Как получить гашеную известь?

Как гасить известь в домашних условиях – рекомендации от А до Я

Известняк и известь известны человеку с давних времен, и по сей день они активно используются в строительстве и ремонтных работах, да и не только. Поэтому не исключено, что в ваши руки может попасть негашеный материал, с которым придется работать, и на тот момент вы уже будете знать, как гасить известь в домашних условиях.

Как загасить известь для побелки – понятия

Для начала давайте разберемся с понятиями, поскольку из негашеной извести получают несколько составов, разных по своей консистенции и применяемых в разных целях. Скорее всего, негашеное сырье попадет к вам в виде мелких или крупных комков – это результат обжига камня-известняка. Негашеным его называют потому, что химическая реакция, которая образует ту самую известь для побелки деревьев или покраски стен, еще не прошла до конца. Есть только один правильный способ довести негашеный материал (оксид кальция) до кондиции (гидроокись или гидроксид кальция) – добавить к нему воды. Не бойтесь, пожара не будет, но при контакте с обычной H2O происходит довольно бурная реакция с выделением большого количества тепла и углекислого газа, поэтому процесс и получил такое название.

В результате гашения извести водой в соотношении 1:1 получается пушонка.

Это основной материал, который годится для всех целей: приготовление известкового строительного раствора, получение раствора для побелки, для обмазывания деревянных элементов (спасает от гниения и возгорания) и так далее. При добавлении большего количества воды образуется известковое тесто, хотя по консистенции оно больше похоже на густую сметану. Разбавив его еще большим количеством воды, мы получим известковое молоко. При гашении можно сразу перейти к той или иной форме, рассчитав правильное соотношение жидкости и негашеного сырья.

Как гасить известь – принцип работы и техника безопасности

Для гашения сырья в домашних условиях, например, для той же побелки, не нужно много потраченного времени, специального оборудования или особых навыков. Однако если нужно провести процесс для большого количества материала, например, для строительных нужд, лучше всего выкопать для этой цели небольшую яму, на дно и стенки которой можно бросить листы метала. В небольших объемах провести реакцию можно в ведре или бочке.

Как гасить известь – пошаговая схема

Шаг 1: Подготовка

Следует знать, что для сырья время гашения равно минимум 24 часам, хотя для получения более качественного материала рекомендуется продлить процесс до всех 36 часов. Для проведения этого несложного ритуала вам также понадобится вода и чистая палка для размешивания. Поскольку проведение этой реакции происходит с выделением большого количества тепла, вполне достаточного для закипания воды, в обязательной степени вам нужна защита: очки для предотвращения попадания капель окиси в глаза, респиратор, поскольку в воздухе будет много пара с мелкими частицами извести, резиновые перчатки и плотная рабочая одежда с длинными рукавами и штанинами.

Сам по себе оксид кальция – довольно сильная щелочь, к тому же, кипящая жидкость может брызнуть на вас, так что перед тем, как погасить известь для побелки, не пренебрегите мерами техники безопасности. Емкость для гашения должна спокойно выдерживать нагрев до 200-300 °С – именно такая температура будет у частиц извести при гашении. Пластмассовое ведро, как вы уже поняли, для этих целей не подойдет, а вот металлическое – вполне. Реакцию следует проводить на улице или в хорошо проветриваемом подсобном помещении.

Шаг 2: Заливаем воду

Засыпаем нужное количество извести, но не более половины ведра. Приготовьте заранее воду – теоретически необходимо для гашения 350 мл на 1 килограмм сырья, однако при проведении реакции много воды испаряется, поэтому на практике нужно до 0,7 мл воды. Потихоньку, небольшой струей, начинаем добавлять воду, все время интенсивно перемешивая содержимое емкости. Просто налить воду недостаточно – верхний слой негашеного материала, вступив в реакцию с водой, образует плотные чешуйки гидроксида, которые преградят доступ жидкости к слоям внутри ведра.

Шаг 3: Выдерживаем известь

Убедившись в том, что вода проникла на все слои, можете оставить емкость на 1,5 суток в затененном месте. Полученную пушонку следует выстоять в темных, прохладных помещениях не меньше двух недель – только после этого она приобретет все свои характеристики, и ее можно будет использовать в нужных целях. При разведении пушонки до состояния известкового молока следует процедить полученный раствор через марлю – в нем содержится много кусочков необожженного или пережженного известняка. Пережженные куски похожи на кусочки стекловидной массы, необожженные представляют собой мелкие камешки.

Производство извести в домашних условиях – простая технология

Известь можно не только гасить в домашних условиях, но и полностью изготовить самому, пусть и в небольших объемах. Правда, для этого нужна, как минимум, плита. При ее наличии никаких лишних затрат на получение негашеного материала не нужно, поскольку для выжигания мы можем выбрать удобное зимнее время, когда мы и так затапливаем плиту. Безусловно, нам понадобится исходное сырье – известняк. На самом деле, достать его довольно легко – он широко используется при формировании железнодорожных насыпей, в строительстве для замешивания бетона, поверхность дорог часто засыпают известняковой щебенкой перед укладкой асфальта.

Отличить нужное нам сырье от гранита или другого минерала довольно просто – известняк легче, на вид светло-серого цвета, его легко поцарапать обычным гвоздем. Есть способ идентифицировать нужный нам материал наверняка – капните на поверхность камня кислоту, если она шипит и пенится, значит, мы нашли, что нужно. А если в вашем поселке или рядом с ним есть завод, производящий силикатный кирпич, считайте, что вам крупно повезло – там этого сырья предостаточно, а уж добыть несколько ведер камней будет несложно. Вам нужны некрупные куски, не толще 2 см, лучше еще тоньше. Большие куски достаточно легко разбить обычным молотком, так что выбрасывать ничего не придется.

Растапливаем печку, как обычно: засыпаем ведро угля и ждем, пока разгорится до красна. Затем разравниваем пылающие угли кочергой и насыпаем сверху ровным слоем еще половину от предыдущей порции угля и быстро выкладываем на него известняк. После того, как печка снова наберет жар, засыпьте еще полведра угля поверх сырья, стараясь полностью закрыть его. Чтобы температура продержалась до самого утра, возьмите пару совков углевой пыли и насыпьте поверх получившегося «сэндвича».

Утром наша еще негашеная, но уже выжженная известь готова. Наверняка она еще будет горячей, поэтому вынимать ее следует клещами, складывая в заранее припасенную тару. Хорошо выжженные камни станут по весу гораздо легче, чем «исходники», и приобретут белый цвет. Такой способ добычи негашеной извести знает каждый работник котельной, ведь это давно известный метод подзаработать. Конечно, в домашних условиях такой бизнес не наладить, но для обычных целей (побелка деревьев, побелка стен и т.д.) за несколько раз вы можете выжечь достаточное количество известняка, а гашение извести в домашних условиях – уже хорошо знакомый вам процесс.

Гашеная известь: особенности материала, инструкция по приготовлению, правила хранения

Наиболее востребованным и практичным материалом, который нашел свое широкое применение в строительстве, ремонте, сельском хозяйстве и быту, является гашёная известь.

Она является основным составляющим компонентом современных покрытий, смесей и растворов, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. Далее о том, как правильно гасить и хранить известь, а также в каких целях ее можно применять.

  • Что такое гашеная известь
  • Отличия между гашеной и негашеной известью
  • Инструкция по гашению извести
    • Подготовительный этап
    • Процесс гашения
      • Гашение в деревянном ящике
  • Правила хранения извести
  • Применение в строительстве
  • Применение в быту

Что такое гашеная известь

Гашёная известь – химическое порошкообразное соединение неорганической формы (Ca(OH)2), которое может получиться при взаимодействии оксида кальция ( негашеной извести ) и воды.

При производстве гидратной извести важно поддерживать правильный температурный режим нагрева воды, который не должен превышать 500 градусов. Чем выше температура воды, тем ниже качество готового продукта.

В зависимости от способа гашения могут образоваться следующие виды составов:

  • Известковая вода.
  • Известковое молоко (суспензия).
  • Известковое тесто.
  • Пушонка (гидроксид кальция в порошковой форме).

Отличия между гашеной и негашеной известью

Разница между известью гашеной и негашеной заключается в химической формуле и свойствах вещества.

Отличительные характеристики двух веществ наглядно представлены в таблице.

ХарактеристикиИзвесть гашенаяИзвесть негашеная
Химическая формулаГидроксид кальцияОксид кальция
Контакт с водойСлабый контактСильный контакт с изменением химического состава и выделением теплового пара
Форма выпускаПорошок белого цветаМелкие гранулы

Отличить гашеную известь от исходного материала можно не только визуально, но и тактильно – она не способна выделять тепловую энергию, поэтому всегда остается холодной.

Негашеная известь – горная порода, которая получается путем выжигания меловых или известняковых пород при температуре свыше 1000 градусов. В результате высокой гигроскопичности материал редко используется в чистом виде. Он предназначен для приготовления различных строительных растворов, смесей и элементов.

Инструкция по гашению извести

Процесс гашения извести можно организовать на строительной площадке или дома. В зависимости от типа исходного сырья, готовый раствор бывает:

  • Быстрогасящийся (готовится за 10 минут).
  • Среднегасящийся (гасится в течение 25 минут).
  • Медленногасящийся (для приготовления требуется до 1 часа).

Продолжительность гашения определяется временем от начала добавления воды в исходное сырье и до момента полной стабилизации химического состава готового продукта.

Подготовительный этап

Для работы необходимо подготовить сырье и средства индивидуальной защиты от негативного воздействия теплового пара – перчатки, очки, маску, одежду из плотной ткани.

В качестве сырья должна использоваться известь в негашеной форме, глубокая деревянная или металлическая емкость и приспособление для замеса.

Также для приготовления большого объема смеси потребуется земляная яма и вместительный ящик из деревянного основания, оборудованный сливным окошком с сетчатым фильтром.

Процесс гашения

Для получения качественной гидратной извести выполняются следующие действия:

  1. В подготовленную емкость засыпается исходное сырье.
  2. В основу постепенно добавляется вода в пропорциях 1:1 и медленно размешивается для активизации процесса гашения. Данная пропорция подходит для приготовления пушонки – порошкообразной смеси. Для получения известкового теста или молока на 1 кг сырья необходимо добавить 400 г воды.
  3. Помешивание субстанции выполняется до полного завершения реакции гашения.
  4. Свежегашеный раствор в емкости настаивается в течение 40 часов до загустения, а используется через 30 дней после приготовления.

Гашение в деревянном ящике

Если для приготовления извести использовался деревянный ящик, готовая смесь сливается через фильтрующее окошко в земляную яму, закрывается досками и настаивается несколько дней.

После окончания срока известь засыпается песчаной прослойкой высотой в 18 см и дополнительно настаивается в течение 2–3 недель.

Правила хранения извести

Гидратная известь – продукт длительного хранения, который не меняет свою химическую структуру и не теряет полезные свойства на протяжении всего срока эксплуатации.

Для правильного хранения извести рекомендуется соблюдать следующие правила:

  • После завершения дегидратации продолжительность выдержки материала составляет: для приготовления строительных растворов и элементов – 2 недели, для оштукатуривания – 30 дней.
  • При зимнем хранении материала в яме обустраивается дополнительная теплоизоляционная подушка: из песка до 20 см и грунта – 70 см. Также можно использовать твердые утеплители.
  • Хранение материала в упаковках допускается в хорошо проветриваемых складских помещениях с бетонными, асфальтированными и кирпичными полами. Склады должны иметь необходимые средства пожаробезопасности: деревянные ящики с песком, огнетушители с углекислотой, пожарные краны с гидрорукавами.
  • Гашеную известь нельзя хранить вблизи взрывоопасных и горючих веществ.

Благодаря своим уникальным характеристикам гашеная известь давно применяется в современном строительстве, медицине, садовом хозяйстве и быту.

Применение в строительстве

Широкое применение извести в строительстве для решения следующих задач:

  • Внутренняя побелка поверхностей в помещениях.
  • Приготовление строительных растворов, связующих смесей и красящих составов.
  • Защита деревянных конструкций от возгорания и гниения.
  • Изготовление арболита, шлакоблоков, силикатных кирпичных блоков и тяжелого бетона.
  • Приготовление кладочного состава для возведения печных конструкций.
  • Изготовление известкового цементного раствора.
  • Приготовление известковой воды для определения соединений углекислого газа.

Гидравлические характеристики обеспечивают быстрое отвердение готовых строительных растворов на основе гашеной извести. Поэтому они часто используются при возведении опорных элементов мостов и прочих конструкций повышенной сложности.

Применение в быту

Некоторые способы применения материала в бытовой сфере:

  • Приготовление безопасных удобрений для снижения кислотности грунта и борьбы с различными вредителями.
  • Приготовление профилактического раствора для побелки стволов садовых и декоративных деревьев.
  • Приготовление смесей для защиты растений от грибковых болезней, насекомых и мелких грызунов.
  • Приготовление активной добавки для подкормки птиц и животных.
  • Снижение жесткости питьевой воды из колодцев, скважин и водопровода.
  • Обеззараживание и дезинфекция различных поверхностей и деревянных конструкций.
  • Каустификация натриевого или калиевого карбоната.
  • Нейтрализация кислых составов и кислот на органической основе.
  • Дубление и обработка натуральной кожи.
  • Приготовление пищевых добавок. Наиболее распространенная из них – эмульгатор (Е526).

Уникальный материал, который отличается следующими преимуществами: доступность приготовления, длительность хранения, отличные дезинфицирующие характеристики, широкая сфера использования. Да и сам процесс гашения извести в домашних условиях достаточно прост в освоении. Готовые растворы успешно используются для проведения сельскохозяйственных работ, бытового ремонта, возведения жилых и коммерческих зданий, что прежде всего обусловлено низкой стоимостью расходного сырья.

Виды преобразователей напряжения с 220 на 12 вольт

Инверторы с 220 на 12 вольт производятся разной формы и размеров. По своему типу бывают трансформаторные и импульсные. Трансформаторный преобразователь 220 на 12 вольт В основе конструкции, как следует из названия, лежит понижающий трансформатор.

  • Виды преобразователей и их устройство
    • Бестрансформаторный преобразователь с 220 на 12 вольт
  • Как из 220 вольт сделать 12 вольт самостоятельно

Виды преобразователей и их устройство

Трансформатор представляет собой изделие, состоящее из двух основных частей:

  • сердечника, собранного из электротехнической стали;
  • обмоток, выполненных в виде витков из проводникового материала.

Его работа основана на появлении электродвижущей силы в замкнутом проводящем контуре. При протекании по первичной обмотке переменного тока образовываются переменные линии магнитного потока. Эти линии пронизывают сердечник и все обмотки, на которых появляется электродвижущая сила. Когда вторичная обмотка находится под нагрузкой, то под действием этой силы начинает протекать ток.

Значение разности потенциалов будет определяться отношением количества витков первичной обмотки и вторичной. Таким образом, изменяя это соотношение, можно получить любое значение.

Для снижения значения напряжения количество витков во вторичной обмотке делается меньше. Стоит отметить, что описанное выше работает только при подаче на первичную обмотку переменного тока. При использовании постоянного тока создаётся постоянный магнитный поток, который не наводит ЭДС и энергия передаваться не будет.

Бестрансформаторный преобразователь с 220 на 12 вольт

Такие устройства питания называют импульсными. Главной частью такого устройства обычно является специализированная микросхема (широтно-импульсный модулятор).

Инвертирование 220 в 12 вольт происходит следующим образом. Сетевое напряжение поступает на выпрямительную цепь, а далее сглаживается ёмкостью номиналом 300-400 вольт. Затем выпрямленный сигнал с помощью транзисторов преобразуется в высокочастотные прямоугольные импульсы с требуемой скважностью. Преобразователь импульсного типа за счёт применения инвертирующей схемы, выдаёт на выходе стабильное напряжение. При этом преобразование происходит как с гальванической развязкой от выходных цепей, так и без неё.

В первом случае используется импульсный трансформатор, на который поступает высокочастотный сигнал до 110 кГц.

При изготовлении сердечника используют ферромагнетики, что ведёт к снижению веса и размеров. Во втором вместо трансформатора используется фильтр нижних частот.

Преимущества импульсных источников заключаются в следующем:

  1. малый вес;
  2. улучшенный КПД;
  3. дешевизна;
  4. наличие встроенной защиты.

К недостаткам относят то, что используя в работе высокочастотные импульсы, устройство само создаёт помехи. Это требует устранения и приносит усложнения электрических схем.

Как из 220 вольт сделать 12 вольт самостоятельно

Проще всего сделать аналоговое устройство на базе трансформатора вида тор. Такое устройство несложно выполнить самостоятельно. Для этого понадобится любой трансформатор с первичной обмоткой, рассчитанной на 220 вольт. Вторичная обмотка рассчитывается согласно несложным формулам или подбирается практическим путём.

Для подбора может понадобиться:

  • прибор для измерения напряжения;
  • изолирующая лента;
  • киперная лента;
  • медная проволока;
  • паяльник;
  • инструмент для разборки (кусачки, отвёртки, плоскогубцы, нож и т. п. ).

В первую очередь необходимо определить, с какой стороны переделываемого трансформатора расположена вторичная обмотка. Аккуратно снять защитный слой для получения к ней доступа. Используя тестер, измерить напряжение на выводах.

В случае меньшего напряжения к любому из концов обмотки допаять проволоку, тщательно заизолировав место соединения. Используя эту проволоку сделать десять витков и опять измерить напряжение. В зависимости от того насколько увеличилось напряжение и рассчитать дополнительное количество витков.

В случае если напряжение превышает требуемое, делаются обратные действия. Отматываются десять витков, измеряется напряжение и рассчитывается, сколько их необходимо их убрать. После этого лишний провод обрезается и запаивается на клемму.

По окончании работ трансформатор собирается в обратной последовательности. Если все правильно рассчитано, то получится преобразователь из 220 в 12 вольт переменного напряжения. Для получения постоянного напряжения необходимо добавить выпрямитель. Это простейшее электронное устройство, состоящее из диодного моста и конденсатора. Используя свойства диодов, напряжение выпрямляется, а с помощью конденсатора убираются паразитные влияния.

Следует отметить, что при использовании диодного моста выходная разность потенциалов поднимется на величину, равную произведению переменного напряжения и величины 1.41.

Главным преимущество трансформаторного преобразования является простота и высокая надёжность. А недостатком — габариты и вес.

Самостоятельная сборка импульсных инверторов возможна только при хорошем уровне подготовке и знаний электроники. Хотя можно купить готовые наборы КИТ. Такой набор содержит печатную плату и электронные компоненты. В набор также входит электрическая схема и чертёж с подробным расположением элементов. Останется только всё аккуратно распаять.

Используя импульсную технологию, можно сделать и преобразователь с 12 на 220 вольт. Что очень полезно при использовании в автомобилях. Ярким примером может служить источник бесперебойного питания, сделанный из стационарного оборудования.

Поделки своими руками для автолюбителей

Три источника питания для автомобиля с 24 на 12 вольт.

Напряжение бортовой сети большинства грузовых автомобилей 24 В; таково и номинальное напряжение аккумуляторных батарей. А большинство выпускаемых приборов-помощников, предназначенных для применения в автомобилях

(электрические кофеварки, нагреватели, телевизоры, магнитолы, СD-проигрыватели и др.), рассчитаны на напряжение питания 12 В ±20%. Для их питания используют преобразователи 24–12 В. Случается, что фирменные преобразователи напряжения не выдерживают перегрузки (особенно если в качестве потребителей используются одновременно несколько устройств).

Замена стабилизатора (как и ремонт руками квалифицированного профессионала) стоит ощутимых денег. И когда мне приходилось ремонтировать блоки преобразователей 24–12 В, устраняя одну и ту же неисправность, я установил в «фирменный» корпус небольшую схему, которая с тех пор работает безотказно.

На рис. 2.8 показана электрическая схема простого преобразователя-стабилизатора постоянного напряжения 24–12 В на микросхеме КР1180ЕН12В.

Рис. 2.8. Электрическая схема преобразователя напряжения на микросхеме КР1180ЕН12В

Микросхема КР1180ЕН12В представляет собой стабилизатор напряжения с фиксированным положительным выходным напряжением 12 В, имеет защиту от короткого замыкания и температурного перегрева. Микросхема D1 выдает фиксированное напряжение на выходе +12 В с максимально допустимым током нагрузки 2,2 А.

Особенность микросхемы КР1180ЕН12В в сравнении с близкими аналогами (по электрическим характеристикам) такова: максимальная рассеиваемая мощность Ptot (max) 15 Вт, а максимально допустимое входное напряжение 35 В. Реализованная в корпусе типа КТ-28-2, микросхема-стабилизатор имеет и большой запас по максимальной температурной устойчивости – темпеpатуpе пеpехода Тпер Рис. 2.9. Электрическая схема стабилизатора напряжения в бортовой сети 12 В

Микросхему также необходимо установить на радиатор. КРЕН8Б в соответствии с электрическими характеристиками обеспечивает максимальный ток нагрузки в 1,5 А и имеет защиту от короткого замыкания на выходе. Однако в данной схеме она работает совместно с усилителем тока на КТ819БМ, поэтому максимальный ток нагрузки существенно выше того, что могла бы дать одна лишь микросхема.

Автовладельцам на практике хорошо известно, как важно обеспечить работу CD-проигрывателя без помех; и в этом помогает устройство, схема которого представлена на рис. 2.9. Помехи, воздействующие на находящихся в автомашине людей, можно условно разделить на две категории:

помехи по питанию (НЧ-помехи);

помехи по ВЧ (высокой частоте).

Помехи по ВЧ можно устранить применением качественной антенны и (или) применением тюнера с избирательным высокочастотным трактом. Помехи «по питанию» на моей практике устраняются применением низкочастотных фильтров и рекомендуемого на рис. 2.9 стабилизатора, специально разработанного и практически опробованного для этих целей.

Результаты применения этого электронного устройства таковы, что показанный на электрической схеме стабилизатор задерживает помехи по НЧ, создаваемые работой двигателя автомобиля во всех его режимах, а также дополнительным электрооборудованием. Штатный вентилятор печки и (или) дополнительный вентилятор для охлаждения салона, питающийся от разъема прикуривателя, до применения этой схемы создавали заметные помехи по низкой частоте (фон), воспринимаемые через акустическую систему CD-проигрывателя. Устройство локализует помехи от кондиционера салона и (или) вентилятора охлаждения радиатора автомобиля.

О деталях и монтаже Конденсаторы С1–С4, подключенные параллельно диодам выпрямительного моста, и конденсатор С3 на выходе устройства отсекают «фоновые» помехи при работе мощных потребителей в бортовой сети. Конденсаторы С2, С4 фильтруют питание, исключая всплески и кратковременные падения напряжения.

Транзистор VT1 управляется микросхемой-стабилизатором КР142ЕН8Б (усиливает ток) и обеспечивает выходное стабилизированное напряжение 12 В ± 5%. Транзистор VT1 необходимо установить на теплоотвод и заменить на КТ815, К817А–К817В. В таком варианте выходной ток несколько сократится. Транзистор VT1, «раскаченный» микросхемой-стабилизатором, способен выдавать ток в несколько ампер (на практике устройство испытано с нагрузкой с током 3,3 А).

Это следует учитывать при выборе режимов работы стабилизатора. Устройство прошло испытание в качестве адаптера по питанию CD-проигрывателей фирм Panasonic и Kenwood. Как базовую схему адаптер можно использовать в широком спектре других задач, стоящих перед радиолюбителем. Устройство может быть использовано для подзарядки аккумуляторных батарей портативной электронной и бытовой техники, в том числе мобильных телефонов.

Отличительные особенности предложенной схемы (рис. 2.9) – также в том, что при подаче «повышенного» постоянного напряжения питания на вход микросхема D1 способна выдавать стабилизированное регулируемое выходное напряжение 12 В. На рис. 2.10 представлен вариант электрической схемы с использованием микросхемы-стабилизатора КР142ЕН12А, позволяющий в широких пределах регулировать выходное напряжение.

Эта схема испытана в регулируемом стабилизаторе, источник питания которого – все та же аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 24 В, взятая от грузового автомобиля Volvo FL6. Иллюстрированное на рис. 2.10 включение микросхемы КР142ЕН12А позволяет получить на выходе стабилизированное напряжение в диапазоне 1,2–21 В. Микросхему необходимо установить на теплоотвод. Устройство имеет защиту от короткого замыкания на выходе.

Его можно применять не только в автомобиле, но и в других радиолюбительских конструкциях. Так, при подаче постоянного напряжения на вход в пределах 36…40 В устройство способно выдавать стабилизированное выходное напряжение от 1,2 В до 37 В соответственно при токе нагрузки до 1 А. Когда потребуется установить на стабилизаторе фиксированное выходное напряжение, к примеру 12 В, регулировкой переменного резистора сопротивлением 5,6 кОм добиваются требуемого выходного напряжения, затем сопротивление резистора (выпаяв один вывод) измеряют омметром, и переменный резистор заменяют постоянным.

После ознакомления с этим разделом любой водитель, имеющий даже небольшие практические познания в электронике (но умеющий применять паяльник по назначению), может самостоятельно собрать схему преобразователя и снять для себя проблему надежности и ремонта этого электронного блока.

Автор; А.КАШКАРОВ, г.С.-Петербург.

Как получить нестандартное напряжение

Как получить нестандартное напряжение, которое не укладывается в диапазон стандартного?

Стандартное напряжение – это такое напряжение, которое очень часто используется в ваших электронных безделушках. Это напряжение в 1,5 Вольта, 3 Вольта, 5 Вольт, 9 Вольт, 12 Вольт, 24 Вольт и тд. Например, в ваш допотопный МР3 плеер вмещалась одна батарейка в 1,5 Вольта. На пульте дистанционного управления ТВ используются уже две батарейки по 1,5 Вольта, включенные последовательно, значит уже 3 Вольта. В USB разъеме самые крайние контакты с потенциалом в 5 Вольт. Наверное, у всех в детстве была Денди? Чтобы питать Денди нужно было подавать на нее напряжение в 9 Вольт. Ну 12 Вольт используется практически во всех автомобилях. 24 Вольта используется уже в основном в промышленности. Также для этого, условно говоря, стандартного ряда “заточены” различные потребители этого напряжения: лампочки, проигрыватели, усилители и тд.

Но, увы, наш мир не идеален. Иногда просто ну очень надо получить напряжение не из стандартного ряда. Например, 9,6 Вольт. Ну ни так ни сяк… Да, здесь нас выручает Блок питания. Но опять же, если использовать готовый блок питания, то наряду с электронной безделушкой придется таскать и его. Как же решить этот вопрос? Итак, я Вам приведу три варианта:

Регулятор напряжения на LM317T

Сделать в схеме электронной безделушки регулятор напряжения вот по такой схеме (более подробно здесь )

Интегральный стабилизатор и стабилитрон

На Трехвыводных стабилизаторах напряжения построить стабильный источник нестандартного напряжения. Схемы в студию!

Что мы в результате видим? Видим стабилизатор напряжения и стабилитрон, подключенный к среднему выводу стабилизатора. ХХ – это две последние цифры, написанные на стабилизаторе. Там могут быть цифры 05, 09, 12 , 15, 18, 24. Может уже есть даже больше 24. Не знаю, врать не буду. Эти две последние цифры говорят нам о напряжении, которое будет выдавать стабилизатор по классической схеме включения:

Здесь стабилизатор 7805 выдает нам по такой схеме 5 Вольт на выходе. 7812 будет выдавать 12 Вольт, 7815 – 15 Вольт. Более подробно про стабилизаторы можно прочитать здесь.

U стабилитрона – это напряжение стабилизации на стабилитроне. Если мы возьмем стабилитрон с напряжением стабилизации 3 Вольта и стабилизатор напряжение 7805, то на выходе получим 8 Вольт. 8 Вольт – уже нестандартный ряд напряжения ;-). Получается, что подобрав нужный стабилизатор и нужный стабилитрон, можно с легкостью получить очень стабильное напряжение из нестандартного ряда напряжений ;-).

Давайте все это рассмотрим на примере. Так как я просто замеряю напряжение на выводах стабилизатора, поэтому конденсаторы не использую. Если бы я питал нагрузку, тогда бы использовал и конденсаторы. Подопытным кроликом у нас является стабилизатор 7805. Подаем на вход этого стабилизатора 9 Вольт от балды:

Следовательно, на выходе будет 5 Вольт, все таки как-никак стабилизатор 7805.

Теперь берем стабилитрон на Uстабилизации =2,4 Вольта и вставляем его по этой схеме, можно и без конденсаторов, все-таки делаем просто замеры напряжения.

Опа-на, 7,3 Вольта! 5+2,4 Вольта. Работает! Так как у меня стабилитроны не высокоточные (прецизионные), то и напряжение стабилитрона может чуточку различаться от паспортного (напряжение, заявленное производителем). Ну, я думаю, это не беда. 0,1 Вольт для нас погоды не сделают. Как я уже сказал, таким образом можно подобрать любое значение из ряда вон.

Интегральный стабилизатор и диод

Есть также другой подобный способ, но здесь используются диоды. Может быть Вам известно, что падение напряжение на прямом переходе кремниевого диода составляет 0,6-0,7 Вольт, а германиевого диода – 0,3-0,4 Вольта? Именно этим свойством диода и воспользуемся ;-).

Итак, схему в студию!

Собираем по схеме данную конструкцию. Нестабилизированное входное постоянное напряжение также и осталось 9 Вольт. Стабилизатор 7805.

Итак, что на выходе?

Почти 5.7 Вольт ;-), что и требовалось доказать.

Если два диода соединять последовательно, то на каждом из них будет падать напряжение, следовательно, оно будет суммироваться:

На каждом кремниевом диоде падает по 0,7 Вольт, значит, 0,7+0,7=1,4 Вольта. Также и с германиевыми. Можно соединить и три, и четыре диода, тогда нужно суммировать напряжения на каждом. На практике более трех диодов не используют. Диоды можно ставить даже малой мощности, так как в этом случае ток через них все равно будет мал.

Вот такими простыми способами можно получить нестандартное напряжение.

Обзор и небольшая доработка DC/DC-преобразователей 5/9 В и 5/12 В в корпусе USB-разъёма

Содержание
  • Внешний вид и конструкция повышающих DC-DC преобразователей 5/9 В и 5/12 В
  • Внутреннее устройство DC-DC преобразователей
  • Технические испытания повышающих DC-DC преобразователей на 9 В и 12 В
  • Доработка DC-DC преобразователя 5/12 Вольт
  • Итого

В обзоре будут рассмотрены два миниатюрных повышающих DC-DC преобразователя (постоянного тока в постоянный), каждый из которых собран в корпусе разъёма USB, благодаря чему они почти не занимают места и очень удобны для использования.

Их выходное напряжение — фиксированное и составляет 9 Вольт для одного и 12 Вольт для другого преобразователя. Благодаря им какое-либо не слишком мощное устройство можно запитать такими напряжениями от любого «походного» источника питания: от телефонной «зарядки», от ноутбука, от повербанка.

Кроме того, применение этих преобразователей совместно с телефонной «зарядкой» может быть заменой для отдельных адаптеров на 9 или 12 Вольт (но если величина тока потребления будет не выше, чем определена далее в обзоре).

Преобразователи были приобретены на Алиэкспресс у разных продавцов: на 9 Вольт — здесь, а на 12 Вольт — здесь.

Цена — менее $2 за любой из них.

Внешний вид и конструкция повышающих DC-DC преобразователей 5/9 В и 5/12 В

Их внешний вид похож просто на кабель USB с удлинённым разъёмом:

Номиналы отдаваемых напряжений бесхитростно обозначены на приклеенных этикетках.

Длина шнуров — по 1 метру.

На обратной стороне преобразователей никакой полезной информации нет:

Оканчиваются кабели преобразователей стандартными цилиндрическими разъёмами 5.5/2.1 мм (внешний/внутренний диаметр):

Если устройство, с которым предполагается работа какого-либо из преобразователей, имеет другой разъём (что маловероятно, но возможно), то, скорее всего, пользователю придётся поработать руками и/или паяльником для обеспечения взаимосовместимости.

Внутреннее устройство DC-DC преобразователей

Разобрать преобразователи можно очень легко: достаточно лезвием ножа разъединить половинки корпуса. Они держатся только на шести пластиковых штырьках за счет силы трения, никакого клея или хитрых защёлок нет.

Так выглядит электронная «начинка» преобразователей:

На этой фотографии слева — преобразователь на 9 В, а справа — на 12.

Видно, что их схемы имеют несколько отличий.

Их схемы основаны на разных чипах: в преобразователе на 9 В это — AL804, а в преобразователе на 12 В — AL919 (на фото они — маленькие шестиногие чипы).

Документации на них найти не удалось, но внутренний голос мне подсказывает, что оба этих чипа — просто вариации доброго старого MT3608, предназначенного для работы в «повышайках».

Есть и другие отличия.

В частности, в преобразователе на 9 В (левый) на входе и на выходе стоят в параллель по 2 конденсатора: «большой» электролит и маленький керамический конденсатор (грамотно!); а в преобразователе на 12 В — только электролиты (экономно!).

Зато в преобразователе на 12 В есть светодиод, индицирующий его работу; он виден на плате в правом нижнем углу и обозначен он как D2.

Только вот беда: корпус — не прозрачный, и этот светодиод не виден!

Чтобы он был виден, и будет проведена та небольшая доработка, о которой говорится в заголовке обзора.

В заключение осмотра надо отметить, как существенный позитивный момент, применение в обоих преобразователях диодов Шоттки (SS34 и SS14), имеющих прямое падение напряжения в 4 раза меньше, чем у «обычных» выпрямительных диодов. Это положительно скажется на КПД и уменьшит нагрев устройств.

Технические испытания повышающих DC-DC преобразователей на 9 В и 12 В

При испытаниях преобразователи запитывались от телефонной «зарядки» 5 В с максимальным током выхода 2 А (способность отдать такой ток ранее была проверена).

Замер данных произведён в установившемся режиме (после прогрева преобразователей и стабилизации показаний).

Сначала — испытания преобразователя на 12 В, результаты нагрузочных тестов приведены в таблице:

Ток выхода, АНапряжение на выходе, ВОтдаваемая мощность, ВтКПД
0 (холостой ход)11.97
0.111.981.2091%
0.1511.991.8089%
0.212.02.4090%
0.312.033.6189%
0.412.064.8286%
0.512.116.0683%
0.612.237.3479%

При попытке повысить ток выхода выше 0.6 А напряжение на выходе «срывалось», и преобразователь уходил в защиту от короткого замыкания. При этом выходной ток колебался на довольно высоком уровне (0.4 — 0.7 А), т.е. продолжалось потребление значительной мощности от источника питания, что не совсем комильфо; или даже совсем не комильфо.

В общем, защита есть, но работает не идеально.

После устранения перегрузки напряжение на выходе восстанавливалось.

Особо надо отметить присутствующую в таблице странность: чем выше ток, тем выше и напряжение на выходе!

Должно же быть наоборот?!

Можно подумать, что здесь присутствует эффект «отрицательного сопротивления» или ещё какие инопланетные технологии.

Но нет, здесь нет ничего подобного; а повышение напряжения связано с его температурным уходом в результате прогрева преобразователя при работе на нагрузку. Повторный эксперимент с током 0.5 А подтвердил постепенный уход напряжения, составивший 0.13 В в течение 10 минут, после чего дрейф выходного напряжения прекратился.

Теоретически, правда, не исключено, что положительный температурный коэффициент чипа преобразователя так и был задуман его производителем для компенсации потерь в кабеле при росте тока. Но это — уже немного конспирология. 🙂

Нагрев преобразователя был умеренным, за исключением максимального тока (0.6 А); когда нагрев был сильным.

Итог: преобразователь можно использовать на токах выхода не выше 0.5 А; и при условии использования достаточно мощного источника питания.

Теперь — испытания DC-DC преобразователя на 9 В, и снова таблица с результатами:

Ток выхода, АНапряжение на выходе, ВОтдаваемая мощность, ВтКПД
0 (холостой ход)8.97
0.18.890.8989%
0.158.881.3390%
0.28.861.7789%
0.38.832.6587%
0.48.793.5284%
0.58.774.3983%
0.68.755.2580%
0.78.756.1379%
0.88.746.9978%

При превышении тока выхода 0.8 А напряжение напряжение на выходе «срывалось» и преобразователь уходил в защиту (такую же не слишком благообразную, как и у предыдущего преобразователя).

При выходном токе в 0.7 и 0.8 А нагрев преобразователя был сильным, лучше не допускать его использования при таких токах.

Температурный уход выходного напряжения тоже был обнаружен. При выходном токе 0.5 А напряжение на выходе поднималось на 0.11 В за 10 минут, после чего стабилизировалось. При меньших токах температурный дрейф был значительно ниже, и им можно пренебречь.

В таблице этот эффект почти не заметен. Возможно, из-за того, что выходное сопротивление преобразователя на 9 В оказалось выше, чем у преобразователя на 12 В (0.5 Ом и 0.3 Ом с учетом кабеля), из-за чего потери от повышения тока пересилили температурный рост.

Кстати, КПД тоже рассчитывался с учетом потерь в кабелях (т.е. на выходе всего преобразователя, а не на контактах платы).

Теперь разберёмся с пульсациями (посмотрим осциллограммы).

Сначала — пульсации на выходе 9-вольтового преобразователя, ток выхода — 200 мА:

Теперь — пульсации 12-вольтового DC-DC преобразователя при том же токе выхода (200 мА):

По осциллограммам пульсаций можно установить и частоту преобразования, она составляет почти точно 1 МГц.

Пульсации — довольно сильные (особенно — у преобразователя на 12 В), что можно считать в данном случае нормальным, поскольку в корпусах преобразователей нет достаточного места для «приличных» конденсаторов на выходе.

Если для аппаратуры, с которой должны работать преобразователи, такой уровень пульсаций слишком велик, то пользователю надо будет задуматься о подключении внешнего конденсатора (-ов).

Доработка DC-DC преобразователя 5/12 Вольт

Как уже упоминалось выше, на плате преобразователя 5/12 Вольт есть светодиод, но его не видно.

Решение — элементарное: просверлить отверстие 2 мм, снять снаружи небольшую фаску, приклеить с внутренней стороны кусочек бумаги (лучше — кусочек матового пластика, но у меня не нашлось).

На крайняк — можно даже и без бумажки, но тогда сужаются углы обзора светодиода.

Устройство с индикацией включения, как мне кажется, лучше, чем работающее «втёмную» (без индикации).

Итого

Рассмотренные DC-DC преобразователи построены на стандартных схемотехнических решениях, и никаких сюрпризов не преподнесли.

Их производители (анонимные, кстати) просто ничем не испортили возможности, заложенные в элементной базе преобразователей, и на том им спасибо!

«Изюминка» преобразователей — их конструкция в корпусе разъёмов; благодаря чему они удобны и занимают мало места.

Единственный недостаток одного из преобразователей — отсутствие видимости светодиода на плате — легко можно исправить вручную.

Отдельное замечание: если подключать эти преобразователи к порту USB компьютера или ноутбука, то из-за ограничения выходного тока на этих портах преобразователи не смогут отдать столь же высокую мощность, как при питании от повербанка или телефонной «зарядки».

Обычно рекомендуется считать, что отдаваемый ток порта USB 2.0 составляет 500 мА, а USB 3.0 — 900 мА. Далее, зная КПД, можно рассчитать допустимую нагрузку для преобразователей в таком варианте подключения.

Куплены DC-DC преобразователи были на Алиэкспресс: на 9 Вольт — здесь, а на 12 Вольт — здесь.

Как сделать блок питания на 12 вольт своими руками — примеры схем

Источник постоянного напряжения на 12 вольт – полезный прибор для дома, дачи или гаража. Такое устройство несложно сделать самостоятельно. Ниже приведена схема блока питания 12В для сборки своими руками, а также советы по расчету и выбору комплектующих.

  • Виды блоков питания
  • Где используется источник напряжения
  • Схема трансформаторного БП
  • Выбор трансформатора
  • Самостоятельная намотка трансформатора
  • Подбор готового трансформатора
  • Выбор диодов и изготовление выпрямителя
  • Емкость конденсатора
  • Стабилизация выходного напряжения
  • Увеличение выходного тока стабилизатора
    • Схема с транзистором структуры n-p-n
    • Схема с транзистором p-n-p
  • Параметрический стабилизатор
  • Регулирование выходного напряжения
  • Компоновка прибора

Виды блоков питания

На сегодняшний день широкое распространение получили импульсные источники напряжения. Перед традиционными трансформаторными схемами они имеют значительное преимущество в энергоэффективности и в массогабаритных показателях. Считается, что при токах нагрузки более 5 ампер они имеют неоспоримые преференции. Но им присущи и недостатки – например, генерация ВЧ-помех в питающую сеть и в нагрузку. А главное препятствие для домашней сборки – сложность схем и необходимость специальных навыков для изготовления намоточных деталей. Поэтому домашнему мастеру средней квалификации лучше заняться изготовлением блока питания по обычному принципу с сетевым понижающим трансформатором.

Где используется источник напряжения

Область применения такого БП в домашнем хозяйстве широка:

  • питание низковольтных светильников;
  • зарядка аккумуляторных батарей;
  • питание звуковоспроизводящих устройств.

А также многие другие цели, для которых требуется постоянное напряжение 12 вольт.

Схема трансформаторного БП

Схема блока питания на 12 вольт, работающего от сети 220 В, состоит из следующих узлов:

  1. Понижающий трансформатор. Состоит из железа, первичной и вторичной (их может быть несколько) обмоток. Не вдаваясь глубоко в принцип действия, надо отметить, что выходное напряжение зависит от соотношения витков первичной (n1) и вторичной (n2) обмоток. Для получения 12 вольт надо, чтобы вторичная обмотка содержала в 220/12=18,3 раза меньше витков, чем первичная.
  2. Выпрямитель. Чаще всего выполняется в виде двухполупериодной схемы (диодного моста). Преобразует переменное напряжение в пульсирующее. Ток за период дважды проходит через нагрузку в одном направлении.

В последующих разделах рассмотрен порядок выбора и расчета каждого элемента источника постоянного напряжения на 12 вольт.

Выбор трансформатора

Для получения подходящего трансформатора возможны два пути. Самостоятельное изготовление понижающего блока и подбор подходящего в заводском исполнении. В любом случае надо иметь в виду:

  • на выходе понижающей обмотки трансформатора при замере напряжения вольтметр покажет эффективное напряжение (в 1,4 раза меньше амплитудного);
  • на фильтрующем конденсаторе без нагрузки постоянное напряжение будет примерно равным амплитудному (говорят, что на конденсаторе напряжение «поднимается» в 1,4 раза);
  • если стабилизатор отсутствует, то под нагрузкой напряжение на емкости просядет в зависимости от тока;
  • для работы стабилизатора нужно определенное превышение входного напряжения над выходным, их соотношение ограничивает КПД блока питания в целом.

Из двух последних пунктов следует вывод, что для нормальной работы БП напряжение трансформатора должно превышать 12 В.

Самостоятельная намотка трансформатора

Полный расчет и изготовление самодельного силового трансформатора сложны, трудоемки, требуют инструментов и навыков. Поэтому будет рассмотрен упрощенный путь – подбор подходящего по железу блока и переделка его на 12 В.

Если есть готовый трансформатор, но нет схемы его подключения, надо вызвонить тестером его обмотки. Обмотка с самым большим сопротивлением скорее всего будет сетевой. Остальные обмотки надо удалить.

Далее надо измерить толщину набора железа b и ширину центральной пластины a и перемножить их. Получится площадь сечения сердечника S=a*b (в кв.см.). Она определяет мощность трансформатора P=. Дальше вычисляется максимальный ток в амперах, который можно снять с обмотки с напряжением 12 вольт: I=P/12.

Дальше вычисляется число витков на вольт по формуле n=50/S. Для 12 вольт надо намотать 12*n витков с запасом около 20% на потери в меди и на стабилизаторе. А если его нет, то на падение напряжения под нагрузкой. И последним шагом выбирается сечение провода намотки по графику для плотности тока 2-3 ма/кв.мм.

Например, имеется трансформатор с первичной обмоткой на 220 В с набором железа толщиной 3,5 см и шириной среднего язычка 2,5 см. Значит, S=2,5*3,5=8,75 и мощность трансформатора =3 Вт (приблизительно). Тогда максимально возможный ток при 12 вольтах I=P/U=3/12=0,25 А. Для намотки можно выбрать провод диаметром 0,35..0,4 кв.мм. На 1 вольт приходится 50/8,75=5,7 витков, надо намотать 12*5,7=33 витка. С учетом запаса – около 40 витков.

Подбор готового трансформатора

Если есть готовый трансформатор с подходящей по току и напряжению вторичной обмоткой, можно попробовать подобрать готовый. Например, в серии ТПП есть подходящие изделия с напряжением вторичных обмоток, близким к 12 вольтам.

ТрансформаторОбозначение выводов вторичной обмоткиНапряжение, ВДопустимый ток, А
ТПП4811-12, 13-14, 15-16, 17-1813,80,27
ТПП20911-12, 13-1511,50,0236
ТПП21611-12, 13-14, 15-16, 17-1811,50,072

Плюс этого решения – минимальная трудоемкость и надежность заводского исполнения. Минус – трансформатор содержит и другие обмотки, габаритная мощность рассчитана и на их нагрузку. Поэтому в массогабаритных показателях такой трансформатор будет проигрывать.

Выбор диодов и изготовление выпрямителя

Диоды в выпрямитель выбираются по трем параметрам:

  • наибольшее допустимое прямое напряжение;
  • наибольшее обратное напряжение;
  • наибольший рабочий ток.

По первым двум параметрам для работы в 12-вольтовой схеме подойдут 90 процентов доступных полупроводниковых приборов, выбор в основном делается по предельному длительно допустимому току. От этого параметра также зависит исполнение корпуса диода и способ изготовления выпрямителя.

Если ток нагрузки не будет превышать 1 А, можно применить зарубежные и отечественные одноамперные диоды:

  • 1N4001-1N4007;
  • HER101-HER108;
  • КД258 (“капелька”);
  • КД212 и другие.

На меньшие токи (до 0,3 А) рассчитаны приборы КД105 (КД106). Все перечисленные диоды можно монтировать как вертикально, так и горизонтально на печатную или монтажную плату, или просто на штырьки. Радиаторов им не нужно.

Если нужны большие рабочие токи, то надо применять другие диоды (КД213, КД202, КД203 и т.д.). Эти приборы рассчитаны для эксплуатации на теплоотводящих радиаторах, без них они выдержат не более 10% от максимального паспортного тока. Поэтому надо подобрать готовые теплоотводы или сделать их самостоятельно из меди или алюминия.

Также удобно использовать готовые мостовые диодные сборки КЦ405, КВРС или подобные. Их не надо собирать – достаточно подать на соответствующие выводы переменное напряжение и снять постоянное.

Емкость конденсатора

Емкость конденсатора зависит от нагрузки и от пульсаций, которые она допускает. Для точного расчета емкости существуют формулы и онлайн-калькуляторы, которые можно найти в интернете. Для практики можно ориентироваться на цифры:

  • при малых токах нагрузки (десятки миллиампер) емкость должна быть 100..200 мкФ;
  • при токах до 500 мА нужен конденсатор 470..560 мкФ;
  • до 1 А – 1000..1500 мкФ.

Для больших токов емкость увеличивается пропорционально. Общий же подход – чем больше конденсатор, тем лучше. Увеличивать его емкость можно до любых пределов, ограничиваясь лишь габаритами и стоимостью. По напряжению надо брать конденсатор с серьезным запасом. Так, для 12-вольтового выпрямителя лучше взять элемент на 25 вольт, чем на 16.

Эти рассуждения верны для нестабилизированных источников. Для БП со стабилизатором емкости можно уменьшать в разы.

Стабилизация выходного напряжения

Стабилизатор на выходе блока питания нужен не всегда. Так, если предполагается использование БП совместно со звуковоспроизводящей аппаратурой, то на выходе надо иметь стабильное напряжение. А если нагрузкой служит нагревательный элемент – стабилизатор явно излишен. Для питания светодиодной ленты можно обойтись без самого сложного модуля БП, но с другой стороны стабильное напряжение обеспечивает независимость яркости свечения при перепадах в сети и продлевает срок службы LED-светильника.

Если решение об установке стабилизатора принято, то проще всего собрать его на специализированной микросхеме LM7812 (КР142ЕН5А). Схема включения проста и не требует наладки.

На вход такого стабилизатора можно подавать напряжение от 15 до 35 вольт. На входе должен быть установлен конденсатор С1 емкостью не менее 0,33 мкФ, на выходе не менее 0,1 мкФ. В качестве С1 обычно выступает конденсатор блока фильтров, если длина соединительных проводов не превышает 7 см. Если такую длину выдержать не удается, то потребуется установка отдельного элемента.

Микросхема 7812 имеет защиту от перегрева и короткого замыкания. Но она не любит переполюсовки на входе и подачи внешнего напряжения на выход – время ее в жизни в таких ситуациях исчисляется секундами.

Важно! Для тока нагрузки свыше 100 мА установка интегрального стабилизатора на теплоотводящий радиатор обязательна!

Увеличение выходного тока стабилизатора

Приведенная схема позволяет нагружать стабилизатор током до 1,5 А. Если этого недостаточно, можно умощнить узел дополнительным транзистором.

Схема с транзистором структуры n-p-n

Эта схема рекомендуется разработчиками и включена в даташит на микросхему. Выходной ток не должен превышать наибольший ток коллектора транзистора, который должен быть обязательно снабжен теплоотводом.

Схема с транзистором p-n-p

Если полупроводниковый триод структуры n-p-n отсутствует, то можно умощнить стабилизатор полупроводниковым триодом p-n-p.

Кремниевый маломощный диод VD увеличивает выходное напряжение 7812 на 0,6 В и компенсирует падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора.

Параметрический стабилизатор

Если по какой-либо причине интегральный стабилизатор недоступен, можно выполнить узел на стабилитроне. Надо выбрать стабилитрон с напряжением стабилизации 12 В и рассчитанный на соответствующий ток нагрузки. Наибольший ток для некоторых 12-вольтовых отечественных и импортных стабилитронов указан в таблице.

Тип стабилитронаД814ГД815ДКС620А1N4742ABZV55C121N5242B
Ток нагрузки5 мА0,5 А50 мА25 мА5 мА40 мА
Напряжение стабилизации12 вольт

Номинал резистора рассчитывается по формуле:

R= (Uвх min-Uст)/(Iн max+Iст min), где:

  • Uвх min – минимальное входное нестабилизированное напряжение (должно быть не менее 1,4 Uст), вольт;
  • Uст – напряжение стабилизации стабилитрона (справочная величина), вольт;
  • Iн max – наибольший ток нагрузки;
  • Iст min – минимальный ток стабилизации (справочная величина).

Если стабилитрон на нужное напряжение отсутствует, его можно составить из двух последовательно включенных. При этом суммарное напряжение должно быть 12 В (например, Д815А на 5,6 вольта плюс Д815Б на 6,8 вольт дадут 12,4 В).

Важно! Соединять стабилитроны (даже однотипные) параллельно «для увеличения тока стабилизации» нельзя!

Умощнить параметрический стабилизатор можно тем же способом – включением внешнего транзистора.

Для мощного транзистора надо предусмотреть радиатор. Напряжение питания в этом случае будет меньше Uст стабилитрона на 0,6 В. При необходимости выходное напряжение можно подкорректировать в большую сторону включением кремниевого диода (или цепочки диодов). Каждый элемент в цепочке будет увеличивать Uвых примерно на 0,6 В.

Регулирование выходного напряжения

Если напряжение блока питания надо регулировать от нуля, то оптимальной схемой будет параметрический стабилизатор с добавлением переменного резистора.

Резистор в 1 кОм, включенный между базой транзистора и общим проводом, защитит триод от выхода из строя при обрыве цепи движка потенциометра. При вращении ручки переменного резистора напряжение на базе транзистора будет меняться от 0 до Uст стабилитрона с отставанием примерно в 0,6 вольт. Надо учитывать, что параметры узла будут хуже из-за использования потенциометра – наличие движущегося контакта (даже хорошего качества) неизбежно снизит стабильность напряжения на базе транзистора.

Добиться регулирования от 0 до 12 вольт схемы с интегральным стабилизатором серии 78XX намного сложнее. Если достаточно диапазона регулирования от 5 до 12 В, можно применить микросхему 7805 и включить ее по схеме с потенциометром. Стабилитрон должен быть на напряжение около 7 вольт (КС168 с диодом или без него, КС175 и т.п.). В нижнем положении движка потенциометра вывод GND соединяется с общим проводом, и на выходе будет 5 вольт. При смещении движка к верхнему выводу напряжение на нем будет расти вплоть до Uст стабилитрона и складываться с напряжением стабилизации микросхемы.

Можно применить микросхему LM317. Она также имеет три вывода и специально разработана для создания регулируемых источников. Но у этого стабилизатора нижний порог напряжения начинается от 1,25 вольт. В интернете много схем на LM317 с регулировкой от нуля, но 90+ процентов этих схем неработоспособны.

Компоновка прибора

После того, как все узлы будут подобраны, или будет присутствовать четкое представление о том, какими они будут, можно приступать к компоновке прибора. Также важно понимать, каким будет будущий корпус устройства. Можно подобрать готовый, можно сделать самому при наличии материалов и навыков.

Особых правил компоновки узлов внутри корпуса нет. Но желательно расположить узлы так, чтобы они соединялись проводниками последовательно, как на схеме, и по кратчайшему расстоянию. Выходные клеммы лучше расположить на стороне, противоположной сетевому кабелю. Выключатель питания и предохранитель лучше закрепить на задней стенке устройства. Для рационального использования межкорпусного пространства часть узлов можно установить вертикально, но диодный мост лучше закрепить горизонтально. При вертикальном монтаже конвекционные потоки горячего воздуха от нижних диодов будут обтекать верхние элементы и дополнительно их нагревать.

Для тех кто не понял смотрим видео: Простой блок питания своими руками.

Собрать источник питания постоянного тока с фиксированным питанием несложно. Это по силам мастеру средней руки, нужны лишь элементарные познания в электротехнике и минимальные навыки монтажа.

Читайте также:  Ковры с длинным ворсом
Оцените статью
Добавить комментарий