Преобразователь тока схема: Простой преобразователь 12 — 220 Вольт

Схема простого самодельного инвертора (преобразователя) напряжения 12В

В настоящее время интернет пестрит всевозможными схемами инверторов 12-220 Вольт, которые построены на микросхемах серии TL и полевых транзисторах и нет ни одной схемы максимально простой, на отечественной элементной базе. Я решил заполнить этот пробел.

Предлагаю для повторения очень простую и надежную схему инвертора (преобразователя) напряжения из 12В в 220 Вольт, для энергосберегающей лампы. Схема до безобразия проста и вместе с тем очень надежна, запускается без каких либо проблем сразу, содержит всего два транзистора и три детальки в обвязке — проще не бывает.

Рис. 1. Принципиальная схема простого инвертора напряжения 12В — 220В на двух транзисторах.

В качестве трансформатора использовал ферритовые чашки с такимим размерами: диаметр — 35 мм, высота — 20мм. Намотка данного трансформатора не имеет никаких особенностей. Фото феррита, катушки и собранного трансформатора для инвертора напряжения прикладываю ниже.

Рис. 2. Ферритовые чашки для изготовления трансформатора к инвертору напряжения.

Сперва мотается первичная обмотка, она содержит 14 витков провода диаметром 0,5 мм, после намотки ее нужно обернуть изолентой в один слой. Вторичная обмотка трансформатора мотается проводом диаметром 0.2мм и содержит 220 витков, поверх ее также обматываем изолентой в один слой. Все, трансформатор готов, осталось только собрать половинки и посадить на болтик.

Рис. 3. Каркас трансформатора с намотанными катушками индуктивности.

Рис. 4. Готовый трансформатор для схемы простого инвертора напряжения 12В — 220В.

Методом проб и ошибок подобрал для схемы транзисторы, ориентируясь на минимальный ток потребления схемы. Получилась пара КТ814 и КТ940, затем были подобраны сопротивления и емкость. В результате моих опытов получилась вот такая схема с указанными номиналами, она приведена выше.

Данная конструкция простого инвертора напряжения отлично подходит для питания энергосберегающей лампы мощностью в 8,9,11 Ватт. Лампы мощностью в 20 ватт не хотят работать, скорее всего вторичка слабовата — переделывать я не стал. Лампа мощностью в 9 ватт светит так же ярко как и при питании напрямую от сети переменного тока 220В. Потребляемый ток схемы преобразователя напряжения колеблется в пределах 0.5 — 0.54 Ампера.

Рис. 5. Внешний вид готового устройства в сборе.

Рис. 6. Размеры конструкции в сравнении.

Если использовать вместо транзистора КТ940 транзистор КТ817 и аналогичные то ток, потребляемый схемой инвертора напряжения и лампой, возрастает до величины 0,86 Ампера. Данная конструкция простого инвертора напряжения доступна к изготовлению всем радиолюбителям и начинающим. Преимущества данной конструкции очевидны: простота изготовления и надежность в работе.

Нужно отметить что очень много радиолюбителей проживает в сельской местности и не имеют возможности приобрести импортные детали, к тому же хоть и недорого но стоят денег те же полевые транзисторы, которые при ошибке тут же могут сгореть или выйти из строя, не говоря уже о микросхемах.

Рис. 7. Подключение инвертора напряжения к батарее и энергосберегающей лампе.

Рис. 8. Самодельный инвертор напряжения в работе — ярко горит энергосберегающая лампа.

А чаще всего у сельского радиолюбителя запасы радиодеталей ограничены старым советским телевизором. Вот так и появился простой инвертор напряжения, собранный из деталей, полученых из советского хлама. Имея в распоряжении аккумулятор емкостью в 7 Ампер-Часов нетрудно подсчитать на сколько времени его хватит — проверял лично.

От гелевого китайского аккумулятора эмкостью в 7 Ампер-Часов лампа горит на полной яркости в течении 6 часов, и горит практически до полного разряда аккумуляторной батареи (падение напряжения до 5.5 вольт). Схема надежно запускается и при питании от 9 Вольт. Применение в быту данной конструкции каждый найдет сам для себя.

Автор статьи и конструкции: Сэм ( dimka.kyznecov[собачка]rambler.ru ).

Схема преобразователя напряжения на транзисторе

Повышающие преобразователи напряжения позволяют питать электронные схемы от источников постоянного тока с напряжением ниже, чем того требует электронная схема. Самый широко известный пример использования такого преобразователя это «Power Bank»для телефонов.

В Power Bank установлены аккумуляторные батареи на 3,7 Вольта, а как известно телефон заряжается и питается от зарядных устройств с напряжением чуть более 5 Вольт.

Другой характерный пример, светодиодные фонарики работающие на одной или двух батарейках типа AA. Потребитель, как правило, не задумывается, а номинальное рабочее напряжение белого светодиода чуть более 3-х Вольт. Это напряжение не может обеспечить пара солевых или алкалиновых или литий-ионных батареек. Мы приведём 2 схемы повышающих преобразователей напряжения пригодных для питания светодиодов.

Первая принципиальная электрическая схема —  это схема светодиодного фонарика с напряжением питания от 1 В на 1 транзисторе см рис.1.

Рис. 1. Схема светодиодного фонарика с питанием от 1 батарейки типа AA.

Схема сохраняет работоспособность при напряжении питания от 1 Вольта до 3 Вольт. Катушка L1 содержит 40 витков провода диаметром 0,2 … 0,3 мм с отводом от середины. Катушку наматывают в 2-4 слоя на маленьком ферритовом сердечнике, например, от старого радиоприёмника.

Вторая принципиальная электрическая схема —  это схема светодиодного фонарика с напряжением питания от 2 В см. рис.2.

Рис. 2. Схема светодиодного фонарика с питанием от 2-х батареек типа AA.

Схема сохраняет работоспособность при напряжении питания от 2 Вольт до 3 Вольт. Катушка L1 содержит 40 витков провода диаметром 0,2 … 0,3 мм с отводом от середины. Катушку наматывают в 2-4 слоя на маленьком ферритовом сердечнике, например, от старого радиоприёмника.

Схемы преобразователей напряжения рис.1 и рис. 2 совершенно идентичны, но в схеме рис. 2 в 2 раза выше напряжение питания. В результате преобразователь напряжения работает более эффективно, что позволяет запитать сразу 5 светодиодов. Схема рис. 2. повышает напряжение до 6 и 9 Вольт.

Мы сняли осциллограмму в 2-х точках схемы см. рис. 3.

 

Рис. 3 Осциллограмма схемы рис. 2

Красный луч на осциллограмме рис. 3 получен на коллекторе транзистора, а жёлтый луч на крайнем правом конденсаторе см. рис. 2. Общая точка в схеме — эмиттер транзистора и  — батареи питания.

Обратите внимание, жёлтый луч — отрицательное напряжение относительно общей точки, а красный луч — положительное. Преобразователь напряжения рис. 2 может создавать двухполярное напряжение питания. Частота на которой работает преобразователь равна 576 кГц, но она не стабильна, зависит от напряжения батарей, индуктивности катушки L1 и величины сопротивления резистора.

Мы измерили напряжение питания схемы во время работы и потребляемый ток см. рис. 4.

Рис. 4. Измерение потребляемого тока и напряжения питания схемы преобразователя напряжения.

Преобразователь тока в напряжение на ОУ

В радиотехнике часто возникает необходимость в преобразователях. Многие источники сигнала имеют токовый выход. К таким источникам относятся ЦАПы, фоторезисторы, фототранзисторы и др… Для последующих манипуляций с сигналом необходимо преобразовывать его в напряжение. Рассмотрим проверенный временем преобразователь тока в напряжение на ОУ с разными источниками сигнала. 

Преобразователь тока в напряжение

Преобразователь тока в напряжение (или сокращенно I-U преобразователь) — это схемное решение, позволяющее преобразовывать  выходной токовый сигнал источника в напряжение. 

Так же его называют усилитель — преобразователь сопротивления. Такое название в технической литературе было дано за то, что простейший преобразователь тока в напряжение — это резистор. 

Вся магия преобразования происходит по закону дедушки Ома. Ток i_вх протекая через резистор R  вызывает на нем падение напряжение U_вых. Величина этого напряжения  прямо пропорциональна произведению сопротивления резистора и входного тока. Пожалуй формулой все звучит даже проще:

U_вых = R × i_вх

Основной недостаток использования одного резистора состоит в его ненулевом сопротивлении. Это обстоятельство становится серьезной проблемой, когда источник не в состоянии обеспечить необходимый уровень напряжения на резисторе. Результатом буду просадки напряжения на выходе.

Еще больше сопротивление сказывается на работе преобразователя, если у источника тока малый выходной рабочий диапазон. К таким источникам относится, например, фотодиод. Его выходной ток составляет единицы мкА.

В случае же ЦАПа, особенно высококачественного, использование резистора для преобразования предпочтительнее. Почему и зачем читайте в статье Резистор для ЦАП с токовым выходом. Это обусловлено некоторыми фазовыми проблемами схем, которые будут рассмотрены. К счастью для нас, источникам вроде фотодиода фазовые искажения безразличны. 

Схема преобразователя ток-напряжение на ОУ

Схема преобразователя тока в напряжение, совсем не нова, но проверенна и безотказна. В общем виде она выглядит следующим образом:

Ток сигнала i_вх втекает в инвертирующий вход. Поскольку входной ток идеального ОУ равен нулю, то весь входящий ток поступает на резистор R цепи обратной связи. Этот ток создает на резисторе падение напряжения по закону все того же Ома.

Как результат ОУ будет стараться поддерживать на сопротивлении нагрузки R_Н напряжение, пропорциональное величине входного тока. Коэффициент усиления схемы в, таком случае, имеет размерность сопротивления. Что еще раз объясняет советское название усилитель-преобразователь сопротивления:

K = U_вых ÷ i_вх = R

Преобразователь для заземленного источника

Рассмотрим несколько схем преобразователя тока в напряжение на ОУ, подходящие для любого случая. Начнем со схемы преобразователя для фотодиода.

Направление протекания тока показано стрелкой, и для данного случая величина выходного напряжения составит:

U_вых = − i_вх × R

Знак минус появляется из-за выбранного направления протекания тока фотодиода. (Указано стрелкой на схеме выше)

На этой схеме так же показан дополнительный резистор в 1 МОм, с неинвертирующего(+) входа ОУ на землю. Схема останется работоспособной и без этого резистора, а вход операционного усилителя в таком случае заземляется напрямую.

Однако имея резистор в 1 МОм в цепи обратной связи, на каждый 1 мкА входного тока на выходе будет создан 1 Вольт напряжения. При таком коэффициенте усиления (миллион раз) резистор желателен из-за неидеальности операционных усилителей.

Преобразователь тока в напряжение используют и с источниками сигнала, подключенными к шине питания. Такая схема часто применяется с элементами вроде фототранзисторов. Фототранзистор потребляет (пропускает) ток, под действием внешнего источника света, положительной шины питания.

Преобразователь тока в напряжение для незаземленного источника

Такой преобразователь отличается наличием второго токочувствительного резистора в цепи прохождения сигнального тока, который заземлен. Схема симметричного преобразователя ток-напряжение это подобие дифференциального усилителя.

В следствии падения напряжения так же и на заземленном резисторе, потенциал входа ОУ падает ниже потенциала земли, а на выходе устанавливается напряжение:

U_вых = −2 × i_вх × R

Симметричный преобразователь тока в напряжение — пример операционной схемы, которой необходим незаземленный (плавающий) источник сигнала. Таким источником может послужить все тот же фотодиод. При этом фотодиод может быть вынесен за пределы платы. Для еще большей минимизации помех, желательно использовать экранированный кабель, экран которого должен быть соединен с землей.

Заключение

Рассмотренные схемы используются повсеместно. Они прекрасно подходят для токовых источников с плавным изменением сигнала. Для ЦАПов же предпочтительнее использование резистора. О том, чем это лучше, и как правильно согласовать резистор со следующим каскадом читайте в статье Резистор для ЦАП с токовым выходом.

Материал подготовлен исключительно для сайта AudioGeek.ru

Follow @AudioGeek_ru

Преобразователи напряжения. Виды и устройство. Работа

Преобразователем напряжения называется устройство, которое изменяет вольтаж цепи. Это электронный прибор, который используется для изменения величины входного напряжения устройства. Преобразователи напряжения могут повышать или понижать входное напряжение, в том числе менять величину и частоту первоначального напряжения.

Необходимость применения данного устройства преимущественно возникает в случаях, когда необходимо использовать какой-либо электрический прибор в местах, где невозможно использовать имеющиеся стандарты или возможности электроснабжения. Преобразователи могут использоваться в виде отдельного устройства либо входить в состав систем бесперебойного питания и источников электрической энергии. Они широко применяются во многих областях промышленности, в быту и других отраслях.

Устройство

Для преобразования одного уровня напряжения в иное часто используют импульсные преобразователи напряжения с применением индуктивных накопителей энергии. Согласно этому известно три типа схем преобразователей:

• Инвертирующие.
• Повышающие.
• Понижающие.

Общими для указанных видов преобразователей являются пять элементов:

• Ключевой коммутирующий элемент.
• Источник питания.
• Индуктивный накопитель энергии (дроссель, катушка индуктивности).
• Конденсатор фильтра, который включен параллельно сопротивлению нагрузки.
• Блокировочный диод.

Включение указанных пяти элементов в разных сочетаниях дает возможность создать любой из перечисленных типов импульсных преобразователей.

Регулирование уровня выходящего напряжения преобразователя обеспечивается изменением ширины импульсов, которые управляют работой ключевого коммутирующего элемента. Стабилизация выходного напряжения создается методом обратной связи: изменение выходного напряжения создает автоматическое изменение ширины импульсов.

Типичным представителем преобразователя напряжения также является трансформатор. Он преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения. Данное свойство трансформатора широко применяется в радиоэлектронике и электротехнике.

Устройство трансформатора включает следующие элементы:

• Магнитопровод.
• Первичная и вторичная обмотка.
• Каркас для обмоток.
• Изоляция.
• Система охлаждения.
• Другие элементы (для доступа к выводам обмоток, монтажа, защиты трансформатора и так далее).

Напряжение, которое будет выдавать трансформатор на вторичной обмотке, будет зависеть от витков, которые имеются на первичной и вторичной обмотке.

Существуют и другие виды преобразователей напряжения, которые имеют иную конструкцию. Их устройство в большинстве случаев выполнено на полупроводниковых элементах, так как они обеспечивают значительный коэффициент полезного действия.

Принцип действия

Преобразователь напряжение вырабатывает напряжение питания необходимой величины из иного питающего напряжения, к примеру, для питания определенной аппаратуры от аккумулятора. Одним из главных требований, которые предъявляются к преобразователю, является обеспечение максимального коэффициента полезного действия.

Преобразование переменного напряжения легко можно выполнить при помощи трансформатора, вследствие чего подобные преобразователи постоянного напряжения часто создаются на базе промежуточного преобразования постоянного напряжения в переменное.

• Мощный генератор переменного напряжения, который питается от источника исходного постоянного напряжения, соединяется с первичной обмоткой трансформатора.
• Переменное напряжение необходимой величины снимается с вторичной обмотки, которое потом выпрямляется.
• В случае необходимости постоянное выходное напряжение выпрямителя стабилизируется при помощи стабилизатора, который включен на выходе выпрямителя, либо с помощью управления параметрами переменного напряжения, которое вырабатывается генератором.
• Для получения высокого кпд в преобразователях напряжения используются генераторы, которые работают в ключевом режиме и вырабатывают напряжение с использованием логических схем.
• Выходные транзисторы генератора, которые коммутируют напряжение на первичной обмотке, переходят из закрытого состояния (ток не течет через транзистор) в состояние насыщения, где на транзисторе падает напряжение.
• В преобразователях напряжения высоковольтных источников питания в большинстве случаев применяется эдс самоиндукции, которая создается на индуктивности в случаях резкого прерывания тока. В качестве прерывателя тока работает транзистор, а первичная обмотка повышающего трансформатора выступает индуктивностью. Выходное напряжение создается на вторичной обмотке и выпрямляется. Подобные схемы способны вырабатывать напряжение до нескольких десятков кВ. Их часто применяют для питания электронно-лучевых трубок, кинескопов и так далее. При этом обеспечивается кпд выше 80%.

Виды

Преобразователи можно классифицировать по ряду направлений.

Преобразователи напряжения постоянного тока:

• Регуляторы напряжения.
• Преобразователи уровня напряжения.
• Линейный стабилизатор напряжения.

Преобразователи переменного тока в постоянный:

• Импульсные стабилизаторы напряжения.
• Блоки питания.
• Выпрямители.

Преобразователи постоянного тока в переменный:

Преобразователи переменного напряжения:

• Трансформаторы переменной частоты.
• Преобразователи частоты и формы напряжения.
• Регуляторы напряжения.
• Преобразователи напряжения.
• Трансформаторы разного рода.

Преобразователи напряжения в электронике в соответствии с конструкцией также делятся на следующие типы:

• На пьезоэлектрических трансформаторах.
• Автогенераторные.
• Трансформаторные с импульсным возбуждением.
• Импульсные источники питания.
• Импульсные преобразователи.
• Мультиплексорные.
• С коммутируемыми конденсаторами.
• Бестрансформаторные конденсаторные.

Особенности

• При отсутствии ограничений по объему и массе, а также при высоком значении питающего напряжения преобразователи рационально использовать на тиристорах.
• Полупроводниковые преобразователи на тиристорах и транзисторах могу быть регулируемыми и нерегулируемыми. При этом регулируемые преобразователи могут применяться как стабилизаторы переменного и постоянного напряжения.
• По способу возбуждения колебаний в устройстве могут быть схемы с независимым возбуждением и самовозбуждением. Схемы с независимым возбуждением выполняются из усилителя мощности и задающего генератора. Импульсы с выхода генератора направляются на вход усилителя мощности, что позволяет управлять им. Схемы с самовозбуждением – это импульсные автогенераторы.

Применение

• Для распределения и передачи электрической энергии. На электростанциях генераторы переменного тока обычно вырабатывается энергия напряжением 6—24 кВ. Для передачи энергии на дальние расстояния выгодно использовать большее напряжение. Вследствие этого на каждой электростанции ставят трансформаторы, повышающие напряжение.
• Для различных технологических целей: электротермических установок (электропечные трансформаторы), сварки (сварочные трансформаторы) и так далее.
• Для питания различных цепей;

— автоматики в телемеханике, устройств связи, электробытовых приборов;
— радио- и телевизионной аппаратуры.

Для разделения электрических цепей данных устройств, в том числе согласования напряжений и так далее. Трансформаторы, применяемые в данных устройствах, в большинстве случаев имеют малую мощность и невысокое напряжение.

• Преобразователи напряжения практически всех типов широко применяются в быту. Блоки питания многих бытовых приборов, сложных электронных устройств, инверторные блоки широко используются для обеспечения требуемого напряжения и обеспечения автономного энергоснабжения. К примеру, это может быть инвертор, который может быть использован для аварийного или резервного источника питания бытовых приборов (телевизор, электроинструмент, кухонная техника и так далее), потребляющих переменный ток напряжением 220 Вольт.
• Наиболее дорогими и востребованными в медицине, энергетике, военной сфере, науке и промышленности являются преобразователи, которые имеют выходное переменное напряжение с чистой формой синусоиды. Подобная форма пригодна для работы устройств и приборов, которые имеют повышенную чувствительность к сигналу. К ним можно отнести измерительную и медицинскую аппаратуру, электрические насосы, газовые котлы и холодильники, то есть оборудование, в составе которых имеются электромоторы. Преобразователи часто необходимы и для продления времени службы оборудования.

Достоинства и недостатки

К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

• Обеспечение контроля входного и выходного режима тока. Эти устройства трансформируют переменный ток в постоянный, служат в качестве распределителей напряжения постоянного тока и трансформаторов. Поэтому их часто можно встретить в производстве и быту.
• Конструкция большинства современных преобразователей напряжения имеет возможность переключения между разным входным и выходным напряжением, в том числе предполагает выполнение подстройки выходного напряжения. Это позволяет подбирать преобразователь напряжения под конкретный прибор или подключаемую нагрузку.
• Компактность и легкость бытовых преобразователей напряжения, к примеру, автомобильных преобразователей. Они миниатюрны и не занимают много места.
• Экономичность. КПД преобразователей напряжения достигает 90%, благодаря чему существенно экономится энергия.
• Удобство и универсальность. Преобразователи позволяют подключать быстро и легко любой электроприбор.
• Возможность передачи электроэнергии на дальние расстояния благодаря повышению напряжения и так далее.
• Обеспечение надежной работы критических узлов: охранных систем, освещения, насосов, котлов отопления, научного и военного оборудования и так далее.

К недостаткам преобразователей напряжения можно отнести:

• Восприимчивость преобразователей напряжения к повышенной влажности (кроме преобразователей, специально созданных для работы на водном транспорте).
• Занимают некоторое место.
• Сравнительно высокая цена.

Похожие темы:

Простые преобразователи — напряжение-ток и ток-напряжение.

В радиолюбительской практике при конструировании различных измерительных приборов возникает необходимость преобразовать измеряемое напряжение в ток, ток в напряжение. Для этого применяют различные схемы с большим количеством микросхем. Для решения этого вопроса существует ряд простых решений выполненных на простой элементной базе и комплектующих, что в конечном итоге это может повторить любой начинающий радиолюбитель с минимальным навыком в конструировании радиоаппаратуры.

Преобразователь «напряжение — ток».

Рис.1.

Приведенной принципиальной схеме такого преобразователя показанного на рис.1. коллекторный ток транзистора VT4 определяется выражением:

Ikvt4 = Uвх/R1.

Этот ток вызывает падение напряжения на переходе коллектор — эмиттер транзистора VT1. Так как VT1 и VT2 — одного типа, то напряжение на VT2 будет аналогичным, и, соответственно, протекающий через VT2, VT3 ток будет совпадать с током в VT4.

Максимальный выходной ток определяется допустимой мощностью рассеивания транзистора VT3. Для токов выше 5 мА нелинейность преобразования составляет не более 1%. В качестве DA1 можно использовать любой ОУ серий К544. К574, включенный по типовой схеме.

Преобразователь «ток-напряжение».

Принципиальная схема преобразователя ток-напряжение показана на рис.2. Он построен по принципу усиления напряжения, которое возникает при протекании тока через резистор R6. Схема обеспечивает работу согласно формуле:

Uвых = К*Iвх.

Коэффициент преобразования схемы можно узнать по формуле:

К = R6*(R3/R4).

Рис.2.

Для настройки ОУ при Iвх = 0 служит резистор R2. Часть входного тока ответвляется в цепь R1, R2, R3. Резистор R6 самодельный проволочный выполненный из нихрома.

Пороговый ограничитель тока.

Работа ограничителя выходного тока, схема которого показана на рис.3 основана на шунтировании базовой цепи ключевого транзистора. При входном напряжении, не превышающем пороговое напряжение стабилитрона VD1, транзистор VT1 закрыт, к базе VT2 прилагается полное входное напряжение, и выходной ток определяется резистором R3.

Рис.3.

Как только входное напряжение превысит пороговое напряжение стабилитрона VD1, открывается транзистор VT1, уменьшается напряжение на базе VT2 и уменьшается выходной ток. Крутизну вольт — амперной характеристики ограничителя можно регулировать резисторами R2, R4 (с увеличением R2 крутизна увеличивается, с увеличением R4 крутизна уменьшается).

Материал подготовил Ю. Замятин, (UA9XPJ).

Схемы преобразователей частоты и числа фаз

§ 52. Схемы преобразователей частоты и числа фаз

Преобразователи частоты и числа фаз — это автономные инверторы, предназначенные для преобразования постоянного тока в трехфазный и изменения частоты в широких пределах для питания трехфазных асинхронных и синхронных (вентильных) тяговых двигателей. При этом во время пуска и разгона локомотива частота выходного напряжения должна быть наименьшей, а при высшей скорости движения — наибольшей. Известны различные схемы автономных инверторов (с междуфазовой коммутацией, с двухступенчатой коммутацией и др. и снизить размеры и массу конденсатора Ск). Продол-

жительность работы каждого главного теристора УБб — УБ4 без учета коммутации и времени протекания реактивного тока через обратные диоды (Уй1 — Уйб) составляет ‘/а периода, т. е. использование тиристоров при двухступен-

чатой коммутации выше, чем при междуфазовой коммутации. Для закрытия, например, тиристора VS6 при полярности конденсатора Ск, показанной на рис. \37,а, открывают тиристоры VS1 и VS3. Это приводит к разряду конденсатора Ск через LK, VS3, VD1 и VS7. Во время разряда на тиристор VS6 действует обратное напряжение, вызывающее почти мгновенное его закрытие. После разряда конденсатора Ск накопленная в реакторе LK магнитная энергия, превращаясь в электрическую, вновь заряжает конденсатор Ск, но с обратной полярностью, необходимой для закрытия очередного тиристора VS7, VS8. Аналогичен процесс и закрытия тиристоров VS9 —VS11.

Напряжение подзаряда Un должно соответствовать наибольшему возможному значению входного напряжения Udmax Исходя из напряжения U„ и учитывая необходимое время действия на главные тиристоры VS6 — VS11 обратного напряжения для восстановления у них после прекращения тока запирающих свойств, параметры коммутирующего контура определяют уравнением

KjB = (я — 2 aresin /тта;//»‘/Ск) |/C,i„

С г, min

где к, — коэффициент надежности; tB — время, необходимое для восстановления у главных тиристоров запирающих свойств,

Лтах — ВОЗМОЖНЫЙ НЭИбоЛЬШИЙ ТОК ТИрИСТО-

ра; UHml„ — возможное наименьшее напряжение иа выходе источника подзаряда, частота которого в 3 раза выше частоты выходного напряжения автономного инвертора.

В результате открытия и закрытия тиристоров в определенной последовательности формируется трехфазное напряжение ступенчатой формы, которое подается на обмотку статора асинхронного двигателя AT Д. Уровень напряжения на статорной обмотке определяется выпрямленным напряжением Ud, поступающим на вход инвертора. Частоту питания этой обмотки регулируют, изменяя частоту переключения тиристоров. Чтобы асинхронный двигатель, работающий при разных частотах, имел высокие значения к.п д, коэффициента мощности и перегрузочную способность, необходимо одновременно с изменением частоты примерно в той же степени изменять и значение напряжения.

Автономные инверторы напряжения с двухступенчатой коммутацией имеют ряд преимуществ по сравнению с такими же инверторами с междуфазовой коммутацией. Благодаря разделению процессов в коммутирующих цепях я фазах нагрузки выше надежность коммутации при регулировании частоты и напряжения в широких пределах и изменениях нагрузки и коэффициента мощности. Такие инверторы имеют жесткую внешнюю характеристику, при которой выходное напряжение почти не зависит от нагрузки в широком диапазоне изменения частоты.

Преобразователи вентильных тяговых двигателей опытных электровозов ВЛ80В-П29, ВЛ80В-1130 и ВЛ83-001 выполнены с неявно выраженным звеном постоянного тока соответственно с двух-(рис. 137,6) и четырехзонным (рис. 137,в) регулированием напряжения. В этих преобразователях одни и те же тиристоры осуществляют выпрямление переменного тока на входе в обмотку якоря (расположена на статоре) тягового двигателя (сетевая коммутация) и коммутацию тока в самой якорной обмотке в соответствии с изменением положения ротора (машинная коммутация). Это обеспечивает более высокий к.п.д. по сравнению с к.п.д. системы, имеющей явное звено постоянного тока, где в любой момент времени цепь тока замыкается последовательно через два комплекта вентилей — выпрямляющие и коммутирующие

Для 12-осного электровоза при мощности продолжительного режима 10,8 МВт разработано ВЭлНИИ два варианта преобразователя и системы управления. В первом варианте за основу принят автономный инвертор напряжения с амплитудным регулированием, в котором применен тиристорный выпрямитель с принудительной коммутацией (использован опыт разработки электровоза ВЛ80а-751, см. рис. 137,а). Во втором варианте для преобразователя принята схема рис. 138.

Преобразователь состоит из выпрямителя, фильтра £фСф и автономного инвертора напряжения с широтно-импуль-сной модуляцией. Выпрямитель представляет собой два полууправляемых моста 1)11 и 1)12, соединенных последователь-

Рис. 138. Схема преобразователя со звеном постоянного тока

но по цепи постоянного тока Мост £/2/ включен в работу постоянно; при отсутствии нагрузки иа инверторе конденсатор Сф заряжается до амплитуды напряжения вторичной обмотки трансформатора за вычетом падения напряжения Дб’зд в выпрямителе: £/Сф = /Титр — — Д£/во. При работе инвертора напряжение’ 1670 В иа фильтровом конденсаторе поддерживается за счет фазового регулирования моста 1Л2. В принципе мост 1Л1 можно было бы выполнить неуправляемым, схема в этом случае является более гибкой, так как в этом случае закрытием моста можно исключить подпитку от трансформатора при коротком замыкании в цепи промежуточного звеиа постоянного напряжения или при опрокидывании инвертора.ЬкСкзкв = 152 мкс.

Время выключения будет составлять 152:2 = 76 мкс. Коммутирующие реакторы включены в цепь силового тока и, кроме своего основного назначения, ограничивают скорость нарастания тока.

⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒

Преобразователь напряжения МТЗ-80 / 82 / 1221: схема и подключение

Ранее мы рассказали о функциях преобразователей напряжения тракторов МТЗ. Сегодня вы узнаете, чем отличаются при подключении преобразователи напряжения МТЗ 80, а также отличительные особенности устройств различных моделей.

Мы рассмотрим самые популярные приборы – это ПН 14 и ПН 15.

Преобразователи МТЗ 1221, 80, 82 – параметры ПН 15 А 12-24

Устройство весит не более 0,5 кг. Рассчитано на использование при 10 до 80 градусов. Данную температуру нагрева не рекомендуется превышать. Помните, что, если прибор не работает, скорее всего подключение преобразователя напряжения МТЗ 80 выполнено с ошибкой.

Проверьте схему соединения АКБ более тщательно.

Современные приборы ПН 15 А 12-24 обычно устанавливаются в схемах электрооборудования для максимально быстрой зарядки аккумуляторов. Как правило, мотор машины запускается стартером. Здесь имеется напряжение в 12 Вольт.

Максимальное потребление тока – также 12 Вольт. Если вы подключаете преобразователь напряжения МТЗ 80 модели ПН 15 А 12-24, помните, что прибор измеряет входящий ток при 13,5 В с силой 12 Ампер.

Выходная сила в 8 Ампер наблюдается при 24 В.

Преобразователь напряжения МТЗ ПН 14-28 В-8А – особенности

Прибор ПН 14-28 В-8А применяется для быстрого заряда аккумулятора 24 Вольт. Имеет прочный корпус, изготовлен из самых надежных материалов. Весит около 0,5 кг. Для удобства монтажа и доставки имеет компактный размер.

Коэффициент полезного действия – 88%. Если подключение преобразователя напряжения МТЗ 80 выполнено с ошибкой, или достигнуто превышение силы тока в 8 Ампер, прибор выключается автоматически.

Также устройство не работает при коротком замыкании или превышении выходного напряжения.

Как подключить преобразователь напряжения МТЗ 80?

Ниже мы опубликуем фото схемы подключения ПН 14 (141).3759-РК.

Однако не забывайте, что перед подключением устройства нужно ознакомится с рекомендациями производителя, а также изучить технические характеристики современного прибора.

Источник: https://mtzrostov.ru/

Рекомендуем: Пусковой двигатель пд 10

191.3759-01 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ МТЗ-1221 (14/28)

Преобразователь напряжения (конвертер) – это устройство для изменения уровня тока, питающего электрооборудование. Среди различных направлений применения этих приборов – их использование в схемах электроснабжения транспортных средств, оснащенных устройствами с разным напряжением потребляемого тока.

Все электрооборудование тракторов BELARUS, за исключением аккумуляторов, рассчитано на потребление безопасного для жизни и здоровья человека постоянного тока в 12 вольт и соединено по схеме, использующей в качестве одного из проводов металлические детали машины.

Входящие в состав электрооборудования тракторов МТЗ конвертеры выполняют преобразование выдающего 12 вольт генератора машины в необходимые для зарядки аккумуляторных батарей 24 вольта.

Модели, используемые в системах электрооборудования тракторов МТЗ

Используемые в системах электрооборудования тракторной техники преобразователи напряжения вместе с повышением постоянного тока с 12 до 24 вольт выполняют ряд защитных функций, направленных как на сохранение самого преобразовательного устройства, так и на защиту аккумулятора.

ПН 15А 12-24

Устройство ПН 15А 12-24 используется в схемах зарядки дополнительного аккумулятора тракторных машин, оснащенных стартерным устройством для запуска силовой установки с напряжением 24 вольта и рассчитанными на потребление тока 12 вольт остальными бортовыми электроприборами.

Преобразователь ПН 15А 12-24 изменяет входной ток с силой 12 ампер при 13,5 В в выходной с силой 8 ампер при 24 В.

Прибор выполняет следующие защитные функции:

1. Отключение подачи тока на аккумулятор при достижении 16,5 вольт;
2. Отключение преобразовательного устройства при его неправильном подсоединении к аккумулятору;
3. Выключение преобразователя, когда на АКБ менее 10 вольт;
4. Выключение прибора при значительном превышении параметров выходного тока.

Устройство весом 0,48 кг с размерами 18х8х4 см работает только при правильно собранной схеме соединения аккумуляторных батарей. Прибор рассчитан на работу в диапазоне температур его нагрева от 10 до 80 градусов и снабжен системой автоматического выключения и включения при достижении этих температур.

Преобразовательное устройство ПН 14-28 В-8А

Устройство ПН 14-28 В-8А, используемое для зарядки 24 вольтовых аккумуляторов тракторной техники, оснащенных электрооборудованием 12 В.

Преобразующее постоянный входной восьми амперный ток с напряжением от 18 до 32 вольт в выходной той же силы с 24 вольта устройство весом 0,4 кгс размерами 16,5х8,0х4,5 см имеет коэффициент полезного действия 88% и оснащено системой защиты, отключающей прибор при достижении током уровня силы, равной 8-ми амперам.

Не создающий во время работы помех прибор также оснащен защитой от короткого замыкания и повышения выходного напряжения.

Источник: https://traktoramtz.com/uzly-i-agregaty/preobrazovatel-napryazheniya.html

Статья по теме: Схема переключения передач МТЗ-80 старого образца

Преобразование сигнала напряжения в ток

| Операционные усилители

В измерительных схемах сигналы постоянного тока часто используются как аналоговые представления физических измерений, таких как температура, давление, расход, вес и движение. Чаще всего используются сигналы постоянного тока вместо сигналов постоянного напряжения , потому что сигналы тока точно равны по величине во всем контуре последовательной цепи, несущем ток от источника (измерительного устройства) к нагрузке (индикатору, записывающему устройству или контроллер), тогда как сигналы напряжения в параллельной цепи могут изменяться от одного конца к другому из-за резистивных потерь в проводе.Кроме того, токочувствительные инструменты обычно имеют низкое сопротивление (в то время как датчики напряжения имеют высокое сопротивление), что дает токочувствительным инструментам большую устойчивость к электрическим помехам.

Чтобы использовать ток в качестве аналогового представления физической величины, мы должны иметь какой-то способ генерировать точную величину тока в сигнальной цепи. Но как нам сгенерировать точный сигнал тока, если мы можем не знать сопротивления контура? Ответ состоит в том, чтобы использовать усилитель, предназначенный для удержания тока на заданном значении, подавая необходимое или меньшее напряжение на цепь нагрузки для поддержания этого значения.Такой усилитель выполняет функцию источника тока . Операционный усилитель с отрицательной обратной связью — идеальный кандидат для такой задачи:

Предполагается, что входное напряжение в этой цепи поступает от некоторого типа физического преобразователя / усилителя, откалиброванного для получения 1 вольт при 0 процентах физического измерения и 5 вольт при 100 процентах физического измерения. Стандартный диапазон аналогового сигнала тока составляет от 4 мА до 20 мА, что означает от 0% до 100% диапазона измерения, соответственно.При входном напряжении 5 В на резистор 250 Ом (прецизионный) будет приложено 5 В, что приведет к току 20 мА в цепи большого контура (с нагрузкой R ). Не имеет значения, какое значение сопротивления R _{нагрузки} или какое сопротивление провода присутствует в этом большом контуре, если операционный усилитель имеет достаточно высокое напряжение источника питания для вывода напряжения, необходимого для протекания через него 20 мА. R _{нагрузка} . Резистор 250 Ом устанавливает соотношение между входным напряжением и выходным током, в этом случае создавая эквивалент 1–5 В на входе / 4–20 мА на выходе.Если бы мы преобразовывали входной сигнал 1–5 В в выходной сигнал 10–50 мА (более старый, устаревший стандарт для промышленных приборов), мы бы вместо этого использовали прецизионный резистор 100 Ом.

Другое название этой схемы — усилитель крутизны . В электронике крутизна — это математическое отношение изменения тока к изменению напряжения (ΔI / Δ V), которое измеряется в единицах Сименс, той же единице, которая используется для выражения проводимости (математическая величина, обратная сопротивлению: ток / напряжение). .В этой схеме коэффициент крутизны фиксируется величиной резистора 250 Ом, что дает линейную зависимость выходной ток / входное напряжение.

ОБЗОР:

• В промышленности сигналы постоянного тока часто используются вместо сигналов постоянного напряжения в качестве аналоговых представлений физических величин. Ток в последовательной цепи абсолютно одинаков во всех точках этой цепи независимо от сопротивления проводки, тогда как напряжение в параллельно подключенной цепи может изменяться от конца к концу из-за сопротивления проводов, что делает сигнализацию тока более точной от «передачи» до «принимающий» инструмент.
• Сигналы напряжения относительно легко генерировать непосредственно с преобразователей, тогда как точные сигналы тока — нет. Операционные усилители могут быть легко использованы для «преобразования» сигнала напряжения в сигнал тока. В этом режиме операционный усилитель будет выдавать любое напряжение, необходимое для поддержания правильного значения тока через сигнальную цепь.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Преобразователь напряжения в ток

— Приложения

Преобразователь напряжения в ток или Преобразователь напряжения в ток — это электронная схема, которая создает ток, пропорциональный приложенному входному напряжению.Обычно он поддерживает ток нагрузки на уровне, не зависящем от изменения импеданса нагрузки. В этой статье мы увидим различные преобразователи V-I на базе операционных усилителей, их работу и приложения. В основном преобразователь V-I имеет три схемы.

Преобразователь напряжения с плавающей нагрузкой в ​​ток

Рис. 1 Цепь преобразователя напряжения с плавающей нагрузкой в ​​ток

Цепь преобразователя напряжения с плавающей нагрузкой в ​​ток, как показано на рисунке 1. Вход V _i подается на неинвертирующую клемму.V _o — выходное напряжение. Сопротивление R, подключенное к инвертирующей клемме операционного усилителя, заземлено. Нагрузочный резистор (R _L ) в этой цепи преобразователя V-I является плавающим. Он называется плавающим, потому что сопротивление нагрузки не связано с землей.

Анализ

Анализ схемы преобразователя VI показан на рисунке 2. Поскольку операционный усилитель идеален и присутствует отрицательная обратная связь, напряжение инвертирующего вывода (V _— ) равно напряжению неинвертирующего вывода. (V ₊ = V _i ) в соответствии с концепцией виртуального сокращения .

В _— = В ₊ = В _и

Токи, входящие в обе клеммы операционного усилителя, равны нулю, поскольку операционный усилитель идеален.

Рис. 2 Схема преобразователя напряжения с плавающей нагрузкой в ​​ток Анализ

Пропустить ток I через резистор R.

(1)

Применить KCL на узле Q

(2)

Из уравнений (1) и (2) имеем

Если входное напряжение V _i и сопротивление (R) фиксировано, то ток нагрузки (I _L ) не зависит от сопротивления нагрузки (R _L ).

Преобразователь напряжения заземления в ток

Рис. 3 Цепь преобразователя напряжения заземленной нагрузки в ток

Цепь преобразователя напряжения заземленной нагрузки в ток, как показано на рисунке 3. Входное напряжение V _и подается, как показано на рисунке 3. V _или — это выходное напряжение. Сопротивление R ₁ , подключенное к инвертирующей клемме операционного усилителя, заземлено. Нагрузочный резистор (R _L ) заземлен в этой цепи V-I преобразователя. Он называется заземленным, потому что сопротивление нагрузки связано с землей.

Анализ

Анализ схемы преобразователя V-I показан на рисунке 4. Пусть напряжение узла Q равно V ₁ . Поскольку операционный усилитель идеален и присутствует отрицательная обратная связь, напряжение инвертирующего терминала (V _— ) равно напряжению неинвертирующего терминала (V ₊ = V ₁ ), согласно виртуальный короткий концепт .

В _— = В ₊ = В ₁

Токи, входящие в обе клеммы операционного усилителя, равны нулю, поскольку операционный усилитель идеален.

Рис. 4 Анализ преобразователя V-I

Пусть ток I ₁ и I ₂ протекает через резистор R ₁ и R ₂ соответственно.

(3)

(4)

Применить KCL на узле P

(5)

Из уравнений (3), (4) и (5) имеем

Следовательно,

или можно записать как

(6)

Ток I ₃ , I ₄ и I _L протекает через резистор R ₃ , R ₄ и R _L соответственно.

(7)

(8)

Применить KCL на узле Q

(9)

Из уравнений (7), (8) и (9) имеем

Теперь введите значение V ₁ из уравнения (6)

Если

Тогда

Если входное напряжение V _i и сопротивление (R_3) фиксированы, то ток нагрузки (I _L ) не зависит от сопротивления нагрузки (R _L ).

Напряжение нагрузки заземления — цепь преобразователя тока 2

Рис. 5 Цепь 2 преобразователя напряжения нагрузки заземления в ток 2

Напряжение нагрузки заземления в цепь 2 преобразователя тока, как показано на рисунке 5. Входное напряжение V _и подается, как показано на рисунке 5. V _или — это выходное напряжение. Сопротивление R ₃ , подключенное к неинвертирующей клемме операционного усилителя, заземлено. Нагрузочный резистор (R _L ) заземлен в этой цепи V-I преобразователя. Он называется заземленным, потому что сопротивление нагрузки связано с землей.

Анализ

Анализ схемы преобразователя V-I показан на рисунке 6. Пусть напряжение узла Q равно V ₁ . Поскольку операционный усилитель идеален и присутствует отрицательная обратная связь, напряжение инвертирующего терминала (V _— ) равно напряжению неинвертирующего терминала (V ₊ = V ₁ ), согласно виртуальный короткий концепт .

В _— = В ₊ = В ₁

Токи, входящие в обе клеммы операционного усилителя, равны нулю, поскольку операционный усилитель идеален.

Рис. 6 Анализ преобразователя V-I

Пусть ток I ₁ и I ₂ протекает через резистор R ₁ и R ₂ соответственно.

(10)

(11)

Применить KCL на узле P

(12)

Из уравнений (10), (11) и (12) имеем

(13)

или можно записать как

(14)

Ток I ₃ , I ₄ и I _L протекает через резистор R ₃ , R ₄ и R _L соответственно.

(15)

(16)

Применить KCL на узле Q

(17)

Из уравнений (15), (16) и (17) имеем

положим значение

из уравнения (13), мы имеем

Если

Затем

Если входное напряжение V _i и сопротивление (R ₃ ) фиксированы, то ток нагрузки (I _L ) не зависит от сопротивления нагрузки (R _L ).

Применение преобразователя V-I

Этот преобразователь применяется в следующих

1. Вольтметры постоянного и переменного тока низковольтные

2. Тестеры светодиодов и стабилитронов

3. Диодные поисковые устройства

Операционный усилитель

— Схема OP-AMP для преобразования напряжения в ток Операционный усилитель

— Схема OP-AMP для преобразования напряжения в ток — Электротехнический стек

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

2. 0
3. +0
6. Авторизоваться Подписаться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 4 года, 4 месяца назад

Просмотрено 4к раз

\ $ \ begingroup \ $

Требуется разработать схему для преобразователя напряжения в ток с токовым выходом 4–20 мА.Итак, мне интересно, будет ли работать вышеуказанная схема. Предположим, что входной диапазон от 1 до 5В.

задан 15 мая ’17 в 18:00

ХочКоникХочКоник

1311 серебряный знак1010 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $

Нет, эта схема не выдает токовый выход, который поддерживает амплитуду тока в приличном диапазоне импедансов нагрузки.Ваш «выходной ток» зависит от подключенной нагрузки. Попробуйте вместо этого «Текущий источник Хауленда»: —

Или, может быть, этот тип стока постоянного тока: —

Создан 15 мая ’17 в 21: 072017-05-15 21:07

Энди он же Энди

3,155 33 золотых знака

\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $

Ошибка, которую вы делаете, состоит в том, что датчик 4-20 мА (датчик) не подает 4-20 мА в контур…. он ограничивает контур с внешним питанием до желаемого уровня тока сигнала.
В другом ответе первый вариант (Howland) явно не подходит, так как он пытается подавать ток в контур … однако второй вариант будет работать, поскольку он ограничивает ток контура независимо от напряжения нагрузки и импеданса (он делает есть проблема с требуемой целостностью заземления, но это минимальное неудобство для большинства установок).

Вам следует ознакомиться с поставщиками тока 4-20 мА, такими как TI XTR115 или XTR117, которые показывают правильную методологию.
В большинстве промышленных установок для источника контура используется напряжение 24 В или выше, поэтому все, что вы встанете на контур, должно выдерживать это напряжение. Большинство операционных усилителей не подходят для этой задачи, если они специально не предназначены для работы с правильными выходными буферами / драйверами.

Создан 15 мая ’17 в 21: 572017-05-15 21:57

Джек Кризи

20.1k22 золотых знака1313 серебряных знаков2727 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 2 \ $ \ begingroup \ $

У него не будет желаемой функциональности, потому что сопротивление нагрузки для таких цепей может варьироваться в широких пределах.

Вот простая схема, которая должна работать для заземленной нагрузки и не зависит от согласования резисторов для получения высокого выходного сопротивления, как это делают схемы Howland и улучшенные схемы Howland:

(операционные усилители должны быть типа Rail-to-Rail I / O)

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Показанная схема имеет соответствие порядка Vdd — 2.1 В, поэтому он будет работать с сопротивлением нагрузки до (Vdd-2,1 В) / 0,02 А. Вы можете разделить входное напряжение вниз, чтобы получить необходимое входное напряжение 1–5 В, используя пару резисторов 3 кОм / 2 кОм.

Создан 15 мая ’17 в 22: 372017-05-15 22:37

Спехро Пефани

303k1212 золотых знаков257257 серебряных знаков648648 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Преобразователь тока в напряжение | Аналоговые интегральные схемы |

На главную> Аналоговые интегральные схемы> преобразователь тока в напряжение

Преобразователь тока в напряжение

В этом случае входной ток преобразуется в пропорциональное напряжение.Следовательно, мы можем иметь
Voâ € Iin
∴Vo = S Iin
Где Sâ † ’Константа пропорциональности, которая есть не что иное, как чувствительность преобразователя тока к напряжению.

Чувствительность S задается как отношение выходного напряжения к входному току, которое представляет собой не что иное, как транс-сопротивление, поэтому эту схему также называют усилителем транс-сопротивления.
∴S = Vo / Iin
Рассмотрим следующую схему, как показано ниже.

Здесь используется источник тока Is.Поскольку входной ток операционного усилителя равен нулю, такой же ток течет через резистор обратной связи Rf.
На рисунке
Vo = -IS * Rf
∴ Vo∠IS
Здесь чувствительность S = -Rf
Таким образом, выходное напряжение пропорционально входному току. Этот тип схемы более полезен для обнаружения малых токов порядка 2 мкА (например, тока фотодиода).
Столь малое количество токов практически невозможно измерить. В схемах такого типа сначала измеряется выходное напряжение с помощью цифрового мультиметра, а затем из уравнения ниже рассчитывается ток
IS = (- Vo) / Rf

Преобразователь I-V с высокой чувствительностью:
Как объяснено для вышеупомянутой схемы, чувствительность S = -R_f.Чувствительность указанной схемы можно повысить, увеличив сопротивление обратной связи. Таким образом, в цепь обратной связи добавлен резистивный Т-образный участок, как показано ниже.

Входной ток Iin может проходить через сопротивление R; потому что входной ток операционного усилителя равен нулю. Предположим, что напряжение «V» показано на диаграмме выше. Входной ток делится в узле «V», чтобы получить токи I1 и I2, как показано.
Применение KCL в узле ‘V’
Iin = I1 + I2
Подстановка токов
(0-V) / R = (V-0) / R1 + (V-Vo) / R2
(-V) / R = V / R1 + V / R2 -Vo / R2
Vo / R2 = V [1 / R + 1 / R1 + 1 / R2]
∴Vo = VR2 [1 / R + 1 / R1 + 1 / R2]
∴Vo = V [R2 / R + R2 / R1 +1]
Но напряжение узла ‘V’ равно V = -Iin R
∴Vo = -Iin S
Таким образом, ∴ Vo∠Iin

Применения преобразователей тока в напряжение:
1) Фотодиод Измерение тока:
Одним из основных применений преобразователя тока в напряжение является усилитель фотодетектора, как показано ниже.

Фотодиод работает в режиме обратного смещения. К нему приложено напряжение «V».
Из принципиальной схемы
Vo = ID Rf
∴ Vo∠ID

Ток диода рассчитывается следующим образом:
ID = Vo / Rf
ID — ток фотодиода, пропорциональный интенсивности падающего на него света. Этот ток является входным током в схему и рассчитывается, как указано в уравнении выше.
2) Измерение фоторезистора:
Этот тип схем используется для измерения фоторезистора, как показано на принципиальной схеме ниже.

В темноте сопротивление очень большое. По мере увеличения интенсивности света, падающего на фотодиод, сопротивление уменьшается, как показано на графике ниже.

Как упоминалось в приведенном выше приложении, сначала на цифровом мультиметре измеряется выходное напряжение. Из уравнения выхода мы имеем
Vo = IRf
Это уравнение используется для вычисления тока I как
I = Vo / Rf
. Ток, протекающий через фоторезистор, также определяется уравнением
I = V / RP
∠´RP = V / I
Таким образом, из приведенного выше уравнения рассчитывается фоторезистор RP.

Устройство масштабирования тока / усилитель тока:
На следующей принципиальной схеме показан базовый усилитель тока. Его также называют текущим скейлером.

Как показано на рисунке, в качестве входного сигнала используется источник тока Iin. Неинвертирующий терминал имеет потенциал земли. На пути обратной связи сформирована резистивная Т-образная секция, как показано на рисунке выше.
Из-за концепции виртуального заземления инвертирующий терминал имеет потенциал земли. Рассмотрим потенциал «V», как показано на рисунке.

Применение KCL в узле ‘V’
Iin = I + IL
∴IL = Iin-I … (1)
Входной ток задается как
Iin = (0-V) / R1 = -V / R1 â € ¦â € ¦. (2)
Текущий ‘I’ задается как
I = (V-0) / Rf = V / Rf
∴V = IRf
Подставьте значение ‘ V ‘в уравнении (2), мы получаем
I = — [R1 / Rf] Iin
Подставляя этот ток’ I ‘в уравнение (1), мы получаем
∴IL = Iin + [R1 / Rf] Iin
∴ IL = [1 + R1 / Rf] Iin
Где, [1 + R1 / Rf] = â «усиление усилителя / коэффициент масштабирования
Таким образом, путем правильного выбора R1 и Rf, входной ток можно масштабировать до требуемого уровень на выходе.

Как преобразовать ток в напряжение с помощью резистора?

В этой статье мы обсуждаем, как преобразовать ток в напряжение с помощью резистора с различными примерами, такими как преобразование 0-20 мА в 0-10 В постоянного тока, преобразование 4-20 мА в 2-10 В постоянного тока, 0-20 мА в 0 Преобразование -5 В постоянного тока.

Преобразовать ток в напряжение

Очень просто измерить сигнал 0-20 мА с помощью устройства, которое будет измерять только входы напряжения. Если доступный модуль ввода напряжения будет принимать сигнал 0–10 В постоянного тока , но может не принимать сигнал 0–20 мА напрямую.

В основном, закон Ома используется для расчета номинала резистора, чтобы преобразовать сигнал 0-20 мА в напряжение.

Пример: преобразование 0-20 мА в 0-10 В постоянного тока

Закон

Ом гласит: R = V / I, где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление

.

R = 10 В / 0,020 A = 500 Ом

В = I * R = 0 * 500 = 0 В

В = I * R = 0,020 * 500 = 10 В

Пример: преобразование 4-20 мА в 2-10 В постоянного тока

Закон

Ом гласит: R = V / I , где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление

R = 10 В / 0.020A = 500 Ом

В = I * R = 0,004 * 500 = 2 В

В = I * R = 0,020 * 500 = 10 В

Пример: преобразование 0-20 мА в 0-5 В постоянного тока

Закон

Ом гласит: R = V / I , где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление

R = 5 В / 0,020 А = 250 Ом

В = I * R = 0 * 250 = 0 В

В = I * R = 0,020 * 250 = 5 В

Примечание: —

• Во избежание повреждений убедитесь, что внешний источник тока имеет защиту от короткого замыкания во всех корпусах проводов.
• Внешний резистор является источником ошибок из-за его зависимости от температуры и неточности.
• Для получения как можно более точных результатов измерения рекомендуется использовать резисторы с минимально возможными допусками.

Кредиты: блог myplctechnology

Если вам понравилась эта статья, то подпишитесь на наш канал YouTube с видеоуроками по ПЛК и SCADA.

Вы также можете подписаться на нас в Facebook и Twitter, чтобы получать ежедневные обновления.

Читать дальше:

Преобразователь напряжения в ток с плавающей нагрузкой (В / I)

Напряжение до Преобразователь тока с плавающей нагрузкой (V / I):

Напряжение к преобразователю тока, в котором резистор нагрузки R _L является плавающим (не подключен к земле). V _в применяется к неинвертирующему входу. клемма, а напряжение обратной связи на R ₁ обеспечивает инвертирующий входной терминал.Эта цепь также называется последовательным током с отрицательной полярностью. усилитель обратной связи. Поскольку напряжение обратной связи на R ₁ (приложено Неинвертирующий терминал) зависит от выходного тока i ₀ и находится в серия с входным разностным напряжением V _id .

Письмо КВЛ для входного контура,

Напряжение V _id = V _f и I _B = 0, vi = R _L i ₀ = где = i ₀ = v _i / R _L

От на рис входное напряжение Vin преобразуется в выходной ток V _в / R _L [V _в -> i ₀ ].Другими словами, входное напряжение появляется на _{руб. 1} . Если R _L — прецизионный резистор, выходной ток

(i ₀ = V _в / R ₁ ) будет точно зафиксировано

Заявки:

1. Низкий вольтметры постоянного и переменного тока

2. Диод поисковики

3. ВЕЛ и тестеры стабилитронов.

Преобразователь напряжения в ток с Заземленная нагрузка:

Это — это другой преобразователь V-I типа, в котором одна клемма нагрузки подключил к земле.

Анализ схемы:

Анализ схемы можно выполнить, выполнив 2 шага.

1. Для определения напряжения В ₁ на неинвертирующих (+) выводах и

2. Установить связь между V ₁ и током нагрузки I _L . Применение KCL в узле а,

R = _рэнд

Я ₁ + Я ₂ = Я _L

(V _и + V _a ) / R + (V ₀ –V _a ) / R = I _L

В _или = (V _i + V _o — I _L R) / 2 и усиление = 1 + R / R = 2.

∴V _i = I _L R; Я _L = V _i / R

Преобразователь тока в напряжение (I – V):

Открыть — усиление контура A операционного усилителя очень велико. Входное сопротивление операционного усилителя составляет очень высоко.

Чувствительность I — V преобразователя:

1. В выходное напряжение В ₀ = -R _F Iin.

2. Следовательно коэффициент усиления этого преобразователя равен -RF. Величина усиления (т.е.) равна называется чувствительностью преобразователя I в V.

3. В величина изменения выходного напряжения ∆V0 для данного изменения входного тока ∆Iin определяется чувствительностью преобразователя I-V.

4. К сохраняя переменную RF, можно изменять чувствительность в соответствии с требования.

Приложения преобразователя V-I с плавающей нагрузкой:

1. Поиск совпадения диодов:

В в некоторых случаях необходимы согласованные диоды с одинаковым напряжением. падает при определенном значении тока диода. Схема может использоваться в находим согласованные диоды и получается из рис (преобразователь V-I с плавающим нагрузка) заменой RL на диод.

Когда переключатель находится в положении 1: (Diode Match Finder) Выпрямительный диод (IN 4001) включен. помещенный в контур f / b, ток через этот контур устанавливается входным напряжением V _в и резистор R ₁ . Для V _в = 1 В и R ₁ = 100 Ом, ток через это I0 = V _в / R ₁ = 1/100 = 10 мА. В качестве пока V ₀ и R ₁ постоянны, I ₀ будет постоянный. Падение напряжения на диоде можно определить путем измерения напряжение на нем или напряжение o / p.

выходное напряжение равно (В _в + В _D ) В ₀ = В _в + В _Д .

Кому Во избежание ошибки в выходном напряжении операционный усилитель должен быть изначально обнулен. Таким образом согласованные диоды можно найти, подключив диоды один за другим в путь обратной связи и измерение напряжения на них.

2.Тестер стабилитронов:

(Когда положение переключателя 2), когда переключатель находится в положении 2, цепь становится Тестер стабилитронов. Схема может быть использована для определения напряжения пробоя Стабилитроны. Ток стабилитрона устанавливается на постоянное значение с помощью Vin и R1. Если этот ток больше, чем ток перегиба (I _ZK ) стабилитрона, стабилитроны (Vz) вольт. Для Ex: I _ZK = 1 мА, В _Z = 6,2 В, Vin = 1 В, R ₁ = 100 Ом Поскольку ток через стабилитрон равен I0 = Vin / R ₁ = 1/100 = 10 мА> I _ZK напряжение на Зинер будет примерно равен 6.2В.

3. Когда переключатель находится в положении 3: (Светодиод)

схема становится светодиодом, когда переключатель находится в положении 3. Ток светодиода установлен на постоянное значение на _{V в} и ₁ рандов. Светодиоды можно проверить на яркость одна за другой при этом токе.

Соответствует Светодиоды с одинаковой яркостью при определенном значении тока полезны в качестве указывает и отображает устройства в цифровых приложениях.

Приложения I — V преобразователя:

Один из наиболее распространенных применений преобразователя тока в напряжение —

1. Цифровой в аналоговый преобразователь (ЦАП)

2. Зондирование ток через фотодетектор. Такие как фотоэлемент, фотодиоды и фотоэлектрические элементы.

Фотопроводящий устройства производят ток, который пропорционален падающей энергии или свету (я.д).

Это может использоваться для обнаружения света.

Фотоэлементы, фотодиоды, фотоэлементы дают выходной ток, который зависит от интенсивность света и независимость от нагрузки. Ток через эти устройства могут быть преобразованы в напряжение с помощью преобразователя I — V и могут использоваться в качестве мера количества света. На этом рисунке фотоэлемент подключен к I — V Конвертер. Фотоэлемент — это пассивный преобразователь, для которого требуется внешнее постоянное напряжение. (В _{постоянного тока} ).Постоянное напряжение может быть устранено, если фотоэлектрический элемент используется вместо фотоэлемента. Фотоэлектрический элемент — это полупроводниковый прибор. который преобразует лучистую энергию в электрическую. Это самовоспроизводящийся цепи, потому что она не требует внешнего постоянного напряжения. Ex из фотоэлектрических Ячейка: используется в космических приложениях и часах.

Схема преобразователя переменного тока в постоянный

В современную эпоху почти каждая бытовая электроника работает на постоянном токе (DC), но мы получаем переменный ток (AC) от электростанций через линии передачи, потому что переменный ток может быть передан более эффективнее, чем DC, по более низкой цене.Таким образом, каждое устройство, которое работает от постоянного тока, имеет схему преобразователя переменного тока в постоянный ток . Ранее мы создали зарядное устройство для сотового телефона на 5 В, которое также имеет схему преобразователя переменного тока в постоянный.

Существует два типа преобразователей, широко используемых для разговора переменного тока в постоянный.

One — это традиционный линейный преобразователь на базе трансформатора , в котором используется простой диодный мост, конденсатор и регулятор напряжения. Простой диодный мост может быть построен либо с одним полупроводниковым устройством, например DB107, либо с 4 независимыми диодами, например 1N4007.Другой тип преобразователя — это SMPS или импульсный источник питания , в котором используется высокочастотный небольшой трансформатор и импульсный стабилизатор для обеспечения выхода постоянного тока.

В этом проекте мы обсудим конструкцию на основе традиционного трансформатора , в которой используются простые диоды и конденсатор для преобразования переменного тока в постоянный ток и дополнительный регулятор напряжения для регулирования выходного постоянного напряжения. Проектом будет преобразователь AC-DC, использующий трансформатор с входным напряжением 230 В и выходом 12 В 1A .

Необходимые компоненты

1. Трансформатор с номиналом 1 А 13 В

2,4 шт 1N4007 Диоды

3.A 1000 мкФ Электролитический конденсатор с номиналом 25 В.

4. несколько одножильных проводов

5. Макетная плата

6.LDO или линейный регулятор напряжения согласно спецификации (здесь используется LM2940).

7. Мультиметр для измерения напряжения.

Принципиальная схема и пояснения

Схема преобразователя AC-DC проста.Трансформатор используется для понижения напряжения 230 В переменного тока до 13 В переменного тока.

Четыре выпрямительных диода общего назначения 1N4007 используются здесь для защиты входа переменного тока. 1N4007 имеет пиковое повторяющееся обратное напряжение 1000 В со средним выпрямленным прямым током 1 А. Эти четыре диода используются для преобразования выходного напряжения 13 В переменного тока через трансформатор. Диоды используются для изготовления мостового преобразователя, который является важной частью схемы преобразования переменного тока в постоянный. Чтобы узнать больше о схеме мостового выпрямителя, перейдите по ссылке.

Конденсатор фильтра C1 добавлен после мостового преобразователя для сглаживания выходного напряжения.

LDO , IC1 также подключается для регулирования выходного напряжения.

Работа цепи преобразователя переменного тока в постоянный

Понижающий трансформатор используется для преобразования переменного тока высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения. Трансформатор смонтирован на печатной плате и представляет собой трансформатор на 1 ампер и 13 вольт. Однако во время нагрузки напряжение трансформатора падает примерно на 12.5-12,7 вольт.

Неотъемлемой частью схемы является диодный мост , состоящий из четырех диодов. Диод — это электронное полупроводниковое устройство, преобразующее переменный ток в постоянный.

Поток тока внутри диодного моста можно увидеть на изображении ниже.

Здесь два диода D2 и D4 блокируют отрицательный пик переменного тока и заставляют ток течь в одном направлении.Это полный мостовой выпрямитель, который означает, что диодный мост выпрямляет как положительный, так и отрицательный пик сигнала переменного тока.

Большой конденсатор C1 заряжается во время преобразования и сглаживает выходное напряжение. Но в конечном итоге это не регулируемое выходное напряжение. Здесь регулировка напряжения осуществляется с помощью LDO, LM2940, , который на схеме обозначен IC1.

LDO, LM2940 — это 3-выводное устройство в корпусе TO220.LDO означает низкое падение напряжения. Схема контактов может быть показана на изображении ниже.

Некоторые регуляторы напряжения имеют ограничения по входному напряжению, которое требуется для обеспечения гарантированного регулирования напряжения на выходе регулятора. В некоторых линейных регуляторах это означает, что требуется минимум 2 вольта разницы между входным напряжением и выходным напряжением, что означает, что для регулируемого выхода 12 вольт регулятору требуется входное напряжение не менее 14 вольт для гарантированного стабилизированного выходного напряжения 12 вольт.Как правило, регуляторы с малым падением напряжения (LDO) требуют минимальной разницы напряжений между входом и выходом. Для таблицы данных LM2940 требуется минимальная разница в 0,5 вольта между входом и выходом. Мы использовали стабилизатор LDO серии с фиксированным напряжением от Texas Instruments. LM2940 с номинальным выходным напряжением 12 В.

Результат хорошо виден на изображении ниже.

Проверьте работу на видео , приведенном в конце.

Трансформаторный преобразователь переменного тока в постоянный очень часто используется там, где требуется преобразование переменного тока в постоянное высокое напряжение. Чаще всего используется в усилителях, различных адаптерах питания, паяльных станциях, испытательном оборудовании. и т. Д.

Ограничения схемы преобразователя переменного тока в постоянный на основе трансформатора

Трансформаторное преобразование переменного тока в постоянный — это обычный выбор, когда требуется постоянный ток, но он имеет определенные недостатки.

1.В любых ситуациях, когда входное переменное напряжение может колебаться или если переменное напряжение значительно падает, выходное переменное напряжение на трансформаторе также падает. Таким образом, преобразователь 230 В переменного тока в 12 В постоянного тока не может питаться от сети 110 В переменного тока. Для решения этой проблемы предусмотрена дополнительная настройка для различных уровней входного напряжения.

2. Несмотря на отсутствие универсального диапазона входных напряжений, это дорогостоящий выбор, поскольку стоимость самого трансформатора превышает 60% от общей стоимости изготовления схемы преобразователя.

3. Еще одним ограничением является низкая эффективность преобразования. Трансформатор нагревается и расходует ненужную энергию.

4. Трансформатор — это тяжелый предмет, который излишне увеличивает вес изделия.

5. Из-за трансформатора внутри изделия требуется больше места для размещения схемы преобразователя или, по крайней мере, трансформатора.

Для преодоления этих ограничений предпочтительным выбором является импульсный источник питания или импульсный источник питания.

.