Précisons d'abord ce que nous entendons par "tension constante". Comme Wikipédia nous le dit, une tension constante (alias courant constant) est un courant dont les paramètres, les propriétés et la direction ne changent pas avec le temps. Le courant continu circule dans un seul sens et pour lui la fréquence est nulle.
Oscillogramme courant continu nous avons considéré dans l'article Oscilloscope. Principes de fonctionnement :
Comme vous vous en souvenez, horizontalement sur le graphique, nous avons temps(axe X) et verticalement Tension(axe Y).
Afin de convertir une tension alternative monophasée d'une valeur en une tension alternative monophasée d'une valeur inférieure (éventuellement supérieure), nous utilisons un simple transformateur monophasé. Et pour transformer en tension pulsée constante, après le transformateur, nous avons connecté le pont de diodes. Une tension d'ondulation constante a été obtenue à la sortie. Mais avec une telle tension, comme on dit, vous ne pouvez pas faire le temps.
Mais qu'en est-il de nous de la tension constante pulsée
obtenir la tension constante la plus réelle ?
Pour cela, nous n'avons besoin que d'un seul composant radio : condensateur. Et voici comment il doit être connecté au pont de diodes :
Ce circuit utilise une propriété importante d'un condensateur : la charge et la décharge. Un petit condensateur se charge rapidement et se décharge rapidement. Par conséquent, afin d'obtenir une ligne presque droite sur l'oscillogramme, nous devons insérer un condensateur de capacité décente.
La dépendance de l'ondulation sur la capacité du condensateur
Voyons en pratique pourquoi nous devons installer un condensateur grande capacité... Sur la photo ci-dessous nous avons trois condensateurs de capacités différentes :
Considérons le premier. Nous mesurons sa valeur faciale à l'aide de notre compteur LC. Sa capacité est de 25,5 nanoFarad ou 0,025 microFarad.
On l'accroche au pont de diodes selon le schéma ci-dessus
Et on s'accroche à l'oscilloscope :
On regarde l'oscillogramme :
Comme vous pouvez le voir, les ondulations restent toujours.
Eh bien, prenons un condensateur plus gros.
Nous obtenons 0,226 microfarads.
On s'accroche au pont de diodes de la même manière que le premier condensateur, on en fait des relevés.
Et voici l'oscillogramme réel
Non... presque, mais toujours pas ça. Les ondulations sont encore visibles.
Prenons notre troisième condensateur. Sa capacité est de 330 microfarads. Même mon compteur LC ne peut pas le mesurer, car j'ai une limite de 200 microfarads dessus.
Nous l'attachons au pont de diodes et en retirons un oscillogramme.
Mais en fait elle
Bien. Une tout autre affaire !
Alors, tirons quelques petites conclusions :
- plus la capacité du condensateur à la sortie du circuit est grande, mieux c'est. Mais n'abusez pas de la capacité ! Puisque dans ce cas, notre appareil sera très volumineux, car les gros condensateurs sont généralement très volumineux. Et le courant de charge initial sera énorme, ce qui peut entraîner une surcharge du circuit d'alimentation.
- plus la charge en sortie d'un tel bloc d'alimentation est faible, plus l'amplitude de l'ondulation apparaîtra. Ceci est combattu à l'aide et également à l'aide de régulateurs de tension intégrés, qui produisent la tension continue la plus pure.
Comment choisir les radioéléments pour un redresseur
Revenons à notre question au début de l'article. Comment obtenez-vous un courant continu de 12 volts à la sortie pour vos besoins ? Vous devez d'abord prendre un transformateur pour qu'à la sortie il donne... 12 Volts ? Mais tu n'as pas deviné ! Nous recevrons de l'enroulement secondaire du transformateur.
où
U D - tension efficace, V
U max - tension maximale, V
Par conséquent, afin d'obtenir une tension continue de 12 volts, la sortie du transformateur doit être de 12/1,41 = une tension alternative de 8,5 volts. Maintenant, il y a de l'ordre. Afin d'obtenir une telle tension aux bornes du transformateur, il faut soustraire ou additionner les enroulements du transformateur. Formule. Ensuite, nous sélectionnons des diodes. Nous sélectionnons les diodes en fonction du courant maximal dans le circuit. Nous recherchons des diodes adaptées selon les fiches techniques ( descriptifs techniques sur les radioéléments). Nous insérons un condensateur avec une capacité décente. Nous le sélectionnons sur la base que la tension constante dessus ne dépasse pas celle qui est écrite sur son marquage. La source de tension constante la plus simple est prête à l'emploi !
Au fait, j'ai une source de tension constante de 17 volts, puisque le transformateur a 12 volts en sortie (multiplier 12 par 1,41).
Et enfin, pour mieux se souvenir :
Pour vérifier le fonctionnement de blocs individuels d'appareils électroménagers, un artisan à domicile peut avoir besoin d'une tension de 12 volts, à la fois CC et CA. Nous analyserons les deux cas en détail, mais il faut d'abord considérer une autre quantité d'électricité - la puissance, qui caractérise la capacité de l'appareil à effectuer un travail de manière fiable.
Si la puissance de la source n'est pas suffisante, elle ne terminera pas la tâche. Par exemple, l'alimentation d'un ordinateur et une batterie de voiture fournissent 12 volts. Les courants de charge sur l'ordinateur dépassent rarement 20 ampères et le courant de démarrage de la batterie de la voiture est supérieur à 200 A.Une batterie de voiture dispose d'une grande réserve d'énergie pour les tâches informatiques, mais une alimentation PC avec la même tension de 12 volts n'est absolument pas adaptée pour démarrer un démarreur, elle grillera tout simplement.
Méthodes pour obtenir une tension constante
A partir de cellules galvaniques (batteries)
L'industrie produit des batteries rondes de différentes tailles (selon la puissance) avec une tension de 1,5 volts. Si vous prenez 8 pièces, alors avec une connexion série, 12 volts se révéleront simplement.
Il faut connecter les bornes des batteries une à une avec le "plus" de la précédente au "moins" de la suivante. Une tension de 12 volts sera entre la première et la dernière borne, et des valeurs intermédiaires, par exemple 3, 6 ou 9 volts, peuvent être mesurées sur deux, quatre, six batteries.
Les capacités des cellules ne doivent pas différer, sinon la puissance du circuit sera réduite par une batterie affaiblie. Pour de tels dispositifs, il est souhaitable d'utiliser tous les éléments d'un même type de série avec une date de fabrication commune. Le courant de charge des 8 batteries, collectées en série, correspond à la valeur indiquée pour une cellule.
S'il devient nécessaire de connecter une telle batterie à une charge deux fois la valeur nominale de la source, il faudra alors créer une autre structure similaire et connecter les deux batteries en parallèle, en connectant leurs bornes unipolaires ensemble: "+" à "+" , et "-" à "-".
À partir de batteries de petite taille
Les batteries nickel-cadmium sont disponibles en 1,2 volts. Pour obtenir 12 volts d'eux, vous aurez besoin de 10 éléments à connecter en série, comme dans le circuit discuté précédemment.
Par le même principe, une batterie est assemblée à partir de batteries nickel-hydrure métallique.
La batterie rechargeable est utilisée pour un fonctionnement plus long que les cellules galvaniques conventionnelles : la batterie peut être rechargée et rechargée plusieurs fois selon les besoins.
À partir d'alimentations CA
De nombreux appareils électroménagers ont une électronique intégrée, qui est alimentée par une tension redressée résultant de la conversion de 220 volts. Les alimentations d'un ordinateur, portable donnent juste 12 volts rectifiés et.
Il suffit de se connecter aux bornes correspondantes du connecteur de sortie et d'alimenter l'alimentation pour en tirer 12 volts.
De même, vous pouvez utiliser les alimentations électriques de vieilles radios, magnétophones et téléviseurs obsolètes.
Alternativement, vous pouvez assembler vous-même une alimentation CC en choisissant un circuit adapté. Les plus courantes sont celles qui convertissent le 220 volts en une tension secondaire, qui est redressée par un pont de diodes, lissée par un condensateur et régulée par un transistor à l'aide d'une résistance de réglage.
Vous pouvez trouver de nombreux schémas similaires. Il est pratique d'y inclure des dispositifs de stabilisation.
Façons d'obtenir une tension alternative
Au moyen d'un transformateur
La méthode la plus abordable est considérée comme l'utilisation d'un transformateur abaisseur, qui est déjà illustré dans le schéma précédent. L'industrie produit depuis longtemps de tels dispositifs à diverses fins.
Cependant, il n'est pas du tout difficile pour un artisan à domicile de fabriquer un transformateur pour ses besoins à partir de vieilles structures.
Pour connecter le transformateur au réseau 220, l'enroulement primaire doit être alimenté par une protection, il est tout à fait possible de le faire avec un fusible éprouvé, bien que le disjoncteur meilleur ajustementà ces fins.
L'ensemble du circuit de charge secondaire doit être pré-assemblé et testé. La réserve de puissance du transformateur d'environ 30% lui permettra de fonctionner longtemps sans surchauffer l'isolation.
Autres méthodes
Il est techniquement possible d'obtenir du 12 volts CA à partir d'un générateur entraîné par une sorte de moteur ou en convertissant le courant continu en onduleur. Cependant, ces méthodes sont plus adaptées aux installations industrielles et sont de conception complexe. Par conséquent, dans la vie de tous les jours, ils ne sont pratiquement pas utilisés.
Les pannes de courant dans nos maisons, hélas, deviennent une tradition. L'enfant doit-il faire ses devoirs à la lueur des bougies ? Ou juste un film intéressant à la télé, ce serait pour finir de regarder.
Tout cela est réparable si vous avez une batterie de voiture. Vous pouvez y assembler un appareil appelé convertisseur DC-AC (ou, dans la terminologie occidentale, un convertisseur DC-AC). Les figures 1 et 2 montrent deux circuits principaux de tels convertisseurs.
Diagramme schématique
Le circuit de la figure 1 utilise quatre puissants transistors VT1 ... VT4, fonctionnant en mode clé. Dans un demi-cycle de tension 50 Hz, les transistors VT1 et VT4 sont ouverts.
Le courant de la batterie GB1 traverse le transistor VT1, l'enroulement primaire du transformateur T1 (de gauche à droite selon le schéma) et le transistor VT4.
Riz. 1. Diagramme schématique convertisseur de tension DC 12V à AC 220V.
Dans le deuxième demi-cycle, les transistors VT2 et VT3 sont ouverts, le courant de la batterie GB1 traverse le transistor VT3, l'enroulement primaire du transformateur TV1 (de droite à gauche selon le schéma) et le transistor VT2.
En conséquence, le courant dans l'enroulement du transformateur TV1 s'avère variable et dans l'enroulement secondaire, la tension monte à 220 6. Lors de l'utilisation d'une batterie à 12 points, le coefficient K = 220/12 = 18,3.
Un générateur d'impulsions avec une fréquence de 50 Hz peut être construit sur des transistors, des microcircuits logiques et tout autre élément de base.
La figure 1 montre un générateur d'impulsions basé sur un temporisateur intégré KR1006VI1 (microcircuit DA1). A partir de la sortie DA1, des impulsions de 50 Hz traversent deux inverseurs sur les transistors VT7, VT8.
Du premier d'entre eux, les impulsions sont transmises via l'amplificateur de courant VT5 à la paire VT2, VT3, du second - via l'amplificateur de courant VT6 à la paire VT1, VT4. Si vous utilisez des transistors avec un rapport de transfert de courant élevé ("superbet") comme VT1 ... VT4, par exemple, tels que KT827B ou des transistors à effet de champ puissants, par exemple KP912A, les amplificateurs de courant VT5, VT6 peuvent être omis .
Dans le circuit de la figure 2, seuls deux transistors puissants VT1 et VT2 sont utilisés, mais l'enroulement primaire du transformateur a deux fois plus de spires et un point médian.
Riz. 2. Schéma de la partie sortie d'un convertisseur de tension à impulsions sur deux transistors puissants.
Le générateur d'impulsions dans ce circuit est le même, les bases des transistors VT1 et VT2 sont connectées aux points A et B du circuit générateur d'impulsions de la figure 1.
Riz. 3. Circuit de signalisation de décharge batterie.
Détails et ajustement
La durée de fonctionnement de l'onduleur est déterminée par la capacité de la batterie et la puissance de la charge. Si on laisse la batterie se décharger à 80% (les batteries plomb-acide permettent une telle décharge), alors l'expression du temps de fonctionnement du convertisseur est :
T (h) = (0,7 WU) / P
où W est la capacité de la batterie, Ah ; U est la tension nominale de la batterie, V ; Р - puissance de charge, W. Cette expression prend également en compte le rendement du convertisseur, qui est de 0,85 ... 0,9.
Ensuite, par exemple, lors de l'utilisation batterie de voiture avec une capacité de 55 Ah avec une tension nominale de 12 V avec une charge sur une lampe à incandescence de 40 W, la durée de fonctionnement sera de 10 ... 12 heures, et avec une charge sur un récepteur de télévision de 150 W, 2,5-3 heures .
Nous donnons les données du transformateur T1 pour deux cas : pour une charge maximale de 40 W et pour une charge maximale de 150 W.
Dans le tableau: S - section transversale du circuit magnétique; W1, W2 - le nombre de tours des enroulements primaire et secondaire; D1, D2 - diamètres des fils des enroulements primaires et secondaires.
Vous pouvez utiliser un transformateur de puissance prêt à l'emploi, ne touchez pas l'enroulement secteur, mais enroulez l'enroulement primaire. Dans ce cas, après l'enroulement, vous devez allumer l'enroulement secteur et vous assurer que la tension sur l'enroulement primaire est de 12 V.
Si vous utilisez KT819A comme transistors puissants VT1 ... VT4 dans le circuit de la figure 1 ou VT1, VT2 dans le circuit de la figure 2, vous devez vous rappeler ce qui suit.
Le courant de fonctionnement maximal de ces transistors est de 15 A, donc si vous comptez sur une puissance de convertisseur supérieure à 150 W, vous devez alors installer soit des transistors avec un courant maximal de plus de 15 A (par exemple, KT879A), soit connecter deux transistors en parallèle.
Avec un courant de fonctionnement maximal de 15 A, la puissance de dissipation pour chaque transistor sera d'environ 5 W, tandis que sans radiateur, la puissance de dissipation maximale est de 3 W. Par conséquent, sur ces transistors, il est nécessaire d'installer de petits radiateurs sous la forme d'une plaque métallique d'une superficie de 15 à 20 cm.
La tension de sortie du convertisseur se présente sous la forme d'impulsions bipolaires d'une amplitude de 220 V. Cette tension est tout à fait adaptée pour alimenter divers équipements radio, sans oublier les ampoules électriques.
Cependant, les moteurs électriques monophasés avec cette forme de tension ne fonctionnent pas bien. Par conséquent, vous ne devez pas inclure un aspirateur ou un magnétophone dans un tel convertisseur.
Un moyen de sortir de la situation peut être trouvé en enroulant un enroulement supplémentaire sur le transformateur T1 et en le chargeant sur le condensateur Cp (représenté par une ligne pointillée sur la figure 2).
Ce condensateur est choisi de telle sorte qu'il forme un circuit accordé à une fréquence de 50 Hz. Avec une puissance de convertisseur de 150 W, la capacité d'un tel condensateur peut être calculée par la formule C = 0,25 / U2, où U est la tension générée sur l'enroulement supplémentaire, par exemple, à U = 100 V, C = 25 F .
Dans ce cas, le condensateur doit fonctionner sur tension alternative(vous pouvez utiliser des condensateurs métal-papier K42U ou similaire) et avoir une tension de fonctionnement d'au moins 2U.
Un tel circuit absorbe une partie de la puissance du convertisseur. Cette partie de la puissance dépend du facteur de qualité du condensateur. Ainsi, pour les condensateurs métal-papier, la tangente de perte diélectrique est de 0,02 ... 0,05, de sorte que l'efficacité du convertisseur diminue d'environ 2 ... 5%.
Afin d'éviter d'endommager l'accumulateur, le convertisseur n'interfère pas avec l'équipement d'une alarme de décharge. Circuit simple un tel dispositif de signalisation est illustré à la Fig. 3.
Le transistor VT1 est un élément de seuil. Alors que la tension de la batterie est normale, le transistor VT1 est ouvert et la tension sur son collecteur est inférieure à la tension de seuil du microcircuit DD1.1, donc le générateur de signal fréquence audio ne fonctionne pas sur ce microcircuit.
Lorsque la tension de la batterie chute à une valeur critique, le transistor VT1 est verrouillé (le point de verrouillage est défini par la résistance variable R2), le générateur du microcircuit DD1 commence à fonctionner et l'élément acoustique HA1 commence à "bipper". Au lieu d'un élément piézoélectrique, vous pouvez utiliser un haut-parleur dynamique de faible puissance.
La batterie doit être chargée après avoir utilisé l'onduleur. Pour chargeur vous pouvez utiliser le même transformateur T1, mais le nombre de spires dans l'enroulement primaire n'est pas suffisant, car il est conçu pour 12 V, mais vous avez besoin d'au moins 17 V.
Par conséquent, lors de la fabrication du transformateur, un enroulement supplémentaire doit être prévu pour le chargeur. Naturellement, lors de la charge de la batterie, le circuit convertisseur doit être éteint.
V.D. Panchenko, Kiev, Ukraine.
La description
Particularités
Caractéristiques
Équipement
Principe d'opération
- Limitation du courant de charge de la batterie ;
- Refroidissement naturel;
- Grande fiabilité;
- Haute efficacité.
| Modèle | PS1205B |
|---|---|
| Exécution | mur |
| Type de redresseur | impulsion |
| Caractéristiques d'entrée | |
| 220 | |
| 85-264 | |
| 50 | |
| Caractéristiques de sortie | |
| 12 | |
| 13,7 ± 0,2 | |
| 10,5-13,7 | |
tension de sortie, mV |
pas plus de 150 |
| Courant de sortie maximal, A | 5 |
| Efficacité,% | 82 |
| Batteries rechargeables | |
| 7x1 | |
| Courant de sortie pour le chargement de la batterie, UNE |
pas plus de 0,8 |
| Fonctionnalité de gestion AB | |
| LED d'indication | |
| Contacts secs | il y a |
| de +5 à +40 | |
| de -60 à +50 | |
| Type de refroidissement | Naturel |
| Durée de vie, années | pas moins de 20 |
| MTBF, h | ≥150000 |
| Garantie, mois | 24 |
| Charactéristiques mécaniques | |
| Dimensions (HxLxP), mm | 255x190x75 |
| Poids (sans batterie), kg | 1,5 |
Certificats
Manuels d'utilisation
La description
Une source Alimentation sans interruption DC "Calm" PS1205B est conçu pour fournir une alimentation garantie avec une tension constante de 12 V différents types appareils exigeant une qualité de réseau :
- systèmes de sécurité et d'alarme incendie;
- équipement de vidéosurveillance;
- équipements pour contrôler l'accès à une zone fermée;
- interphones et serrures électriques à combinaison;
- commutateurs, routeurs et autres composants des systèmes de transmission de données.
Le courant consommé de l'équipement connecté ne doit pas dépasser 5 A. Lors du choix d'un onduleur, il est également nécessaire de tenir compte du fait que le courant de sortie spécifié doit à la fois alimenter la charge et charger la batterie. Si le courant de sortie de l'onduleur PS1205B ne vous suffit pas, faites attention aux modèles plus puissants.
Conception (type "B")
Structurellement, l'alimentation est réalisée sous la forme d'un module mural avec un compartiment pour l'installation d'une batterie 7 Ah. Le panneau avant du produit est équipé d'un Indicateurs LED la présence de tension d'entrée et de sortie. À l'intérieur du module, il y a des borniers pour connecter le secteur, la charge et la signalisation à distance à l'UPS. Le boîtier de l'UPS est équipé de trous de ventilation pour un meilleur refroidissement.
Principe d'opération
DC UPS "Shtil" PS1205B est construit selon le schéma PWM du convertisseur AC 220 V vers DC 12 V. Ce principe de fonctionnement permet de fournir les caractéristiques de charge requises avec un poids et des dimensions minimum. Pour se conformer aux exigences CEM, le produit est équipé de filtres de suppression de bruit d'entrée et de sortie.
L'alimentation électrique passe automatiquement en mode de fonctionnement à partir de l'AB lorsque la tension secteur est perdue. Le circuit de limitation du courant de charge de la batterie implémenté dans le produit et la protection contre les décharges « profondes » permettent une utilisation optimale de sa ressource. Le passage automatique au mode de fonctionnement du réseau se produit lorsque les paramètres de la tension d'entrée sont restaurés.
Particularités
- Protection contre les surcharges et court-circuit avec récupération automatique;
- Protection contre l'inversion de polarité de la batterie avec récupération complète après suppression du mode d'urgence ;
- Indication de la présence de tension d'entrée et de sortie ;
- Isolation galvanique circuits d'entrée et de sortie;
- Contacts « secs » pour la signalisation à distance ;
- Large plage de tension d'entrée ;
- Protection contre la décharge « profonde » de la batterie (déconnexion de la batterie lorsqu'elle est déchargée à 80-85%) ;
- Limitation du courant de charge de la batterie ;
- Charge/recharge automatique de la batterie de stockage en mode tampon ;
- Refroidissement naturel;
- Grande fiabilité;
- Haute efficacité.
Caractéristiques
| Modèle | PS1205B |
|---|---|
| Exécution | mur |
| Type de redresseur | impulsion |
| Caractéristiques d'entrée | |
| Tension AC d'entrée nominale, V | 220 |
| Plage de tension d'entrée, V | 85-264 |
| Fréquence d'entrée nominale, Hz | 50 |
| Caractéristiques de sortie | |
| Tension de sortie CC nominale, V | 12 |
| Plage de tension de sortie CC pour fonctionnement sur secteur, V | 13,7 ± 0,2 |
| Plage de tension de sortie CC lors du fonctionnement à partir de AB, V | 10,5-13,7 |
| Valeur RMS de l'ondulation tension de sortie, mV |
pas plus de 150 |
| Courant de sortie maximal, A | 5 |
| Efficacité,% | 82 |
| Batteries rechargeables | |
| Capacité et nombre de batteries (limité par la taille du compartiment des batteries), Ah x pcs. | 7x1 |
| Courant de sortie pour le chargement de la batterie, UNE |
pas plus de 0,8 |
| Fonctionnalité de gestion AB | protection contre les décharges "profondes", protection contre l'inversion de polarité, limitation du courant de charge, charge/recharge automatique de la batterie en mode tampon |
| Panneau de contrôle et interfaces | |
| LED d'indication | disponibilité de la tension d'entrée et de sortie |
| Contacts secs | il y a |
| Fiabilité et performances | |
| Plage de température de fonctionnement, 0 | de +5 à +40 |
| Plage de température de stockage, 0 | de -60 à +50 |
| Type de refroidissement | Naturel |
| Durée de vie, années | pas moins de 20 |
| MTBF, h | ≥150000 |
| Garantie, mois | 24 |
| Charactéristiques mécaniques | |
| Dimensions (HxLxP), mm | 255x190x75 |
| Poids (sans batterie), kg | 1,5 |
