0

Преобразователь напряжения (12/∼220В) со звуковой и световой индикацией

Представляем схему преобразователя постоянного напряжения 12-вольтового аккумулятора в переменное 220 В. Для многих читателей на первый взгляд эта схема покажется очень сложной и дорогой, но оказывается, что создание преобразователя такого типа совсем не сложно. Самые дорогие компоненты преобразователя: сетевой тороидальный трансформатор и два МОП-транзистора. Максимальная выходная мощность зависит практически только от размера трансформатора.Преобразователь напряжения (12/∼220В) со звуковой и световой индикацией

Принципиальная схема преобразователя 12В/220В показана на рисунке 1.

Преобразователь напряжения (12/∼220В) со звуковой и световой индикацией

Рис. 1

Схема состоит из таких ключевых элементов:

  • трансформатор
  • два МОП-транзистора
  • интегральная микросхема серии 4047.

Часть схемы с компонентами T3 … T6, U2C, U2D выполняет только вспомогательную. Неиспользуемые входы U2C и U2D должны быть закорочены на землю или на дополнительный источник питания. В простейшем варианте можно отказаться от шлюзов U2A, U2B и подавать сигналы от микросхемы U1 непосредственно на полевые транзисторы MOSFET T1 и T2. Источником энергии является батарея 12 В емкостью несколько десятков ампер-часов. Трансформатор TR1 играет ключевую роль. Это обычный тороидальный сетевой трансформатор с двумя вторичными обмотками (220В/2х9В). Трансформатор работает с двумя МОП-транзисторами T1 и T2, которые поочередно включаются при частоте 50 Гц. Чтобы частота была стабильной, использовалась популярная микросхема CMOS 4047, которая работает как генератор. Частота генератора равна 100 Гц, а выходы (ножки 10 и 11) имеют инвертированные сигналы с частотой 50 Гц. На практике частота генератора (100 Гц) определяется элементами R1, PR1, C1, и вы можете установите его осторожно с помощью PR1. На выходе, то есть на обмотке трансформатора, присутствует прямоугольная форма сигнала. При работе от батареи из-за различных типов потерь и снижения напряжения батареи используйте сетевой трансформатор с номинальным вторичным напряжением 2×9В, а не 2×12В. Также в схеме могут использоваться трансформаторы с напряжением 2×8В…2×10В. Выходное напряжение зависит в первую очередь от напряжения аккумулятора и коэффициента трансформации, но нагрузка также оказывает определенное влияние.

Элементы D1, PR2, T4, T3, D3 работают в цепи управления напряжением аккумулятора. Поскольку потребление тока от батареи обычно будет высоким, батарея может быстро разрядиться. В указанной цепи произойдет глубокий разряд батареи, сигнализирующий зуммером Y1 и снижение напряжения на диоде D3 ниже уровня, установленного с помощью PR2. Чрезмерное снижение напряжения приведет к засорению уже открытого транзистора Т4 и открытию Т3. Это включит диод D3 и, кроме того, низкое состояние на 12 выводе затвора U2D приведет к высокому состоянию на выходе. Это запустит генератор с затвором U2C, а пьезоизлучатель (зуммер) Y2 выдаст прерывистое звуковое предупреждение. Пороговое напряжение сирены можно установить с помощью PR2. Схема с элементами R14, D5 … D8, T5, T6, D4 со звуком и свечением диода D2 — информирует о перегрузке и превышении выходного тока. На резисторе R14 наблюдается падение напряжения, пропорциональное выходному току. Напряжение на этом резисторе выпрямляется диодным мостом D5 … D8. Цепь задержки R11, C3 предотвращает ложные срабатывания, возникающие в результате мгновенных импульсов тока. Только когда средний ток превысит установленный уровень, транзисторы T5, T6 откроются, сигнальный диод D4 загорится и прозвучит зуммер.

Установка и ввод в эксплуатацию

Схема управления-сигнализации может быть установлена на плате, показанной на рисунке 2.

Рис. 2

В представленной схеме большие токи будут течь в некоторых цепях. Достаточно рассчитать, что при 12 В мощность 100 Вт получается при токе, превышающем 8 А. Такое высокое значение тока означает, что ключевые соединения должны быть выполнены из более толстых проводников, по крайней мере, с поперечным сечением 1…1,5 мм2. На принципиальной схеме эти части нарисованы более толстыми линиями.

Особое внимание следует уделить установке силовых транзисторов. Проводники, ведущие к ним, должны быть как можно короче, до 10 см. Лучше, после сборки печатной платы, перед подключением силовых транзисторов и трансформатора, стоит проверить выдает ли система управления прямоугольные импульсы с частотой 50 Гц и заполнением 50%.

Если у вас нет чем измерять частоту, вместо PR1 R1 можно использовать один резистор (или два последовательно) со значением 45,5 кОм. В таком случае частота не будет отклоняться от номинала, кроме того,  отклонение в 5, 10 или даже 20% не играет существенной роли. В образцовом устройстве использован трансформатор мощностью 100 Вт, а транзисторы T1, T2 даже при выходной нагрузке 80 Вт сильно не греются. Можно использовать трансформатор с другой мощностью, меньшей или большей. Управляющие полевые транзисторы имеют открытое сопротивление всего 0,03 … 0,04 Ом и могут работать с токами в несколько десятков ампер. Таким образом, можно попробовать работу схемы с трансформатором гораздо высокой мощности, даже 300 Вт при выходной нагрузке 250 Вт, используя предохранитель B1 с соответствующим номиналом. 

Инвертор не был проверен со всеми возможными типами нагрузки. Из-за формы выходного сигнала, похожего на прямоугольную, некоторые устройства могут работать неправильно или даже повреждаться.

Внимание! Схема имеет не безопасное для жизни напряжение. Несовершеннолетние должны запускать и вводить схему в действие только в том случае, если они находятся под надзором квалифицированных взрослых.

Детали

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.