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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação para o multímetro M890G. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação O ponto fraco de alguns multímetros digitais portáteis é, como se sabe, uma bateria 6F22 de nove volts, que não dura muito se o aparelho for usado com frequência. Isso obriga os rádios amadores a procurar fontes alternativas de energia para o dispositivo. Até o momento, muitos projetos foram desenvolvidos e descritos na literatura, que são conversores elevadores de tensão alimentados por baterias de íon-lítio [1-3]. Os dispositivos descritos nestes artigos são interessantes para repetição, embora não sejam isentos de inconvenientes. Assim, o conversor [1] apresenta uma eficiência bastante baixa, devido à presença de um estabilizador paramétrico. O conversor apresentado em [2] também (e pelo mesmo motivo) não se caracteriza por alta eficiência e, além disso, não possui temporizador. A versão proposta do conversor (seu diagrama é mostrado na Fig. 1) também é alimentada por uma bateria de íons de lítio e não apresenta essas desvantagens. É feito de acordo com o circuito de um estabilizador de pulso elevador. O dispositivo é baseado em um multivibrador utilizando transistores de diferentes estruturas, semelhante ao utilizado em [2], mas com estabilização da tensão de saída. Isso permite aumentar a capacidade de carga do conversor e sua eficiência, além de conferir outra propriedade útil - a capacidade de controlar o grau de descarga da bateria. O multivibrador é montado usando transistores VT1, VT3. Quando este é fechado, aparecem pulsos em seu coletor, eles são retificados pelo diodo VD1, o capacitor C3 suaviza a tensão retificada.
A estabilização da tensão de saída do conversor é realizada da seguinte forma. Assim que ultrapassa um determinado valor, o diodo zener VD2 abre, uma tensão positiva é aplicada na base do transistor VT1 e ele começa a fechar. Isso leva a uma diminuição na frequência do conversor e, em última análise, na tensão de saída. Se a tensão de saída cair abaixo de um determinado valor, o transistor, ao contrário, abre e a tensão aumenta. Neste caso, a eficiência do conversor é maior do que com o estabilizador linear subsequente. Ressalta-se que o diodo zener VD2 opera em modo de baixa corrente, portanto sua tensão de estabilização pode ser menor que a indicada nas especificações técnicas. Você pode alterar a tensão de saída do conversor selecionando um diodo zener, bem como o resistor R4. É fácil perceber que a tensão de saída do conversor está estabilizada em relação ao terminal positivo da bateria e, portanto, depende do grau de carga desta. No meu caso, com uma tensão de bateria de 4,2 V é de 9 V, e com uma tensão de 3,1 V é de cerca de 7 V, no qual a maioria dos multímetros exibe um símbolo de bateria fraca. Isso permite que você carregue a bateria em tempo hábil. Caso se esqueçam de desligar o aparelho, o conversor é equipado com um temporizador no transistor VT2. É controlado pelos botões SB1 (“On” - “Enable”) e SB2 (“Off” - “Disable”). Apesar de sua simplicidade, o temporizador possui bordas de comutação bastante acentuadas. Funciona da seguinte maneira. No estado inicial, o capacitor C2 está carregado quase até a tensão da bateria, e a tensão na porta do transistor VT2 é zero e está fechado. Quando os contatos do botão SB1 são fechados, o capacitor é rapidamente descarregado através do resistor R6 e a tensão de abertura da saída do conversor é aplicada à porta VT2. O conversor inicia e sua tensão de saída aumenta, abrindo ainda mais o transistor VT2. Após soltar o botão, o capacitor C2 começa a carregar através do resistor R5. À medida que o capacitor é carregado, a tensão no resistor R5 e, portanto, na porta do transistor VT2, diminui. Em algum momento, diminui tanto que o transistor começa a fechar. Nesse caso, a tensão na saída do conversor diminui, o que, por sua vez, faz com que o transistor feche ainda mais. Através do capacitor de temporização, o circuito PIC é fechado, acelerando a comutação do transistor. Com o transistor indicado no diagrama e os valores do resistor R5 e do capacitor C2, o tempo de retenção do temporizador é de cerca de 12 minutos na tensão de saída do conversor de 7 V (na bateria, respectivamente, 3,1 V). Com uma tensão de saída de 9 V, esse tempo é de cerca de 15 minutos. Com outros transistores, o tempo de operação do dispositivo pode ser diferente. O temporizador tem uma característica: se a tensão de saída do conversor diminuir drasticamente, causada por uma sobrecarga ou curto-circuito, o temporizador pode desligar. No entanto, isso só é possível em um caso, ou seja, ao medir o coeficiente de transferência de corrente dos transistores, se um transistor com seção coletor-emissor quebrada ou estrutura errada for inserido no painel de teste. Deve-se notar que esta desvantagem só aparece quando o cronômetro está prestes a expirar. Todas as partes do conversor, exceto botões e resistores R1 e R6, são instaladas em uma placa de circuito impresso feita de folha de fibra de vidro em um dos lados (Fig. 2). Para reduzir o nível de interferência, ele é encerrado em uma tela de chapa estanhada de 0,5 mm de espessura (pode-se usar o invólucro de uma bateria 6F22 inutilizável). A tela está conectada ao terminal negativo da bateria. Os botões SB1 e SB2 são montados em uma placa de circuito impresso separada (Fig. 3), que é colocada em local conveniente no dispositivo.
Um pouco sobre os detalhes. O conversor utiliza resistores MLT, todos os capacitores são importados. O transistor de efeito de campo pode ser substituído por outro, por exemplo KP501A, mas é melhor usar um de comutação potente (por exemplo, IRLML004 ou NTD3055), porém, para isso será necessário alterar a configuração dos condutores correspondentes da placa de circuito impresso. Quanto mais baixa for a tensão limite da porta e a resistência da fonte de drenagem no estado ligado, melhor. O transistor bipolar KT209B (VT1) pode ser substituído por qualquer uma das séries KT3107 e KT3102EM (VT3) pelo transistor 2SC945. Em vez do diodo zener KS156A (VD2), você pode usar um importado, por exemplo BZV55C5V6, ou um diodo zener com uma tensão de estabilização diferente, por exemplo, 5,1 ou 6,2 V, mas neste caso você também terá que selecionar o resistor R4. Substituiremos o diodo Schottky SR160 (VD1) pelo BAT48. O choke L1 contém 150 voltas de fio PEV-2 0,18, enrolado em um núcleo magnético anular de tamanho padrão K10x6x3 do reator eletrônico de uma lâmpada fluorescente compacta defeituosa, após o enrolamento é impregnado com verniz XB-784. Algumas lâmpadas fluorescentes compactas possuem bobinas adequadas instaladas na entrada do retificador de rede - você pode tentar usar uma delas. Recomendo configurar o conversor quando alimentado por fonte de laboratório com limite de corrente de 100...150 mA, pois tais geradores têm tendência a “adormecer”, principalmente na partida sob carga. Com peças reparáveis e instalação sem erros, a configuração do dispositivo se resume a selecionar, se necessário, o resistor R4 para definir a tensão de saída para 7 V em uma corrente de carga máxima e tensão de alimentação de 3,1...3,2 V. É melhor durante a configuração, em vez dos resistores R3 e R4, ligue o trimmer com uma resistência de 10...15 kOhm. Você deve encontrar uma posição para seu motor em que a tensão do conversor não caia muito em nenhum modo de operação do dispositivo, e ele dê partida de forma estável em plena carga e em qualquer tensão (de 3 a 4,2 V) da bateria. A seguir, tendo medido a resistência entre o motor e os terminais do elemento resistivo do trimmer, deve-se instalar resistores fixos de valores mais próximos na placa. Você pode tentar aumentar a eficiência do conversor selecionando o indutor L1 e a frequência do gerador. Na verdade, a eficiência alcançável pode ser superior a 70%. Ao configurar o conversor, você deve ter em mente que se o circuito do diodo zener VD2 for acidentalmente quebrado ou desconectado, a tensão na saída do conversor poderá aumentar para mais de 25 V, o que levará à falha do transistor VT2 e do multímetro ! Para evitar que isso aconteça, você deve conectar um diodo zener com tensão de estabilização de 12...14 V em paralelo com a saída do conversor (não mostrado no diagrama). Após o ajuste, a placa é revestida com duas camadas de verniz XB-784. Além de proteger o dispositivo da umidade, esse verniz também cola nele capacitores e indutores de óxido. Deve-se lembrar que este verniz é eletricamente condutor, portanto você só poderá ligar o conversor revestido com ele depois de seco (em temperatura ambiente isso levará uma hora). A aparência da placa acabada é mostrada na Fig. 4.
Um pouco sobre como instalar o conversor no multímetro M890G. O fato é que este aparelho, ao contrário do M830B e outros semelhantes, já possui um temporizador embutido. Porém, para o funcionamento normal do conversor proposto ele não é necessário, portanto todas as suas peças, bem como a chave liga / desliga, devem ser removidas. Isso não é difícil de fazer, pois todos eles estão montados bem firmemente ao redor do switch. Você pode ver exatamente quais elementos precisam ser removidos se comparar o mostrado na Fig. 5 é um fragmento de uma placa de circuito impresso modificada de um multímetro e a parte correspondente da placa de um dispositivo existente. Ressalta-se que em outras modificações deste multímetro o temporizador pode ser montado segundo um circuito diferente, como, por exemplo, em [3], onde, aparentemente, é utilizado um comparador diferente (a numeração dos pinos não match) e microcircuitos em embalagens para instalação em superfície
Em seguida, você deve observar os botões liga / desliga. Para não fazer furos no corpo do multímetro, você pode usar o furo oval nele e o botão plástico do interruptor padrão 5 (Fig. 6). Primeiramente, você deve modificar o próprio botão: por ser oco por dentro, é necessário recortar uma capa 1 de uma folha de poliestireno com aproximadamente 3 mm de espessura e usar uma lima de agulha redonda para fazer um recesso em sua parte central até uma profundidade de aproximadamente 0,5...0,6 mm. Em seguida, usando um ferro de soldar, derreta um eixo de aço 4 (1...1,5 de diâmetro e cerca de 10 mm de comprimento) no botão e cole a tampa 3. É melhor usar dicloroetano como cola. Após o endurecimento da costura adesiva (isso acontecerá em cerca de um dia), o eixo 4 deve ser puxado com cuidado e um pequeno furo para que o eixo recém-inserido gire livremente, mas sem folga. O botão modificado 5 com eixo 4 é instalado no corpo do multímetro, fundindo levemente suas extremidades em sua parede superior 6. Além disso, são fixados com tiras estreitas da mesma folha de poliestireno, coladas com dicloroetano na parede superior por dentro.
Depois de esperar que as costuras adesivas endureçam completamente e certificar-se de que o botão 5 gira livremente no orifício oval na parede superior da caixa do multímetro, instale a placa de circuito impresso 1 com os botões 2 (SB1) e 7 (SB2) em lugar. Esta unidade é colada na placa do multímetro 8 de tal forma que ao pressionar um lado, o botão 5 pressiona a haste do botão SB1, e ao pressionar o outro, pressiona a haste do interruptor SB2 (claro, com a placa instalada na caixa). O mesmo verniz XB-784 pode ser usado como cola. É possível que, para reduzir o percurso do botão 5 necessário para operar os interruptores SB1 e SB2, seja necessário colocar um espaçador sob a placa 1. Hastes de comutação excessivamente longas são encurtadas por refluxo com um ferro de solda. Uma chave deste design também pode ser montada no multímetro M-830. Como os pinos 5 a 7 do comparador do temporizador não foram usados e existem apenas blocos de contato para eles na placa do multímetro, a parte do pino do conector para conectar o conversor está localizada em seu lugar. A saída “+8 V” do conversor é soldada ao pino 8 do comparador, e sua saída “-7 V” é soldada ao pino 8. A entrada de ativação do conversor - a porta do transistor VT2 - é soldada ao pino 5, e "-G1" - ao pino 6 do comparador. Os pinos do conector são conectados aos circuitos correspondentes nas placas por fios com isolamento fluoroplástico (Fig. 7).
Em seguida, uma bateria, um conector para conectar um carregador e um conversor na tela são fixados no corpo do multímetro. Literatura
Autor: E. Gerasimov
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Comentários sobre o artigo: Eugene O esquema é bem-sucedido, mas ao trabalhar a partir de 1,5 V, o trabalhador de campo não inicia. Mudei o esquema de lançamento. Movi a saída positiva do C2 para além do interruptor do multímetro M890G + e um sinal de mais aparece nele depois de pressionar o botão do multímetro. Para não estragar o multímetro, coloquei um diodo da fonte de alimentação + do multímetro no capacitor do temporizador no multímetro. A partida do conversor fez um curto-circuito com o botão dreno-fonte, que instalei sob o botão do multímetro. Agora a inclusão do conversor e do multímetro é realizada pelo botão principal. O desligamento também é pressionando o botão do multímetro.
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