ДОРОБЛЕННЯ ДЖЕРЕЛА НАПРУГИ НД 4-12
Будь-який шкільний вчитель, який викладає розділ фізики «Електрика і магнетизм) у своїй практиці систематично використовує такий широко відомий джерело постійної напруги, як ВС 4-12, що дозволяє отримувати на виході постійне (пульсуюче) напругу 4, 6, 8, 10 і 12 В при максимальному струмі навантаженні 4 А. Принцип дії цього приладу дуже простий і легко зрозумілий з принципової схеми, показаної на малюнку 1 а.
Слід зазначити, що це джерело живлення оснащений відносно потужним знижувальним трансформатором, здатним живити навантаження струмом, що перевищує 4 А. Тим не менше робити цього не можна, так як діоди випрямного моста розраховані на менший струм. Проте незначна доробка приладу дозволяє використовувати його як в стандартному режимі роботи, так і в якості джерела змінної напруги з максимальним струмом навантаження, що перевищує 4 А. Для цього досить у конструкцію приладу ввести всього один тумблер, як це показано на малюнку 1 б. У верхньому по схемі положенні контактів тумблера терміналів приладу підключаються до виходу випрямного мосту, і джерело працює в стандартному режимі. Якщо ж контакти тумблера перевести в нижнє по схемі положення, то одне вихідна гніздо виявиться підключеним безпосередньо до вторинної обмотки трансформатора, а друге - до бігунка галетного перемикача. Тепер на виході джерела буде діяти змінну напругу, регульоване приблизно в тих же межах, що і постійне.
Конструктивно доопрацювання джерела напруги може бути здійснена таким чином. Щоб не робити в металевому корпусі приладу зайвих отворів, можна видалити індикаторну лампочку розжарювання (все одно вона часто губиться або перегорає), а на її місце встановити тумблер.
Рис. 2. Принципова схема захисного пристрою випрямляча від перевантажень по струму. |
Також добре відомо, що ці джерела напруги нерідко виходять з ладу через перевантаження по струму, які виникають особливо часто коли прилад потрапляє в руки школярів без нагляду вчителя. Причому, мабуть, кожен вчитель помічав, що деякі НД 4-12 напрочуд живучі, а інші - «горять» дуже легко. Причина цього в наступному. Спочатку діодний міст приладу виготовлявся з, так званих, селенових шайб, що встановлюються на потужних радіаторах. Пізніше промисловість перейшла на використання потужних діодів КД202, здатних витримувати менший струм, при цьому встановлені вони у ЗС 4-12 без радіаторів, що і скорочує термін служби таких приладів.
Проблема може бути вирішена шляхом виготовлення нескладного захисного пристрою, що відключає навантаження приладу автоматично в разі перевищення струмом допустимого значення. Принципова схема можливого варіанту такого пристрою показана на малюнку 2. При відповідному виборі транзисторів пристрій здатний захищати від перевантажень як прості, так і стабілізовані випрямлячі з випрямленою напругою
Принцип дії захисного пристрою полягає в наступному. Коли струм навантаження менше максимально припустимого струму (
Вибір типу транзисторів та мінімального опору резисторів
Типи транзисторів | |||||
6 ¸ 15 | 0,03 ¸ 0,1 | МП39 ¸ МП42 | МП42; МП42А; МП42Б | ||
6 ¸ 30 | 0,1 ¸ 1,5 | МП42 ¸ МП42Б | П213Б ¸ П217 | ||
6 ¸ 60 | 1,5 ¸ 5,0 | П213Б ¸ П217 | П214В; П214Г; П217В | ||
9 ¸ 60 | 1,5 ¸ 10,0 | П213Б ¸ П217 | П210Б; П210В |
Оскільки обидва транзистора працюють в якості електронних ключів, теплові режими їх легені і радіаторів можна не застосовувати. Коефіцієнт передачі струму транзисторів повинен бути не менше 20. Краще, якщо ця величина (особливо для транзистора
Сигнальну лампу вибирають на робочу напругу і номінальний струм в 2 ¸ 3 рази менший
При струмі
У деяких випадках буває необхідним, щоб пристрій не реагувало на імпульсні перевантаження по струму. Тоді можна включити в схему конденсатор
Налагодження пристрою полягає в наступному. Резистор
де
Потім включають харчування пристрою і підбирають опір
Конструктивно пристрій захисту доцільно виконувати в самостійному корпусі з пластмаси або іншого діелектричного матеріалу у вигляді окремої приставки, що дозволить використовувати його при роботі з різними джерелами постійної напруги, що задовольняють вище викладеним вимогам. У разі відсутності такої необхідності плату захисного пристрою має сенс розмістити всередині корпусу приладу на діелектричному підставі, забезпечивши надійне відсутність контакту струмопровідних доріжок плати і металевих корпусів деталей пристрої з корпусом приладу.