Конвертер величин

Простой инвертор 12-220 до 400 ватт, схема

Сегодня покажу процесс постройки компактного преобразователи напряжением 12 на 220 вольт со стабилизацией выходного напряжения. Сразу скажу, что этот преобразователи выдаёт на выходе постоянное напряжение к нему можно подключать всё кроме устройств содержащих в своем составе сетевые железные трансформаторы или двигатель переменного тока.

Наш преобразователь может обеспечить выходную мощность в 120 ватт, хотя при желании с некоторыми изменениями можно получить и до 400 ватт об этом расскажу походу.

Из недостатков; отсутствует защита от коротких замыканий, поэтому по входу и по выходу стоит добавить предохранителей. Возможно в дальнейшем доработаю схему и присобачу сюда электронную защиту.

Теперь о конструкции;

Это повышающий двухтактный DС-DС преобразователь, основой служит шим контроллер SG3525, в отличие от старой доброй TL494 эта микросхема имеет мощный выход и способна управлять полевыми транзисторами с большой ёмкостью затвора без дополнительного драйвера.

Выходы микросхемы нагружены затворами полевых ключей, ключи в свою очередь управляют импульсным трансформатором, обратная связь то напряжение организовано на паре стабилитронов и оптроне, стабилитроны задают нужное значение выходного напряжения,

Оптопара — любая в моём случае выдрана из компьютерного блока питания, на корпусе подобных оптронов имеется ключ в виде точки, он также нарисован на печатной плате чтобы начинающие не перепутали подключения.

Полевые транзисторы в этом образце стоять IFRZ44, хотя можно и более мощные. Ключи устанавливаются на общий радиатор, притом их нужно изолировать от радиатора с помощью слюдяных прокладок.

Так же имеется индикаторный светодиод и функция защиты от обратной полярности, организована эта функция на базе обыкновенного диода, который попросту запирается в случае если вы перепутайте полярность питания.

Трансформатор… — его намоточные данные;

В этом варианте использован сердечник от компьютерного блока питания с реальной габаритной мощностью не более 130 ватт.

Первичная обмотка намотана жгутом из 4 проводов по 0.6 миллиметров, в каждом плече пять веков.

Поверх поставил изоляцию из термостойкого скотча.Вторичная обмотка намотана проводом 0,5 миллиметров содержит 105 витков, через каждые 30 витков также поставил изоляцию.

В выходной части использован двухполупериодный выпрямитель на базе импульсных диодов FR107, подойдут любые импульсные или быстродействующие диоды с током не менее 1 Ампера и с обратным напряжением не менее 400 вольт.

Правильно собранный инвертор почти что не нуждаются в настройке, перед сборкой нужно проверить все компоненты на работоспособность.

До пайки трансформатора стоит проверить наличие импульсов на затворах полевых ключей, лишь после этого подключается импульсный трансформатор.

Ток холостого хода всего в 50-60 ма, это очень хорошо даже для такого маленького инвертора. Всё это благодаря обратной связи и шин управления.

Минимальное напряжение питания 8-9 вольт, следовательно такой инвертор может сильно разрядить ваш АКБ, поэтому советую отслеживать напряжение на последнем или дополнить схему простой функцией защиты от пониженного напряжения.

Для увеличения выходной мощности полевики нужно заменить на более мощные, скажем на IRF3205, добавить вторую пару, заменить силовой трансформатор, также выходной выпрямитель, электролитический конденсатор и естественно предохранитель. В итоге схема будет выглядеть следующим образом.

С таким раскладом инвертор может развивать мощность в 300-400 Ватт.

Плата в формате lay. скачать…

В чем заключается предназначение преобразователей сигналов?

Преобразователи сигналов — устройства, которые действительно могут быть представлены в самом широком спектре решений. Данный термин фактически собирательный и может иметь отношение к оборудованию, применяемому в разных сегментах хозяйства и классифицируемому по совершенно несхожим критериям. Основные типы сигналов, которые могут преобразовывать устройства, о которых идет речь:

— электрические;

— звуковые;

— температурные;

— технологического характера.

В зависимости от задач, которые стоят перед пользователем преобразователя сигнала, в структуре соответствующего устройства могут объединяться модули, обрабатывающие несколько разных типов данных. Преобразование, таким образом, может осуществляться в рамках одного типа сигнала (например, с одной частоты на другую) либо являться механизмом, предполагающим трансляцию между разными категориями сигналов. Например, электрических в звуковые.

К самым распространенным девайсам относится преобразователь аналоговых сигналов в цифровые (и наоборот, если это предусмотрено структурой внутренних модулей устройства). Рассмотрим особенности его работы.

Плата для преобразования тока 4..20 мА в напряжение

После продолжительных поисков мне удалось найти на Aliexpress модуль, реализующий преобразование ток 4..20 мА в напряжение и достаточно защищенный от разных напастей. Приобретал у этого продавца.

Напряжение питания модуля 7-36V. Если выставлен диапазон выходного напряжения 10 V, то напряжение питания должно быть не меньше 12 V.

Преобразователь тока 4..20 мА в напряжение для подключения к АЦП микроконтроллера

На плате распаяно:

• Прецизионный резистор на котором замеряется падение напряжения.
• Защита входа от ошибки с полярностью.
• Защита от превышения напряжения >5 V.
• Усилитель, обеспечивающий напряжение на выходе в определенных диапазонах, заданных джамперами.

Настройка платы на нужный диапазон выходного напряжения производится джамперами.

• ON: jumper cap buckles on the two jumper pins — джампер закорочен
• OFF: two jumper pins without the jumper cap — джампер снят

Для точной настройки преобразователя тока 4..20 мА в напряжение нужно подобрать значения двух потенциометров: ZERO и SPAN, соответствующие нулевому и максимальному значению тока на входе. Потенциометры претензионные с широким шагом.

• При минимальном токе на входе (0 mA или 4 mA), вращая потенциометр ZERO, настроить нужное напряжение на выходе, соответствующее заданному току нуля. Вращение по часовой стрелке увеличивает напряжение на выходе.
• Я не рекомендую выставлять 0 Вольт при минимальном токе 4 мА, поскольку в этом случае микроконтроллер не сможет определить оборван ли кабель к датчику или он действительно показывает минимальные значения.
• При максимальном токе в 20 мА, вращая переменное сопротивление SPAN, подбирается максимальное значение в выствленном джамперами диапазоне. Вращение по часовой стрелке увеличивает напряжение на выходе.

Классификация преобразователей напряжения

Проведём первичную классификацию преобразователей напряжения:

• В первую очередь, блоки питания аппаратуры. Уверены, читателям близкими покажутся системные блоки персональных компьютеров. Заглянем внутрь. Импульсный блок питания персонального компьютера содержит трансформатор с множеством обмоток, каждая работает на один номинал. Из переменного напряжения 230 (или 110) вольт получается ряд постоянных: +5, -5, +12, -12. Но! Последующим выпрямлением переменного тока диодами Шоттки.

• Во вторую очередь, адаптеры для локализации оборудования. В большей части бытовой техники опция считается встроенной в блок питания (см. фото). Достаточно переключить тумблер на задней стенке системного блока, изменяя условия работы. Будьте бдительны, избегайте неправильных настроек напряжения, дабы не вывести оборудование из строя.
• Адаптеры сотовых телефонов, гаджетов нельзя в полной мере назвать преобразователями напряжениями. Скорее модули, включающие предмет сегодняшней темы в свой состав.

Используя обычные трансформаторы или автотрансформаторы для преобразования амплитуды напряжения, помним о частоте. Многие двигатели, сконструированные для работы на 60 Гц, будут перегреваться сетями 50 Гц, пусть амплитуда напряжения соответствует заданной. Что касается встроенных опций блоков питания, далеко не всегда присутствует возможность переключить настройки. Изделие способно маркироваться наклейкой (помимо заводского шильдика), доступно поясняющей условия работы прибора, согласно предназначению. Что касается расхождений между Европой и Россией (230 – 220 = 10 вольт), указанное несоответствие не сильно влияет на работу (есть негативные моменты). Отмечали в предыдущих топиках влияние параметра на срок службы лампочек накала, электронных ламп.

Маркировка наклейкой

В соответствии с конструкцией в электронике преобразователи напряжения делят так:

1. Бестрансформаторные конденсаторные.
2. С коммутируемыми конденсаторами.
3. Мультиплексорные.
4. Импульсные преобразователи.
5. Импульсные источники питания.
6. Трансформаторные с импульсным возбуждением.
7. Автогенераторные.
8. На пьезоэлектрических трансформаторах.

Правила установки и подсоединения

Основные требования правильного монтажа и подсоединения устройства:

1. Перед подключением к АКБ или прикуривателю переключатель преобразователя следует перевести в положение «выключено».
2. При установке оборудования в салоне или багажнике необходимо выбрать сухое и проветриваемое место, не допускается попадание на прибор горячего воздуха от системы отопления или радиатора.
3. Корпус не должен подвергаться воздействию солнечных лучей и соприкасаться с легковоспламеняющимися материалами.
4. Перед коммутацией следует проверить состояние корпуса прикуривателя и электрической проводки. Запрещено подавать чрезмерную нагрузку или устанавливать предохранители с повышенным номиналом.

Какие бывают преобразователи

В современно мире существует множество видов преобразователей тока, как небольших для минимальных потребностей, так и крупных способных обеспечить энергией несколько электроприборов.

Для самых простых нужд можно использовать преобразователи работающие от прикуривателя в автомобиле. Работу холодильника они конечно обеспечить не смогут, но вот радио или зарядку телефона, планшета, ноутбука вполне осилят.

Благодаря ШИМ контролерам преобразователи заметно шагнули вперёд. Вырос коэффициент полезного действия, а форма тока приблизилась к привычным для приборов форме чистого синуса. А максимальная мощность выросла до нескольких кило ватт.

Конечно всё это касается лишь дорогих и массивных преобразователей. Но и более простые, тоже не стояли на месте и улучшали свои характеристики.

Время работы будет ограниченно мощностью и ёмкостью аккумулятора. И если вы на долго отправляетесь в путешествие, то не следует слишком сильно нагружать аккумулятор и ограничивать себя в потреблении электроэнергии.

Для отдыха не природе лучше всего подойдёт компактный маломощный преобразователь. Его вполне хватит для бытовых нужд в походе.

Не каждый бытовой прибор сможет работать с такой формой тока и может вовсе прийти в негодность. Поэтому следует внимательно подходить к выбору приборов для поездок на природу.

Существует три вида преобразователей напряжения с 12 на 220 В:

• Автомобильный;
• Компактный;
• Стационарный тип.

Также нельзя забывать, что чем выше нагрузка на преобразователь, тем ниже его КПД. И если в этом нет необходимости, нагружать его следует минимально, чтобы не расходовать драгоценную энергию впустую.

Где используются сети на 24 вольта

Бортовые сети автобусов и грузовых автомобилей работают с напряжением 24 вольта, что дает возможность исключить высокие токи. Как правило, источник тока состоит из двух аккумуляторных батарей по 12 вольт, соединенных между собой в последовательную цепь. В результате такой связки получается батарея, способная выдавать 24 В. Емкость аккумуляторов не складываются. Этот показатель определяется по наиболее слабой АКБ в этой паре.

Последовательное соединение исключает переход тока из одной батареи в другую, из более мощной в слабую. Если менее емкая батарея разряжается первой, то движение электрического тока в цепи полностью прекращается.

При использовании такой системы следует учитывать невозможность пропорционального разделения между АКБ тока нагрузки. Если бытовой прибор мощностью 500 ватт потребляет 20 А, то для мощной батареи это будет совсем незначительным током, а для маломощного устройства, включенного в пару, эта нагрузка может оказаться непосильной. В связи с этим, при использовании последовательного соединения, оба аккумулятора должны быть одинаковыми по всем параметрам. Напряжение генератора в грузовом автомобиле обычно немного превышает напряжение в бортовой сети и составляет 28-29 В. Таким образом, обеспечиваются нормальные условия для зарядки АКБ, соединенных в общую систему.

В процессе эксплуатации необходимо следить, чтобы банки в каждой батарее не были разбалансированными. Подобные ситуации возникают при пуске двигателя стартером, когда основная нагрузка приходится на банки, расположенные в непосредственной близости от плюсовой клеммы. Поэтому необходимо периодически изменять места расположения аккумуляторов, чтобы выровнять нагрузку. Если не принять своевременных мер, то через некоторое время состояние банок, находящихся под максимальной нагрузкой, существенно изменится по сравнению с остальными. Постепенно может возникнуть так называемое слабое звено, способное нарушить работу всей системы.

От состояния аккумуляторов будет зависеть и качество тока, производимого инверторными устройствами.

Самые распространённые схемы

Существует несколько классических стандартных схем, которые чаще всего применяются в импульсных преобразователях постоянного напряжения. Они обеспечивают разные величины соотношений между входным и выходным напряжением. Эти схемы раскрывают саму суть преобразователей и их принцип работы.

Понижающий преобразователь напряжения и его схема

Она используется для питания потребителей, нагрузка которых выражается большими токами и малым напряжением. Это первоочередная схема способная заменить классический низкочастотный преобразователь, в свою очередь, обеспечит увеличение КПД, уменьшит габариты и вес устройства. Транзистор VT выполняет роль электронного ключа, его работа лежит между двумя режимами осечки (полного закрытия) и насыщения (полного открытия). Расчет каждой детали производится непосредственно для конкретного потребителя и источника напряжения. Основным недостатком данной схемы является вероятность пробоя и появление полного большого входного напряжения на потребителе. Это, несомненно, приведёт к неисправности питаемого устройства.

Повышающий преобразователь и схема

Она может быть использована для получения напряжения на потребителе или на нагрузке больше чем на источники энергии. Применяется для подсветки дисплеев портативных компьютеров и для других электронных устройств где необходимо из небольшого напряжения сделать большее. Здесь имеет место процесс появления ЭДС самоиндукции, которая появляется после открытия транзистора. Вся накопленная энергия в дросселе попадает в нагрузку. При этом напряжение на выводах дросселя меняет свою полярность.

Инвертирующая схема

Может использоваться для получения напряжения, которое обладает обратной полярностью. При этом по значению U вых может быть меньше или больше U вх. Энергия, которая скапливается в дросселе направляется в нагрузку через сглаживающий конденсатор.

Как видно из этих схем все они не имеют гальванической развязки, то есть непосредственной изоляции вторичного выходного напряжения от входного.

Вот одна из таких схем, содержащих трансформатор. Энергия, которая накапливается в магнитном поле первичной обмотки трансформатора, в нагрузку выводится через вторичную обмотку. Трансформатор в этом случае может быть и повышающим и понижающим. Применяется очень часто в сетевых источниках где есть необходимость снижения входного напряжения от нескольких сотен вольт до единиц или десятков.

В момент когда транзистор закрывается трансформатор своей индуктивностью может вызвать на коллекторе высоковольтный скачок или всплеск, что несомненно, очень плохо и может привести к пробою полупроводникового элемента. Для этого и устанавливается RC-цепочка из конденсатора и катушки индуктивности, которая может быть подключена параллельно ключу или первичной обмотке. Такой обратноходовой импульсный преобразователь широко используется во многих сетевых источниках электрического тока с небольшой мощностью порядка 100 Вт.

Еще одна схема с трансформатором и прямым включением диода изображена на схеме ниже.

Используется в источниках питания около 250 Вт. Все эти рассмотренные выше преобразователи называются однотактные, потому что за один период преобразования в нагрузку будет поступать только один импульс. Основное их преимущество — это простота схемы состоящей всего из одного транзистора, работающего в режиме ключа, а недостаток намагничивание сердечника которое не даёт в полном объёме использовать с максимальным КПД этот магнитный материал. Передача энергии потребителю и подготовка трансформатора к следующему циклу размагничивания осуществляется с некоторой паузой которая и снижает их выходную мощность.

Вот несколько практических реализованных в жизни схем, основой которого является импульсный преобразователь. Первая из них имеет регулировочный элемент, выполненный на микросхеме, в свою очередь, обе схемы выполнены на полевых транзисторах. Расчет их выполнен под напряжение для нагрузки от 5 до 12 Вольт.

Характеристики преобразователей

Преобразователи DC/AC относятся к электрическим приборам, позволяющим изменять уровень и форму постоянного сигнала. Современные приспособления отличаются небольшими габаритами и весом. К основным их параметрам относят:

1. Мощность. Различают две её разновидности — наибольшую постоянную и пиковую. Первая обозначает количество энергии, которое может пропускать через себя устройство продолжительное время без потери работоспособности. Вторая характеризуется значением, которое может выдержать прибор в течение одной секунды и при этом остаться в работоспособном состоянии. В качестве единицы измерения используется ВА или Вт. Зависимость между этими единицами измерения можно описать соотношением: 1 Вт = 1,6 ВА. Например, если нагрузка, подключаемая к инвертору, потребляет 500 Вт и постоянная мощность преобразователя заявлена как 500 Вт, то вместе их использовать нельзя, так как DC/AC конвертор просто сгорит.
2. Форму выходного сигнала. Синусоидальный сигнал характеризуется плавностью изменения амплитуды напряжения и частоты. Большинство приборов, например, простая бытовая техника и нагреватели, не требуют правильной формы сигнала. А вот устройства с трансформаторными источниками питания, электродвигателями, с узлами APFC очень требовательны к форме сигнала.
3. Коэффициент полезного действия (КПД) — показывает зависимость между мощностью, затрачиваемой на выполнение полезной работы, и потребляемой. В среднем КПД преобразователей составляет 85−90%.
4. Диапазон входного напряжения. Обозначает допустимую величину амплитуды входного сигнала, при котором возможно преобразование.
5. Разброс выходного напряжения. Это диапазон, в котором может изменяться амплитуда сигнала на выходе. Обычно он лежит в пределах 210−230 вольт.
6. Тип охлаждения. Для охлаждения радиодеталей, использующихся при изготовлении инверторов, применяются пассивные (радиаторы) и активные (вентиляторы) системы.

Вам это будет интересно Особенности припоя для пайки

Конструкция. Разновидности преобразователей

Частотный электропривод имеет ряд схем, в состав которых входят транзистор либо тиристор. Базовым элементом электронной схемы является микропроцессор, отвечающий за работу дополнительных элементов цепи и обеспечивающий выполнение большого количества дополнительных задач.

Преобразователь частоты представляет собой группу выпрямителей, а также инверторов, трансформирующих переменные токи в постоянные.

Однофазный частотный преобразователь – является высокотехнологичным устройством. Основная его задача – преобразования рабочего напряжения сети в бытовое (220 В). При такой трансформации совершается импульс напряжения в нужных частотах (1 – 1000) Гц.

Частотный преобразователь для электродвигателя создает напряжения, с заданными параметрами. Преобразователь частоты работает следующим образом:

1. Вначале совершается выпрямление напряжения электрической сети, а также снижение импульсов и фильтрация гармоник.
2. Постоянное напряжение поступает из выпрямителя в цепь инвертора, там оно трансформируется в переменное с изменяющейся амплитудой и частотой.

Роль силовых элементов зачастую выполняют IGВТ-транзисторы. Изменяя частоту можно изменять скорость вращения электродвигателя (М).

Преобразователь частоты делится на две большие разновидности:

С непосредственной связью.

Их отличительная черта – выпрямитель тиристорный, где попеременно открываются и закрываются отдельные тиристоры и поочередно подключаются к статорной катушке.

Рис. 2 Графическое изображение напряжения преобразователя

Выходное напряжение синусоиды образует пилообразное очертание с частотой около 1 – 40 Гц. Область применения такого рода преобразователей считается ограниченной из-за того, что незапираемым тиристорам необходимы более сложные схемы управления. Что и несет за собой более высокую стоимость оборудования.

Такие преобразователи частоты работающие с высокими величинами токов и напряжения имеют коэффициент полезного действия порядка 95-98%. Также высоковольтные частотные преобразователи имеют более высокую стоимость, по сравнению с низковольтными.

Если сравнивать тиристорный преобразователь с транзисторным электроприводом, имеющих аналогичную мощность, то второй прибор будет иметь значительно меньшие габариты, меньший вес и будет отличаться более надежной работой.

С выраженным звеном постоянного тока.

Данная разновидность датчиков гораздо чаще встречается в современных устройствах, целью которых является регулировка частоты.

Преобразование происходит в 2 этапа:

1. вначале происходит выпрямление и фильтрация сетевого напряжения;
2. затем подача сигнала подается непосредственно на инвертор, где и происходит трансформация тока нужных частот и амплитуды в переменный.

Коэффициент полезного действия при такой трансформации уменьшается, при этом увеличиваются размеры устройства. Синусоидальный сигнал обеспечивается самостоятельным инвертором напряжения и тока.

Преобразователи постоянного напряжения в постоянное

Они также называются DC/DC конвертеры. Применяются в вычислительной аппаратуре, средствах связи, схемах управления и автоматики. Обеспечивают снижение или повышение напряжения от источника электропитания (например, аккумуляторов или гальванических элементов) до нужного для питания нагрузки значения. Некоторые модели также могут инвертировать сигнал для получения напряжения с обратной полярностью. Электросхема конвертеров обычно включает такие элементы, как входной фильтр, конденсатор, катушки индуктивности, ключевого транзистора или тиристора, диода. Управление ключом осуществляется с помощью ШИМ. Ниже представлена функциональная схема повышающего преобразователя.

В категорию DC/DC конвертеров входят высоковольтные преобразователи. Они используются для нагрузок с малыми потребляемыми токами, которые не требуют значительной мощности источника электропитания. К ним относятся, например, счетчики радиационных излучений, ионизаторы воздуха, аноды электроннолучевых трубок в осциллографах.

Большинство современных ДС/ДС преобразователей имеет гальваническую развязку. В таких устройствах входные и выходные электроцепи разделены изоляционным барьером. Это решение позволяет защитить людей и подключаемую нагрузку от аварийного повышения напряжения на входе, а также улучшает помехозащищенность конвертера.

Похожие записи:

Активное, емкостное и индуктивное сопротивление. закон ома для цепей переменного тока Ретро проводка в современном доме Где используется фидерный кабель Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине