Usměrňovací diody. Dioda. Polovodičová dioda. Připojení diody. Diodové značení. Provoz diody
Instrukce
Katoda diody je záporná elektroda a anoda je kladná elektroda. Když je na diodu přivedeno napětí v této polaritě, její odpor se velmi zmenší a může protékat významný proud; a při obrácené polaritě se odpor stane velmi velkým a proud tak malý, že jej lze zanedbat. Ale mějte na paměti, že polarita napětí na výstupu usměrňovače je dána tím, která elektroda je připojena ke zdroji napětí. Protější svorka je připojena k zátěži.
Pokud například výstup půlvlnného usměrňovače vyžaduje kladné napětí vůči zemi, připojte anodu diody k sekundárnímu vinutí transformátoru a katodu k zátěži. Zbývající nezapojené svorky, vinutí i zátěže, musí být připojeny ke společnému vodiči.
Celovlnný usměrňovač bude pro svou výrobu vyžadovat dvě diody a transformátor s odbočkou ze středu sekundárního vinutí. Připojte odbočku ke společnému vodiči a na každou z vnějších svorek sekundárního vinutí připojte anodu diody. spojte je dohromady. Připojte kladný zátěžový kontakt ke spojovacímu bodu diodových katod a záporný kontakt ke společnému vodiči. Pokud změníte polaritu obou diod, budete muset změnit i polaritu zátěže.
Můstkový usměrňovač se skládá ze čtyř diod. Vezměte dvě diody a připojte anodu jedné z nich ke katodě druhé a zbylé vodiče zatím nikam nepřipojujte. Toto bude první bod napájení střídavým napětím. Udělejte totéž se zbývající dvojicí diod a budete mít druhý napájecí bod střídavého proudu. Spojte zbývající katody dohromady a získáte sběrný bod pro kladné usměrněné napětí. Spojte zbývající anody dohromady a získáte sběrný bod pro záporné usměrněné napětí. Můstkový usměrňovač, který má všechny výhody běžného celovlnného usměrňovače, nevyžaduje odbočku na sekundárním vinutí.
Pokud je zátěž citlivá na zvlnění, připojte k ní paralelně filtrační kondenzátor, dodržujte polaritu. Upozorňujeme, že v tomto případě se výstupní napětí zvýší (až 1,41krát). Nepřekračujte následující hodnoty diod: maximální dopředný proud (tj. maximální proud, který může protékat diodou, když je zapnutá) a maximální zpětné napětí (tj. napětí přivedené na diodu, když je vypnutá). Nedotýkejte se svorek částí, které jsou pod vysokým napětím (ty mohou být také přítomny v sekundárních obvodech), a v obvodech, které nejsou izolovány od sítě, svorek jakýchkoli částí vůbec. Pokud jsou tam filtry, vybijte kondenzátory, než se dotknete částí po odpojení napájení.
Vypálená žárovka ve vchodu je důvodem k potyčce a zahájení rozsáhlé operace „jak zkazit souseda“. Ti, kdo bydlí v činžovních domech, se pravděpodobně nejednou setkali s nadávkami, kdo je na řadě s výměnou spálené žárovky. Je dobré, když jsou sousedé civilizovaní a všichni mění žárovku v pořádku, bez nadávek nebo skandálů.
Bohužel ne každý má tak vzorné sousedy a pro zachování klidu a pohody na vašem webu existuje jeden zajímavý způsob, který zabrání rychlému spálení žárovky. Připojení žárovky přes diodu několikanásobně prodlouží její životnost. Na základě svých zkušeností mohu říci, že v mém sklepě již několik let hoří žárovka s diodou a dle mého názoru se v nejbližší době nechystá.
Pojďme se tedy podívat na důvody, proč žárovky vyhoří.
Za prvé jsou to poklesy napětí, pak slabý kontakt. S poklesy napětí si myslím, že je vše jasné, ale promluvme si o slabém kontaktu podrobněji.
V zásobníku může být slabý kontakt, ve spínači se také vyplatí podívat se na zkroucení dávkovacího boxu. Existuje několik důvodů pro špatný kontakt, včetně špatně utažených šroubů v zásuvce a spínači, oxidace vodičů a kontaktů a žárovky volně zašroubované do zásuvky. Pokud se u vás doma vyskytuje jeden z těchto faktorů, pak zaručeně spálíte žárovku v co nejkratším čase.
Také hlavním důvodem vyhoření žárovek je jejich kvalita a výrobce. V naší době úspor na materiálech šetří výrobci doslova na všem. V důsledku takové úspory žárovky vyhoří v nejkratším možném čase, aniž by pracovaly po uvedenou dobu. Nechci vzpomínat na žárovky čínského původu.....
Připojení žárovky přes diodu je celkem jednoduché a rychlé. Nejprve musíte vědět, jaký druh diody je pro tuto záležitost potřeba. Zde není co hádat, postačí dioda se zpětným napětím alespoň 350 voltů, bereme v úvahu i sílu proudu, měla by být alespoň 0,5 ampéru. Případně pro připojení použijte diody D245, D248 nebo jako poslední možnost D226B.
Schéma připojení žárovky přes diodu je extrémně primitivní, k žárovce vedou dva dráty,
Mezi žárovkou a jedním z těchto vodičů by měla být vklíněná dioda.
Diodu lze zasunout kamkoli, níže jsem umístil fotonávod na poměrně originální způsob zapojení diody. Je to ale ošemetná metoda, existují rychlejší řešení, o kterých si můžete přečíst níže.
Vezmeme běžnou žárovku 220 voltů. Oddělíme základnu od druhé vypálené žárovky.
Diodu připájeme k místu na žárovce, do patice vypálené žárovky uděláme dírku a tam vyvedeme druhý konec diody.
Vývodový konec diody připájeme postupně k druhé základně. Dvě základny k sobě připájeme a zašroubujeme do kartuše.
Jak vidíte, výše uvedený způsob připojení trvá poměrně dlouho, takže zde jsou rychlejší řešení.
Způsoby připojení diody k žárovce
1. Diodu připojíme jedním koncem ke svorce spínače a druhým koncem k vodiči jdoucímu k žárovce.
2. V kazetě je jeden konec připojen ke kontaktu kazety a druhý konec je připájen ke vstupnímu vodiči.
3. Otevřeme dávkovací krabičku a hledáme zkroucení zodpovědné za rozsvícení žárovky, připájeme diodu mezi dráty (pro specialisty).
Nevýhodou žárovky s diodou je blikání světla, ale musíte souhlasit, že pro vchod nebo sklep to není příliš důležitá záležitost. Abyste odstranili blikání, musíte k obvodu připojit kondenzátor, ale o tom si povíme jindy.
Poznámky v těžkém období života
Internet je obecně skvělá věc, vedle informačních služeb geometrickou řadou roste i počet služeb, které skutečně mohou pomoci v těžkém životním období. Jak je uvedeno výše, začala jsem s rekonstrukcí bytu, jelikož jsem spíše lenoch, veškeré nákupy provádím v internetových obchodech. Našel jsem nádherný lustr, ale byl poslední, takže ho musím hned objednat. Jako vždy nebyly peníze... Lustr jsem si nemohl nechat ujít, sleva to nedovolila. Dříve jsem byl opatrný u všech typů internetových půjček. Dnes jsem si uvědomil, že je to spása.
Prohledal jsem spoustu online půjček, ale všechno je špatně a všechno je špatně. Protože jsem ztratil naději, že najdu něco, co by stálo za to, čistě náhodou jsem našel web, který mi pomohl online půjčka do qiwi peněženky a nejlepší na této půjčce je, že za první půjčku neúčtují žádné úroky. Obecně jsem si půjčil 5 000 rublů za bezúročnou sazbu a úspěšně jsem si objednal lustr svých snů)))). Když se podívám do budoucna, řeknu, že jsem také několikrát provedl online půjčky.
Podmínky jsou poměrně luxusní a téměř žádné požadavky na solventnost dlužníka. Pár standardních bodů a rychlá registrace, obecně se s nimi vypořádáte. Nebral jsem velké částky, ale bez problémů mi dali 10 000, podmínky splácení jsou loajální, kdo takovou půjčku využil, napište do komentářů, domluvíme se...
Nástavec stylus-nos je gadget pro ty, kteří vždy snili o tom, že budou mít na obličeji prst navíc...
Titan Sphere je produktem brzy zkrachovalé společnosti SGRL, neúspěšným pokusem o zavedení nového slova na poli joysticků...
Zásuvky na oční kapky vám umožní přesně zamířit na oko, ve chvíli, kdy je potřeba něco objednat...
Opravdu existují zbytečné orgány? Je nepravděpodobné, že by se někdo chtěl rozloučit se svým slepým střevem, dokud je...
"Matka všech démonů", 1968...
Budoucnost s mimozemšťany – proč ne? Někteří lidé jsou si jisti, že mimozemšťané už jsou mezi námi...
29.04.2010
Řekneme vám, jak připojit jednoduchou žárovku přes diodu. Takovou žárovku lze použít například k osvětlení chodeb, vchodů, nebo jakýchkoliv jiných místností, které nepotřebují příliš honosné světlo. V tomto okamžiku vyvstává otázka: jaký druh diody je třeba zakoupit, aby se na žárovku dalo 220 voltů.
To závisí na výkonu žárovky, níže v článku je ukázka diody pro 100W lampu a jsou uvedeny vzorce pro výpočet parametrů diody.
V tomto čínském obchodě se prodávají fascinující elektronické věcičky.
Nejprve trocha teorie. Není žádným tajemstvím, že k přenosu napětí na velké vzdálenosti beze ztrát se používá střídavý proud, který napájí domácí žárovky. Abychom pochopili, co je střídavý proud, stačí věnovat pozornost grafu napětí versus čas pro střídavý proud.
Jak jste si mohli všimnout, proud mění svůj směr s určitou frekvencí. Pokud vyloučíme jednu periodu kmitů, pak je možné snížit jejich amplitudu na polovinu, což nám v praxi poskytne 2násobný pokles napájecího napětí a umožní žárovce pracovat mnohem déle než v ve většině případů a ochrání žárovku před přepětím a sníží riziko vyhoření v okamžiku zapnutí.
Taková lampa nebude přitahovat pozornost těch, kteří kradou energeticky úsporné a jednoduché žárovky na schodištích.
Nejjednodušší metodou odříznutí půlcyklu kolísání síťového napětí je instalace polovodičové diody v sérii se zátěží, která umožní průchod proudu pouze jedním směrem. V našem případě potřebujeme vybrat diodu podle tří hlavních parametrů: vysoký propustný proud, vysoký propustný proud v impulsu a vysoké zpětné napětí.
Velký propustný proud zjistíme vydělením výkonu žárovky hodnotou napájecího napětí. Velký propustný proud v impulsu musí být alespoň 20x větší než velký propustný proud, aby při rozsvícení žárovky nedošlo k vyklepání diody. Hodnota velkého zpětného napětí by měla být 3násobkem odmocniny napájecího napětí.
V našem případě, protože dioda bude umístěna uvnitř přídavné patice, neměli bychom zapomínat, že její délka by měla být menší než její délka. Například v tomto případě je použita dioda 1N5399, která stojí asi 8 centů. Je ve všech ohledech ideální pro 220 voltovou žárovku s výkonem 100 wattů.
K výrobě věčné žárovky budeme potřebovat:
Zchátralá žárovka nebo zásuvka.
Nová žárovka s výkonem až 100W.
Dioda.
Páječka s výkonem minimálně 20W.
Pájka.
Boční řezačky nebo řezačky drátu.
Kleště.
Kladivo.
Igelitová taška.
Jehla nebo narovnaná kancelářská sponka.
Jak připojit žárovku přes diodu
Musíme diodu vzít, ukousnout jí jednu nohu a připájet ji ke kontaktu na patici lampy. Pro usnadnění použití můžete lampu po tuto dobu nechat v obalu, aby zůstala na stole.
Poté připravíme druhou falešnou základnu ze staré žárovky. Pokud je základna ohnutá, použijte kleště. Dále ji musíte připojit k hlavní základně připájením druhého kontaktu diody k základně patch, přesněji k jejímu centrálnímu kontaktu.
Mimochodem, pokud se rozhodnete udělat žárovku věčnou a nemáte velký zájem dělat samostatnou žárovku exkluzivní, jednodušším řešením by bylo nedotýkat se, ale jednoduše našroubovat diodu do vodičů vypínače. To se provádí mnohem rychleji a snadněji.
Lifehacks s elektřinou v druhém článku.
Náhodné záznamy:
Ohnivzdorná žárovka ve vchodu. Tohle rozhodně nevyženou
Dalším prvkem, který se stejně jako relé často používá při instalaci autoalarmů - dioda.
Dioda (od di- a -od od slova elektroda) je dvouelektrodové elektronické zařízení, které má různou vodivost v závislosti na směru elektrického proudu. Diodová elektroda připojená ke kladnému pólu zdroje proudu, když je dioda otevřená (tedy má nízký odpor), se nazývá anoda, připojená k zápornému pólu - katodě.
Diody mohou být elektrické vakuové (kenotrony), plněné plynem (gazotrony, ignitrony, zenerovy diody), polovodičové diody atd. V současné době se v naprosté většině případů používají diody polovodičové.
Polovodičové diody používáme i při instalaci autoalarmů.
Polovodičové diody
Polovodič diody Využívají vlastnosti jednosměrné vodivosti p-n přechodu - kontaktu mezi polovodiči s různými druhy vodivosti nečistot, nebo mezi polovodičem a kovem.
Polovodič diody- velmi jednoduchá zařízení. Kromě posouzení proudu diody existují tři hlavní věci, které byste měli mít na paměti:
1. Katoda (strana s pruhem)
2. Anoda (strana bez pruhu)
3. Dioda prochází „-“ od katody k anodě (neprochází „+“) a „+“ od anody ke katodě (neprochází „-“).
Připojení dveřních spínačů pomocí diod
Něco málo o použití diod při připojení autoalarmu k elektroinstalaci auta je napsáno v článku Hledání koncových spínačů.
Jsou vozy, které nemají společný limit dveří, tzn. všechny koncové spínače jsou rozpojené. Každé dveře mají svůj vlastní koncový spínač. Například nějaká Honda, Ford, GM atd.
Při zapojování autoalarmu v takových autech ho můžete připojit k osvětlení interiéru a naprogramovat funkci zdvořilého osvětlení, hloupě svážete všechny dráty koncových spínačů.
První metoda nemusí vždy fungovat. Proč, to se píše v článku Hledání koncových spínačů.
Druhý způsob může být vhodný, pokud tento typ připojení nenarušuje funkčnost některých zařízení automobilu. Pokud váš vůz zobrazuje otevření každých dveří samostatně na palubní desce, tento způsob nebude fungovat. Pokud po instalaci autoalarmu při otevření jakýchkoli dveří, nejen dveří řidiče, začne pípat bzučák, což znamená, že klíč zůstal v zapalování, znamená to, že byl použit výše uvedený způsob připojení koncových spínačů.
V takových autech je při připojování autoalarmů nejlepší použít diody.
Níže jsou uvedeny příklady připojení autoalarmu pomocí diod k zápornému a kladnému dveřnímu spínači.
Pokud jde o ochranu elektrických obvodů před nesprávnou polaritou napájení pomocí tranzistoru s efektem pole, vzpomněl jsem si, že jsem měl dlouho nevyřešený problém automatického odpojení baterie od nabíječky, když je nabíječka bez napětí. A začal jsem být zvědavý, zda je možné podobný přístup uplatnit i v jiném případě, kde se odnepaměti používala jako vypínací prvek také dioda.
Tento článek je typickým průvodcem stavění jízdních kol, protože... hovoří o vývoji obvodu, jehož funkčnost je již dávno implementována do milionů hotových zařízení. Žádost proto nepovažuje tento materiál za něco zcela utilitárního. Spíše je to prostě příběh o tom, jak se rodí elektronické zařízení: od rozpoznání potřeby k funkčnímu prototypu přes všechny překážky.
K čemu to všechno je?
Při zálohování nízkonapěťového stejnosměrného zdroje je nejsnazší způsob, jak zahrnout olověnou baterii jako vyrovnávací paměť, jednoduše paralelně se síťovým napájením, jak se to dělalo v autech, než měly složité mozky. Přestože baterie nepracuje v nejoptimálnějším režimu, je vždy nabitá a nevyžaduje žádné přepínání napájení při vypnutí nebo zapnutí síťového napětí na vstupu napájení. Níže si povíme podrobněji o některých problémech takového začlenění a pokusu o jejich řešení.Pozadí
Ještě před 20 lety nebylo takové téma na pořadu dne. Důvodem bylo zapojení typického síťového zdroje (nebo nabíječky), které zabraňovalo vybití baterie do jejích výstupních obvodů při vypnutí síťového napětí. Podívejme se na nejjednodušší blokový obvod s půlvlnným usměrněním:Je zcela zřejmé, že stejná dioda, která usměrňuje střídavé napětí síťového vinutí, zabrání i vybití baterie na sekundární vinutí transformátoru při vypnutí síťového napájecího napětí. Obvod celovlnného můstkového usměrňovače, i když poněkud méně zřejmý, má přesně stejné vlastnosti. A ani použití parametrického stabilizátoru napětí s proudovým zesilovačem (jako je rozšířený mikroobvod 7812 a jeho analogy) situaci nemění:
Pokud se podíváte na zjednodušený obvod takového stabilizátoru, je jasné, že emitorový přechod výstupního tranzistoru hraje roli stejné vypínací diody, která se zavře, když se ztratí napětí na výstupu usměrňovače, a udržuje nabití baterie nepoškozené.
V posledních letech se však vše změnilo. Transformátorové zdroje s parametrickou stabilizací byly nahrazeny kompaktnějšími a levnějšími spínanými AC/DC měniči napětí, které mají mnohem vyšší účinnost a poměr výkon/hmotnost. Ale se všemi výhodami mají tyto zdroje jednu nevýhodu: jejich výstupní obvody mají mnohem složitější obvodovou konstrukci, která obvykle neposkytuje žádnou ochranu proti zpětnému toku proudu ze sekundárního obvodu. V důsledku toho se při použití takového zdroje v systému ve tvaru „BP -> záložní baterie -> zátěž“ při vypnutí síťového napětí začne baterie intenzivně vybíjet do výstupních obvodů zdroje.
Nejjednodušší způsob (dioda)
Nejjednodušším řešením je použití Schottkyho bariérové diody připojené ke kladnému vodiči spojujícímu zdroj a baterii:
Hlavní problémy takového řešení však již zazněly ve výše uvedeném článku. Kromě toho může být tento přístup nepřijatelný kvůli skutečnosti, že 12voltová olověná baterie vyžaduje pro provoz ve vyrovnávací paměti napětí alespoň 13,6 voltů. A téměř půl voltu spadající přes diodu může toto napětí v kombinaci se stávajícím napájením učinit jednoduše nedosažitelným (přesně můj případ).
To vše nás nutí hledat alternativní způsoby automatického přepínání, které by měly mít následující vlastnosti:
- Nízký pokles propustného napětí při zapnutí.
- Schopnost vydržet bez výrazného zahřívání stejnosměrný proud spotřebovaný z napájení zátěží a vyrovnávací baterií při zapnutí.
- Vysoký reverzní pokles napětí a nízká vlastní spotřeba ve vypnutém stavu.
- Normálně vypnutý stav, takže když je nabitá baterie připojena k systému bez napájení, nezačne se vybíjet.
- Automatický přechod do zapnutého stavu při připojení síťového napětí bez ohledu na přítomnost a úroveň nabití baterie.
- Nejrychlejší možný automatický přechod do vypnutého stavu při výpadku proudu.
Naivní řešení (stejnosměrné relé)
Při analýze požadavků každého, kdo se jen trochu „vyzná“, napadne pro tento účel použít elektromagnetické relé, které je schopné fyzicky sepnout kontakty pomocí magnetického pole vytvořeného ovládáním. proudu ve vinutí. A pravděpodobně napíše něco takového na ubrousek:
V tomto obvodu se normálně otevřené kontakty relé sepnou pouze tehdy, když proud protéká vinutím připojeným k výstupu napájecího zdroje. Pokud však projdete seznam požadavků, ukáže se, že tento obvod neodpovídá bodu 6. Koneckonců, pokud byly kontakty relé jednou sepnuty, ztráta síťového napětí nepovede k jejich otevření z toho důvodu, že vinutí (a s ním i celý výstupní obvod zdroje) zůstává připojeno k baterii přes stejné kontakty! Existuje typický případ kladné zpětné vazby, kdy má řídicí obvod přímé spojení s výkonným obvodem a v důsledku toho systém získává vlastnosti bistabilní spouště.
Takový naivní přístup tedy není řešením problému. Navíc, pokud logicky analyzujete současnou situaci, snadno dojdete k závěru, že v intervalu „BP -> záložní baterie“ za ideálních podmínek jiné řešení než ventil vedoucí proud jedním směrem prostě být nemůže. Pokud nepoužijeme žádný externí řídicí signál, pak bez ohledu na to, co v tomto bodě obvodu uděláme, kterýkoli z našich spínacích prvků, jakmile se zapne, způsobí, že elektřina vytvořená baterií bude k nerozeznání od elektřiny vytvořené zdroj napájení.
Kruhový objezd (AC relé)
Po uvědomění si všech problémů předchozího bodu obvykle „hrabající se“ člověk přijde s novým nápadem použít samotný napájecí zdroj jako jednocestný vodivý ventil. Proč ne? Pokud totiž napájecí zdroj není reverzibilní zařízení a napětí baterie přiváděné na jeho výstup nevytváří na vstupu střídavé napětí 220 voltů (jak se to děje ve 100 % případů v reálných obvodech), pak tento rozdíl může být použit jako řídicí signál pro spínací prvek:
Bingo! Všechny požadavky jsou splněny a jediné, co je k tomu potřeba, je relé schopné sepnout kontakty při přivedení síťového napětí. Může se jednat o speciální AC relé určené pro síťové napětí. Nebo běžné relé s vlastním mini-napáječem (zde stačí jakýkoli beztransformátorový snižovací obvod s jednoduchým usměrňovačem).
Mohli jsme slavit vítězství, ale tohle rozhodnutí se mi nelíbilo. Jednak je potřeba něco připojit přímo k síti, což z bezpečnostního hlediska není dobré. Za druhé, skutečnost, že toto relé musí spínat značné proudy, pravděpodobně až desítky ampér, a díky tomu není celá konstrukce tak triviální a kompaktní, jak by se mohlo zpočátku zdát. A za třetí, co takový pohodlný tranzistor s efektem pole?
První řešení (FET + měřič napětí baterie)
Hledání elegantnějšího řešení problému mě přivedlo k poznání, že baterie pracující ve vyrovnávací paměti při napětí asi 13,8 V, bez externího „dobíjení“, rychle ztrácí své původní napětí i bez zátěže. . Pokud se začne vybíjet na zdroji, tak v první minutě ztratí minimálně 0,1 voltu, což je více než dost pro spolehlivou fixaci jednoduchým komparátorem. Obecně je myšlenka tato: hradlo komutačního tranzistoru s efektem pole je řízeno komparátorem. Jeden ze vstupů komparátoru je připojen ke stabilnímu zdroji napětí. Druhý vstup je připojen na dělič napájecího napětí. Dělicí koeficient se navíc volí tak, aby napětí na výstupu děliče při zapnutí napájení bylo přibližně o 0,1 až 0,2 voltu vyšší než napětí stabilizovaného zdroje. Výsledkem je, že při zapnutí napájení bude napětí z děliče vždy převažovat, ale když je síť bez napětí, s poklesem napětí baterie bude úměrně tomuto poklesu klesat. Po nějaké době bude napětí na výstupu děliče menší než napětí stabilizátoru a komparátor přeruší obvod pomocí tranzistoru s efektem pole.Přibližné schéma takového zařízení:
Jak vidíte, přímý vstup komparátoru je připojen ke zdroji stabilního napětí. Napětí tohoto zdroje v zásadě není důležité, hlavní je, že je v rámci povolených vstupních napětí komparátoru, ale je vhodné, když je přibližně poloviční než napětí baterie, tedy asi 6 voltů. Inverzní vstup komparátoru je připojen na dělič napájecího napětí a výstup je připojen k hradlu spínacího tranzistoru. Když napětí na inverzním vstupu překročí napětí na propustném vstupu, výstup komparátoru propojí hradlo tranzistoru s efektem pole se zemí, což způsobí, že se tranzistor zapne a dokončí obvod. Po odpojení sítě po nějaké době klesne napětí baterie, spolu s tím klesne i napětí na inverzním vstupu komparátoru a když je pod úrovní na přímém vstupu, komparátor „roztrhne“ hradlo tranzistoru z uzemnění a tím přeruší obvod. Následně, když zdroj opět „ožije“, napětí na inverzním vstupu okamžitě stoupne na normální úroveň a tranzistor se opět otevře.
Pro praktickou realizaci tohoto obvodu jsem použil čip LM393, který jsem měl. Jedná se o velmi levný (v maloobchodě méně než deset centů), ale zároveň ekonomický a má celkem dobré vlastnosti, duální srovnávač. Umožňuje napájecí napětí až 36 voltů, má přenosový koeficient alespoň 50 V/mV a jeho vstupy mají dosti vysokou impedanci. První z komerčně dostupných vysoce výkonných P-kanálových MOSFETů, FDD6685, byl použit jako spínací tranzistor. Po několika experimentech byl odvozen následující praktický spínací obvod:
V něm je abstraktní zdroj stabilního napětí nahrazen velmi reálným parametrickým stabilizátorem sestávajícím z rezistoru R2 a zenerovy diody D1 a dělič je vyroben na základě trimovacího rezistoru R1, který umožňuje upravit koeficient dělení na požadovanou hodnotu. hodnota. Vzhledem k tomu, že vstupy komparátoru mají velmi výraznou impedanci, může být hodnota tlumícího odporu ve stabilizátoru i více než sto kOhmů, což umožňuje minimalizovat svodový proud, a tedy i celkovou spotřebu zařízení. Hodnota trimovacího rezistoru není vůbec kritická a lze ji volit v rozsahu od deseti do několika stovek kOhmů bez jakýchkoliv dopadů na výkon obvodu. Vzhledem k tomu, že výstupní obvod komparátoru LM393 je sestaven podle obvodu s otevřeným kolektorem, je pro jeho funkční dokončení potřeba i zatěžovací rezistor R3 s odporem několik set kOhmů.
Nastavení zařízení spočívá v nastavení polohy jezdce rezistoru trimru do polohy, kdy napětí na noze 2 mikroobvodu převyšuje napětí na noze 3 přibližně o 0,1 až 0,2 voltu. Pro nastavení je lepší nepoužívat multimetr ve vysokoimpedančních obvodech, ale jednoduše nastavením jezdce odporu do spodní polohy (podle schématu), připojit zdroj (baterii zatím nepřipojujeme), a měřením napětí na kolíku 1 mikroobvodu posuňte kontakt odporu nahoru. Jakmile napětí prudce klesne na nulu, lze předběžné ladění považovat za dokončené.
Neměli byste se snažit vypnout s minimálním rozdílem napětí, protože to nevyhnutelně povede k nesprávné činnosti obvodu. V reálných podmínkách naopak musíte citlivost záměrně snižovat. Faktem je, že při zapnutí zátěže napětí na vstupu obvodu nevyhnutelně klesá v důsledku neideální stabilizace v napájecím zdroji a konečného odporu propojovacích vodičů. To může vést k tomu, že příliš citlivé zařízení bude takový výpadek považovat za odpojení napájení a přeruší obvod. V důsledku toho bude napájení připojeno pouze tehdy, když není zátěž, a baterie bude muset po zbytek času pracovat. Pravda, při mírném vybití baterie se otevře vnitřní dioda tranzistoru s efektem pole a do obvodu přes ni začne proudit proud z napájecího zdroje. To však povede k přehřátí tranzistoru a k tomu, že baterie bude pracovat v režimu dlouhodobého podbíjení. Obecně platí, že konečná kalibrace musí být provedena při skutečné zátěži, sledováním napětí na kolíku 1 mikroobvodu a nakonec ponecháním malé rezervy pro spolehlivost.
Významnými nevýhodami tohoto schématu je relativní složitost kalibrace a nutnost tolerovat potenciální ztráty energie baterie pro zajištění správné funkce.
Poslední nedostatek mě pronásledoval a po nějakém zamyšlení mě přivedl k myšlence neměřit napětí baterie, ale přímo směr proudu v obvodu.
Druhé řešení (tranzistor s efektem pole + měřič směru proudu)
K měření směru proudu by se dal použít nějaký chytrý senzor. Například Hallův senzor, který registruje vektor magnetického pole kolem vodiče a umožňuje určit nejen směr, ale i sílu proudu bez přerušení obvodu. Kvůli nedostatku takového senzoru (a zkušenostem s takovými zařízeními) však bylo rozhodnuto pokusit se změřit znaménko poklesu napětí na kanálu tranzistoru s efektem pole. Samozřejmě, že v otevřeném stavu se odpor kanálu měří v setinách ohmů (k tomu celá myšlenka slouží), ale přesto je to docela konečné a můžete si na něm zkusit hrát. Dalším argumentem ve prospěch tohoto řešení je, že není třeba provádět jemné úpravy. Budeme měřit pouze polaritu úbytku napětí, nikoli jeho absolutní hodnotu.Podle nejpesimističtějších výpočtů s odporem otevřeného kanálu tranzistoru FDD6685 asi 14 mOhm a diferenciální citlivostí komparátoru LM393 ze sloupce „min“ 50 V/mV budeme mít plný výkyv napětí 12 voltů. na výstupu komparátoru s proudem přes tranzistor něco málo přes 17 mA. Jak vidíte, hodnota je docela reálná. V praxi by měl být přibližně o řád menší, protože typická citlivost našeho komparátoru je 200 V/mV, odpor kanálu tranzistoru v reálných podmínkách s přihlédnutím k instalaci pravděpodobně nebude menší než 25 mOhm a kolísání ovládacího napětí u brány nesmí překročit tři volty.
Abstraktní implementace by vypadala asi takto:
Zde jsou vstupy komparátoru připojeny přímo ke kladné sběrnici na opačných stranách tranzistoru s efektem pole. Když jím prochází proud v různých směrech, budou se napětí na vstupech komparátoru nevyhnutelně lišit a znaménko rozdílu bude odpovídat směru proudu a velikost bude odpovídat jeho síle.
Zapojení se na první pohled ukazuje jako extrémně jednoduché, zde však nastává problém s napájením komparátoru. Spočívá v tom, že nemůžeme mikroobvod napájet přímo ze stejných obvodů, které má měřit. Podle datasheetu by maximální napětí na vstupech LM393 nemělo být vyšší než napájecí napětí mínus dva volty. Pokud je tento práh překročen, komparátor si přestane všímat rozdílu napětí na přímém a inverzním vstupu.
Existují dvě možná řešení tohoto problému. První, zřejmá, je zvýšení napájecího napětí komparátoru. Druhá věc, která vás napadne, pokud se trochu zamyslíte, je snížit řídicí napětí rovnoměrně pomocí dvou děličů. Může to vypadat následovně:
Toto schéma zaujme svou jednoduchostí a výstižností, ale bohužel v reálném světě není realizovatelné. Faktem je, že máme co do činění s rozdílem napětí mezi vstupy komparátoru jen několik milivoltů. Rozpětí odporu rezistorů i nejvyšší třídy přesnosti je přitom 0,1 %. Při minimálním přijatelném dělicím poměru 2 ku 8 a rozumné impedanci děliče 10 kOhm dosáhne chyba měření 3 mV, což je několikanásobně větší než úbytek napětí na tranzistoru při proudu 17 mA. Ze stejného důvodu odpadá použití „ladičky“ v jednom z děličů, protože ani při použití přesného víceotáčkového rezistoru nelze volit jeho odpor s přesností větší než 0,01 % (plus nezapomeňte o časovém a teplotním posunu). Navíc, jak již bylo napsáno výše, teoreticky by tento obvod neměl kvůli své téměř „digitální“ povaze kalibraci vůbec potřebovat.
Na základě všeho, co bylo řečeno, v praxi zbývá jediná možnost – zvýšení napájecího napětí. V zásadě to není takový problém, vezmeme-li v úvahu, že existuje velké množství specializovaných mikroobvodů, které vám umožňují sestavit stepup měnič pro požadované napětí pomocí několika dílů. Pak se ale složitost zařízení a jeho spotřeba téměř zdvojnásobí, čemuž bych se rád vyhnul.
Existuje několik způsobů, jak vytvořit konvertor s nízkým výkonem. Například většina integrovaných převodníků využívá samoindukční napětí malé tlumivky zapojené do série s „výkonovým“ spínačem umístěným přímo na čipu. Tento přístup má opodstatnění pro poměrně výkonnou konverzi, například pro napájení LED s proudem desítek miliampérů. V našem případě je to zjevně nadbytečné, protože potřebujeme zajistit proud pouze asi jeden miliampér. Mnohem vhodnější je pro nás obvod zdvojení stejnosměrného napětí pomocí ovládacího spínače, dvou kondenzátorů a dvou diod. Princip jeho fungování lze pochopit z diagramu:
V prvním okamžiku, kdy je tranzistor vypnutý, se nic zajímavého neděje. Proud z napájecí sběrnice prochází diodami D1 a D2 na výstup, v důsledku čehož je napětí na kondenzátoru C2 ještě o něco nižší než přiváděné na vstup. Pokud se však tranzistor otevře, kondenzátor C1 se přes diodu D1 a tranzistor nabije téměř na napájecí napětí (minus přímý úbytek na D1 a tranzistoru). Nyní, když tranzistor znovu uzavřeme, ukáže se, že nabitý kondenzátor C1 je zapojen do série s rezistorem R1 a zdrojem energie. V důsledku toho se jeho napětí sčítá s napětím napájecího zdroje a poté, co utrpěl určité ztráty v rezistoru R1 a diodě D2, nabije C2 na téměř dvojnásobek Uin. Poté lze celý cyklus spustit znovu. Výsledkem je, že pokud tranzistor pravidelně spíná a odběr energie z C2 není příliš velký, z 12 voltů získáte asi 20 za cenu pouhých pěti dílů (nepočítám klíč), mezi nimiž není jediné vinutí nebo rozměrový prvek.
K implementaci takového zdvojovače potřebujeme kromě již uvedených prvků ještě generátor oscilací a samotný klíč. Může se to zdát jako spousta detailů, ale ve skutečnosti tomu tak není, protože téměř vše, co potřebujeme, už máme. Doufám, že jsi nezapomněl, že LM393 obsahuje dva komparátory? A co na tom, že jsme zatím použili jen jeden z nich? Koneckonců, komparátor je také zesilovač, což znamená, že pokud jej pokryjete kladnou zpětnou vazbou na střídavý proud, změní se na generátor. Zároveň se jeho výstupní tranzistor bude pravidelně otevírat a zavírat, dokonale plní roli zdvojovacího klíče. Toto dostaneme, když se pokusíme realizovat náš plán:
Zpočátku se může zdát myšlenka napájet generátor napětím, které skutečně produkuje během provozu, docela divoká. Pokud se však podíváte blíže, můžete vidět, že generátor zpočátku přijímá energii přes diody D1 a D2, což stačí k jeho spuštění. Po generování začne pracovat zdvojovač a napájecí napětí se plynule zvýší na přibližně 20 voltů. Tento proces netrvá déle než sekundu, po které generátor a spolu s ním první komparátor obdrží energii, která výrazně převyšuje provozní napětí obvodu. To nám dává příležitost přímo změřit rozdíl napětí na zdroji a odvodu tranzistoru s efektem pole a dosáhnout našeho cíle.
Zde je konečné schéma našeho přepínače:
K tomu už není co vysvětlovat, vše je popsáno výše. Jak vidíte, zařízení neobsahuje jediný nastavovací prvek a při správném sestavení začíná okamžitě fungovat. Kromě již známých aktivních prvků přibyly pouze dvě diody, u kterých můžete použít libovolné nízkopříkonové diody s maximálním zpětným napětím alespoň 25 voltů a maximálním dopředným proudem 10 mA (například široce použitý 1N4148, který lze odpájet ze staré základní desky).
Tento obvod byl testován na breadboardu, kde se ukázal jako plně funkční. Získané parametry plně odpovídají očekávání: okamžité sepnutí v obou směrech, žádná neadekvátní odezva při připojení zátěže, odběr proudu z baterie je pouze 2,1 mA.
Součástí je také jedna z možností rozložení desky plošných spojů. 300 dpi, pohled ze strany dílů (proto je potřeba tisknout zrcadlově). Tranzistor s efektem pole je namontován na straně vodiče.
Sestavené zařízení, kompletně připravené k instalaci:
Zapojil jsem to staromódně, takže to dopadlo trochu nakřivo, ale přesto zařízení již několik dní pravidelně plní své funkce v obvodu s proudem do 15 ampér bez známek přehřívání.
