсы с прямого и инверсного выходов триггера DD2.2 поступают на входы устройства, выполненного на транзисторах VT3, VT4, VT7, VT8. Открываясь поочередно, VT3 и VT7, VT4 и VT8 создают условия для быстрой разрядки входных емкостей ключевых транзисторов VT9, VT10, т.е. их быстрого закрывания. В цепи затворов транзисторов VT9 и VT10 включены резисторы относительно большого сопротивления R10 и R11. Вместе с емкостью затворов они образуют фильтры нижних частот, уменьшающие уровень гармоник при открывании ключей. С этой же целью введены элементы VD9…VD12, R16, R17, С12, С13. В стоковые цепи транзисторов VT9, VT10 включена первичная обмотка трансформатора Т2. Выпрямитель выходного высоковольтного напряжения выполнен на цепочке из высоковольтных диодов VD и конденсатора С, рабочее напряжение которого должно быть выше напряжения на вторичной обмотке высоковольтного трансформатора. В устройстве применены конденсаторы К73-17 (С1, С2, С4), К50- 17 (СЗ), МБМ (С12, С13), К73-16 (С14…С21, С24, С25), К50-35 (С5…С7), КМ (остальные). Вместо указанных на схеме допустимо применение микросхем серий К176, К564. Диоды Д246 (VD1…VD4) заменимы на любые другие, рассчитанные на прямой ток не менее 5 А и обратное напряжение не менее 350 В (КД202К, КД202М, КД202Р, КД206Б, Д247Б), или диодный выпрямительный мост с такими же параметрами, диоды КД2997А (VD13…VD20) — на КД2997Б, КД2999Б, стабилитрон Д810 (VD6) — на Д814В. В ка­честве VT1 можно использовать любые транзисторы серий КТ817, КТ819, в качестве VT2. ..VT4 и VT5, VT6 — соответственно, любые из серий КТ315, КТ503, КТ3102 и КТ361, КТ502, КТ3107, на месте VT9, VT10 — КП707В1, КП707Е1. Транзисторы КТ3102Ж (VT7, VT8) заменять не рекомендуется. Трансформатор Т1 — ТС-10-1 или любой другой с напряжением вторичной обмотки 11…13 В при токе нагрузки не менее 150 мА. Катушку L1 сетевого фильтра наматывают на ферритовом (М2000НМ1) кольце типоразмера К31х18,5х7 проводом ПЭВ-1-1.0 (2×25 витков). Трансформатор Т2 изготовлен из двух П-образных половинок феррита той же марки. Обмотка I содержит 2×42 витка провода ПЭВ-2-1,0 (наматывают в два провода), число витков вторичной обмотки определяется требуемым напряжением питания лазера и может изменяться в широких пределах. Толщина провода вторичной обмотки выбирается, исходя из рабочего тока лазера. Транзисторы VT9, VT10 устанавливают на теплоотводах с вентиляторами, применяемых для охлаждения микропроцессоров Pentium (подойдут аналогичные узлы и от процессоров 486). Конкретные параметры диодов VD  высоковольтной выпрямительной цепочки зависят от рабочего напряжения и тока газоразрядной трубки лазера. Кроме того, следует помнить, что для выпрямления высокочастотного импульсного напряжения требуются быстродействующие диоды типа диоды Шоттки. При монтаже ИБП следует стремиться к тому, чтобы все соединения были возможно короче, а в силовой части использовать провод возможно большего сечения. Поскольку ИБП не оснащен устройством защиты от короткого замыкания и перегрузки, в цепи питания необходимо включить предохранители на 10 А. В налаживании описанный ИБП практически не нуждается. Важно только правильно сфазировать половины первичной обмотки трансформатора Т2. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже блок начинает работать сразу после включения в сеть. Если необходимо, частоту преобразователя подстраивают подбором резистора R3.           Ниже приведена схема высоковольтного блока питания, в котором имеется возможность регулировки выходного напряжения. Задающий генератор импульсов собран на микросхеме IR 2153. Частота импульсов регулируется резистором R6. Силовая часть выполнена на шести MOSFET-транзисторах типа IRF 840. Для маломощного блока питания вполне хватит и двух транзисторов IRF 840. Выходное напряжение регулируется резистором R14, а пределы регулировки определяются резистором R16. В качестве высоковольтного трансформатора используется стандартный трансформатор от телевизора типа ТВС-110 ЛА.                             Ниже приведена схема компактного генератора высоковольтного напряжения на микросхеме IR 2153 и двух силовых MOSFET-транзисторах типа IRF 840. По этой схеме я собрал блок питания для своих самодельных лазеров на воздухе .                         В качестве высоковольтного трансформатора можно использовать стандартный трансформатор от телевизора типа ТВС или же самодельный. Частота импульсов задающего генератора микросхемы IR 2153 определяется номиналами деталей R3 и С5. Подбирая эти детали, следует добиться частоты импульсов на вторичной обмотке трансформатора Т1 в пределах 10 – 15 кГц. Не нужно увеличивать частоту импульсов, ибо на частотах > 18 кГц стандартные умножители напряжения типа УН – 9/27 перестают работать, и выходное напряжение повышаться не будет. В зависимости от числа витков во вторичной обмотке трансформатора Т1 выходное напряжение может достигать ~ 30 кВ.

Самодельный импульсный блок питания в Томске

Каталог

Блок питания импульсный LIVE-POWER 12V LP-340 12V/2A 5,5*2,5 для ресиверов Триколор Самодельный

336

1410

подробнее

импульсный питания Блок питания: импульсный, модульный, 25,2Вт, 12ВDC, 2,1А, OUT: 1 MEAN WELL RS-25-12 Самодельный

1940

подробнее

импульсный Блок питания импульсный, 120Вт, 24В DC, 24-28В 5А, 88-264В AC MEAN WELL SDR-120-24 Самодельный

10600

подробнее

Импульсный блок питания S-350-48 Самодельный

3760

подробнее

Импульсный Блок питания AC-DC (5 вольт, 1 ампер) Самодельный

360

подробнее

SR-12/4A , импульсный блок питания 12В,4А 12В, 4А, индикация работы, в комплекте SR-JDC-PVF (разъем

522

Подробнее

Импульсный блок питания S-350-12, 350 Вт, выходное напряжение 11-13 В, ток до 29 А Самодельный

3342

подробнее

Импульсный блок питания S-150-36 Самодельный

3660

подробнее

SR-12/3A , импульсный блок питания 12В,3А 12В, 3А, индикация работы, в комплекте SR-JDC-PVF (разъем

545

Подробнее

Импульсный блок питания S-350-36, выходное напряжение 36 В, ток до 9. 7 А, мощность 350 Вт Самодельный

4068

подробнее

Блок питания импульсный 12V 3A мини Самодельный

798

подробнее

Импульсный блок питания 12 в 1 а 12 Вт, плата модуля, Встроенный промышленный источник питания 12 В, импульсный источник питания / набор (50 шт.) Самодельный

149451

подробнее

Импульсный блок питания Rek KPS3220 (32В, 20А) Самодельный

24029

подробнее

SR-12/5A , импульсный блок питания 12В,5А 12В, 5А, индикация работы, в комплекте SR-JDC-PVF (разъем

621

Подробнее

Блок питания импульсный, 50 Вт, 5-24 В Самодельный импульсный

1681

подробнее

SR-12/1A , импульсный блок питания 12В,1А 12В, 1А, индикация работы, в комплекте SR-JDC-PVF (разъем

270

Подробнее

Импульсный блок питания S-350-27 Самодельный

1360

подробнее

Импульсный источник питания / блок питания XK-2412DC / 2 pin / 24V / 150W 9A Самодельный

720

подробнее

Импульсный блок питания (7В, 1А) Самодельный

359

подробнее

Цифровой импульсный блок питания Liyuan LY-1800-15 (15В, 120А) Самодельный

26340

подробнее

Импульсный блок питания S048CM Самодельный

1770

подробнее

Малогабаритный импульсный блок питания Wanptek NPS305D (30В, 5А) Самодельный

5799

подробнее

Блок питания импульсный, 36Вт, 24ВDC, 21,6-29ВDC, 1,5А, 85-264ВAC MEAN WELL HDR-30-24 Самодельный импульсный

1380

подробнее

Блок питания 4. 2V 1.5A BPC-223 Nikon (EH-61, EH-62B) импульсный (4.0*1.7) без шнура Самодельный

1190

подробнее

Faraday 24W/12-24V/DIN, импульсный блок питания, с креплением на DIN-рейку, 12-24В, 2.0-1.0А, 24Вт 24w/12-24v/din – блок питания импульсный с автоматической защитой от перегрузок и перегрева. устройство оснащено световой индикацией: зеленый светодиод горит — норма, не горит — сработала защита. основные характеристики: номинальный выходной ток 2.0-1.0 А; универсальный вход ~85-264 В; выход 12-24 В

1889

Подробнее

Цифровой блок питания на базе Arduino самодельный винтажный

Цифровой блок питания на базе Arduino

Помогите мне, поделившись этим постом

Поделиться

←ПРЕДЫДУЩИЙ РУКОВОДСТВО СЛЕДУЮЩАЯ ЧАСТЬ→

Смотрите мой последний проект по этой ссылке о другой попытке, которая у меня была на цифровом питании. В этом случае TFT-дисплей делал все очень медленным, поэтому мне пришлось использовать другой тип дисплея. В этом случае мы используем простой ЖК-дисплей для печати значений. Схема проста. Мы снижаем напряжение с 230 В до примерно 26 В переменного тока, затем выпрямляем его с помощью полного моста, а затем используем понижающий преобразователь для изменения выходного сигнала в цифровом виде.

ЧАСТЬ 1 — Схема

У вас есть схема для этого проекта ниже. Вам понадобится Arduino, модуль АЦП ADS1115, OLED-дисплей, токовый модуль ACS712, зарядное устройство на базе TP4056 и еще несколько компонентов. У вас есть все значения ниже. После того, как вы выполните подключения, вы можете загрузить код, загрузить его в Arduino и протестировать.

Нам нужно:
1 x Arduino NANO/UNO: LINK eBay
1 x датчик MAX471: LINK eBay
1 понижающий/повышающий преобразователь: LINK eBay
1 ЖК-экран i2c 20×4: LINK eBay
2 10-оборотных потенциометра: LINK eBay
2 переключателя: LINK eBay
1 трансформатор 220–26 В: LINK eBay
1 x полный мостовой выпрямитель: LINK eBay
1 x BD139 NPN: LINK eBay
1 x IRFZ44N n-Mosfet: LINK eBay
1 x 1N4001 диод: LINK eBay
1 x 100 мкГн катушка: LINK eBay
1 x 220 мкФ 9 конденсатор: LINK eBay 90 Конденсатор емкостью 220 мкФ: LINK eBay
1 пара разъемов типа «банан»: LINK eBay
2 подшипника по 22 мм: LINK eBay
2 распечатанных на 3D-принтере ручки: LINK eBay
РЕЗИСТОРЫ: 1x1K, 3x10K, 1x20K: LINK eBay
провод, припой, паяльник, трехмерный корпус и т. д.

ЧАСТЬ 2 — Печатная плата

Начнем с трансформатора, подключенного к полному выпрямителю. Получив 28 В постоянного тока, мы подключаем его к понижающему преобразователю 5 В, а также ко входу схемы понижающего преобразователя. Преобразователь 5 В будет питать цифровую часть, Arduino и ЖК-дисплей. Прежде чем добавить Arduino, убедитесь, что вы установили модуль понижающего преобразователя точно на 5 В и приклейте потенциометр, чтобы он всегда оставался на этом напряжении. Для контроля текущего количества используем датчик MAX 471 на выходе. Для управления напряжением мы используем делитель напряжения и считываем его с одного из аналоговых входов Arduino. Схема понижающего преобразователя изменит выходное значение в соответствии с установленным значением на экране. Мы подключаем ЖК-дисплей и потенциометр с помощью проводов позже.

ЧАСТЬ 3 — Понизить напряжение и исправить

Мы запускаем, уменьшая напряжение. Здесь в Испании основное напряжение 230В. Мы используем трансформатор, чтобы понизить это напряжение до 26 В. Но это по-прежнему напряжение переменного тока, а нам нужен постоянный ток. Для этого нам нужен FULL BRIDGE RECTIFER, и мы получаем только положительную сторону сигнала переменного тока. Но если мы поместим большой конденсатор на выходе, мы сможем сгладить эти пики и получить постоянное напряжение постоянного тока.

Выше вы можете увидеть, как выпрямляется сигнал. Но сигнал все равно переменный, но только с положительной стороны. Поэтому добавляем конденсатор на выходе и получаем стабильный постоянный ток. Ниже вы можете увидеть мой трансформатор, выпрямитель и большой конденсатор. Убедитесь, что напряжение конденсатора достаточно велико. В моем случае это конденсатор на 50В, а выход трансформатора 26В-28В.

ЧАСТЬ 4 — Цепь понижающего преобразователя

Хорошо, теперь у нас есть основной источник постоянного тока 28 В, а небольшой модуль понижающего преобразователя дает нам 5 В для Arduino и ЖК-экрана. Теперь нам нужно изменить выходное напряжение. Мы делаем это с другой схемой понижающего преобразователя, но она управляется Arduino с помощью ШИМ-сигнала. Смотрите мой учебник по конвертерам доллара здесь, в этом видео.
Как видно на схеме, на выходе схемы понижающего преобразователя стоит делитель напряжения. В этом случае это значение будет меньше, чем максимум 15 В, до менее 5 В, чтобы аналоговый вход Arduino мог его прочитать. Это наша обратная связь по напряжению.

В то же время у нас есть датчик тока на выходе, и это наша обратная связь для текущих значений. С помощью этих двух обратных связей мы можем создать ПИД-код и управлять ШИМ-сигналом, подаваемым на полевой МОП-транзистор схемы понижающего преобразователя, и тем самым управлять выходным напряжением. Мы устанавливаем значение на экране для напряжения и тока. Если выход выше, мы изменяем сигнал ШИМ до тех пор, пока напряжение не станет таким же, и мы делаем то же самое для тока.

←ПРЕДЫДУЩИЙ ОБУЧЕНИЕ СЛЕДУЮЩАЯ ЧАСТЬ→

Помогите мне, поделившись этой записью

Джим Ван Сент

Выпуск №131 • Сентябрь/октябрь 2011 г.

Вы когда-нибудь задумывались, как можно жить вне сети, когда солнце не светит на ваши солнечные панели?

Наша система альтернативной энергии в усадьбе основана на постоянном токе напряжением 12 вольт. Это то, что обеспечивает ваш автомобильный аккумулятор. Многие генераторы меньшего размера, купленные в магазине, обеспечивают только переменное напряжение 115 В переменного тока. Они отлично подходят для питания ваших электроинструментов или стандартных бытовых приборов, но довольно неэффективны для зарядки 12-вольтовых аккумуляторов.

Если вы используете 12 В постоянного тока (постоянный ток) для зарядки автомобильного аккумулятора или автономной альтернативной энергетической системы, вам нужен 12-вольтовый генератор постоянного тока.

Как поселенец, не имеющий специальной подготовки, лицензий или пропусков, я хотел недорогое решение для электричества, не требующее специальных навыков или инструментов.

Все мы знаем, что в наших легковых и грузовых автомобилях есть 12-вольтовый генератор переменного тока или генератор, который питается от двигателя. Он снабжает свет, радио и вентилятор отопителя электричеством.

Мой самодельный генератор постоянного тока 12 В

Я хотел производить электричество и не тратить много денег. Моя цель состояла в том, чтобы зарядить разряженный автомобильный аккумулятор, включить радио, зажечь свет в помещении и на улице, запустить компьютер, зарядить батарейки для фонарика и запустить некоторые другие гаджеты с низким энергопотреблением.

В наши дни для нас интересным направлением является поход в местный хозяйственный магазин. Мы ходим по проходам и черпаем идеи для новых проектов, которые надеемся когда-нибудь реализовать. В недавней поездке я заметил нечто необычное. В ряду моек высокого давления за 200-300 долларов я увидел единицу с большим написанным от руки ценником в 25 долларов. Менеджер сказал, что новая стиральная машина была возвращена и не работает, а предполагаемая стоимость ремонта будет больше, чем машина была продана изначально, поэтому они просто пытались от нее избавиться. У него был новый бензиновый двигатель Honda, и он сам по себе должен был стоить более 25 долларов. Водяной насос вышел из строя, но стиральная машина мне не понадобилась. Я имел в виду другой проект.

По дороге домой я заехал на местную авторазборку. Я искал самый большой, дешевый и чистый генератор для грузовиков, который только мог найти на полках запчастей. Владелец быстро понял, что я пытаюсь сделать, вручил мне большой генератор для грузовика и позвонил мне за 20 долларов. Вернувшись к своему верстаку, я покопался и нашел несколько кусков толстого листового металла, чтобы сделать несколько монтажных кронштейнов. Вырезав и приклеив, я смог подобрать место для установки генератора, чтобы его ведущий шкив совпадал с ведущим шкивом газового двигателя с вертикальным валом. Я использовал электрическую дрель, чтобы просверлить несколько отверстий в металлических кронштейнах, чтобы они совпадали с монтажными отверстиями на генераторе. Прочные кронштейны были прикреплены к металлической раме двигателя и бывшему в употреблении генератору с помощью ¼-дюймовых крепежных винтов, стопорных шайб и гаек.

Для меня было проблемой установить шкивы на резиновый ремень нужного размера. Ремни бывают разных форм и размеров, и мне потребовалось три попытки, чтобы подобрать правильный. Размер и глубина канавок шкивов важны для предотвращения преждевременного износа ремня из-за проскальзывания.

Генератор располагался таким образом, чтобы приводной шкив совпадал со шкивом двигателя.

Я собирался сделать сильную пружину для натяжителя ремня. На данный момент я просто использовал несколько прокладок за монтажным кронштейном, чтобы натянуть ремень.

Теперь большой тест. Почти новый бензиновый двигатель завелся с первого рывка шнура стартера.