Читать книгу Техника электролова рыбы - В. В. Ходырев - Страница 9

Он состоит из двух частей: задающий генератор и усилитель мощности. Задающий генератор работает по принципу автогенератора и собран на двух транзисторах и трансформаторе. Транзисторы соединены по схеме с общим эмиттером, что обеспечивает наибольший КПД при малом напряжении источника питания. При подаче постоянного тока на вход задающего генератора происходит поочередное их открытие и закрытие. В результате этого через первичную обмотку трансформатора протекает ток с постоянно меняющейся полярностью. Он имеет прямоугольную форму и частоту колебаний около 1000 Гц. Так происходит преобразование постоянного тока в переменный. Со вторичной обмотки T1 снимается напряжение, необходимое для управления транзисторами усилителя мощности, состоящего из двух плеч (каждое плечо содержит по 4 транзистора) и выходного трансформатора T2. Транзисторы усилителя мощности работают также в ключевом режиме и осуществляют появление переменного тока в первичной обмотке T2. Величина этого тока определяет потребляемую и выходную мощность преобразователя. Управление транзисторами осуществляется управляющим напряжением, поступающим с первичной обмотки T1. При работе преобразователя происходит поочередное открытие и закрытие то одного плеча то другого, что приводит к появлению переменного тока в первичной обмотке T2. Мощность T1 невелика (около 10 Вт) и используется только для раскачки усилителя мощности. Мощность T2 определяется выходными характеристиками преобразователя и зависит от площади сечения его сердечника и от количества витков первичной обмотки.

В рассматриваемом варианте выходная мощность преобразователя – около 100 Вт. Вторичная обмотка выходного трансформатора содержит столько витков, сколько необходимо для создания переменного напряжения величиной 350–500 В. При работе преобразователя на холостом ходу выходное напряжение значительно превышает напряжение, измеряемое под нагрузкой, и поэтому, производя намотку вторичной обмотки T2, необходимо учитывать этот факт. На практике бывает сразу трудно точно установить, сколько нужно намотать витков во вторичной обмотке T2 и получить расчетное напряжение. Поэтому, производя намотку, лучше взять общее количество витков несколько больше, чем нужно, а через каждые 100 вольт делать отводы. В дальнейшем при налаживании аппарата в целом можно будет выбрать тот отвод, напряжение на котором наиболее приближается к заданным характеристикам.

В задающем генераторе. используются транзисторы П213Б (П214, П215 и т. п.) или КТ805 в пластмассовом корпусе. Они применяются без радиаторов и крепятся к плате каким-либо механическим способом. Отсутствие радиаторов объясняется условиями, в которых работает вся электрическая схема аппарата, то есть при отсутствии охлаждающих потоков воздуха. Резисторы R1 и R2 одноваттные; номиналы их могут отличаться от указанных и подбираются практически. Если задающий генератор запускается плохо, то есть не всегда, то можно включить в схему конденсатор емкостью 0,1–0,4 мкФ с напряжением от 30 вольт и выше параллельно R1. В качестве сердечника T1 используется кольцо из пермаллоевой ленты сечением не менее 9 × 9 мм. Диаметр самого кольца может быть разным, однако лучше всего скрутить ленту самостоятельно и придать ему размеры, наиболее подходящие для размещения на плате и на шасси.

Намотка базовой и коллекторной обмоток производится сложенным вдвое проводом, а наматывается при этом половина всей обмотки (для коллекторной 40 витков; для базовой – 7 витков). Далее авометром или другим способом устанавливают начало и конец обмотки для каждого из двух проводов. Начало одного провода соединяется с концом другого, в результате чего образуется средняя точка, а оставшиеся два будут являться началом и концом всей обмотки. Вторичная обмотка может наматываться таким же образом, но можно применить и обычный способ. Число витков вторичной обмотки T1 необходимо подобрать практически, включая весь преобразователь на холостом ходу и измеряя потребляемый при этом ток. Если он превышает 1 А, нужно уменьшить число витков вторичной обмотки T1. Одновременно необходимо проверять и работу преобразователя под нагрузкой, для чего к выводам выходного трансформатора Tr.2 подключается реактивное сопротивление (например, лампа накаливания мощностью 100 Вт на 220 В). Если число витков вторичной обмотки T1 уменьшено чрезмерно, то преобразователь не выдаст ожидаемой мощности – лампочка не загорится в полную яркость. Если преобразователь выдает на выходе расчетную мощность, но на холостом ходу потребляет более 1 ампера; можно предположить, что неправильно выбран сердечник для T1, или же можно попробовать изменить число витков коллекторной обмотки. Используя сердечник T1 из рекомендуемого материала и указанного сечения, следует ожидать нормальной работы задающего генератора и всего преобразователя.

Подключая выводы коллекторной и базовой обмоток к транзисторам, очень важно обратить внимание на подключение одной из них. Например, если коллекторную обмотку подключить к коллекторам постоянно, то выводы базовой обмотки возможно придется поменять местами. Сначала присоединяют выводы обмоток к базам и коллекторам произвольно и подают напряжение питания. Если раздается характерный звук в виде писка, то это значит, что генератор вошел в режим автогенерации и заработал. Если же этого не произошло, то нужно поменять местами выводы одной из обмоток (например, базовую). После этого генератор должен запуститься. Возможно, что он не будет работать и в этом случае. Тогда следует проверить транзисторы и заменить их.

Вообще при настройке преобразователя нужно иметь под рукой несколько транзисторов одной марки и из них подобрать пару наиболее подходящих друг другу. О том, что транзисторы подобраны правильно, будет говорить их незначительный, а главное – одинаковый нагрев при работе. Если транзисторы нагреваются по-разному, то есть один больше, а другой меньше, то это значит, что они не подходят друг другу. Хорошо налаженный преобразователь издает при работе слабый равномерный писк, транзисторы и трансформатор на холостом ходу не нагреваются, а при нагрузке становятся теплыми. Нужно отметить, что, работая в составе схемы всего аппарата, преобразователь включается и выключается, находясь под нагрузкой. Поэтому важно добиться надежного его запуска при подключенном реактивном сопротивлении. Может произойти так, что преобразователь хорошо запускается вхолостую, но не всегда начинает работать, если на его выходе подключена, например, лампа накаливания. Этого допускать нельзя. Необходимо настроить задающий генератор, как указывалось выше, и добиться надежного запуска преобразователя при подключенной нагрузке.

В усилитель мощности входят 8 транзисторов VT3 – VT10 и выходной трансформатор T2. Между транзисторами и выводами вторичной обмотки T1 располагаются проволочные сопротивления номиналом 2–3 ома. Они подключаются к базам каждого из VT3 – VT10 и играют важную роль в работе усилителя мощности. Марка транзисторов выбрана из расчета их стоимости и по электрическим характеристикам. В каждое плечо входит по 4 транзистора типа П210, соединенных параллельно. Каждый из них имеет максимальный пропускной ток около 12 ампер, а при параллельном соединении ток, протекающий через каждый отдельный транзистор, невелик, что предохраняет их от сильного нагрева. Это очень важно, поскольку VT3 – VT10, так же как и VT1, VT2, работают без охлаждающих радиаторов. Вместо П210 можно применить более современные КТ818 или КТ819 в металлическом корпусе, которые могут выдержать ток до 20 А. В этом случае их можно взять по два в каждом плече, а корпуса разместить на небольших радиаторах. Нагрев при этом будет незначителен, и дополнительного охлаждения также не потребуется.

Количество силовых транзисторов П210 (по 4 в каждом плече) связано не только с исключением сильного нагрева, но и с максимальным током, который они вместе могут выдержать (более 40 ампер). Такой запас необходим для предотвращения их перегорания в случае короткого замыкания на выходе T2 (случайное включение при замкнутых электродах, замыкания витков вторичной обмотки T2 и т. д.). Если такое случится, то раньше сгорит предохранитель и не придется менять силовые транзисторы преобразователя. КТ819 (818) выдерживают больший ток, и можно обойтись по два в плече.

Производя настройку усилителя мощности, так же как в случае с VT1, VT2, следует подобрать транзисторные пакеты, оптимально подходящие друг другу. Ориентировочно можно отобрать транзисторы с примерно одинаковым сопротивлением коллекторно-эмиттерного перехода. Окончательно же судить о том, насколько хорошо они подобраны, можно только после того, как преобразователь около 10–15 минут поработает под нагрузкой, развивая при этом полную мощность. Основным ориентиром будет служить нагрев транзисторов и трансформаторов. Они должны быть на ощупь теплыми. Сильный нагрев одного или нескольких транзисторов говорит о том, что их нужно заменить.

Сердечник T2 имеет форму кольца с сечением 15 × 20 мм и выполнен из пермаллоевой ленты. Размер кольца зависит от того, какой пермаллой имеется у вас под руками и как удобнее разместить трансформатор на шасси аппарата. Выходные характеристики сильно зависят от того, насколько соответствует сердечник T2 ожидаемым от него результатам. Если после сборки преобразователя оказывается, что потребляемая мощность сильно превосходит выходную, то это значит, что выходной трансформатор не соответствует возложенной на него нагрузке.

Для подбора количества витков и для окончательной настройки преобразователя детали удобно первоначально расположить на доске, фанере или ДСП размером 40 × 50 см и толщиной 1–2 см. Для удержания их на макетной доске (назовем ее так) можно использовать вбитые в нее маленькие гвозди (2–2,5 см). Их шляпки облуживаются, и к ним припаиваются элементы схемы и провода. Места вбивания гвоздей выбирают произвольно – как удобнее при расположении электронных компонентов. В дальнейшем на этой же доске укрепляются все остальные элементы аппарата и в таком виде очень удобно настраивать и испытывать устройство. Для закрепления на ней таких элементов конструкции, как трансформаторы, дроссели, конденсаторы (электролитические и бумажные), можно воспользоваться резиновыми кольцами, которые будут прижимать детали к доске в нужных местах. Сами же резинки накидываются на гвозди, вбитые и загнутые крючком.

Для изготовления функциональных узлов аппарата, содержащих элементы небольшие по размеру, можно использовать монтажные платы, изготовленные из кусков текстолита без фольги толщиной 1–2 мм. На таком кусочке располагаются в два или несколько рядов контакты, к которым и припаиваются детали. В качестве контактов используются отрезки медной проволоки, вставленные в отверстия на плате и загнутые с обеих сторон. С одной стороны контакты залуживаются, и к ним припаиваются элементы, что обеспечивает надежное механическое крепление последних (см. рис. 7). Такие монтажные платы можно в дальнейшем использовать и для размещения деталей на шасси аппарата. При этом целесообразно сначала определить форму и размер будущей платы с учетом ее расположения на шасси, а затем уже разместить на ней контакты и припаять элементы схемы. На таких платах удобно первоначально смонтировать генератор импульсов и выпрямитель на диодах, а затем разместить их на макетной доске.

Рис. 7. Монтажные платы

Приступая к настройке преобразователя, следует учесть, что придется менять число витков вторичной обмотки T1 и первичной обмотки T2. Поэтому первичная обмотка T2 наматывается произвольным проводом, который легко можно убавить или добавить, например диаметром 0,7 мм. Провод берется двойной и наматывается в одном месте на кольце сердечника. Выводы соединяются так же, как у T1. Точка соединения будет средней точкой, а свободные концы – начало и конец всей обмотки. При настройке можно будет легко менять количество витков, сматывая провод с кольца с обеих сторон от средней точки. В качестве вторичной обмотки используется провод диаметром 0,3 мм в количестве 80–100 витков. Напряжение на выходе преобразователя будет невелико (около 50 В) и для того, чтобы измерять ток в выходной цепи в качестве эквивалентной нагрузки, нужно взять отрезок спирали от нагревательных приборов. Подсоединять нагрузку желательно через выпрямительный мост и проводить измерения в цепи выпрямленного тока. Это необходимо для того, чтобы показания прибора соответствовали реальности, чего не происходит при измерении переменного прямоугольного тока частотой 1000 Гц.

При хорошей работе преобразователя показания приборов должны быть примерно следующие:

• потребляемый ток – 11 А;

• напряжение источника питания под нагрузкой – 11 В;

• ток в цепи нагрузки – 2,1 А;

• напряжение на нагрузке – (произвольное) 50 В;

• КПД 80–85 %.

После подбора витков T1 и T2 число их записывается и далее при окончательном изготовлении трансформаторов не изменяется. Обмотки изолируются друг от друга двумя слоями черной (матерчатой) изоленты, которая затем пропитывается нитролаком НЦ-218. Это относится и к разделению первичной и вторичной обмоток T2, так как вторая наматывается поверх первой. При намотке вторичной обмотки T2 необходимо делать выводы через каждые 80–100 витков. Для этого следует перерезать провод, облудить оба конца и спаять их вместе. К этому же месту припаивается отрезок многожильного провода с хорошей изоляцией длиной 20–25 см. Этот провод и будет выходить из трансформатора. Место пайки изолируется кусочком изоленты, накладывается на наружную поверхность обмотки и далее весь слой намотки изолируется от следующего слоя черной изолентой или другим материалом (бумага, изолирующая лента для трансформаторов, фторопластовая лента и др.). Через следующие 80–100 витков делается новый вывод и снова изолируется вся обмотка. Намотка ведется внавал по всей окружности сердечника, а провод при этом не должен касаться первичной обмотки. Первичная обмотка T2 наматывается медным или алюминиевым проводом по всей окружности сердечника виток к витку. Концы ее фиксируются к сердечнику при помощи ниток. Средний вывод изготавливается в виде петли из намоточного провода длиной около 1,5–2,0 см, изгиб которой очищается от изоляции и облуживается. По обе стороны от среднего вывода должно быть строго одинаковое количество витков. Поверх первичной обмотки накладывается изоляция. Последний слой вторичной обмотки изолируется двумя слоями изоленты и пропитывается сверху лаком НЦ-218. Обмотки T1 наматываются в разных местах по окружности кольца секциями и друг на друга не накладываются. Намотка ведется внавал. Сверху они изолируются двумя слоями изоленты и пропитываются лаком НЦ-218.

Несколько слов об источнике питания, необходимого для изготовления преобразователя. Ток, который нужен для питания преобразователя, должен быть обязательно без пульсаций. Это означает, что если в качестве источника питания используется выпрямитель, работающий от сети переменного тока, то применять его без сглаживающего фильтра нельзя, так как после выпрямления ток имеет форму однополярных пульсаций (см. рис. 8). От такого источника питания преобразователь работать не будет. Для того чтобы получить постоянный ток, необходимо подключить параллельно выводам выпрямителя сглаживающий конденсатор большой емкости. Если применяется напряжение до 15 В, то конденсатор должен быть рассчитан на 25 В и иметь емкость около 20000 мкФ. Чем больше емкость конденсатора, тем лучше. Он подключается к выпрямителю постоянно. Желательно, чтобы последний имел встроенный амперметр и вольтметр, по которым удобно вычислять потребляемую мощность. Надо отметить, что напряжение с выпрямителя при подключении конденсатора возрастает примерно на 1/3. Это значит, что если вольтметр выпрямителя показывает 8–8,5 вольта, то при подключении сглаживающей емкости напряжение повысится до 12 В. Выпрямитель, используемый в качестве источника питания, должен давать ток 15–20 А. Окончательную же проверку работы и замеры токов и напряжений нужно проводить, используя аккумулятор, который будет применяться на рыбалке. При этом придется подключать отдельно амперметр и вольтметр или пользоваться комбинированным прибором.