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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Conversor de tensão 2,4/8 V para alimentar o alarme de segurança. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Conversores de tensão, retificadores, inversores O autor propõe uma opção de conversor de tensão para alimentar dispositivos projetados para uma bateria 6F22 ("Krona") a partir de duas baterias de níquel-hidreto metálico tamanho AAA usando o exemplo de um alarme de segurança. Alguns dispositivos com alimentação própria operam quase continuamente, consumindo uma pequena corrente na maior parte do tempo no modo de espera e apenas brevemente - dezenas de vezes mais. Um exemplo de tal dispositivo é um alarme de segurança autônomo com um sensor de movimento IR integrado e um emissor acústico (Fig. 1). No modo standby, a corrente consumida pelo alarme não excede frações de miliamperes e, quando um sinal de alarme é dado, aumenta para 50...60 mA.
A fonte de alimentação deste dispositivo possui requisitos conflitantes. Por um lado, deve ter uma tensão de 6...9 V e uma corrente de saída de várias dezenas de miliamperes para garantir um volume suficiente do sinal de alarme; por outro lado, deve ter uma grande capacidade e pequenas dimensões. Para alimentar este dispositivo, é utilizada uma bateria 6F22 (“Krona”). É claro que existem baterias de células galvânicas ou baterias de tamanhos semelhantes que atendem a esses requisitos, mas não são baratas. Se você usar os mais baratos, eles podem não fornecer a corrente necessária; eles geralmente têm uma alta corrente de autodescarga e, portanto, exigem substituição frequente. Uma das opções para resolver esse problema é usar baterias de níquel-cádmio, níquel-hidreto metálico ou células galvânicas tamanho AA e um conversor de tensão elevador para alimentar o alarme. Tal conversor pode ser montado com base em um microcircuito especializado NCP1400ASN50T1; seu circuito é mostrado na Fig. 2. Este chip foi projetado para construir um conversor de tensão de comutação estabilizado com uma tensão de saída de 5 V. O chip opera de forma a manter a tensão constante especificada em sua entrada OUT (pino 2). Para obter aproximadamente o dobro da tensão na saída do conversor, são utilizados dois retificadores nos diodos VD1 e VD2, e o indutor de armazenamento L1 é feito com tap.
Mas seja qual for a corrente de saída, o próprio conversor ainda consome corrente da fonte de alimentação. Para reduzi-lo, você pode desligar periodicamente o conversor e, durante uma pausa na operação, alimentar o alarme a partir de um capacitor de armazenamento. É exatamente isso que é feito neste dispositivo, já que o microcircuito possui uma entrada de controle CE (pino 1). O conversor é ligado e desligado pelo transistor de efeito de campo VT1. Imediatamente após a aplicação da tensão de alimentação, o capacitor C3 é descarregado, o transistor é fechado e um nível alto é fornecido à entrada CE, ligando o conversor. O carregamento do capacitor C3 começa, e quando a tensão na porta do transistor se torna suficiente para abri-lo, a tensão na entrada CE do microcircuito diminui para quase zero e o conversor desliga. Quando o capacitor C3 estiver ligeiramente descarregado, o transistor fechará e o conversor ligará novamente. Como resultado, a corrente consumida pelo conversor quando o alarme está operando em modo standby é de natureza pulsada, e a tensão no capacitor varia entre dois valores Umin e Umax (Fig. 3). A amplitude do pulso de corrente é de cerca de 200 mA, a duração do pulso é de cerca de 1 ms, o período de repetição é de cerca de 1,5 s. Portanto, a corrente média consumida da fonte de alimentação neste modo não excede 1 mA.
Aproveitando o fato do alarme operar normalmente na faixa de tensão de alimentação de 7...10 V, optou-se por definir (usando o resistor trimmer R3) a tensão de saída para 7,5...8 V. Assim, o conversor liga periodicamente e desligado, mantendo a tensão de saída especificada. Portanto, a instabilidade da tensão de saída é relativamente alta - ±0,5 V, mas isso não afeta o funcionamento do alarme. Quando a bateria está descarregada, o período de funcionamento diminui. Sem um transistor de efeito de campo, a tensão de saída do conversor é 9...9,5 V. Quando o alarme entra no modo de alarme, o período de ativação do conversor diminui drasticamente. Se a tensão de saída cair abaixo de 8 V, o transistor de efeito de campo fechará e o conversor funcionará continuamente. A estabilidade térmica da tensão de saída é determinada principalmente pelos parâmetros do transistor de efeito de campo. Neste caso, o coeficiente de temperatura da tensão é negativo, igual a vários milivolts por grau Celsius. Se o alarme for desligado pela chave padrão, o conversor continuará operando, mas o período de sua ativação aumentará várias vezes e a corrente consumida da fonte de energia diminuirá. Portanto, em alguns casos, é possível prescindir da instalação de uma chave especial no circuito de alimentação do conversor, e se armazenado por muito tempo no estado desligado, as baterias ou células galvânicas devem simplesmente ser retiradas do compartimento da bateria . Mas se desejar, você pode instalar um switch adicional, há espaço suficiente no corpo do alarme para isso. A maioria dos elementos é montada em uma placa de circuito impresso feita de folha de fibra de vidro com 1,5 mm de espessura em ambos os lados; seu desenho é mostrado na Fig. 4. Todos os elementos são colocados de um lado, o segundo fica metalizado. O conversor usa resistores fixos para montagem em superfície de tamanho padrão 1206, mas MLT, S2-23, trimmer - SP3-19, capacitores de óxido - tântalo para montagem em superfície também são adequados. Em vez de diodos SS12, você pode usar diodos de germânio pulsados ou detectores de baixa potência ou diodos Schottky, projetados para uma corrente direta de pelo menos 60 mA. O indutor é enrolado em um anel de ferrite com diâmetro de 6...9 mm do transformador de reator eletrônico de uma lâmpada fluorescente compacta e contém nove voltas de fio PEV-2 0,4 com derivação a partir da quarta, contando a partir da esquerda conforme ao circuito de saída.
O lado comprido da placa (parte inferior na Fig. 4) é soldado a uma base de 26x50 mm, feita de folha de fibra de vidro de um lado (Fig. 5). Os contatos que contêm baterias ou células galvânicas são soldados nas laterais estreitas da base (Fig. 6). Para isso, são recortadas almofadas impressas na placa de base para suportes de solda. Como resultado, o conversor “se encaixa” nas dimensões gerais de uma bateria 6F22 e é colocado no compartimento da bateria do alarme (Fig. 7).
Este conversor também pode ser utilizado para alimentar multímetros da série DT-83X (Fig. 8), cabendo no compartimento da bateria. Para isso, o transistor de efeito de campo e todos os resistores não podem ser instalados na placa, e a entrada CE (pino 1) do microcircuito é conectada ao terminal positivo do capacitor C1. O número de voltas do acelerador é 10, com um toque no meio. Como o multímetro é usado com pouca frequência, uma chave deslizante de pequeno porte deve ser instalada no circuito de alimentação do conversor, que é colocado no corpo do multímetro no canto inferior esquerdo (Fig. 9). O conversor também pode ser utilizado em outros dispositivos alimentados por bateria 6F22.
Autor: N. Nechaev
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