Схема малогабаритного преобразователя напряжения


Схема малогабаритного преобразователя напряжения

Несмотря на то, что тема неоднократно поднималась в различных форумах, толком понять что к чему лично мне не удалось. Теоретики ругают, практики пользуются. Практиков, как правило, на порядок меньше, чем теоретиков, поэтому их слабый глас тонет в шуме теоретиков о том, что это вредно, мол, двигатель испаряется и улетает в трубу, алюминиевые поршни ржавеют и тому подобное.

Чтобы разобраться окончательно с тем, вреден или полезен озонатор воздуха на входе в карбюратор, я смастерил данный девайс, установил его на машину, и начинаю эксплуатировать.

Итак. Для эксперимента была выбрана Таврия с пробегом 108 тыс. км, без какого-либо вмешательства в двигатель. Расход — 5,3 л по трассе при скорости 90–100 км/ч, до 7 л в городе.

Полазил по инету, наткнулся на сайт по продаже такой гравицапы. Цена не устроила, поэтому решено было делать врукопах.

Обошлось не помню сколько. Самое дорогое в нем — ТВС от телевизора. На радиорынке отдельно не нашел, пришлось за 150 грн. брать всю плату строчной развертки от какого-то телека.

Схема не моя, а честно спертаяинтернета. Автор - Ivanuch. К сожалению, сама схема с сайта по непонятным причинам изчезла, поэтому возьму на себя смелость и выложу здесь схему и печатную плату.

описание автора:

генератора подается на ключевой транзистор. Его стоит выбирать по минимальному сопротивлению канала в открытом состоянии, приличному току и рассеиваемой мощности. Максимальное напряжение сток-исток тоже желательно иметь побольше, чтобы бросок напряжения на первичной обмотке трансформатора не «убил» транзистор в момент его выключения. Большинство мощных MOSFET транзисторов имеют защитный стабилитрон между стоком и истоком, он же работает как диод в обратном напрявлении. На всякий случай предусмотрена цепь «Снаббер», состоящая из VD3, C13, VD2 и подавляющая выброс напряжения, и защитный диод VD4. Чем больше допустимое напряжение сток-исток транзистора (или напряжение отсечки «Снаббера»), тем большую амплитуду напряжения можно будет получить и на вторичной (высоковольтной) обмотке трансформатора. В работающей конструкции, вместо ограничительного диода VD2, был установлен резистор номиналом 1кОм.

В качестве трансформатора использован распространенный строчник ТВС-110ПЦ15. Данные трансформатора(ов) можно посмотреть в справочнике Л.М.Кузинец, В.С.Соколов, «Узлы телевизионных приемников». На всякий случай, если кому-нибудь захочется пересчитать трансформатор, я привожу ниже паспортные и измеренные параметры.

Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Штатная высоковольтная обмотка трансформатора (выв.14,15) имеет 1080 витков ПЭВ-2 0,14мм. Измеренная индуктивность вторичной обмотки равна 0,35Гн, сопротивление 110Ом. Первичная, при 10 витках, будет иметь 30мкГн, сопротивлением можно пренебречь. Феррит используется 2000НМС. Между половинками сердечника присутствует немагнитный зазор. По расчетам зазор равен 0,76мм. Если разобрать трансформатор, можно увидеть между половинками магнитопровода два прокладки по (приблизительно) 0,4мм. Эквивалентная магнитная проницаемость получается порядка 210. Сечение магнитопровода 1,82 кв.см, средняя линия 16см. Максимальная индукция для используемой марки феррита равна 0,22Тл. Следует уделить внимание расчету индуктивности первичной обмотки и времени включенного состояния транзистора, т.к. от этих параметров зависит амплитудное значение тока первичной обмотки и величина магнитной индукции. Необходимо избежать насыщения магнитопровода.

Например, при 10 витках в первичной обмотке (индуктивность 30мкГн) и частоте генератора 5кГц амплитуда тока в первичной обмотке достигает 30А, см. [Модель]. При частоте генератора 15кГц амплитуда тока достигает 12А см. [Модель]. При ограничении индукцией насыщения в 0,22Тл при токе 12А минимальное количество витков первички равно 9-ти. Поэтому, в нашем случае, уменьшать частоту генератора нельзя.

В умножителе следует использовать конденсаторы и выпрямительные диоды с высоким рабочим напряжением. Выпрямительные диоды (столбы) типа КЦ106Г, конденсаторы типа К15-5 на 6,3…10кВ.

Дроссели L1 и L2 не обязательные элементы, но желательные. Их можно изготовить из нескольких I-образных пластин малогабаритного трансформатора типоразмеров Ш6…Ш10. Я использовал по 9 пластин длиной около 30мм, шириной около 6мм. Сложил в стопку, стянул термоусадкой и намотал по 20 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1мм. Можно использовать ферритовые стержни из старого импульсного блока питания.

Печатная плата.  Шаг сетки 1,27мм

В качестве материалов для изготовления излучателя были использованы алюминиевый баллончик из-под лака для волос диаметром 45мм и сантехническая полиэтиленовая труба диаметром 50мм. Баллончик вплотную входит в полиэтиленовую трубу и его будет просто закрепить. Полиэтилен не очень термостойкий материал, но для эксперимента подойдет.

Из баллончика была вырезана цилиндрическая заготовка длиной 11см. С одного края сделан надрез и отогнут контактный лепесток, который будет выходить наружу. От полиэтиленовой трубы отрезана заготовка 19см. В торцах трубы сделаны пропилы, чтобы вставить туда текстолитовые планки, на которых будет держаться стальная струна. Я использовал 1-ю гитарную. В пропилы вместе с текстолитовыми планками (шириной 5мм) вставлены плоские разъемы – «лопаточки». Один имеет контакт с отогнутым лепестком «трубки», другой соединен монтажным проводом с натянутой на текстолитовых планках струной. См. ниже фотографии готового излучателя.

Параллельно конденсатору С1 для индикации работы устройства я решил поставить светодиод с балластным резистором. Горящий светодиод одновременно показывал бы целостность плавкого предохранителя.

Потом сделал «варварскую» по отношению к предохранителям защиту от переполюсовки питания, включив параллельно конденсатору С1 диод КД212 катодом к «плюсу» питания.

Высоковольтную часть преобразователя я решил оторвать от «минуса» источника питания. Мне не очень понравилось ощущать на себе разряды статики при отключении клеммы аккумулятора.

При включении устройства центральный электрод (струна) излучателя светится в темноте фиолетовым светом и присутствует характерное шипение. Это коронный разряд, который образуется за счет взаимодействия стекающих с электрода зарядов и молекул газов. Если на центральном электроде отрицательный потенциал, то корона будет называться отрицательной. Если поменять полярность – положительной.

Излучатель в виде трубки является эффективной нагрузкой. При ее подключении напряжение на выходе умножителя снижается. Без нагрузки возможны электрические пробои в «узких» местах, поэтому следует позаботиться о качественной изоляции.

Ради эксперимента я собрал еще одну конструкцию излучателя. Над пластиной фольгированного текстолита я натянул струну, закрепив ее на текстолитовых изоляторах. На струну подал отрицательный потенциал, на пластину положительный. При этом, в перпендикулярном струне направлении хорошо ощущался поток свежего воздуха. Получился домашний вариант ионизатора воздуха.

Улучшенная схема преобразователя напряжения:

Этой схемой я собираюсь провести работу над ошибками, имеющими место быть в предыдущей конструкции. Что мне не нравилось в первой схеме ионизатора:

Количество запасаемой в трансформаторе энергии не зависит от нагрузки и в установившемся режиме начинает попусту разогревать ключевой транзистор. Это происходит, когда напряжение в момент выключения транзистора достигает некоторого значения напряжения отсечки встроенного в транзистор стабилитрона.

Вводить обратную связь и строить широтно-импульсный модулятор на базе 555-го таймера как то не очень просто и красиво, как хотелось бы.

Одной из идей было сливать излишки энергии обратно в источник питания, введя дополнительную обмотку. Эта обмотка должна была бы иметь в 4-5 раз меньше витков чем первичная, одним выводом подключаться к «плюсу» источника питания, вторым, через дополнительный диод на землю(катодом). Направление намотки нужно выбрать таким образом, чтобы в момент выключения транзистора к «плюсу» источнику питания протекал ток. Идея неплохая, но в первичке так мало витков, что, за счет рассеяния, дополнительной обмотке достанутся крохи энергии.

Ключевой транзистор я решил заменить на IRF540N с довольно высоким значение допустимого напряжения Uсток-исток по вышеизложенным соображениям.

Упростить и удешевить схему преобразователя можно, если применить специализированную микросхему, которая содержала бы в себе и таймер и цепи управления ключевым транзистором с учетом обратной связи и осуществляла бы контроль перегрузки по току и мягкий запуск. Так вот… маленькая и очень недорогая микросхемка MC34063A все эти функции выполняет.

Кроме всего прочего, управляя частотой преобразователя, можно лишь косвенно регулировать напряжение на выходе. Оставим это бесполезное и чреватое насыщением сердечника занятие и будем регулировать непосредственно напряжение, сделав частоту преобразования фиксированной.

Пример установки на машину:

Как это все реализовано у меня в машине.

Озонатор воздуха

Озонатор воздуха

Пластина озонатора

Излучающая пластина озонатора воздуха

Установка озонатора воздуха

Установка озонатора воздуха

Установка пластины

Установка излучающей пластины озонатора воздуха

На выходе стоит полевик, если память не изменяет, IRF540, поэтому кушает мало, а именно 0,4 А. На фото видно радиатор, последний после часа работы почти не нагрелся.

Пластина представляет собой устройство барьерно-поверхностного разряда. Изначально планировал поставить излучатель в виде трубки с натянутой по центру струной, но для этого пришлось бы переделывать впуск, а хотелось обойтись малой кровью. Поэтому смастерил такую пластину и прикрутил ее к крышке.

В блоке стоит умножитель, но временно отключен, высокое берется только с ТВС телевизора. Примерно 15 кВ. Озоном воняет довольно ощутимо.

Включается все это кнопкой в салоне. То есть сначала заводится двигатель, затем включается озонатор. Хлопков в карбе при таком алгоритме нет.

По мере пользования девайсом буду выкладывать свои наблюдения в виде отдельных отчетов.

Отчет номер один.

После установки озонатора проехал километров 10. Сразу скажу, резкого улучшения в поведении машины я не заметил. Но! Ради интереса увеличил угол зажигания на деление. Стучит. Уменьшил на пол-деления — не стучит. А это значит, что увеличил почти на пол-деления, и не стучит.

Во время движения несколько раз включал/выключал на ходу озонатор, думал, поймаю какую-то реакцию авто. Ничего не поймал. Правда, народ с тех, кто уже опробовал девайс, говорят, что какой-то результат будет наблюдаться только после 2-й или 3-й сотни км. Так что у меня еще все впереди.

А, вот еще интересный момент — прогреваться начала быстрее. Метров 150 ехал на 2–3, потому как ямы, приехав домой, обнаружил, что вентилятор вращается, чего раньше никогда не было. И стрелка за середину зеленой зоны. Значит, эффект какой-то есть? Надо будет в пробках выключать, благо, кнопочку в салон вывел, даже разобрал ее, глянул, что да как, и светодиодик запитал.

И еще одно. Проезжая часть дороги в колдобинах, притормозил где-то меньше двадцати, ну а потом начал ускоряться. Поймал себя на мысли, что ускоряюсь на третьей. Снова притормозил, и снова на третьей машина с двадцати вытягивает. Раньше тряслась как в лихорадке, а сейчас нет, правда, ускорение небольшое, но ведь разгоняется, зараза!

Короче, стал я у обочины. Начал трогаться. Со второй тронулся как с первой, даже газку не сильно давал. Начал трогаться с третьей, и что вы думаете? Поехал!!! Правда, газку пришлось поддать, но ведь поехал!! А вот с четвертой не поехал. Машину колбасит всю, и глохнет, если сцепление не выжать.

Отчет номер два.

Итак, пробег с ионизатором уже больше 100 км. Машинка разгоняется резво, на 5 без открытия второй заслонки идет 90 в горку.
Несмотря на то, что езжу где-то около 110-ти, запас по скорости есть, потому как еду на грани открытия второй заслонки – я этот момент чувствую по дополнительному сопротивлению педали и по изменившемуся звуку двигателя.

Теперь по расходу. На сто километров с включенным ионизатором потратил по подсчетам около 5 литров. Точнее расход можно будет подсчитать после первой тысячи пробега.

И еще один момент — по ощущениям нога стала давить на педаль газа меньше. Обычно я примерно помню, как стоит нога (вроде это называется механическая память), теперь же приходится при той же скорости носок держать выше.

По возвращении домой выкрутил свечи. Пока без изменений. Такие же, как на первой фотке. Изнутри на металлической части сажа, изолятор белый, нагара вообще нет.

Снял верхнюю крышку. Сама плата нагрелась немного, но термоклей, который удерживает спираль, даже не мягкий. Немного забросало маслом из системы вентиляции, остальная часть платы без изменений. Пыли нет, мест прогара или пробития тоже нет.

Отчет номер три.

Только что вышел на улицу загнать машину во двор. С момента, как заглушил, прошло 4 часа. Завел, и уж потом заметил, что кнопка включения озонатора нажата. Блин, думаю, ведь хотел сделать от замка зажигания.

Короче, молотил озонатор вхолостую часа четыре. Машина завелась с пол-тыка, холодная, даже без подсоса. Ничего не воспламенилось и не стрельнуло.

После того, как загнал машину, снял крышку. Пластина чуть теплая, и это без охлаждения засасываемым воздухом.

Ну, значит, первое испытание прошло удачно.

Так как умножитель пока временно отключен (хотел попробовать сначала переменное напряжение, при котором вырабатывается озон, а уж затем постоянное, при котором получаем отрицательные ионы), и напряжение по подсчетам где-то около 15 кВ (на воздухе пробивает зазор в 5 мм, при 3 мВ/м получаем 3 кВ/мм, итого около 15 кВ), воспламенения топлива непосредственно в кастрюле не было.

Тесты продолжаются.




Схема малогабаритного преобразователя напряжения

Схема малогабаритного преобразователя напряжения

Схема малогабаритного преобразователя напряжения

Схема малогабаритного преобразователя напряжения

Схема малогабаритного преобразователя напряжения

Похожие новости: