Alcuni moderni dispositivi a bassa potenza consumano una corrente molto piccola (pochi milliampere), ma per la loro potenza richiedono una fonte troppo esotica: una batteria da 9 V, che dura anche un massimo di 30 ... 100 ore di funzionamento del dispositivo . Sembra particolarmente strano ora, quando le batterie agli ioni di litio di vari gadget mobili sono quasi più economiche delle batterie stesse: le batterie. Pertanto, è naturale che un vero radioamatore cerchi di adattare le batterie per alimentare il suo dispositivo, e non cercherà periodicamente batterie "antiche".

Se considerato come basso carico di potenza Poiché il solito (e popolare) multimetro M830, alimentato da un elemento del tipo "Korund", per creare una tensione di 9 V, sono necessarie almeno 2-3 batterie collegate in serie, il che non ci soddisfa: semplicemente lo faranno non si adatta all'interno della custodia del dispositivo. Pertanto, l'unica via d'uscita è utilizzare una batteria e un convertitore di tensione elevatore.

Selezione della base dell'elemento

La soluzione più semplice è utilizzare un timer 555 (o la sua versione CMOS 7555) in convertitore di impulsi(i convertitori capacitivi non sono adatti - abbiamo troppa differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita). Un ulteriore "plus" di questo microcircuito è che ha un'uscita a collettore aperto, e piuttosto ad alta tensione, in grado di resistere a tensioni fino a +18 V a qualsiasi tensione di alimentazione operativa. Grazie a ciò, è possibile assemblare un convertitore letteralmente da una dozzina di parti economiche e comuni (Fig. 1.6).

Riso. 1.6. Schema di un semplice convertitore

Il pin 3 del chip è una normale uscita a due stati, viene utilizzato in questo circuito per mantenere la generazione. Il pin 7 è un'uscita a collettore aperto in grado di resistere sovratensione, quindi può essere collegato direttamente alla bobina, senza un inseguitore a transistor. L'ingresso della tensione di riferimento (pin 5) viene utilizzato per regolare la tensione di uscita.

Il principio di funzionamento del dispositivo

Immediatamente dopo l'applicazione della tensione di alimentazione, il condensatore C3 viene scaricato, nessuna corrente scorre attraverso il diodo Zener VD1, la tensione all'ingresso REF del microcircuito è 2/3 della tensione di alimentazione e il ciclo di lavoro degli impulsi di uscita è 2 (ovvero la durata dell'impulso è uguale alla durata della pausa), il condensatore C3 si carica alla massima velocità . Il diodo VD2 è necessario in modo che il condensatore scaricato C3 non influenzi il circuito (non riduca la tensione sul pin 5), resistore R2 - "per ogni evenienza", per protezione.

Quando questo condensatore si carica, il diodo zener VD1 inizia ad aprirsi leggermente e la tensione sul pin 5 del microcircuito aumenta. Da questo, la durata dell'impulso diminuisce, la durata della pausa aumenta, finché non si verifica l'equilibrio dinamico e la tensione di uscita si stabilizza a un certo livello. Il valore della tensione di uscita dipende solo dalla tensione di stabilizzazione del diodo Zener VD1 e può essere fino a 15 ... 18 V - a una tensione più elevata, il microcircuito potrebbe guastarsi.

A proposito di dettagli

La bobina L1 è avvolta su un anello di ferrite K7x5x2 (diametro esterno - 7 mm, diametro interno - 5 mm, spessore - 2 mm), circa 50 ... 100 giri con un filo con un diametro di 0,1 mm. Puoi prendere un anello più grande, quindi il numero di giri può essere ridotto, oppure puoi prendere un induttore industriale con un'induttanza di centinaia di microhenry (µH).

Il microcircuito 555 può essere sostituito con l'analogico domestico K1006VI1 o con la versione 7555 CMOS - ha un consumo di corrente inferiore (la batteria "durerà" un po 'più a lungo) e un intervallo di tensione operativa più ampio, ma ha un'uscita più debole (se il il multimetro ha bisogno di più di 10 mA, non può emettere una tale corrente, soprattutto con una tensione di alimentazione così bassa) e lei, come tutte le strutture CMOS, "non gradisce" l'aumento della tensione alla sua uscita.

Caratteristiche del dispositivo

Il dispositivo inizia a funzionare subito dopo il montaggio, l'intera impostazione consiste nell'impostare la tensione di uscita selezionando il diodo zener VD1, mentre all'uscita deve essere collegato un resistore con una resistenza di 3 ... 1 kOhm (simulatore di carico) con il condensatore C3 (simulatore di carico), ma non un multimetro!

È vietato accendere il convertitore con un diodo zener dissaldato, quindi la tensione di uscita sarà illimitata e il circuito potrebbe "uccidersi". È inoltre possibile aumentare la frequenza operativa riducendo la resistenza del resistore R1 o del condensatore C1 (se funziona a una frequenza audio, si sente un cigolio ad alta frequenza). Se la lunghezza dei fili dalla batteria è inferiore a 10 ... 20 cm, un condensatore di alimentazione filtrante è opzionale oppure è possibile inserire un condensatore con una capacità di 0,1 uF o più tra i pin 1 e 8 del microcircuito.

Difetti individuati

In primo luogo, il dispositivo contiene due oscillatori (uno è l'oscillatore principale del chip ADC - il convertitore analogico-digitale del dispositivo, il secondo è il generatore del convertitore) che operano alle stesse frequenze, ovvero si influenzeranno a vicenda (battito di frequenza) e le misurazioni di accuratezza si deterioreranno seriamente.

In secondo luogo, la frequenza del generatore del convertitore cambia costantemente a seconda della corrente di carico e della tensione della batteria (poiché nel POS è presente un resistore - circuito di feedback positivo e non un generatore di corrente), quindi diventa impossibile prevedere e correggerne l'influenza . In particolare per un multimetro, l'ideale sarebbe un oscillatore comune per l'ADC e un convertitore con una frequenza operativa fissa.

La seconda versione del convertitore

Il circuito di un tale convertitore è leggermente più complicato ed è mostrato in Fig. 1.7.

Un generatore è assemblato sull'elemento DD1.1, attraverso il condensatore C2 sincronizza il convertitore e attraverso C5 - il chip ADC. I multimetri più economici si basano su un doppio ADC

Riso. 1.7. Circuito convertitore Con frequenza operativa fissa

integrazione dell'ICL7106 o dei suoi analoghi (40 pin, 3,5 caratteri sul display), per cronometrare questo microcircuito, è sufficiente rimuovere il condensatore tra i pin 38 e 40 (dissaldare la sua gamba dal pin 38 e saldare al pin 11 DD1.1 ). Grazie al feedback attraverso un resistore tra i pin 39 e 40, il microcircuito può essere sincronizzato anche con segnali molto deboli con un'ampiezza di una frazione di volt, quindi i segnali a 3 volt dall'uscita DD1.1 sono abbastanza per il suo normale funzionamento .

A proposito, in questo modo è possibile aumentare la velocità di misurazione di 5 ... 10 volte, semplicemente aumentando la frequenza di clock. L'accuratezza della misurazione praticamente non ne risente: peggiora di un massimo di 3 ... 5 unità della cifra meno significativa. Non è necessario stabilizzare la frequenza operativa per un tale ADC, quindi un oscillatore RC convenzionale è abbastanza sufficiente per la normale precisione di misurazione.

Sugli elementi di DDI.2 e DD1.3 viene assemblato un multivibratore in attesa, la cui durata dell'impulso, utilizzando il transistor VT2, può variare da quasi lo 0 al 50%. Nello stato iniziale, alla sua uscita (pin 6) è presente una "unità logica" (high

livello di tensione), e il condensatore C3 viene caricato attraverso il diodo VD1. Dopo l'arrivo di un impulso negativo di attivazione, alla sua uscita appare la "punta" del multivibratore, uno "zero logico" (livello di bassa tensione), che blocca il multivibratore tramite il pin 2 di DDI.2 e apre il transistor VT1 tramite un inverter su DD1.4. In questo stato, il circuito rimarrà fino a quando il condensatore C3 non si scaricherà, dopodiché lo "zero" sul pin 5 di DD1.3 "ribalterà" il multivibratore nello stato di standby (a questo punto C2 avrà il tempo di caricarsi a anche il pin 1 di DD1.1 sarà "1"), il transistor VT1 si chiuderà e la bobina L1 verrà scaricata sul condensatore C4. Dopo l'arrivo dell'impulso successivo, tutti i processi di cui sopra si ripeteranno di nuovo.

Pertanto, la quantità di energia immagazzinata nella bobina L1 dipende solo dal tempo di scarica del condensatore C3, cioè da quanto fortemente è aperto il transistor VT2, aiutandolo a scaricarsi. Maggiore è la tensione di uscita, più forte è l'apertura del transistor; quindi, la tensione di uscita è stabilizzata ad un certo livello, a seconda della tensione di stabilizzazione del diodo zener VD3.

Utilizzato per caricare la batteria il convertitore più semplice su uno stabilizzatore lineare regolabile DA1. Devi solo caricare la batteria, anche con un uso frequente del multimetro, solo un paio di volte all'anno, quindi mettine una più complessa e costosa qui regolatore di commutazione non ha senso. Lo stabilizzatore è configurato per una tensione di uscita di 4,4 ... 4,7 V, che viene ridotta di 0,5 ... 0,7 V dal diodo VD5 - a valori standard per una batteria agli ioni di litio carica (3,9 .. 4.1V). Questo diodo è necessario affinché la batteria non si scarichi tramite DA1 offline. Per caricare la batteria, è necessario applicare una tensione di 6 ... 12 V all'ingresso XS1 e dimenticarsene per 3 ... 10 ore. Con una tensione di ingresso elevata (più di 9 V), il chip DA1 diventa molto caldo, quindi è necessario fornire un dissipatore di calore o abbassare la tensione di ingresso.

Come DA1, puoi utilizzare stabilizzatori a 5 volt KR142EN5A, EN5V, 7805 - ma poi, per smorzare la tensione "in eccesso", VD5 deve essere costituito da due diodi collegati in serie. I transistor in questo circuito possono essere utilizzati in quasi tutti strutture p-p-p, KT315B sono qui solo perché l'autore ne ha accumulati troppi.

KT3102, 9014, VS547, VS817, ecc.. Funzioneranno normalmente I diodi KD521 possono essere sostituiti con KD522 o 1N4148, VD1 e VD2 dovrebbero essere ad alta frequenza - BAV70 o BAW56 sono l'ideale. VD5 - qualsiasi diodo (non Schottky!) di media potenza (KD226, 1N4001). Il diodo VD4 è opzionale - l'autore aveva semplicemente diodi zener a tensione troppo bassa e la tensione di uscita non raggiungeva il minimo di 8,5 V - e ogni diodo aggiuntivo in connessione diretta aggiunge 0,7 V alla tensione di uscita.La bobina è la stessa di circuito precedente (100…200 µH). Lo schema per la finalizzazione dell'interruttore del multimetro è mostrato in fig. 1.8.

Riso. 1.8. Schema elettrico miglioramenti dell'interruttore del multimetro

Il terminale positivo della batteria è collegato all'anello centrale del multimetro, ma colleghiamo questo anello al "+" della batteria. L'anello successivo è il secondo contatto dell'interruttore ed è collegato agli elementi del circuito del multimetro da 3 ... 4 tracce. Queste tracce sul lato opposto della scheda devono essere spezzate e collegate tra loro, così come con l'uscita +9 V del convertitore. L'anello è collegato al bus di alimentazione del convertitore +3 V. Pertanto, il multimetro è collegato all'uscita del convertitore e con l'interruttore del multimetro accendiamo e spegniamo l'alimentazione del convertitore. Devi affrontare tali difficoltà a causa del fatto che il convertitore consuma una certa corrente (3 ... 5 mA) anche con il carico spento e la batteria si scaricherà con tale corrente in circa una settimana. Qui spegniamo l'alimentazione del convertitore stesso, la batteria RF durerà per diversi mesi.

Non è necessario configurare un dispositivo correttamente assemblato da parti riparabili, a volte è sufficiente regolare la tensione con i resistori R7, R8 (caricatore) e un diodo zener VD3 (convertitore).

Opzioni scheda a circuito stampato mostrato in fig. 1.9.

Riso. 1.9. Opzioni PCB

La scheda ha le dimensioni di una batteria standard ed è installata nell'apposito vano. La batteria si inserisce sotto l'interruttore: di solito c'è abbastanza spazio, devi prima avvolgerla con diversi strati di nastro isolante o almeno nastro adesivo. Per collegare il connettore del caricabatterie nella custodia del multimetro, è necessario praticare un foro. Il pinout per diversi connettori XS1 a volte è diverso, quindi potrebbe essere necessario modificare leggermente la scheda. Per evitare che la batteria e la scheda del convertitore "appendano" all'interno del multimetro, devono essere premute con qualcosa all'interno della custodia.

Il circuito del convertitore è mostrato in Fig. La base del dispositivo è un oscillatore automatico a ciclo singolo con accoppiamento del trasformatore e commutazione del diodo inverso. Il generatore del convertitore è realizzato su VT2. Il transistor al germanio ha una bassa resistenza alla saturazione e questo garantisce un facile avviamento e lavoro normale convertitore a bassa tensione di alimentazione. Su VT1 è assemblato lo stabilizzatore di corrente di base del transistor VT2, progettato per ridurre la dipendenza della tensione di uscita dalla fonte di alimentazione. VD1 e C1 formano un raddrizzatore a semionda.

Quando l'alimentazione scende a 1,5 V, la tensione di uscita del convertitore diminuirà solo del 20%. La frequenza di generazione è di 60 kHz e dipende dalla tensione di alimentazione (tensione di alimentazione 2V - 30 kHz).

Per semplificare la progettazione e ridurre le dimensioni, il dispositivo non è assemblato su un circuito stampato.

Dettagli:
Il trasformatore è realizzato sul circuito magnetico K20 * 10 * 5 di 2 anelli di ferrite incollati del marchio 2000NM1. Gli avvolgimenti sono realizzati con filo PEV-2 0,57 e sono distribuiti uniformemente sulla circonferenza, I - 8 giri, II - 11 giri.
VT2 - GT122V con un coefficiente. guadagno di almeno 100, ma può anche essere sostituito con MP37A (38A).
VT1 - KP303 V (G D E)
* R1 - regolazione della tensione di uscita. Il consumo di corrente dalla fonte di alimentazione (batterie) è di 36 mA.

Letteratura:
Radio Magazine 02 2000 - Convertitore di potenza per ricevitori.

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Hai sperimentato spesso che quando hai bisogno urgentemente di qualcosa, non lo troverai mai? Questo è quello che è successo a me con una batteria da 9 volt per il mio multimetro. E con una batteria scarica, comincia a mentire spudoratamente testimonianza. Il trasferimento del multimetro a una batteria al litio 18650 ti aiuterà a sbarazzarti di questi problemi!

Per fare ciò, dobbiamo saldare un convertitore boost da 3,7 V - 9 V, oltre a ottenere una batteria 18650 (puoi smontare una batteria non necessaria da un laptop o da un'auto Modello Tesla S, ci sono gli stessi).

Passaggio 1. Trasferimento del multimetro alla batteria. Regoliamo il posto sotto 18650.

Per prima cosa dobbiamo posizionare tutti gli elementi all'interno della custodia del multimetro. Per fare ciò, applichiamo la batteria in posizione e seghiamo tutti gli elementi in plastica che interferiscono con la custodia. Non dimenticare di praticare un foro per il connettore di ricarica della batteria.

Passaggio 2. Convertitore di tensione elevatore.

Ora dobbiamo saldare un convertitore boost che aumenterà la tensione della batteria da 3,7 a 9 volt. L'ho assemblato sul chip MC34063A. Ecco la sua scheda tecnica. I valori degli elementi non sono così critici in termini di valori come ho usato resistore di sintonia, con il quale è possibile impostare con precisione la tensione di cui abbiamo bisogno a 9 volt.

Ecco l'elenco dei componenti:

• 1 batteria al litio 18650
• 1 connettore CC
• 1 resistenza da 22k o 27k
• 1 resistenza da 180 ohm
• 1 resistenza variabile da 10k o 5k
• 1 condensatore elettrolitico da 22uF o 47uF
• 1 condensatore elettrolitico da 100uF
• 1 condensatore ceramico da 10pF a 50pF
• 1MC34063A
• 1 diodo IN5819
• 1 induttanza 170uH.

Da questo link è possibile scaricare il PCB design in formato Eagle.

Passaggio 3. Mettere tutto insieme.

Qui devi saldare un po '.

Saldare il pin centrale del connettore di alimentazione al terminale positivo della batteria.

Saldare il contatto laterale del connettore di alimentazione al terminale negativo della batteria.

Da qui, saldiamo il filo all'ingresso negativo del convertitore.

Saldare il terminale positivo della batteria al terminale inutilizzato sull'interruttore del multimetro.

Saldare il filo dall'altro lato dell'interruttore del multimetro all'ingresso positivo del trasduttore.

Ora salda i fili dall'ingresso di alimentazione a 9 V del multimetro ai terminali di uscita del convertitore.

Regolare la tensione di uscita del convertitore a 9 volt utilizzando il trimmer.

Quindi riassemblare il multimetro! Il trasferimento del multimetro alla batteria può essere considerato completo.

Ora non dovrai più acquistare le batterie Kron per il tuo multimetro, devi solo ricaricare la sua batteria.

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