Импульсный блок питания на одном транзисторе. Мощный импульсный блок питания. Самостоятельная сборка импульсного блока питания

В данный момент мой робот практически завершён.

На нём установлена беспроводная камера, датчик расстояния (и камера и этот датчик установлены на поворотной башне), датчик препятствия, энкодер, приёмник сигналов с пульта и интерфейс RS-232 для соединения с компьютером. Работает в двух режимах: автономном и ручном (принимает сигналы управления с пульта ДУ), камера также может включаться/выключаться дистанционно или самим роботом для экономии заряда батарей. Пишу прошивку для охраны квартиры (передача изображения на компьютер, обнаружение движений, объезд помещения).

Кому не хотелось бы иметь универсального помощника, готового выполнить любое поручение: помыть посуду, закупить продуктов, поменять колесо в автомобиле, да и отвезти детей в сад, а родителей на работу? Идея создания механизированных ассистентов занимает инженерные умы ещё с древних времён. А Карел Чапек даже придумал слово, обозначающее механического слугу – робота, выполняющего обязанности вместо человека.

К счастью, в нынешнем цифровом веке, такие помощники наверняка вскоре станут реальностью. На самом деле, интеллектуальные механизмы уже помогают человеку в выполнении домашних дел: робот-пылесос уберётся, пока хозяева на работе, мультиварка поможет приготовить еду, не хуже скатерти-самобранки, а игривый щенок Айбо радостно принесёт тапочки или мяч. Сложные роботы используются на производстве, в медицине и космосе. Они позволяют частично, а то и полностью, заменить труд человека в сложных или опасных условиях. Андроиды при этом пытаются внешне походить на людей, тогда как промышленные роботы обычно создаются из экономических и технологических соображений и внешний декор у них отнюдь не в приоритете.

Но, оказывается, можно попытаться сделать робота с помощью подручных средств. Так, можно сконструировать оригинальный механизм из телефонной трубки, компьютерной мышки, зубной щётки, старого фотоаппарата или вездесущей пластиковой бутылки. Разместив на платформе несколько датчиков, можно запрограммировать такого робота на выполнение простых операций: регулировку освещённости, подачу сигналов, движение по комнате. Конечно, это далеко не многофункциональный помощник из фантастических фильмов, зато такое занятие развивает изобретательность и творческое инженерное мышление, и безоговорочно вызывает восхищение у тех, кто считает роботостроение абсолютно не кустарным делом.

Киборг из коробки

Одно из самых простых решений на пути к тому, чтобы сделать робота – приобрести готовый набор для робототехники с пошаговым руководством. Этот вариант подойдёт также тем, кто собирается серьёзно заниматься техническим творчеством, ведь в одном пакете находятся все необходимые детали для механики: от электронных плат и специализированных датчиков, до запаса болтиков и наклеек. Вместе с инструкциями, позволяющими создать довольно сложный механизм. Благодаря множеству аксессуаров такой робот может послужить отличной базой для творчества.

Основных школьных знаний по физике и навыков с уроков труда вполне достаточно для сборки первого робота. Разнообразные сенсоры и моторы подчиняются пультам управления, а специальные среды программирования позволяют создать настоящих киборгов, умеющих выполнять команды.

Например, датчик механического робота может фиксировать наличие или отсутствие поверхности перед прибором, а программный код указывать, в какую сторону следует поворачивать колёсную базу. Такой робот ни за что не упадёт со стола! Кстати, по схожему принципу работают настоящие роботы-пылесосы. Помимо проведения уборки по заданному расписанию и умения вовремя возвращаться на базу для подзарядки, этот интеллектуальный помощник может самостоятельно строить траектории уборки помещения. Поскольку на полу могут располагаться разнообразные препятствия, такие как стулья и провода, роботу приходится постоянно сканировать предлежащий путь и огибать такие помехи.

Для того чтобы собственноручно созданный робот умел выполнять различные команды, производители предусматривают возможность его программирования. Составив алгоритм поведения робота в различных условиях, следует создать код взаимодействия датчиков с окружающим миром. Это осуществимо благодаря наличию микрокомпьютера, являющегося мозговым центром такого механического робота.

Мобильный механизм собственного изготовления

Даже без специализированных, и обычно дорогостоящих, наборов, вполне возможно сделать механический манипулятор подручными средствами. Итак, загоревшись замыслом создания робота, следует внимательно проанализировать запасы домашних закромов на предмет наличия невостребованных запчастей, которые могут быть использованы в этой творческой затее. В ход пойдут:

• моторчик (например, от старой игрушки);
• колёса от игрушечных автомобилей;
• детали конструкторов;
• картонные коробки;
• стержни авторучек;
• скотч разных видов;
• клей;
• пуговицы, бусинки;
• винтики, гайки, скрепки;
• всевозможные провода;
• лампочки;
• батарейка (подходящая моторчику по напряжению).

Совет: «Нелишним навыком при создании робота будет умение обращаться с паяльником, ведь он поможет надёжно скрепить механизм, в особенности электрические компоненты».

С помощью этих общедоступных составляющих можно сотворить настоящее техническое чудо.

Итак, для того чтобы сделать собственного робота из доступных в домашних условиях материалов, следует:

1. подготовить найденные детали для механизма, проверить их работоспособность;
2. нарисовать макет будущего робота, учитывая наличное оборудование;
3. сложить корпус для робота из конструктора или картонных деталей;
4. приклеить или спаять запчасти, отвечающие за движение механизма (например, скрепить моторчик робота с колёсной базой);
5. обеспечить электропитание мотора, присоединив его проводником к соответствующим контактам батарейки;
6. дополнить тематический декор прибора.

Совет: «Бусинки глаз для робота, декоративные рожки-усики из проволоки, ножки-пружинки, диодные лампочки помогут одушевить даже самый скучный механизм. Эти элементы можно крепить при помощи клея или скотча».

Сделать механизм такого робота можно за несколько часов, после чего остаётся придумать роботу имя и представить восхищенным зрителям. Наверняка некоторые из них подхватят новаторскую задумку и смогут смастерить собственных механических персонажей.

Известные умные автоматы

Милый робот Валл-И располагает к себе зрителя одноимённого фильма, заставляя сопереживать его драматическим приключениям, тогда как Терминатор демонстрирует мощь бездушной непобедимой машины. Персонажи Звёздных войн – верные дроиды R2D2 и C3PO, сопровождают в путешествиях по далёкой-далёкой Галактике, а романтический Вертер даже жертвует собой в схватке с космическими пиратами.

За пределами кинематографа также существуют механические роботы. Так, мир восхищается умениями робота-гуманоида Асимо, который умеет ходить по лестнице, играть в футбол, подавать напитки и вежливо здороваться. Марсоходы Спирит и Кьюриосити оборудованы автономными химическими лабораториями, позволившими сделать анализ образцов марсианских почв. Беспилотные автомобили-роботы могут передвигаться без участия человека, даже по сложным городским улицам с высокими рисками непредвиденных событий.

Возможно, именно из домашних проб создания первых интеллектуальных механизмов, вырастут изобретения, которые изменят техническую панораму будущего и жизнь человечества.

Одним из очень трудоёмких и увлекательных занятий является постройка собственного робота.

Каждый, от подростка до взрослого, мечтает сделать или маленького и симпатичного, или большого и многофункционального робота, сколько людей столько различных модификаций робототехники. А вы хотите сделать робота?

Перед таким серьёзным проектом следует прежде убедиться в своих возможностях. Построение робота занятие не из дешевых и не самых простых. Подумайте, какого робота вы хотите сделать, какие функции он должен выполнять, возможно, это будет просто декоративный робот из старых деталей или это будет полнофункциональный робот со сложными, двигающимися механизмами.

Я встречал много народных умельцев, создающих декоративных роботов из старых, отработавших свой век механизмов, таких как часы, будильники, телевизоры, утюги, велосипеды, компьютеры и даже автомобили. Эти роботы делаются просто для красоты, они, как правило, оставляют очень яркие впечатления, особенно они, нравятся детям. Подросткам вообще интересны роботы как нечто загадочное, ещё неизведанное.

Детали декоративных роботов крепятся различными способами: на клею, сваркой, на винтах. В таком занятии лишних деталей не бывает в ход идут любые детали, от маленькой пружинки до самого большого болта. Роботы могут быть маленькими, настольными, а некоторые умельцы умудряются сделать декоративных роботов в человеческий рост.

Намного сложнее и не менее интересно сделать действующего робота. Не обязательно робот должен быть похож на человека, это может быть консервная банка с рожками и гусеницами:) тут можно проявлять фантазию до бесконечности.

Раньше роботы были в основном механические, все движения контролировались сложными механизмами. Сегодня большинство грубых механических узлов можно заменить на электрические схемы, а «мозгом» робота может быть всего одна микросхема, в которую через компьютер вводят нужные данные.

Сегодня компания «Лего» выпускает специальные наборы для конструирования роботов, пока такие конструкторы стоят дорого и доступны не всем.

Лично мне интересно сделать робота своими руками из подручных материалов. Самая большая проблема, возникающая при строительстве, это нехватка знаний в области электрики. Если по механике можно ещё что-то сделать без проблем, то с электрическими схемами дела обстоят сложнее, часто требуется совместить несколько разных электрических узлов, тут и начинаются сложности, но всё это поправимо. При создании робота могут возникнуть проблемы с электродвигателями, хорошие моторчики стоят дорого, приходится разбирать старые игрушки, это не очень удобно. Так же стали дефицитными многие радиодетали, всё больше техники делается на сложных микросхемах, а тут нужны серьёзные знания. Несмотря на все трудности многие из нас продолжают создавать удивительных роботов для самых разных целей. Роботы могут стирать, убирать пыль, чертить, двигать предметы, веселить нас или просто украшать рабочий стол.

На сайте я периодически буду публиковать фотографии своих новых роботов, если вас тоже интересует эта тема, то обязательно присылайте свои истории с фотографиями или напишите о своих изобретениях на форуме.

WikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали, в том числе анонимно, 27 человек(а).

Многие люди хотели бы сконструировать робота, как машину, которая бы работала автономно. Однако, если немного расширить понятие слова “робот”, то телеуправляемые объекты могут вполне считаться роботом. Возможно, вы подумаете, что сложновато это будет, собрать робота на пульте управления, но все на самом деле легче, чем кажется. Данная статья вам поведает, как собрать телеуправляемого робота.

Шаги

Определитесь с тем, что вы будете строить. Вы вряд ли сможете собрать полномасштабного, двуногого гуманоида, который сможет выполнять все ваши прихоти. К тому же это не будет и робот с различными клешнями, способными хватать и перетаскивать 5-ти килограммовые объекты. Вы начнете с постройки робота, который сможет перемещаться вперед - назад, влево и вправо по беспроводной команде с пульта управления. Однако, после того, как вы освоите основные аспекты, вы сможете усовершенствовать свою конструкцию и добавить различные инновации, просто следуйте указанию: “Нет на свете законченного робота”. Всегда можно что-то добавить и улучшить.

Семь раз отмерь - один раз отрежь. Перед тем, как начинать непосредственную сборку робота, даже перед заказом необходимых деталей. Ваш первый робот будет выглядеть, как два серводвигателя на плоском кусочке пластмассы. Данный дизайн очень прост и оставляет вам место для усовершенствований. Размер такой модели будет примерно 15 на 20 сантиметров. Для создания такого простого робота вы можете просто схематически нарисовать его с помощью линейки, бумаги и карандаша в реальном размере. Для более крупных и сложных проектов, вам понадобится изучить правила масштабирования и автоматизированного программирования.

Выберите нужные вам детали. Хотя еще не время заказывать детали, но вам следует уже их выбрать и знать, где купить. Если вы заказываете по интернету, то лучше найти все детали на одном сайте, что поможет вам сэкономить на доставке. Вам понадобится материал для рамки или ходовой части, 2 серводвигателя, батарея, радиопередатчик, передатчик и приемник.

• Выбор сервомоторов, которые вам необходимы для приведения робота в движение. Один мотор будет двигать передние колеса, а второй - задние. Таким образом, вы сможете использовать самый простой метод рулевого управления, - дифференциальную передачу, означающую, что оба мотора вращаются вперед при движении робота вперед, оба мотора вращаются назад при движении робота назад, а для совершения одного из поворотов, - один мотор работает, а другой нет. Серводвигатель отличается от обычного двигателя переменного тока тем, что первый способен только вращаться на 180 градусов и передавать информацию обратно на свою позицию. Данный проект будет задействовать сервомотор, потому что так будет легче и вам не нужно покупать дорогой регулятор скорости или отдельную коробку передач. После того, как вы разберетесь в том, как собрать робота на пульте управления, вы сможете сконструировать другого или модифицировать того, что у вас есть, используя двигатели переменного тока вместо сервомоторов. Существует 4 важных аспекта, о которых стоит серьезно подумать перед покупкой сервомотора, а точнее: скорость, крутящий момент, размер/вес и, если их можно модифицировать на вращение на 360 градусов. Поскольку сервомоторы способны вращаться только на 180 градусов, ваш робот сможет продвинуться только лишь немного вперед. При возможности модификации на 360 градусов, вы сможете настроить двигатель так, что он будет беспрерывно вращаться в одну сторону и позволять роботу ехать постоянно в одну или другую сторону. Размер и вес очень важны для данного проекта, потому что, скорее всего, у вас останется много свободного места в любом случае. Постарайтесь найти что-нибудь среднего размера. Крутящий момент является мощностью двигателя. Именно для этого используется коробка передач. Если у мотора нет коробки передач и крутящий момент низкий, то ваш робот, скорее всего, и с места не сдвинется поскольку ему не хватит на то мощности. Вы всегда можете купить и присоединить более сильный или быстрый двигатель после завершения сборки. Помните, чем больше скорость, тем меньше будет мощность. Рекомендуется приобрести сервомашинку “HS-311” для первого прототипа робота. Данный двигатель располагает хорошим балансом скорости и мощности, является недорогим и подходящим по размеру для данного робота.
  • Так как эта сервомашинка способна только совершать вращение на 180 градусов, вам придется перенастроить ее на 360 градусов, но данная процедура нарушит гарантию на покупку, но вам будет необходимо на это пойти, чтобы дать роботу возможность более свободно передвигаться. Инструкции по этому поводу можно найти в интернете.
• Подберите батарею. Вам понадобится что-нибудь для поставки энергии для робота. Не пытайтесь использовать источник питания с переменным напряжением (то есть обычная розетка). Используйте беспеременный источник (пальчиковые батарейки).
  • Выберите батарейки. Существует 4 вида батареек, среди которых мы будем выбирать: литий полимерная, никель-металлогидридная, никель-кадмиевая и щелочная батарея.
    • Батареи литий полимер является самыми новыми и невероятно легкими. Однако, они опасные, дорогие и вам нужно будет использовать специальное зарядное устройство. Используйте данный вид батареи, если у вас есть опыт в роботехнике и вы готовы раскошелиться на свой проект.
    • Никель-кадмиевая является обычной перезаряжаемой батареей. Данный вид используется во многих роботах. Проблема заключается в том, что, если вы перезарядите их до того, как они полностью разряжены, они не будут в состоянии работать так же долго, как при полной зарядке.
    • Никель-металлогидридная батарея очень похожа на никель-кадмиевую размером, весом и ценой, но она имеет лучшую эффективность работы, и именно этот вид батареи рекомендуется для начинающих техников.
    • Щелочная батарея является распространенным видом неперезаряжаемой батареи. Эти батарейки очень популярные, дешевые и легкодоступные. Однако, они быстро разряжаются и вам постоянно придется их покупать. Не используйте их.
  • Выберите характеристики батареи. Вам нужно будет подобрать нужное напряжение для вашего набора батареек. В основном используются 4,8 (В) и 6,0 (В). Большинство сервомашинок будут работать на одном из них. Рекомендуется чаще использовать 6.0 (В) (если ваша сервомашинка сможет совладать с этим, хотя большинство из них смогут), потому что это позволит вашему двигателю быть быстрее и мощнее. Теперь вам следует поразмышлять об емкости батареи, которая измеряется в (мА/ч) (милиамперов в час). Чем выше этот показатель, тем лучше, но более дорогие будут и наиболее тяжелыми. Для робота подобного размера лучше всего подойдет 1,800 (мА/ч). Если вам приходится выбирать между 1450 (мА/ч) и 2000 (мА/ч) при одинаковом показателе напряжения и веса, то выбирайте 2000 (мА/ч), так как эта батарея во всех отношениях лучше и будет всего лишь немного дороже. Не забудьте приобрести зарядочное устройство для вашей батареи.
• Выберите материал для вашего робота. К роботу нужно будет приделать рамку для прикрепления всей электроники. Большинство роботов этого размера изготовлено из пластика или алюминия. Для начинающих рекомендуется использование пластмассовой доски. Данный вид пластика является дешевым и легким в применении. Толщина будет примерно пол сантиметра. Какого размера лист пластмассы следует купить? Возьмите достаточно большой лист, чтобы иметь второй шанс в случае неудачи, но лучше купите столько, чтобы хватило на 4 или 5 попыток.
• Выберите передатчик/приемник. Данная деталь будет самой дорогой частью вашего робота. К тому же это будет и самой важной частью, так как без этого, ваш робот не сможет ничего сделать. Рекомендуется начать с очень хорошего передатчика/приемника, ведь именно эта деталь может послужить препятствием в усовершенствовании вашего робота в будущем. Дешевый передатчик/приемник приведет робота в движение очень даже неплохо, но, скорее всего, на этом все возможности вашего механического творения и закончатся. Так что вместо покупки дешевого прибора сейчас, а дорогого в будущем, лучше сэкономить деньги и купить дорогой и мощный передатчик/приемник уже сегодня. Хотя, существует всего несколько частот, которые вы можете использовать, наиболее распространенными являются: 27 (МГц), 72 (МГц), 75 (МГц) и 2,4 (МГц). Частота 27 (МГц) используется для самолетиков и машинок. Частота 27 (МГц) чаще всего задействуется в детских игрушечных машинках. Данная частота рекомендуется для очень маленьких проектов. Частота 72 (МГц) может быть задействована только для больших моделей игрушечных самолетов, так что будет незаконно использовать такую частоту, ведь вы можете нарушить сигнал большой модели самолета, которая может совершить крушение на голову прохожему и покалечить или даже убить его. Частота в 75 (МГц) используется только для наземных целей, так что смело воспользуйтесь ею. Однако, нет ничего лучше частоты 2,4 (ГГц), которая подвержена наименьшему количеству помех, и мы вам очень рекомендуем потратить немного больше средств и выбрать передатчик/приемник с именно этой частотой. После того, как вы определились с частотой, вам следует определить сколько каналов вы будете использовать. Количество каналов определяет сколько функций ваш робот будет поддерживать. Один канал будет отведен на езду вперед и назад, второй будет отвечать за повороты влево и вправо. Однако, рекомендуется обзавестись как минимум тремя каналами, потому что вам может захотеться добавить что-то еще в арсенал движений робота. С четырьмя каналами вы также получите два джойстика. Как мы заметили ранее, вам следует приобрести один из самых лучших передатчиков/приемников с тем, чтобы не покупать еще один потом. К тому же вы сможете использовать этот же самый прибор и в других роботах или научно-технических проектах. Советуем присмотреться к 5-канальной радио системе “Spektrum DX5e MD2” и “AR500”.
• Выберите колеса. При выборе колес, обратите внимание на три основных аспекта: диаметр, сцепление и насколько они подходят к вашему двигателю. Диаметр - это длина колеса от одной стороны, проходя через центральную точку, на другую сторону. Чем больше диаметр колеса, тем быстрее оно будет вращаться и, тем на большую высоту оно сможет заезжать, и, тем меньше сцепление с поверхностью земли оно будет иметь. Если вы приобрели маленькие колеса, то вряд ли они проедут в труднопроходимой зоне или разгонятся до сумасшедшей скорости, но взамен вы получите от них больше мощи. Сила сцепления означает то, как хорошо колеса сцепляются с поверхностью земли с помощью резинового или пенорезинового покрытия так, что колеса не скользят по поверхности. Большинство колес, созданных для присоединения к серводвигателю, не создаст особых трудностей. Рекомендуется использовать колесо диаметра 7 или 12 сантиметров с резиновым покрытием вокруг них. Вам понадобится 2 колеса.

1. Теперь, когда вы выбрали необходимые детали, закажите их через интернет. Постарайтесь заказывать их с как можно меньшего количества сайтов, что позволит вам сэкономить на доставке и получить все детали в одно и то же время.

   Измерьте и вырежьте рамку. Возьмите линейку и режущий предмет, и измерьте длину и ширину ходовой рамки, примерно 15 (см) на 20 (см). А теперь, проверьте насколько ровные у вас получились линии. Помните, семь раз отмерь, один раз отрежь. Если вы используете пластиковую доску, то вам удастся ее разрезать точно так же, как и ее деревянную тезку.

   Соберите робота. На данный момент вы располагаете всеми необходимыми материалами и вырезанной ходовой частью.

   1. Поместите серводвигатели на донную сторону пластмассовой доски около края. Та сторона сервомотора, которая имеет стержень должна быть направлена во внешнюю сторону. Убедитесь в том, что у вас достаточно места для зацепления колес.
   2. Прикрепите колеса к моторам, используя винтики, которые вам доставили вместе с моторами.
   3. Прилепите один кусочек липучки на приемник, а другой - на батарейный блок.
   4. Прилепите два кусочка противоположного вида липучки на робота и прикрепите приемник и батарейный блок к нему.
   5. Перед вами предстал робот с двумя колесиками с одной стороны, а другая сторона которого просто тащится по полу, но мы пока не будем добавлять третьего колеса.

2. Подсоедините провода. Теперь, когда все части расположены на своих местах, необходимо все подсоединить к приемнику. Подключите батарею к приемнику туда, где написано “питание” или “аккумулятор”, постарайтесь подсоединить все правильно. Далее подсоедините сервомоторы к приемнику там, где написано “канал 1” и “канал 2”.

   На зарядку становись. Отсоедините батарею от приемника и подсоедините ее к зарядному устройству. Зарядка может занять около 24 часов, так что наберитесь терпения.

3. Теперь поиграйтесь со своей новой игрушкой. Вперед! Нажмите кнопку вперед на передатчике. Организуйте полосу препятствий, поиграйте со своим котом. А когда вы наиграетесь, добавьте наворотов к нему!

   • Попробуйте положить на робота ваш старый “смартфон” с камерой и используйте его как движущееся записывающее устройство. Вы можете использовать видео чат для того, чтобы видеть то, куда направляется робот, что даст вам возможность вывести его за пределы вашей комнаты без вашего сопровождения.
   • Добавьте наворотов. Если на вашем передатчике/приемнике расположен дополнительный канал, то вы можете сделать клешню, которая сможет закрываться, а если вы располагаете несколькими каналами, то ваша клешня будет способна как открываться, так и закрываться. Используйте свое воображение.
   • Если вы нажимаете вправо, а робот едет влево, то попробуйте присоединить проводки на приемнике по-другому, так, например, если вы воткнули правый серводвигатель в канал 2, а левый сервомотор - в канал 1, то поменяйте их местами.
   • Возможно, вы захотите приобрести адаптер, который позволит подсоединить батарею к зарядному устройству.
   • Вы можете предпочесть использовать 12-ти вольтовую батарею постоянного тока, что улучшит скорость и мощность робота.
   • Убедитесь в том, что вы купили передатчик и приемник одной частоты. Также, убедитесь в том, что приемник имеет такое же или большее количество каналов, что и передатчик. Если на приемнике больше каналов, чем на передатчике, то только меньшее количество каналов будет подвластно использованию.

В большинстве устройств, применяются импульсные схемы блоков питания (ИБП) из-за их высоких электроэнергетических показателей и стабильности в работе. Но вместе с тем используются и аналоговые источники питания, обладающие простотой изготовления и высокой надёжностью. Существует огромное количество вариантов изготовления блоков питания своими руками, применяя различные схематические решения.

Виды и принцип работы

Выполнен блок питания (БП) самостоятельно или приобретён серийный экземпляр, требования, предъявляемые к нему неизменные, а именно: высокий коэффициент полезного действия (КПД), малый размер, высокая стабильность выходного сигнала , отсутствие электропомех, а также высокая надёжность.

Основная классификация источников питания осуществляется по режиму работы, он бывает линейным и инверторным. Соответственно Б. П. разделяются:

• на аналоговые (линейные);
• на цифровые (инверторные).

Из важных параметров БП выделяют:

Аналоговый источник питания

Такие источники напряжения характеризуются надёжностью в работе и простотой изготовления. Недостатками являются размеры и вес, а также высокое ценообразование .

Ключевыми элементами линейного источника напряжений являются:

• сетевой фильтр;
• трансформатор.

Для получения постоянного напряжения после трансформатора добавляется диодный мост и электролитический конденсатор.

Трансформаторы применяются различного исполнения, единственно их первичная обмотка должна быть рассчитана на подключение к сети 220 вольт. По виду они бывают понижающими и повышающими. Сам трансформатор представляет собой электротехническое изделие, состоящее из двух частей. Сердечника, собранного из стали или феррита, и обмоток, выполненных в виде витков из проводникового материала. Для получения на выходе меньшего уровня сигнала, чем на входе, количество витков во вторичной обмотке делается меньше. Таким образом, изменяя это соотношение можно получить любое напряжение.

Сетевой фильтр предотвращает попадание помех в сеть от работающего оборудования и наоборот. Обычно представляет собой ёмкостно-индуктивную цепочку.

Принцип работы БП

Схема трансформаторного блока питания работает следующим образом. Напряжение сети проходит через фильтр, а с него попадает на первичную обмотку трансформатора. При прохождении по ней переменного тока, образовывается переменное магнитное поле. Этот поле пронизывает сердечник и все обмотки, в которых появляется ЭДС. Если к вторичной обмотке подсоединена нагрузка, то под действием ЭДС через неё начинает протекать переменный ток.

Для получения напряжения постоянной величины, сигнал со вторичной обмотки трансформатора передаётся на выпрямительный узел. Это устройство собранно на четырёх диодах , включённых по мостовой схеме, и электролитического конденсатора. С электролита и снимается постоянное напряжение, предназначенное для питания приборов.

Импульсный источник питания

Работа ИБП основана на двойном преобразовании напряжения. Вначале, входной сигнал преобразуется в постоянное напряжение, а затем в импульсы высокой частоты. Трансформатор, применяющийся в схеме, не требует больших размеров. При совместном включении трансформатора и транзистора в режиме ключа, образовывается блокинг-генератор. Изменение и стабилизация выходного сигнала, происходит уменьшением длительности открытого состояния транзистора, которое управляется специализированной микросхемой. Её работа построена на принципе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Преимущество такого вида БП:

• малый вес;
• невысокая стоимость;
• КПД достигает 98%;
• защита от короткого замыкания и перегрузок.

Из недостатков отмечается сложность схемотехники и то, что такой источник питания вносит высокочастотные помехи в линию электропередачи .

Принцип работы ИБП

Сетевое напряжение попадает на схему через предохранитель, затем на ёмкостной помехоподавляющий фильтр. Далее, на выпрямительный блок из диодов. К выходу выпрямителя подключена сглаживающая электролитическая ёмкость. Напряжение на конденсаторе уменьшается, через цепочку резисторов и стабилитрон, для обеспечения пускового значения микросхемы. Микросхема управляет работой ключевого транзистора через ограничивающий резистор.

При поступлении прямоугольного импульса на транзистор происходит его открывание, и через обмотку импульсного трансформатора начинает течь ток. В результате наводится ЭДС и появляется напряжение на вторичной обмотке. Если длительность импульса, приходящего на ключевой транзистор, увеличивается, то увеличивается и величина выходного сигнала, при уменьшении соответственно уменьшается.

Для получения стабильного сигнала применяется обратная связь . Она собирается на оптопаре и резисторе. При повышении значения сигнала на вторичной обмотке трансформатора увеличивается и ток, протекающий через оптопару, что приводит к снижению сопротивления фототранзистора оптопары. В результате увеличивается падение напряжения на резисторе и уменьшается на входе ШИМ контроллера. Длительность импульса, посылаемая микросхемой на транзисторный ключ, увеличивается.

Стабилизация выходного сигнала

При необходимости получения стабилизированного сигнала на выходе, перед нагрузкой, подключается интегральный стабилизатор. Например, постоянного уровня сигнала КРЕН5А, 7812, или с его регулировкой LM 317T и т. п. Стабилизаторы характеризуются входным рабочим диапазоном, то есть при изменении входного сигнала в этом диапазоне на входе всегда будет постоянное значение напряжения.

Кроме интегральных микросхем, используется и параметрический стабилизатор. Конструкция его отличается тем, что параллельно нагрузке подсоединяется стабилитрон с требуемым напряжением стабилизации. Последовательно к нагрузке и стабилитрону включается сопротивление. При увеличении тока в цепи, напряжение на стабилитроне практически не изменится из-за его вольт-амперной характеристики. А весь излишек напряжения упадёт на сопротивление. Для увеличения коэффициента стабилизации в схеме применяется дополнительное включение транзисторов как последовательно, так и параллельно стабилитрону.

Регулятор выходного напряжения

В случае необходимости изменения стабилизированного сигнала на выходе, применяют регулятор величины уровня сигнала. Один из простых регуляторов напряжения для блока питания, собирается на специализированной микросхеме LM 317.

Микросхема LM 317 обеспечивает регулировку сигнала в диапазоне от 1,2 до 37 вольт при максимальной силе тока 1,5 ампера. Само изменение напряжения происходит с помощью подстройки сопротивления резистора R1. Микросхема снабжена защитой от короткого замыкания.

Необходимо отметить, что в случае использования ИБП микросхема ШИМ контроллера, за счёт сужения и расширения фронта импульсов изменяет мощность, передаваемую в трансформатор, и играет роль регулятора напряжения. Изменения происходят с помощью переменного резистора, подключённого к управляющим выводам микросхемы.

Управление переменным напряжением

Не всегда нужен БП с постоянным уровнем сигнала, иногда требуется на выходе переменное напряжение. Для плавной регулировки выходного переменного сигнала используется схема с мощным тиристорным управлением.

Такая схема применяется как с активной, так и реактивной нагрузкой. Входное напряжение может меняться от 125 до 220 вольт.

В состав выпрямительного моста включается тиристор, играющий роль ключа управления. Как только происходит разряд конденсатора C1 через резистор R2, тиристор открывается. Величина сигнала, при котором происходит открытие тиристора, регулируется переменным резистором R1. Выходное напряжение изменяется в диапазоне от нуля до величины входного сигнала.

Схемы источников питания

Для самостоятельного изготовления БП, потребуется наличие радиоэлементов, аккуратность и принципиальна схема. Выполнить аналоговый, самодельный блок питания, обычно не вызывает трудностей. В то время как изготовить регулируемый импульсный блок питания своими руками, будет сложно даже для подготовленного радиолюбителя.

Линейный блок питания

Самая дорогостоящая деталь такого источника напряжения будет трансформатор. Для простоты изготовления лучше поискать трансформатор вида тор. Остальные радиоэлементы не являются дефицитными и их всегда можно легко достать. Для того чтоб выполнить простой регулируемый источник питания понадобится:

• понижающий трансформатор;
• четыре выпрямительных диода или готовый диодный мост;
• электролитическая ёмкость 68-220 мкФ на 400 вольт;
• резистор 200 Ом;
• переменный резистор 6,8 кОм;
• интегральный стабилизатор LM 317.

Трансформатор выбирается со вторичной обмоткой около 25 вольт. При необходимости нужное количество витков потребуется смотать или домотать самостоятельно. Следует отметить, что при использовании диодного моста, выходное напряжение поднимется на величину равную произведению переменного напряжения на число 1.41. Вся схема собирается на плате из текстолита или навесным монтажом. Управление уровнем сигнала осуществляется изменением сопротивления построечного резистора. Такой блок питания сможет выдавать от 1,2 и до 37 вольт при токе 1,5 ампера.

Цифровой блок питания

Сделать самостоятельно такой БП совсем непросто. Для выполнения простого импульсного блока самостоятельно, в первую очередь понадобится изготовить печатную плату. Для этого в домашних условиях используется лазерно-утюжный метод (ЛУТ). После того как плата будет готова и закуплены радиодетали, потребуется правильно всё распаять.

Работа схемы заключается в использовании микросхемы TL 494. Встроенный в неё генератор подаёт поочерёдно на транзисторы VT1, VT2 работающие в ключевом режиме, импульсы с частотой 30 кГц. Транзисторы соединены с управляющим трансформатором TR1, который управляет VT3, VT4. Конденсаторы С3, С4 являются фильтром питания.

Цепочка R7, C8 формирует питающее напряжение для микросхемы в первый момент включения, после разряда С8 питание уже подаётся через третью обмотку трансформатора TR2. Стабилитрон VD2 и ёмкость C6 предназначены для формирования сигнала, обеспечивающего работу микросхемы. Напряжение с третьего вывода трансформатора, через диоды Шотки и С9, С10, подаётся на вход радиоустройства.

Собрав источник напряжения, изучив его работу, в дальнейшем выполнить ремонт импульсных блоков питания телевизоров своими руками не составит труда. Да и такой же ремонт БП в компьютерных системах или зарядных устройствах, будет легко осуществим самостоятельно.

При самостоятельном изготовлении приборов необходимо соблюдать осторожность и помнить об электробезопасности при работе с сетью переменного тока 220 вольт. Как правило, верно выполненный БП из исправных деталей не потребует настройки и сразу начинает работать.