Měnič 12/230V sinus

Varování: Příspěvek není návodem ale inspirací pro možný návrh podobného zařízení kvalifikovanou osobou případně pod dozorem jako školní projekt. Obsahuje části pod napětím životu nebezpečným. Autor nenese odpovědnost za újmy na zdraví nebo majetku vzniklé v souvislosti s následujícím příspěvkem. Autor si vyhrazuje právo příspěvek kdykoli změnit. 

Jedná se o jednoduché analogové řešení sinusového měniče pomocí operačních zesilovačů. Zapojení je určeno spíše pro inspiraci a vylepšování.

Schema:

Sinusový signál je generován tzv. Wienovým článkem. Jeho amplituda je držena nelinearitou D1 a D2, částečně ovlivňována zpětnou vazbou z transformátoru. Trimrem 220R se nastaví požadované výstupní střídavé napětí. Doporučuji zapojení rozjet s uzemněným R8 a pokud při pootočení trimru neklesá výstupní napětí nutno přehodit začátek a konec pomocného vinutí 1V. (Vinutí lze vytvořit prostrkáním pár závitů na stávající transformátor bez jeho rozebrání.)

PWM je vytvořena na komparátorech LM393 porovnáním sinusového signálu s trojúhelníkovým vytvořeným NE5532 (nebo podobně rychlými OZ) Integrační článek R18 a C10 slouží k odstranění stejnosměrné složky napětí na transformátoru které způsobuje komparátor v generátoru trojúhelníkového signálu. (Díky tomu rapidně poklesne příkon zapojení naprázdno.)

Spínací frekvenci možno zvolit menší, ale je třeba dodržet amplitudu cca 1Vpp trojúhelníkového signálu.

Na tranzistorech T3, T6 vznikají překmity vlivem rozptylové indukčnosti a při větších výkonech nutno chránit tranzistory např. DCDL články, který vrátí energii překmitů do zdroje.

Pár fotek:

Signál na výstupu Wienova článku

Odkazy:
http://www.next.gr/oscillators/wein-bridge/wien-bridge-oscillator-l13549.html
http://www.ti.com/lit/an/snoa621c/snoa621c.pdf

Z tohoto vychází další konstrukce s vylepšeným Wienovým článkem a H-můstkem:
http://hobbyelektro.eu/zdroje-menice_ups.php

Nabíjecí regulátor

Jedná se o jednoduchý ověřený a spolehlivý dvoustupňový nabíjecí regulátor pro 12V SLA bezúdržbové akumulátory.

Schema:

Princip: Rozpínacím kontaktem jsou akumulátory připojeny přímo přes diodu D6 (např z PC zdroje). Při dosažení napětí 14,4V (nastavit pomocí R9) se sepne relé a akumulátory se dále nabíjejí konstantním napětím například 13,3V. Doporučuji nastavit zkusmo těsně pod napětí plynování plně nabitého akumulátoru, záleží na použitém, jde o to, aby mohl být akumulátor na tomto napětí trvale udržován bez zbytečných ztrát elektrolytu. Regulátor se přepne zpět do stavu přímého nabíjení ve dvou případech. Při poklesu napětí na akumulátorech vlivem zátěže o pokles rovný úbytku na IO1 a D3 dojde k vypnutí relé. Toto napětí lze upravit vložením odporu mezi spínací kontakt relé a vývod 1 IO2, cílem je ale zbytečně netrápit akumulátor nabíjecími cykly. Jeden občas dva denně jsou akorát. Z tohoto důvodu je také cívka relé napájena z akumulátorů a ne ze zdroje. Druhý případ restartu regulátoru je pokles napětí nezatíženého zdroje pod 14,4V.

Dioda D4 signalizuje přítomnost napětí zdroje, D5 sepnutí relé, tedy nabité akumulátory a D2 případně úbytek na lineárním regulátoru. D2 se může hodit k signalizaci nabíjení stabilizovaným napětím. Zhasne, když zdroj nedá proud požadovaný akumulátory pro toto napětí, například při zátěži proudem větším než je proud zdroje.

D3 je k ochraně stabilizátoru nastaveného na menší napětí než na výstupu může být, D8 odlehčuje cívce relé napájené 13,3V, D7 zabraňuje vzniku přepětí při rozpínaní relé. C4 slouží k vyhlazení napětí na vstupu IO2, aby nedocházelo k bručení relé před sepnutím například přisoučasném nabíjení nabíječkou ze sítě 50Hz. Zenerova dioda D1 je vhodná výkonnější, aby dokázala nejen pobrat případné přepětí, ale také přepálit pojistku při přepólování zdroje.

Výhodou regulátoru je jednoduché řešení dvoustupňového nabíjení a zanedbatelný příkon v počátečním stavu nabíjení.

Nevýhodou je, že použitelnost je omezená ztrátovým výkonem na IO1, nutno umístit na vhodný chladič, případně předřadit výkonový odpor před vývod 3 IO1. Výhodné by bylo, aby měl stabilizátor charakteristiku PTC termistoru (což vlivem tepelné ochrany sice má, ale až při vysoké teplotě pouzdra).

Ultrazvuková svářečka měkčeného PVC

Varování: Příspěvek není návodem ale inspirací pro možný návrh podobného zařízení kvalifikovanou osobou případně pod dozorem jako školní projekt. Obsahuje části pod napětím životu nebezpečným. Autor nenese odpovědnost za újmy na zdraví nebo majetku vzniklé v souvislosti s následujícím příspěvkem. Autor si vyhrazuje právo příspěvek kdykoli změnit. 

Jedním ze snů sběratelů nafukovacích hraček (http://alan7812.blogspot.cz, http://alan7812.deviantart.com/gallery) je vyrobit svou vlastní. Realizovat projekt prostřednictvím manufaktur v Číně je velmi drahé a jejich kvalita je velmi různá.

Zkusil jsem postupně mnoho cest, horký vzduch, viděl neuvěřitelné potíže při konstrukci elektronkového zdroje pro VF svářečku, ale zkusil i týdny lepení metrů svárů MEK lepidlem. Poslední cesta se ale zatím ukázala jako nejschůdnější. Ultrazvuk.

Vhodný ultrazvukový měnič dostatečného výkonu se dá koupit poměrně levně jako díl pro ultrazvukové čističky. Zvolil jsem 60W na 68kHz. Vhodnější je nižší frekvence, toto je spíš kvůli psím uším.

Pak už zbývá jen zdroj střídavého napětí (obdélníkové pro malé výkony stačí, protože ultrazvukový měnič se chová přibližně jako sériový LC článek) a sonotroda, tj nástavec vhodné délky naladěný na stejnou rezonanční frekvenci jako měnič. Sonotroda slouží hlavně k přenosu energie na požadované místo, plošku o vhodných rozměrech. Samotným měničem se provizorně dá svařovat také, ale rozložení výkonu je nevhodně ke středu, kde je otvor se závitem.

Schema celého zdroje:

(inspirace zde: http://www.imajeenyus.com/electronics/20110514_power_ultrasonic_driver/index.shtml)

Jedná se o polomůstek řízený provizorně IR2153 s blokováním pomocí T3 a přivedeným synchronizačním napětím z proudového transformátoru. Měnič má jako rezonanční obvod velkou jakost a držet frekvenci ručně není prakticky možné, protože se mění s jeho teplotou a neustále ujíždí. Mimo rezonanční frekvenci má tak velký vstupní odpor, že nebere takřka žádný proud, tedy nepřenese žádný výkon. Velikostí C11 oproti C3 se dá zvolit šířka pásma, ve kterém zapojení najde rezonanci.

Pár fotek:

 Měnič 60W, 68kHz, průměr 49mm

 Driver

 Detail umístění proudového transformátoru z PC zdroje

Zdroj, driver, měnič

Oddělovací a regulační trafo 0-250V 4A

 První pokus o tzv. "overlapping seam" překládaný svár

 Pohled zespodu na (místy) přivařenou podkladovou pásku

 První pokus, svařeno bez přípravy, bez zkušeností a jen samotným měničem

Zásadní výhoda oproti jiným způsobům svařování je, že je to čistá a bezpečná práce. Dokud se polyvinyl nepřitiskne ke konci sonotrody, tak se prostě nic nikde nezahřívá, nepálí, nepropaluje ani nelepí.

Ultrazvuk stejně jako svařování VF proudem (dielektrický ohřev) způsobují vývin ztrátového tepla uvnitř materiálu, v místě sváru, kde je potřeba. Vnější elektrody jsou naopak studené, chlazené a zabraňují tak poškození, ztenčení polyvinylu v těsné blízkosti sváru. (Ladění výkonu, síly stisku a koncové mezery je složité a bohužel špatným nastavením trpí dnes mnoho hraček, kde v těsném okolí sváru má materiál např. takřka poloviční tloušťku. Starat se o takovou pak vyžaduje mnoho a mnoho práce s opravami, přeplátováním původních svárů.)

V současné době pracuji na konstrukci rámu pro ukotvení měniče a "protiváhy" co zajišťuje konstantní tlak sevření vrstev polyvinylu, co se mají svařit k sobě. Reálné výsledky už snad nejsou tak daleko, jako bývaly doteď.

Odkazy:
http://www.imajeenyus.com/electronics/20110514_power_ultrasonic_driver/index.shtml
http://www.psb-gals.ru/forum/viewtopic.php?f=6&t=646&start=50

Hybridní elektronkový - germaniový zesilovač

Uvádím pro inspiraci jedno z možných řešení hybridního zesilovače s dvojitou triodou na vstupu a tranzistorovým koncovým stupněm. Zapojení je s germaniovými tranzistory, ale přepočítat pro křemíkové není problém.

Schema:

Zapojení obsahuje DC servo s operačním zesilovačem, které po nažhavení triod dokáže bezpečně nastavit nulové stejnosměrné napětí na výstupu, není tedy třeba vybírat dvojité triody, kde mají obě sekce shodné parametry. Než se triody nažhaví je ale na výstupu plné napětí zdroje jedné polarity. Je tedy nutno zesilovač zapnout s odpojenými reproduktory! Nejlépe je chránit obvodem s automatickou detekcí DC napětí, co ne nepřipojí dříve, než se elektronky nažhaví a DC servo ustálí nulu na výstupu!

Zenerova dioda D4 je zde jen kvůli malému dovolenému Uce T2. Pro větší výkon zapojení potřebuje budící tranzistory před koncovými. Takto má zesilovač velmi malou rychlost přeběhu.

Oproti čistě Ge řešení je výhoda v odstranění problémů se šumem při nastavení většího zesílení díky tomu, že v diferenciálním stupni je elektronka. Elektronka také obstarává veškeré napěťové zesílení, zesilovač by tedy mohl mít "elekronkový zvuk". Pravdou je, že se blíží zvuku OTL a je příjemnější na poslech než plně Ge zesilovač s GD241B publikovaný dříve. Tato podobnost je ale pravděpodobně způsobena mizernými parametry koncového stupně, ne tím, že by na vstupu byla elektronka.

Cílem další práce by tedy mělo být vylepšení koncového stupně a další testování. Toto je spíše ukázka možného řešení jednoduchého hybridního zesilovače.

Pár fotek:

Tranzistorová ALU - pokračování

Vnější sběrnice:
Dlouho jsem se bál, jestli jsem v průběhu konstrukce neudělal někde zásadní chybu, že bych se dostal do slepé uličky a nedalo se pokračovat, naštěstí ani když jsem stál před problémem, jak do toho monstrumu dostávat data, nebo je zase odebírat, nebylo nutné nic zásadně předělávat.

Vnější sběrnici jsem zapojil paralelně k datové paměti a prostě pro část adres (16) zablokoval CS signál paměťového čipu a místo toho WE a CS signály spolu s adresami poslal po zesílení obvody 74LS245 ještě spolu s datovými bity a napájením do řady konektorů. Do každého se dá dát deska, co může reagovat na jednu ze šestnácti adres a na WE signál. CS signálem se potom připojí k datové sběrnici kam buď data pošle, nebo je odtamtud přečte, podle toho, co konkrétní deska bude obstarávat.

Schema:

První deska, co jsem chtěl do sběrnice osadit měla obstarávat výstup datové sběrnice na displej. Displej byl předtím připojený přímo na sběrnici, což bylo praktické k tomu vědět, co na sběrnici je, ale při běhu programu jsou rychle přeblikávající čísla k ničemu. Cílem bylo tedy poslat na displej hodnotu jen, když se mu v programu řekne a dokud se nepošle hodnota nová, tak aby tam svítila ta předchozí, zatímco na datové sběrnici se děje kdoví co. Deska se docela povedla, a tak jsem tomu říkal skromě "grafická karta". Umožňuje pomocí příkazů zobrazování čísel buď 0-255 nebo v doplňkovém kódu jako -128 až +127. Přepínání kódu je řešeno sčítačkami a exor hradly.

 Schema:

Deska sběrnice:

Po osazení do zbytku zapojení:

Příznakový registr:

Už tam měl být dávno, ale protože měl obsahovat také tranzistorové registry, tak jsem počkal až budu vědět, jak je udělat spolehlivě. Registr je osazený přímo na základní desce alu, kde byl už půl roku připravený konektor. Deska vyhodnocování je osazena již mezi ostatní TTL logikou. Vstupy n-c-z jsou připojeny přímo na sběrnici příkazů a pokud všechny log. hodnoty souhlasí s hodnotami v příznakovém registru, na výstupu je log. 1. Výstup je připojen do desky řízení programového čítače a v danou chvíli rozhoduje o tom, jestli se provede skok na jinou hodnotu programového čítače, či nikoli.

Schema:

Schema desky vyhodnocování: