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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitore di tensione 2,4/8 V per alimentare l'allarme di sicurezza. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter L'autore propone una variante di un convertitore di tensione per alimentare dispositivi progettati per una batteria 6F22 ("Krona") da due batterie AAA al nichel-metallo idruro usando l'esempio di un allarme di sicurezza. Alcuni dispositivi autoalimentati funzionano quasi ininterrottamente, consumando per la maggior parte del tempo una piccola corrente in modalità standby e solo per breve tempo - decine di volte di più. Un esempio di tale dispositivo è un allarme di sicurezza autonomo con sensore di movimento IR integrato ed emettitore acustico (Fig. 1). In modalità standby, la corrente consumata dal segnalatore non supera una frazione di milliampere e quando viene dato un allarme aumenta fino a 50...60 mA.
Esistono requisiti contrastanti per l'alimentazione di questo dispositivo. Per garantire un volume sufficiente del segnale di allarme, da un lato deve avere una tensione di 6 ... 9 V e una corrente di uscita di diverse decine di milliampere, dall'altro una grande capacità e dimensioni ridotte. Questo dispositivo è alimentato da una batteria 6F22 ("Krona"). Naturalmente esistono batterie di celle galvaniche o batterie di dimensioni simili che soddisfano questi requisiti, ma non sono economiche. Se si utilizzano quelli economici, potrebbero non fornire la corrente richiesta, solitamente hanno un'elevata corrente di autoscarica e quindi richiedono una sostituzione frequente. Una soluzione a questo problema è utilizzare batterie al nichel-cadmio, nichel-metallo idruro o batterie AA e un convertitore boost per alimentare il dispositivo di segnalazione. Tale convertitore può essere assemblato sulla base di un microcircuito specializzato NCP1400ASN50T1, il suo circuito è mostrato in fig. 2. Questo microcircuito è progettato per costruire un convertitore di tensione di commutazione stabilizzato con una tensione di uscita di 5 V. Il microcircuito funziona in modo tale da mantenere la tensione costante specificata al suo ingresso OUT (pin 2). Per ottenere una tensione circa doppia all'uscita del convertitore, vengono utilizzati due raddrizzatori sui diodi VD1 e VD2 e l'induttanza di accumulo L1 è realizzata con una presa.
Ma qualunque sia la corrente in uscita, il convertitore stesso assorbe comunque corrente dall'alimentatore. Per ridurlo, è possibile spegnere periodicamente il convertitore e, durante una pausa di funzionamento, alimentare il dispositivo di segnalazione dal condensatore di accumulo. Questo è esattamente ciò che è stato fatto in questo dispositivo, poiché il microcircuito ha un ingresso di controllo CE (pin 1). L'accensione e lo spegnimento del convertitore vengono effettuati da un transistor ad effetto di campo VT1. Immediatamente dopo l'applicazione della tensione di alimentazione, il condensatore C3 viene scaricato, il transistor viene chiuso e all'ingresso CE viene applicato un livello alto, che accende il convertitore. Inizia la carica del condensatore C3 e quando la tensione al gate del transistor diventa sufficiente per aprirlo, la tensione all'ingresso CE del microcircuito diminuirà quasi a zero, il convertitore si spegnerà. Quando il condensatore C3 si scarica leggermente, il transistor si chiude e il convertitore si riaccende. Di conseguenza, la corrente consumata dal convertitore quando il dispositivo di segnalazione è in modalità standby è di natura pulsata e la tensione sul condensatore varia tra due valori Umin e Umax (Fig. 3). L'ampiezza dell'impulso attuale è di circa 200 mA, la durata dell'impulso è di circa 1 ms, il periodo di ripetizione è di circa 1,5 s. Pertanto, la corrente media consumata dall'alimentatore in questa modalità non supera 1 mA.
Sfruttando il fatto che il dispositivo di segnalazione funziona normalmente nell'intervallo di tensione di alimentazione di 7 ... 10 V, si è deciso di impostare (utilizzando il resistore trimmer R3) la tensione di uscita su 7,5 ... 8 V. Pertanto, il convertitore periodicamente si accende e si spegne, mantenendo la tensione specificata in uscita. Pertanto, l'instabilità della tensione di uscita è relativamente elevata - ±0,5 V, ma ciò non influisce sulle prestazioni del dispositivo di segnalazione. Man mano che la batteria si scarica, il periodo di accensione diminuisce. Senza transistor ad effetto di campo, la tensione di uscita del convertitore è 9 ... 9,5 V. Quando il dispositivo di segnalazione entra in modalità allarme, il periodo di accensione del convertitore viene drasticamente ridotto. Se la tensione di uscita scende al di sotto di 8 V, il FET si spegnerà e il convertitore funzionerà continuamente. La stabilità termica della tensione di uscita è determinata principalmente dai parametri del transistor ad effetto di campo. In questo caso, il coefficiente di temperatura della tensione è negativo, pari a diversi millivolt per grado Celsius. Se il dispositivo di segnalazione viene spento utilizzando l'interruttore standard, il convertitore continuerà a funzionare, ma il periodo di attivazione aumenterà più volte e la corrente consumata dalla fonte di alimentazione diminuirà. Pertanto, in alcuni casi, è possibile fare a meno dell'installazione di un interruttore speciale nel circuito di alimentazione del convertitore e, per la conservazione a lungo termine nello stato spento, le batterie o le celle galvaniche devono essere semplicemente rimosse dal vano batterie. Ma se lo desideri, puoi installare un interruttore aggiuntivo, per questo c'è abbastanza spazio nell'alloggiamento del dispositivo di segnalazione. La maggior parte degli elementi sono montati su un circuito stampato in fibra di vetro rivestito su entrambi i lati con uno spessore di 1,5 mm; il suo disegno è mostrato in Fig. 4. Tutti gli elementi sono posti su un lato, il secondo è lasciato metallizzato. Il convertitore utilizza resistori fissi per il montaggio superficiale di dimensione 1206, ma sono adatti anche MLT, S2-23, tuning - SP3-19, condensatori all'ossido - tantalio per montaggio superficiale. Invece dei diodi SS12, è possibile utilizzare diodi al germanio a impulsi o rilevatori a bassa potenza o diodi Schottky, progettati per una corrente diretta di almeno 60 mA. L'induttore è avvolto su un anello di ferrite con un diametro di 6 ... 9 mm dal trasformatore del reattore elettronico di una lampada fluorescente compatta e contiene nove spire di filo PEV-2 0,4 con un ramo dal quarto, contando dal sinistra in base al circuito di uscita.
La scheda con il lato lungo (in basso in Fig. 4) è saldata ad una base di 26x50 mm, realizzata in fibra di vetro laminata su un lato (Fig. 5). Sui lati stretti della base sono saldati portacontatti di batterie o celle galvaniche (Fig. 6). A tale scopo sul pannello di base vengono ritagliate delle aree stampate per la saldatura dei supporti. Di conseguenza, il convertitore "si inserisce" nelle dimensioni complessive della batteria 6F22 e viene posizionato nel vano batteria del segnalatore (Fig. 7).
Questo convertitore può essere utilizzato anche per alimentare i multimetri della serie DT-83X (Fig. 8), si inserirà nel vano batterie. Per fare ciò, il transistor ad effetto di campo e tutti i resistori sulla scheda non possono essere installati e l'ingresso CE (pin 1) del microcircuito è collegato al terminale positivo del condensatore C1. Il numero di giri dell'acceleratore è 10, con un tocco dal centro. Poiché il multimetro viene utilizzato raramente, nel circuito di alimentazione del convertitore è necessario installare un interruttore di alimentazione scorrevole di piccole dimensioni, che si trova nell'alloggiamento del multimetro nell'angolo inferiore sinistro (Fig. 9). Il convertitore può essere utilizzato anche in altri dispositivi alimentati da una batteria 6F22.
Autore: N. Nechaev
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