Преносимо устройство за зареждане на кондензатори
Преносимо устройство за зареждане на кондензатори.
За да може магнитният ускорител на масата да се превърне в пълноценно оръжие, неговата приложимост не трябва да зависи от наличието на наличен изход. Това изисква производството на устройство, което преобразува напрежението от няколко батерии или акумулатори във високо напрежение за зареждане на кондензатори.
Има много различни конструкции на преобразуватели на напрежение и всички те имат свои собствени предимства и недостатъци.
Помислете за един доста прост, но ефективен преобразувател на напрежение, базиран на едно-транзисторен автоколектор с индуктивна обратна връзка.
Неговата опростена схема на свързване изглежда така:
Както можете да видите, токът от източника на захранване се подава към колектора на транзистора от тип n-p-n през първичната намотка на трансформатора. С увеличаване на този ток в трансформатора възниква променливо магнитно поле, което създава противоположен ток в останалите 2 намотки. Намотката с обратна връзка е свързана чрез резистор към основата на транзистора и възникващият в него ток затваря транзистора. Токът през първичната намотка започва да пада, от което транзисторът отново започва да се отваря. По този начин във веригата се появяват самоподдържащи се непрекъснати трептения, а в многооборотната вторична намотка се появява променливо високо напрежение, което може да се използва чрез токоизправител и резистор за зареждане на кондензатори.
Тази схема обаче има няколко недостатъка. Когато го сглобих, той работеше зле за мен, не работеше дълго и не можеше да достави висока мощност на товара.
. .Премотах пробития трансформатор и като смел специалист по електрически вериги започнах да усъвършенствам веригата. Вместо резистор, малък кондензатор 100pF беше свързан последователно към веригата "Намотка на ОС - резистор - основа" (по-късно капацитетът на този кондензатор беше увеличен до 200pF). Основата чрез 3,9K резистор (след това увеличена до 6,8K) беше свързана към положителното на захранването. Транзисторът беше инсталиран на радиатора, тъй като без последния, след 20-30 секунди работа на веригата, вече е възможно да се изпържат яйца на транзистора (честно казано, не съм сигурен за яйцата, но аз изгори пръстите ми не по-зле от поялник). Получената верига има висока стабилност и стабилност на автогенерацията и дава изходно напрежение от приблизително 1000-1500V и ток от 5mA, а нейната електрическа верига е придобила следната форма:
Това обаче не привлече отличен резултат - очакваното изходно напрежение трябваше да бъде 250V, но в действителност то беше колкото един и половина киловолта! Може да попитате - откъде е излишъкът и дори толкова повече напрежение и какво да правя с него? Всичко е много просто. Факт е, че законът за коефициента на трансформация е валиден само за синусоидални колебания на ток и напрежение! Съвсем очевидно е, че в този случай трептенията са далеч от синусоидата. Естеството на трептенията в такива вериги се определя от режима на работа на транзистора. Ако транзисторът работи в режим "А" - т.е. входният му сигнал на основата е изцяло в линейния участък на пропускателната волт-амперна характеристика (VAC), тогава трептенията във веригата са синусоидални.
Ако входният сигнал е голям и надхвърля линейния участък, тогава транзисторът работи в режим на прекъсване и трептенията на изхода му са последователност от правоъгълни импулси. Разгледайте класациите и всичко ще ви стане ясно.
Но как всичко това се отразява на изходното напрежение на веригата? Много просто. Както знаете, токът във вторичната намотка е толкова по-голям, колкото по-бързо се променя токът в първичната намотка, т.е. пропорционално на производната на напрежението в първичната намотка. Ако производното на синусоида е и синусоида със същата амплитуда (в трансформатора стойността на напрежението се умножава по коефициента на трансформация N), тогава ситуацията е различна при правоъгълните импулси. В предния и задния ръб на трапецовидния импулс скоростта на промяна на напрежението е много висока и производното на това място също е от голямо значение, поради което възниква високото напрежение.
Дали това е добродетел или недостатък, зависи от вас. От една страна, използването на режима на изключване позволява използването на трансформатор с по-малко завои във вторичната намотка, което е много по-лесно да се навива. Ефективността на преобразувателя обаче в режим на изключване не е висока. За да може транзисторът да работи в линеен режим, е необходимо да включите резистор във веригата за обратна връзка последователно с кондензатора и намотката. Ще трябва да бъде избран размерът на резистора - опитайте да свържете променлив резистор и да увеличите неговото съпротивление, докато изходното напрежение намалее до изчислената стойност. След това измерете съпротивлението на променливия резистор и го заменете с постоянен с подобно съпротивление. В този случай ефективността на преобразувателя ще бъде много по-висока. Вярно е, че няма да крия от вас, че горният метод за настройка на генератора е неефективен и доста сложен. За ефективно решаване на проблема е необходимо веригата да се допълни с верига за отрицателна обратна връзка, базирана на ценеров диод и полеви транзистор, което автоматично ще намали усилването на главния транзистор, ако изходното напрежение надвиши номиналната стойност. Все още няма да описвам тази схема (защото по принцип можете да се справите без този хемороиди, освен това OOS ще намали изходната мощност), но ако наистина искате, можете да я разработите сами.
Също така има значение кой токоизправител използвате на изхода на преобразувателя. Предпочита се единичен диоден полувълнов токоизправител, когато генераторът работи в режим на изключване. За линейна работа е по-добре да използвате мостов токоизправител. Също така трябва да изберете ограничителното съпротивление - ако е твърде голямо - тогава времето за зареждане на кондензаторите ще бъде много дълго, ако изобщо няма съпротивление - тогава работата на генератора може да бъде нарушена (тъй като в момента кондензаторите започват да се зареждат, генераторът всъщност е на късо съединение на изхода) и изходното му напрежение може да е толкова малко, че след като се зареди до определено ниво, кондензаторите напълно ще спрат да се зареждат допълнително от генератора. На изхода, веднага след токоизправителя, е много добре да се постави кондензатор от 0,1 μF. В края на краищата преобразувателят работи с честота от десетки килохерца, а електролитните кондензатори на нашия електромагнитен пистолет имат доста забележима инертност, поради което те „поглъщат“ поредица от високочестотни импулси много по-лошо от дори постоянно напрежение.
Освен това, за да се увеличи мощността на преобразувателя на неговия вход паралелно с източника на захранване, е необходимо да се достави електролитен кондензатор от 220 - 470 mkF. Можете също да използвате сдвоен транзистор, за да увеличите мощността - свържете два транзистора паралелно, запоявайки проводниците им един към един. Общото съпротивление на транзисторите ще бъде по-малко, токът е по-голям и мощността е по-голяма.
И накрая, ще опиша накратко характеристиките на моя преобразувател, сглобен съгласно горната схема и работещ в режим на изключване. Първично захранване: 6 алкални клетки Varta - общо напрежение 9V, ток при късо съединение 11А. Транзистор - KT805AM в пластмасова кутия, монтирана на радиатор. Трансформаторът е на W-образна феритна сърцевина, първичната намотка е 12 оборота, вторичната намотка е 340 навивки с 0,2 PEL проводник, намотката на OS е 4 навивки. Консумационен ток - 800mA, максимален изходен ток при късо съединение - 30mA. Изходното напрежение при XX е 1500V, при товар от 100V (недостигът на напрежение е причинен от недостатъчния капацитет на кондензатора в OC веригата). Ефективната изходна мощност (въз основа на оценка на скоростта на зареждане на кондензаторната батерия от мрежовото захранване с изходна мощност 7W и времето за зареждане на кондензаторите от преобразувателя на напрежение) е приблизително 0,25 W, Това се дължи на фактът, че преобразувателят работи в изключен режим, в бъдеще се надявам да повиша изходната мощност до 4-5W .