Analog Center 12 2006.pdf
(
994 KB
)
Pobierz
W rubryce „Analog Center” prezentujemy skrótowe opisy urządzeń charakteryzujących się interesującymi, często
wręcz odkrywczymi, rozwiązaniami układowymi. Przypominamy także cieszące się największym powodzeniem, proste
opracowania pochodzące z redakcyjnego laboratorium.
Do nadsyłania opisów niebanalnych rozwiązań (także wyszukanych w Internecie) zachęcamy także Czytelników.
Za opracowania oryginalne wypłacamy honorarium w wysokości 300 zł brutto, za opublikowane w EP informacje
o interesujących projektach z Internetu honorarium wynosi 150 zł brutto. Opisy, propozycje i sugestie prosimy przesyłać
na adres: analog
@
ep.com.pl.
Lokalna przetwornica podwyższająca napięcie
Modernizując różne urządzenia elektroniczne stajemy
często wobec konieczności zastosowania napięcia
zasilającego wyższego niż w istniejącym zasilaczu. Jedną
z metod pokonania tego problemu jest przeprojektowanie
układu, co wiąże się z dobraniem transformatora
na wyższe napięcie i pogodzeniem się z większymi
stratami mocy. Jeżeli poziom szumów zasilacza nie
jest elementem krytycznym, warto rozważyć użycie
przetwornicy podwyższającej napięcie.
Rekomendacje:
przetwornica w dość prosty sposób pozwala podwyższyć
dostępne napięcie zasilające bez konieczności gruntownej
przeróbki całego zasilacza.
Rys. 2. Schemat elektryczny przetwornicy podwyższającej
Do zalet przetwornic należy za-
liczyć ich wysoką sprawność w sze-
rokim zakresie napięć wejściowych,
odporność na zakłócenia i przepię-
cia, w niektórych konfiguracjach
układowych łatwość galwanicznej
izolacji między wejściem, a wyj-
ściem. Główną wadą przetwornic
impulsowych jest znacząco wyższy
poziom szumów na wyjściu, który
w wybranych zastosowaniach nieste-
ty może być nie do zaakceptowa-
nia.
i do zmiany natężenia prądu. Po-
laryzacja napięcia, zwanego często
napięciem samoindukcji, jest skiero-
wana przeciwnie do przyczyny tej
zmiany. Efektem tego zjawiska jest
dodawanie się napięcia samoinduk-
cji do napięcia zasilającego Uin. Je-
żeli kondensator C został wstępnie
naładowany do napięcia zbliżonego
do Uin, to teraz ma on możliwość
doładowania się do napięcia wyż-
szego niż Uin. Pozwala mu na to
dioda D, która blokuje odpływ ła-
dunku w stronę cewki.
Pomysł stabilizacji napięcia na
kondensatorze C polega na wy-
pracowaniu sygnału błędu, który
jest różnicą napięcia odniesienia
i napięcia dzielnika rezystorowego,
a następnie takim sterowaniu wypeł-
nieniem impulsu kluczującego tran-
zystorem T, aby prąd w momencie
wyłączenia klucza osiągał w cewce
L wartość proporcjonalną do sygna-
łu błędu. Trzeba bowiem wiedzieć,
że prąd w cewce nie narasta do-
wolnie szybko, lecz ze skończoną
prędkością, zależną od jej indukcyj-
ności i wydajności źródła zasilania.
Jeżeli mamy możliwość wpływa-
nia na wartość prądu w cewce, to
jednocześnie wpływamy na napię-
cie samoindukcji, a tym samym na
poziom ładunku, który przepłynie
przez diodę do kondensatora.
Stabilizacji nie ma, gdy napięcie
wejściowe jest wyższe od założone-
go napięcia wyjściowego. Układ ste-
Rys. 3. Schemat montażowy
rownia kluczem stwierdza bowiem,
że napięcie jest za wysokie i nie
ma potrzeby kluczowania tranzysto-
ra T. Jest to ograniczenie opisywa-
nego układu i dlatego może on tyl-
ko podwyższyć napięcie.
W oparciu o powyższe rozwią-
zanie układowe proponujemy pro-
stą przetworniczkę, która zostanie
zbudowana z wykorzystaniem ukła-
du LM2577
[1]
. Jej schemat przedsta-
wiono na
rys. 2
. Jest to katalogo-
wa aplikacja tego układu. Wartość
napięcia wyjściowego jest dobiera-
na poprzez dzielnik rezystorowy
(R2+R3), R4 według wzoru:
Vout=1,23[V]*(1+(R2+R3)/R4)
Wartości podane na schema-
cie dotyczą napięcia wyjściowego
22,2 V. W dzielniku celowo prze-
widziano miejsce na dwa rezystory
połączone szeregowo, powinno to
ułatwić dobranie najczęściej leżącą
poza typoszeregiem wartość rezy-
stancji. Producent zaleca dobór D1,
L1 i C4 według pewnego algorytmu.
W karcie katalogowej podano proste
wzory i nomogramy przeliczeniowe,
uwzględniające obciążenie i dopusz-
czalny poziom tętnień napięcia wyj-
ściowego.
Schemat elektryczny
Idea przetwornicy podwyższającej
napięcie zastała pokazana na
rys. 1
.
Tranzystor T pracuje jako klucz.
Z lekcji fizyki wiadomo, że na cew-
ce pojawia się napięcie w momen-
cie zaniku prądu płynącego przez
nią. Wartość tego napięcia jest pro-
porcjonalna do indukcyjności cewki
Rys. 1. Schemat ilustrujący zasadę
działania przetwornicy podwyższającej
cd
na str. 40
Elektronika Praktyczna 12/2006
39
Dobór diody D1 jest
konsekwencją prądu wyjściowego
i napięcia wyjściowego: ta dioda
musi z zapasem wytrzymać założo-
ne wartości. Typy diod zalecanych
przez producenta są na ogół do-
stępne w sprzedaży detalicznej.
Większy kłopot wydaje się być
z cewką L1 i kondensatorem C4. Fir-
ma oczywiście w typoszereg cewek
i kondensatorów wpisała opracowa-
nia producentów amerykańskich.
Wprawdzie udaje się sprowadzić
żądaną cewkę przez jedną z firm
wysyłkowych, ale jej cena jest wte-
dy wysoka. Można jednak z dobrym
skutkiem dobrać polski odpowiednik
(np. firmy Feryster), albo nawinąć
ją samemu (z nieznanym skutkiem).
Generalna zasada doboru kondensa-
tora C4 jest następująca: im mniej-
sza wartość ESR (
Equivalent Series
Resistance
), tym lepiej. Nie może to
być pierwszy z brzegu kondensator
elektrolityczny, najlepiej, jeżeli zna-
my jego typ i mamy jego szczegóło-
wy opis. W praktyce należy przyjąć
wartość ESR poniżej 1 V.
narożach umiejscowiono
zaciski dla napięcia wej-
ściowego i wyjściowego
(
rys.
3
). Rozmieszczenie
nóżek dla cewki odpo-
wiada cewce PE–52627
produkcji Pulse
[2]
. Jeżeli
zastosujemy niezabudowane cewki
produkcji Feryster
[3]
, rozmieszczenie
punktów połączeniowych nie ma
znaczenia.
Montaż płytki przetwornicy jest
dwustronny. Umownie strona dol-
na to strona montażu LM2577,
zaś na stronie górnej znajduje się
cewka L1 i kondensator C4. Mon-
taż elementów należy zacząć od
zwór. Zaprojektowano trzy zwory,
przy czym zwora łącząca oba pola
mas oraz zwora między nóżkami
5, 6 i 7 układu U1, a katodą dio-
dy D1 muszą być wykonane dru-
tem o średnicy 0,8...1,2 mm
Chociaż projekt powstał w tech-
nice montażu powierzchniowego,
to do przylutowania elementów
nie jest potrzebny specjalizowany
sprzęt dla układów SMD. Wystar-
czy lutownica z grotem o średnicy
końca maksimum 2 mm. Należy
zachować dużą staranność mon-
tażu. Właściwie dobrane wartości
rezystorów R2...R4 zapewnią po-
cd
ze str. 39
Rys. 4. Schemat filtru z dławikiem symetrycznym
prawne napięcie wyjściowe przy
napięciu wejściowym wahającym
się w granicach od 4 V do napię-
cia wyjściowego.
Jeżeli poziom tętnień zasilacza
jest za wysoki w stosunku do wy-
magań, można spróbować go obni-
żyć stosując prosty filtr z dławikiem
symetrycznym (
rys. 4
). W praktyce
tłumi on tętnienia 5...8–krotnie.
Ażeby filtr ten był poprawnie wy-
korzystany, należy oddzielić ujem-
ny biegun przetwornicy od masy
zasilanego układu.
Mirosław Lach
mlach@mlach.com
Źródła:
1. Opis układu LM2577: http://www.
national.com/pf/LM/LM2577.html
2. Cewki produkcji Pulse: http://pul-
seeng.com
3. Cewki produkcji Feryster: http://
feryster.com.pl
Montaż i uruchomienie
Cały układ został skonstruowany
na płytce o wymiarach 24–nóżko-
wego układu scalonego, w którego
Czterokanałowy termometr cyfrowy
Układ możemy podzielić na na-
stępujące bloki funkcjonalne:
1. Blok wyświetlaczy, który zmon-
towany zostanie na osobnej
płytce drukowanej.
2. Blok miliwoltomierza i układów
go wspomagających.
3. Blok przełącznika kanałów po-
miarowych.
Blok miliwoltomierza zrealizowa-
no przy pomocy układu ICL7107
pracującego w typowej konfiguracji
woltomierza o zakresie pomiarowym
do 1,999 VDC. Jako źródło napię-
cia ujemnego potrzebnego do po-
prawnego funkcjonowania ICL7107
zastosowano scaloną przetwornicę
napięcia +5 VDC…–5 VDC (IC-
L7660). Blok przełączania kana-
łów pomiarowych został zbudo-
wany z dwóch przerzutników typu
D (IC4A i IC4B) pracujących jako
licznik dwubitowy oraz ze scalone-
go multipleksera – demultipleksera
cyfrowo–analogowego typu 4051
(IC3). IC3 zawiera w swojej struk-
turze dwa multipleksery, z których
jeden – „Y”, został wykorzystany
do przełączanie kanałów pomiaro-
wych. Czujniki pomiarowe – ukła-
dy LM35 podłączone są do wejścia
CON1 układu termometru. W zależ-
ności od stanu wejść adresowych
A i B IC3 wejście woltomierza do-
łączane jest do wyjścia jednego
z czujników. Ważną dla nas cechą
układu 4051 jest to, że umożliwia
on także przenoszenie sygnałów
ujemnych względem zasilania, pod
warunkiem że jego wejście V– jest
dołączone do potencjału równe-
go lub mniejszego od minimalne-
go poziomu tego sygna-
cd
na str. 41
40
Elektronika Praktyczna 12/2006
łu. Wejście V– nie jest
pokazane na schemacie (podobnie
jak inne wejścia zasilania ukła-
dów cyfrowych), ale patrząc na
rysunek płytki obwodu drukowa-
nego z pewnością zauważymy, że
wyprowadzenie 7 IC3 zostało tam
połączone z wyjściem przetworni-
cy napięcia ujemnego (IC2). Dioda
LED D1 swoim włączeniem wska-
zuje pomiar temperatury mniejszej
od 0˚C.
Pozostałe multipleksery zawarte
w strukturze układ IC3 wykorzysta-
no do sygnalizacji aktualnie włą-
czonego kanału pomiarowego, zre-
alizowanej z wykorzystaniem czte-
rech diod LED (D2...D5).
cd
ze str. 40
Dodatkowe informacje:
Bardziej szczegółowy opis tego projektu można
znaleźć pod nazwą AVT–2389 na stronie:
http://www.sklep.avt.com.pl
Właściwości:
• liczba kanałów: 4
• gotowe, skalibrowane, scalone czujniki
temperatury
• zakres mierzonej temperatury:
–40...+150˚C
• dokładność: ±0,25˚C
• odczyt temperatury: 4–cyfrowe pole odczyto-
we – wyświetlacze LED
• przełączanie czujników: ręcznie, przyciskiem
• zasilanie: 5 VDC/200 mA
Rys. 1.
Wzmacniacz mikrofonowy SMD
Jest to uniwersalny przed-
wzmacniacz wszelkich sygna-
łów zmiennych o częstotliwościach
20 Hz...100 kHz. Przede wszyst-
kim będzie stosowany jako przed-
wzmacniacz mikrofonowy. Układ
może współpracować z mikrofona-
mi dynamicznymi, elektretowymi
dwukońcówkowymi, elektretowymi
trzykońcówkowymi, oraz z pojemno-
ściowymi. Jest to klasyczna aplika-
cja wzmacniacza operacyjnego U1B
w konfiguracji nieodwracającej z za-
silaniem pojedynczym napięciem.
Sygnały pojawiające się na wejściu,
czyli w punkcie A, przechodzą
przez kondensator C1 na wejście
nieodwracające wzmacniacza opera-
cyjnego. Napięcie stałe na tym wy-
prowadzeniu jest wyznaczone przez
dzielnik rezystorowy
R2, R3, R5 i jest nie-
co większe niż połowa
napięcia zasilającego.
Rezystancja wejściowa
samego wzmacniacza
dla przebiegów zmien-
nych m.cz. (pomijając
R1) jest równa sumie
rezystancji R4 i rów-
noległego połączenia
R3, R5 i wynosi około
1,3 MV. Wzmocnienie
jest wyznaczone przez
Właściwości:
• niskie szumy
• wzmocnienie regulowane w zakresie
1x...80x
• małe wymiary 21x37 mm
• wielka rezystancja wejściowa, powyżej
1 M
V
• rezystancja wyjściowa poniżej 1
V
• zasilanie pojedynczym napięciem 6...15 V
• pobór prądu poniżej 5 mA
• w skład zestawu wchodzą dwie płytki
drukowane i dwa komplety elementów
wzmocnienie regulowane w zakresie
stosunek rezystancji R7, R8, R9
do R6. Aby w maleńkim układzie
z SMD umożliwić regulację wzmoc-
nienia, zastosowano trzy
Rys. 1.
cd
na str. 42
Elektronika Praktyczna 12/2006
41
cd
ze str. 41
rezystory (R7...R9), które
można zwierać przy wykorzysta-
niu umieszczonych obok pól kon-
taktowych – czym większa czynna
rezystancja R7...R9, tym większe
wzmocnienie. Przy wartościach ele-
mentów jak na rysunku, zwierając
odpowiednie rezystory można uzy-
skać następujące wartości wzmocnie-
nia: 11x, 23x, 33x, 48x, 58x, 70x,
80x, co zaspokoi wszelkie potrzeby.
Dzięki zastosowaniu w dzielniku R2,
R3, R5 rezystorów o dużej wartości,
kondensator C4 o pojemności 10uF
skutecznie filtruje zarówno napięcie
dla kostki U1A, jak i napięcie pola-
ryzujące dla U1B.
Rezystor R1 będzie wykorzysty-
Dodatkowe informacje:
Bardziej szczegółowy opis tego projektu można
znaleźć pod nazwą AVT–2392 na stronie:
http://www.sklep.avt.com.pl
wany tylko przy współpracy z mi-
krofonem elektretowym dwukońców-
kowym. Rezystancja 2,2 kV zapewni
dobrą dynamikę.
Ładowarka akumulatorów ołowiowych 12 V
1...30 Ah
Układ służy do ładowania ma-
łych akumulatorów kwasowo–oło-
wiowych (żelowych). Ładowarka
może pełnić rolę zasilacza buforo-
wego, zapewniającego ciągłe zasila-
nie dowolnego urządzenia elektro-
nicznego.
Prezentowana konstrukcja ma
szereg bardzo cennych cech, rzad-
ko spotykanych w ładowarkach aku-
mulatorów. Przede wszystkim:
1. Uniemożliwia przeładowanie
akumulatora. Gdy akumulator
zostanie w pełni naładowany,
prąd ładowania spada do zniko-
mej wartości, więc nawet wie-
lodniowe ładowanie nie grozi
niczym złym.
2. Prąd ładowania można ła-
two dostosować do pojemności
współpracującego akumulatora.
3. Zanik napięcia sieci podczas
ładowania nie spowoduje szyb-
kiego rozładowania akumulato-
ra – prąd rozładowania wynosi
wtedy około 2,5 mA.
4. Co najważniejsze, układ nie boi
się odwrotnego dołączenia aku-
mulatora. Większość ładowarek
i prostowników przy odwrotnym
podłączeniu akumulatora ulega
poważnemu uszkodzeniu wsku-
tek przepływu ogromnego prądu
przez obwody wyjściowe.
5. Nie boi się także zwarcia za-
cisków wyjściowych ładowarki.
Zastosowane rozwiązanie ukła-
dowe powoduje, że przy takich
skrajnie niekorzystnych błędach
nie dzieje się nic złego, a prąd
„zwarciowy” ma wartość po-
jedynczych miliamperów. Na
pewno nie zapewni tego zwy-
kły bezpiecznik umieszczony na
wyjściu.
6. Dwukolorowa dioda LED poka-
zuje stan pracy, a płynne zmia-
ny koloru świecenia od czerwo-
Dodatkowe informacje:
Bardziej szczegółowy opis tego projektu można
znaleźć pod nazwą AVT–2628/1 na stronie:
http://www.sklep.avt.com.pl
Właściwości:
• ładowanie akumulatorów ołowiowych o napięciu
12 V
• pojemność akumulatorów: 1...30 Ah
• sygnalizacja przebiegu procesu ładowania:
dwukolorowa dioda LED
• dźwiękowa sygnalizacja złej biegunowości
• zasilanie: 11...13 VAC (moc transformatora
powinna być co najmniej o 50% większa od
mocy uzyskanej z przemnożenia prądu ładowania
i napięcia 15 V – szczegóły wewnątrz instrukcji)
nego do zielonego odzwiercie-
dlają proces ładowania.
Wszystkie te cechy osiągnię-
to w bardzo prostym
układzie, zawierającym
garstkę popularnych i ta-
nich elementów.
Montaż jest prosty,
więc budowy urządzenia
mogą podjąć się także
osoby mało zaawanso-
wane, nawet te, które
nie do końca rozumieją
wszystkie szczegóły jego
działania.
Uwaga! Ładowarka
jest opracowana i opty-
malizowana dla małych
akumulatorów (żelo-
wych) o napięciu 12 V
i pojemności 1...30 Ah.
Rys. 1.
42
Elektronika Praktyczna 12/2006
Plik z chomika:
unipolarny
Inne pliki z tego folderu:
Analog Center 11 2005.pdf
(2505 KB)
Analog Center 09 2005.pdf
(1374 KB)
analog center 09 2007.pdf
(2242 KB)
Analog Center 10 2005.pdf
(1959 KB)
Analog Center 09 2006.pdf
(1228 KB)
Inne foldery tego chomika:
Analizator antenowy vna, vna2
CB-radio
Elektronika_czasopisma
Książki o elektronice
Lampy
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin