Всем привет. Сегодня пойдет речь об очередном устройстве, позволяющим разряжать батарейки практически до нуля, только на этот раз это будет не готовое покупное устройство, а полностью самодельное. Такой вот олдскульный диайвай.
Интересно? Тогда садитесь поудобнее и поехали.
Идея выжимать из батарейки всё до последней капли далеко не нова. Для этой цели существуют как промышленные решения (MCP1640, NCP1402, TLV61225, ME2188 и др.), так и народное творчество, огромное разнообразие которого легко ищется в интернете по странному словосочетанию «Джоуль-вор» (ага, как будто мы действительно собираемся что-то украсть). Полноценному разряду батареек в свое время был даже посвящен один стартап, но не взлетело. Почему – да потому, что многие современные устройства сами прекрасно умеют разряжать батарейки как надо, и никакой Batteriser тут не нужен. А еще экономически и экологически разумно использовать аккумуляторы и устройства на них, тогда вопрос разряда тоже будет закрыт.
Так зачем же топтать истоптанное и снова поднимать эту тему? TL;DR: китайские инженеры. Есть у меня на кухне обычный термометр с достаточно крупными цифрами. Вот такой:
Не особо модный (без Bluetooth и WiFi), к умному дому не подключается, альтушка в комплект не входит, но температуру показывает нормально и крупными цифрами. В общем, устраивает. Но есть у него одна проблема – при снижении питания (разряде батарейки) контрастность изображения заметно падает:
И если при 1.3 В пользоваться им еще возможно, то при 1.2 В яркость разных сегментов цифр при просмотре под некоторым углом начинает отличаться, и смотреть на такой экран становится психологически больно. А так как обычно в термометр вставляется старая батарейка, вытащенная из современного модного восточного устройства, которое отказалось работать от 1.25 В/элемент, ситуация оказывается еще более печальной. Можно, конечно, на это не обращать внимания, старую батарейку выкинуть в помойку у дома, а самому купить свежий пак на вайборис (благо стоит он даже по нынешним меркам недорого), но это не наш путь.
А наш путь – попытаться разрядить батарейку до конца с помощью повышайки, получив от этого и практическую пользу в виде всегда контрастного изображения температуры, и моральное удовлетворение от закрытого батарейного гештальта. То есть, это как раз тот самый редкий случай, когда Batteriser мог быть реально пригодиться. Но его нет, поэтому берем специализированную микросхему, добавляем пару деталей и уже через 15 минут объявляем проект закрытым. Но это лишь в том случае, когда специализированная микросхема есть в наличии. А иначе придется ждать месяц, пока заказ приедет из поднебесной.
Да и найти готовый преобразователь на 1.5 В у меня сходу тоже не вышло – всё, что попадалось, выдает от 1.8 В, а уже даже при 1.6 В контрастность на термометре начинает падать, но уже в другую сторону – начинают темнеть выключенные сегменты. И вот тут вдруг разгорелся спортивный интерес к самой задаче – а возможно ли «тряхнуть стариной» и собрать такой преобразователь самому на доступных дискретных компонентах? Давайте попробуем.
Т.к. без ТЗ получается, в основном, ХЗ, в начале следует определиться с требованиями к преобразователю. А для этого, прежде всего, надо замерить текущее потребление термометра. По внешнему виду лучше всего он работает от 1.4 — 1.5 В, потребляя при этом от 20 до 60 мкА в обычном режиме и до примерно 5 мА при включении зуммера. То есть, для нормальной работы преобразователь должен уметь выдавать 1.5 В и ток до 10 мА (возьму с запасом).
Поскольку сам термометр потребляет достаточно мало, преобразователь должен потреблять еще меньше. Скажем, одной типовой батарейки ААА с емкостью 1 Ач должно хватить на 10 лет холостой работы. Это соответствует потреблению примерно 11.4 мкА. Ну и диапазон рабочих входных напряжений преобразователя возьмем 0.9 – 1.6 В.
Итого, с требованиями определились. Не слишком ли амбициозно получилось для простой поделки на «рассыпухе»? Посмотрим.
В качестве стартовой точки я взял простейшую схему джоуль-вора и проанализировал её недостатки в разрезе поставленной задачи:
Первый и основной недостаток – она построена на биполярном транзисторе. Биполярный транзистор управляется током и поэтому плохо подходит для устройств малого потребления: допустим, на выходе нужно иметь 10 мА, значит, при коэффициенте усиления 100 в базовую цепь надо подать 100 мкА. А это уже в 10 раз больше требуемого потребления всего преобразователя без нагрузки. То есть, схему надо усложнять, чтобы изменять базовый ток в зависимости от нагрузки. И просто поставить составной транзистор тоже нельзя из-за более высокого напряжения его открывания (1.2 – 1.4 В).
Второй недостаток – полное отсутствие стабилизации напряжения на выходе схемы. Задача джоуль-вора – зажечь светодиод. Насколько ярко он будет светиться, и как свечение будет меняться по мере разряда батарейки – авторов таких схем не интересует.
Но, в остальном (если так можно сказать) – схема рабочая. Она запускается от разряженной батарейки и выдает на выходе более высокое напряжение, достаточное даже для зажигания белого светодиода. Таким образом, можно за основу устройства взять блокинг-генератор, выполненный на полевом транзисторе и добавить в него стабилизацию выходного напряжения. Начнем с первого.
Я накидал вот такую схему генератора:
Схема работает следующим образом. При подаче питания напряжение на затворе полевого транзистора начинает повышаться, доходит до порогового напряжения транзистора, сопротивление его канала снижается, транзистор приоткрывается и напряжение питания подается на первичную обмотку трансформатора. В этот момент на вторичной обмотке появляется напряжение, которое еще больше открывает транзистор, сопротивление канала еще снижается, это дополнительно увеличивает открывающее напряжение на вторичной обмотке и, в итоге, приводит к полному открыванию транзистора. Ток в первичной обмотке начинает линейно возрастать, а в сердечнике трансформатора накапливается энергия.
Этот процесс продолжается до тех пор, пока ток в первичной обмотке не начнет вводить сердечник трансформатора в насыщение. В этот момент открывающее напряжение на вторичной обмотке начнет падать, транзистор немного закроется, что приведет к некоторому падению тока в первичной обмотке, что, в свою очередь, еще уменьшит напряжение на вторичной обмотке, транзистор еще закроется и т.д. В конечном счете, транзистор закроется полностью, трансформатор превратится в источник тока, а напряжения на его обмотках поменяют полярность.
Обратное напряжение на первичной обмотке сложится с напряжением питания схемы и зажжет светодиод на выходе. Трансформатор начнет отдавать запасенную энергию в нагрузку. В это время обратное напряжение на вторичной обмотке будет удерживать транзистор в закрытом состоянии. Этот процесс продолжится до тех пор, пока трансформатор не отдаст всю запасенную энергию, после чего напряжение на вторичной обмотке упадет до нуля и процесс повторится снова.
Здесь следует отметить, что процесс открывания и закрывания транзистора в блокинг-генераторе носит лавинообразный характер и происходит достаточно быстро. Поэтому КПД самого генератора достаточно высок.
Из описания работы генератора можно выделить основной момент – сердечник трансформатора должен входить в насыщение, т.к. именно в это время осуществляется переключение генератора в закрытое состояние. Учитывая, что на выходе преобразователя требуется получить 10 мА, можно ткнуть
отверткой в плату пальцем в небо и предположить, что сердечник должен входить в насыщение при 30 мА в первичной обмотке.
Это очень небольшой ток, поэтому здесь понадобится замкнутый сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью. Где проще всего такой взять – в старой компактной люминесцентной лампе. В балласте лампы используется генератор, переключение состояний которого также происходит по насыщению сердечника трансформатора, поэтому он отлично подойдет и для блокинг-генератора. Внимание, брать следует не основной дроссель, а именно маленький трансформатор на ферритовом кольце. Изначально на нем намотано три обмотки (на моем была основная из 10 витков и две дополнительные по 3 витка), и выглядит он примерно так:
Теперь следует понять, сколько витков необходимо намотать, чтобы получить ток насыщения в 30 мА. Для этого собирается такая схема:
И подключается к небольшому источнику питания, генератору импульсов и осциллографу. За момент насыщения сердечника берется точка, где ток через обмотку начинает возрастать быстрее. В моем случае на существующей обмотке из 10 витков это оказалось порядка 100 мА, что вполне логично – 100 мА*250 В = 25 Вт, что примерно соответствует мощности разобранной КЛЛ:
Итак, значит, для достижения насыщения при токе 30 мА в первичной обмотке понадобится примерно 30 витков. Напряжения вторичной обмотки должно хватать для уверенного открывания и закрывания транзистора, поэтому можно для начала сделать в ней то же самое количество витков, что и в первичной. По факту, здесь можно поэкспериментировать и сравнить результаты работы как при большем, так и при меньшем количестве витков, но мне не пришлось – вариант 1:1 оказался достаточным. Такой трансформатор и был намотан.
Теперь вернемся к транзистору. Устройство должно работать от 0.9 В, значит, пороговое напряжение на затворе должно быть меньше, желательно раза в два. Для поиска подходящего транзистора удобно воспользоваться сайтом Digikey. Выбираем Products -> Semiconductors -> Discrete -> Transistors — FETs, MOSFETs – Single. В поле Vgs(th) (Max) @ Id выбираем несколько минимальных значений, например, 400 mv @ 1 mA, после чего запускаем процесс поиска:
Теперь предстоит нелегкая задача – последовательно пробежаться по результатам, посмотреть детально даташиты, а также понять, где, за какое время и сколько денег найденные транзисторы можно приобрести. Для меня подходящим вариантом оказался транзистор BSH103, имеющий пороговое напряжение 0.4 В и доступный для покупки по умеренной стоимости как на али, так и в
чиподипе. Он и был заказан, а пока осуществлялась доставка (3-5 дней в моем случае), я решил поэкспериментировать с имеющимися в наличии 2N7000.
Тест на пороговое напряжение показал, что сопротивление канала 2N7000 начинает падать до интересных значений при напряжении на затворе порядка 1.25 В. Это много для готового устройства, но достаточно для построения тестовой схемы, которая и была собрана.
Схема заработала, светодиод зажегся, а стартовое напряжение составило около 1.3 В, что явно много. После запуска генератора он продолжал работать и при снижении питающего напряжения до примерно 1 В, но это уже не так важно, всё равно нужен транзистор с меньшим Vgs(th). Зато теперь можно перейти к решению второй задачи преобразователя – стабилизации выходного напряжения.
Основная проблема, не позволяющая использовать классические подходы здесь та же – требуется очень низкое потребление. А ведь даже простой делитель напряжения сопротивлением 150 КОм будет кушать те самые 10 мкА. Поэтому мне показалось перспективным попробовать в качестве стабилизирующего элемента использовать другой полевой транзистор в пограничном режиме открывания. Понятно, что Vgs(th) сильно зависит от температуры, и такое решение не будет термостабильным, но этого и не требуется – будет на выходе 1.5 В или 1.45 В, большой разницы нет. В итоге была придумана и собрана вот такая схема:
Здесь напряжение со стока транзистора выпрямляется диодом D1 и сглаживается конденсатором С3, после чего подается на затвор полевого транзистора Q2 через диод D2, который необходим для поднятия порогового напряжения 2N7000 до подходящего значения. Как только Q2 начинает открываться, он снижает напряжение, подающееся на затвор Q1, мешая ему нормально работать. При этом Q2 не шунтирует вторичную обмотку трансформатора напрямую, чтобы минимизировать потери энергии. Вот и вся стабилизация, только за счет использования полевых транзисторов удалось уложиться в минимальные токи.
Испытания показали, что такой подход действительно работает, и преобразователь выдает на своем выходе что-то около 1.5 В. При этом из-за специфики схемы алгоритм работы оказался не классическим PWM, где требуемый результат достигается изменением ширины импульса, а неким подобием PFM, где регулировка осуществляется частотой или количеством колебаний. А без нагрузки преобразователь вообще работает одиночными импульсами, возникающими где-то раз в секунду. Напряжение на выходе, конечно, имеет достаточно большой размах пульсаций (0.1 В), но, забегая вперед, скажу, что для термометра это некритично.
Пока проводились пробные тесты с 2N7000, подъехали заказанные BSH103 и можно было поставить в схему их. Само «устройство» на этот момент выглядело следующим образом:
Результат с BSH103 даже превзошел ожидания – без нагрузки схема запускалась где-то от 0.8 В и продолжала работать при снижении напряжения питания до 0.6 В. Осциллограммы работы на стоке ключа и на выходе преобразователя:
Тогда я нагрузил преобразователь на резистор 552 Ом (2.7 мА). Осциллограммы работы под нагрузкой:
Затем произвел тестирование выходного напряжения и КПД при разных значениях напряжения питания. Результаты получились такие:
Видно, что средний КПД схемы составляет 70%, и это обусловлено, прежде всего, падением напряжения на диоде выпрямителя – на нем теряется порядка 20% полезной энергии. То есть, ставить новую батарейку в такой преобразователь не особо целесообразно, т.к. мы гарантированно потеряем треть емкости, а получим ли назад больше – еще вопрос. В теории, конечно, можно попробовать прикрутить к преобразователю синхронный выпрямитель и поднять КПД, но это улучшение я оставлю для следующей версии.
Также видно, что стабилизация напряжения работает весьма неплохо и выходное напряжение меняется лишь на 9% при изменении входного в два раза (от 0.73 В до 1.46 В). Кстати, такие «странные» значения входного напряжения обусловлены методом измерения тока потребления – так как инженеры Uni-T криворуки, мне пришлось подключить последовательно со схемой резистор 10 Ом и измерять падение напряжения на нем, а потом уже вычесть его из напряжения, установленного на БП.
Далее я замерил максимальные возможности преобразователя по току. Мне удалось снять с него 1.43 В 20.1 мА при входном напряжении 1 В и потреблении порядка 40 мА. Это дает всё тот же КПД в 72%. При снижении входного напряжения до 0.7 В удалось снять с преобразователя только 5.1 мА при напряжении 1.3 В. КПД составил 73%. Можно считать, что исходный план в 10 мА выполнен, а сохранять полноценную работоспособность (включая зуммер) термометр сможет при снижении напряжения питающей батарейки до 0.7 В.
Теперь перейдем к потреблению холостого хода. Замерить его традиционным способом оказалось невозможным, т.к. потребление носит импульсный характер и ни один амперметр не смог усреднить его до постоянных значений. А если бы и смог – то большой вопрос, правильно ли. Тогда я взял электролитический конденсатор емкостью 4700 мкФ, зарядил его до 1.5 В, подключил к преобразователю и наблюдал за скоростью падения напряжения, а ток уже вычислил позже по формуле.
За первые 30 секунд конденсатор разрядился до 1.449 В, что означает среднее потребление преобразователя 8 мкА. За следующие 60 секунд конденсатор разрядился до 1.346 В, что равняется потреблению 8.1 мкА. Дальнейшие замеры показали, что при напряжении 1.1 В потребление вырастает до 9.2 мкА, а при напряжении 0.9 В – до 10.2 мкА. В данном измерении я не учел ток утечки конденсатора, его заниженную реальную емкость относительно номинальной, а также ток, потребляемый вольтметром и осциллографом, поэтому можно смело сказать, что полученные значения – максимальные, и реальное потребление превышать их точно не будет. Что ж, снова отличный результат.
Теперь осталось перенести схему на печатную плату и разместить внутри термометра, свободного места в котором, кстати, вполне достаточно:
Плату я уже нарисовал, выглядит она следующим образом:
Плата предназначена для установки в полость глубиной 8 мм между тыльной стороной дисплея термометра и задней стенкой корпуса. Поскольку у меня в наличии есть только обычные электролитические конденсаторы, запланировал использовать их. А чтобы они без проблем влезли в полость, решил разместить их сбоку от платы в лежачем положении. Так их толщина (6.4 мм) не будет складываться с толщиной платы (1.6 мм). Остальные детали – SMD, кроме трансформатора, транзистора Q2 и конденсатора С2. С трансформатором, понятно, без вариантов, а в качестве Q2 решил использовать выводной 2N7000 т.к. у SMD-варианта 2N7002 чуть ниже Vgs(th), а, значит, устройство будет выдавать более низкое напряжение. Все выводные детали размещу со стороны дорожек печатной платы, чтобы дополнительно не увеличивать толщину устройства.
Так как вытаскивать фотополимерник с дальней полки было лень, а FDM-принтер категорически отказался печатать на медной фольге, изготовил плату «дедовским» методом ЛУТ на термотрансферной бумаге и ламинаторе. В принципе, для небольших плат ЛУТ оказывается проще всей возни с фоторезистом, но при чуть более низком качестве:
Далее, в меру своей криворукости собрал плату – самым сложным здесь оказалось впаять трансформатор. Еще пришлось согнуть выводы и установить вместо LL4148 обычный 1N4148, т.к. с SMD-диодом выходное напряжение поднялось до, примерно, 1.58 В. Возможно, надо было просто подобрать другой экземпляр, но мне было проще установить именно ту деталь, с которой проводилось тестирование. Также, удалил медный полигон под трансформатором «на всякий случай», всё же тут речь о микроамперах:
(Если что, мелкие волосики на фото – следы от попыток протереть плату нетканым материалом и спиртом после пайки.)
И, наконец, установил устройство на финальное место с помощью двухстороннего скотча, после чего подключил к термометру вместо батарейки:
Больше никаких дополнительных действий не понадобилось, термометр заработал как положено. Изменения в показаниях термометра за счет нестабильного питания если и произошли, то незначительные, на практике незаметные.
Подводя итоги, можно сказать, что результатом я очень доволен. Мне удалось на дискретных компонентах создать схему, которая не только полностью соответствует исходным требованиям, но и местами их превышает. А это означает, что схема сможет работать в реальном устройстве и приносить пользу. В процессе работы над схемой я также получил положительные эмоции, вспомнив то время, когда потребность в самодельных устройствах еще была актуальной.
К основному недостатку схемы можно отнести низкий КПД, однако, здесь есть куда двигаться в случае возникновения необходимости его улучшить.
На этом у меня всё, берегите себя и природу.
Почитав дальше понял что речь шла совсем не о разряде батареек. Кругом обман :)
И все работало.
Но как только он все это причесывал, хоть на картонку — все работать переставало…
Но надо помнить что дохлая батарея имеет повышенное внутричерепное давление, и часто вытекает в устройство, уничтожая его
и уже потом наступают описанные последствия: повышение давления и вытекание.
ЭДС батарейки падает до нуля и потом она начинает заряжаться в «обратном» направлении, потому что ток начинает через нее протекать в обратном направлении. даже может набрать какие-то десятые доли В в таком случае, прежде чем выпустит сок.
а к самой механике процесса претензий нету? при последовательном соединении к электродам одной батарейки подключены противоположные по знаку электроды от других батареек, поэтому ток внутри этой дохлой батарейки может протекать в обратном направлении (или иначе обратный заряд, из-за чего и просходит переполюсовка электродов батареи)
про химию не могу ничего добавить, полный нуб в этом. но в целом про эффект смены полярности достаточно часто упоминается на всяких форумах и в обсуждениях.
если попадется какое-то исследование на эту тему, то буду рад почитать.
З.Ы. Химики-минусаторы. Если на практике эффект не можете подтвердить. То хоть теоретическое обоснование приведите, реакции нарисуйте, откуда у вас катионы-анионы берутся
даже мне очевидно что оксид и не требуется восстанавливать, можешь считать что весь цинк уже оксидирован, но ионов OH- еще в достатке. судя по кол-ву эдс в 0.15V, что-то происходит в правой стороне, где MnO2 преобразуется в Mn2O3 (видимо можно и наоборот это запустить)
что в целом сходится с обычно полученными показаниями НРЦ в процессе. еще вопросы будут?
еще вот сходу нашел бумажку, про восстановление марганца в щелочных растворах при электролизе аж до чистого металла (там немного другой оксид был, но какая разница). еще какие-то будут вопросы, от химиков?
Нельзя, нет такой реакции с цинком. И даже если восстановите, оксид марганца начнет восстанавливаться цинком, а не наоборот. Электролиз — совсем другой процесс. Поэтому и спрашиваю, как вы более активный металл восстанавливать собираетесь, за счёт менее активного.
эффект наблюдается в дикой природе (может и не столь часть как хотелось бы) и подтверждается многочисленными свидетельствами.
вообще находил еще древнее исследование, аж чуть ли не вековой давности. только там про немного другую химию было. и обратная полярность себя воочию проявляла при разряде в группе из нескольких последовательно соединенных батарей.
Не все приборы, расчитанные на 1.6В тянут 2.2В.
Сам подумывал собрать повышайку, но с иной целью — подключить ее к rgb диоду для отображения уровня заряда одного элемента 1.5В Идея с трансом из лампы нравится!
Иначе невозможно запитать от одной батарейки элементы, требующие повышенного напряжения.
По сути: нужно поставить тумблерок маленький, чтобы при установке новой батарейки отключать преобразователь, как потускнел — включать его. Чтобы не морочиться и не искать посаженные, у меня с этим проблемы, только пульты и часы. Всех причастных — с Праздником!
В бытовых условиях мне встречались две причины регулярного использования батареек вместо перехода на аккумуляторы:
1) Устройство не способно работать от аккумуляторов из-за их низкого выходного напряжения. Сейчас успешно решается покупкой литиевых аккумуляторов со встроенной зарядкой/преобразователем и отказом от батареек (с отпаданием необходимости в «доедателе»).
2) Устройство потребляет столь мало, что аккумулятор в нем не рентабелен (часы, пульты, мышки). В таких случаях устройство чаще всего и есть «доедатель», а если нет (как ваш термометр) — то рентабельнее его перевести на встроенный аккум с понижайкой (или без нее, если там четное количество батарей), раз уж все равно перепахивать с созданием кастомной платы преобразователя.
Обзор-то ваш очень полезный и с удовольствием читается, но остается вопрос: действительно ли в нем решается задача, которую была необходимость решать?
Всякие туалетные освежители, детские игрушки и прочее более-менее потребляющее оставляет не меньше.
Даже приведенный выше пример с часами и мышкой… Допустим, у нас есть часы, которые работают до 1,2В и есть второй девайс (мышка или ваш градусник с преобразователем), который доедает эту батарейку до 0,7В. Насколько велик шанс, что время разряда батарейки от 1,5В до 1,2В в часах будет в точности равно времени разряда ее же с 1,5В до 1,2В в «доедателе»? Скорее всего, часы будут кушать свежую батарейку дольше. А тогда в «доедатель» придется таки поставить новую и он будет занят надолго. Выходит, либо копить севшие батарейки по паре лет, либо бегать по знакомым их собирать для «кормежки доедателя», пока часы «грызут свежую».
ИМХО, если дома и иметь «доедатель батареек», то он не должен быть в приборе постоянного использования, или, накрайняк, быть в приборе с не очень низким потреблением, куда батарейки «на доедание» можно ставить, чередуя с другими.
1. ИК-термометр на двух ААА. От батареек работает подсветка. При снижении до 2.5 В подсветка уже почти не видна.
2. Owon B41T+ — подсветка.
3. Кухонные весы — подсветка, инверсный дисплей.
4. Более точные весы 500g/0.1g — подсветка.
6. Еще более точные весы 200g/0.01g — подсветка, инверсный дисплей.
7. ???
8. PROFITВсе перечисленные выше устройства, в целом, потребляют крайне мало — валяются годами, включаются периодически, редко или крайне редко. Поэтому вариант литий+преобразователь тут не подойдет, преобразователь высосет аккум в фоновом режиме, и когда устройство вдруг понадобится, оно будет разряжено.
Вариант LiFePO4+пустышка технически подходит (все они от пары батареек питаются), но не будет экономически выгодным — обычных батареек хватает на несколько лет.
Конечно, можно сказать, что во всех перечисленных устройствах при разряде тухнет подсветка, и можно жить без неё. Но а) неудобно (а иногда и совсем нельзя, если экран инверсный), б) нет гарантии, что устройство продолжит работать верно, если подсветка уже потухла.
А так-то я люблю аккумуляторы, и везде, где можно поставить их вместо батареек — ставлю. Даже в беспроводной клавиатуре logitech, с которой сейчас набираю текст, стоят именно они (PKCELL с али).
А мультиметр я бы перевел на литий, причем либо сделал бы прямо блок из двух 14500 в параллель (спаять/сварить, низ заизолировать, минус вывести лентой поверх одного плюса), либо «пакет» внутрь с платой зарядки от USB. Я, правда, не знаю ваших сценариев использования мультиметра, но, исходя из навыков схемотеники, продемонстрированных в обзоре, подозреваю, что он не используется пару раз в год. А в таком случае любой вариант переделки окупается. Причем при «колхозе» лития с зарядкой от USB популярными платками у мультиметра гарантировано будет важное свойство, которого часто нет у «заводских» вариантов с литием — работа на зарядке. Что позволяет не сильно беспокоиться о разряженном в неподходящий момент аккумуляторе. Пауэрбанк подключил — и вперед.
Мультиметр овон именно, по большей части, лежит, т.к. основной у меня UT61E, куда я просто поставил 6F22 на двух литиевых аккумуляторах. Это полностью решило проблему питания, и мне даже не жалко, когда я забываю его включенным на пол дня :) Поэтому колхозить что-то в овон не хочется — пусть он останется на простых и доступных АА.
Но, на самом деле, скорее всего тут именно дело в том, что овоном я редко пользуюсь. Пользовался бы чаще, думаю, уже придумал бы какое-то решение на аккумуляторе. Скорее всего, это был бы обычный литий + линейный стабилизатор до 3 В. А чтобы он не разряжал аккумулятор в простое, можно было бы его отключать каким-нибудь образом, пока нет нагрузки.
А работа на зарядке — вещь опасная. Да, если четко контролировать действия и питать именно от банок силы, проблем не будет. Но если вдруг забыться и заряжать от сетевой зарядки, можно попасть в неловкую ситуацию.
На али заказал себе таких, жду когда придут, проверю.
Не путать с зелёными платами, которые основаны на ME2108 и у которых ток холостого хода на порядок выше.
Для экспериментов самое то. А если захочется уменьшить затраты, то можно закупить отдельно чипы и паять самому.
Ещё пример. CD MP3 плееры, ну это для раритетчиков бывает интересно. Были крутые модели, но с плоскими металгидридными аккумами, что отбивает весь интерес во владении сейчас. Можно конечно найти, но не рентабельно. Более интересны модели под простые АА, типа iRiver iMP-700.
То есть, формат АА можно сказать, вечен. Лет через 20 достань такой прибор и проблем с запиткой не возникнет.
Или хотя бы так — если бы каждый производитель, создающий устройство на АА/ААА в обязательном порядке делал бы поддержку работы от NiMH, проблемы бы тоже не было — кто хочет, ставил бы аккумуляторы, кто хочет — мог бы продолжать использовать батарейки.
Но тут не всё так просто. Допустим, в устройство вставили батарейку 1.4 В, тогда в закрытом состоянии на левом по схеме выводе диода будет 1.4 В, на правом — 1.5 В. Когда же идеальный диод должен открыться и проводить, на его левом выводе будет, скажем, 1.51 В, на правом — 1.5 В. То есть, обратное напряжение на трансформаторе может быть (в таком случае) всего 0.11 В, Подобрать какое-то транзисторное решение для такой дельты — весьма непростая задача.
Скорее всего, правильней будет намотать еще одну обмотку с числом витков раза в 3 больше, и использовать её для управления затвором синхронного выпрямителя. Тогда, по мере разряда батарейки, КПД выпрямителя будет повышаться, и при условном рабочем 1.2 — 1.3 В уже можно будет получить полное открывание.
PS. Oregon scientific — это вполне достаточно серьёзная метеостанция.
Если бы у моего была такая погрешность, как на вашем фото — выкинул бы. Но, может, ваши в разных условиях, на один дует, на другой нет? Вроде измерение температуры сейчас насколько просто, что китайцы давно освоили.
И за этот бессмысленный комментарий Вам аж 10 плюсов накидали? Ну и ну.
Орегон тянет время из Германии по радиоканалу на СВ и это никак не скорректировать.
И это общеизвестно.
В Германии GMT+2, у нас по мск GMT+3
Так что оба прибора на фото показывают верное время.
Я всё это к тому, как китайцы делают подобные «показометры» — у Вас экземпляр нормальный, а мне попался вот такой, врущий аж на 2 градуса. Свой экземпляр покупал на Озоне в 2022 маме на 8 марта в деревне у кровати поставить. Для пожилого человека крупные цифры удобно смотреть. На фото как раз проверка этого устройства в деревенском доме.
Нет, ничего никуда не дуло, был март за бортом, зимний сезон, все окна задраены.
Но попробуйте еще вот что (если не выбросили термометр) — поставьте их на одну высоту, т.к. внизу воздух холоднее, вверху теплее. На 20 см разница в два градуса — это, конечно, очень много, но у меня на кухне реально на 60 см бывает 1 градус.
А крупные цифры — да, именно поэтому и я свой взял :)
Прибор не выкинул. Мама сказала — фиг с ним, буду в уме пару градусов отнимать :)
Так и живёт он у неё в спальне в деревне вот уже 2 года.
Быстрофикс 0 это 1В, край 0.9, дальше уже да, смерть мерзкая от переразряда.
КПД схемы будет тем выше, чем выше выходное напряжение (меньше относительное падение на «диодах»), а для маленьких выходных напряжений лучше подойдут германиевые транзисторы.
Но, к сожалению, простого способа стабилизации выходного напряжения для такой схемы не видится.
Я вот себе в архив насобирал по
«схеме Чаплыгина»:
Дело в том, что для максимального повышения напряжения в преобразователе Чаплыгина должны работать транзисторы с большИм максимальным напряжением база-эмиттер — кт209 например (не путать с мин. напр. базы открытия транзистора). Большинство же обычных транзисторов имеют небольшое напряжение база-эмиттер, при превышении которого, в слаботочной схеме транзистор не пробьется, а будет существенно ограничивать напряжение схемы. Составной же транзистор на обычных транзисторах — идеальная замена таких транзисторов, так как напряжение баз складывается на транзисторах, входящих в его состав.
Так же, для макс. кпд Чаплыгина нужно будет подбирать соотношение количества витков трансформатора. От соотношения витков базы и коллектора в конечном итоге будет зависеть потребляемый ток холостого хода схемы.
P.S.:
Почему-то все авторы роликов о джоульворах говорят только о выдаваемом токе и никто не говорит о потребляемом. Ведь ладно, можно его запитать например от 1 вольта, но если общий потребляемый ток будет 100 — 200 mA для питания одного светодиода — кому нужен такой джоульвор? Это будет уже не джоуль вор а джоульдиверсант какой то.
— хочу немного прояснить насчет расчета трансформатора.
На самом деле, если не учитывать неидеальность источника и ключей, его расчет максимально тривиален, этот преобразователь весьма неприхотлив.
Суть такая, трансформатор всегда работает от насыщения до насыщения, то есть в течении полупериода индукция меняется на величину удвоенной индукции насыщения, для феррита это примерно 0.45х2=0.9 Тл. Далее произведение эдс источника (Е), времени полупериода(t) равно произведению изменения индукции(deltaB), площади сечения сердечника(S) и числа витков (N) то есть E*t=deltaB*S*N или то же самое для числа витков первички N=E/(2*f*deltaB*S)., где f-частота в герцах, S-площадь в квадратных метрах. То есть желаемую рабочую частоту мы вибираем сами.
Следует отметить, что нагрев сердечника будет выше чем в том же полумостовом на той же частоте, ибо тут у нас амплидуда индукции максимальна, а потери в феррите пропорциональны квадрату амплитуды индукции, поэтому увлекаться высокой частотой не следует, лиш бы в звуковой диапазон не попасть. Ну а отношение числа витков вторички к числу витков первички определяется требуемым выходным напряжением
— «Радио» 2001 №11 стр42 Там четкая формула по расчету витков. Собирал раз пять — работает отлично. Запитал через него китайский транзистор-тестер и мультиметр DT890 от старых АКБ от кнопочного мобильника (3.7В). На КТ209, при бросках в нагрузке от 20 до 150 мА — просадка выходного напряжения 0.1-0.2 В (при 9 В). Но довольно переборчив" к транзисторам. На n-p-n вообще работать не хочет. Хорошо работают КТ209 и КТ814, КТ837. А вот Кт3107, кт361, и германий МП26 и п213 — не хочет.
— Тоже делал, давно, на МП40 отлично работал
— Книга «Транзисторные преобразователи для низковольтных источников» А.Б.АПАРОВ В.Г.ЕРЕМЕНКО И.Б.НЕГНЕВИЦКИЙ 1978г. там как раз такие преобразователи!
Блин, я все время думал, что автор Чаплыгин, а он схему то скомуниздил.
Выдержка —
«Ток нагрузки является током базы открытого транзистора, что и обеспечивает обратную связь по току. Последнее обеспечивает малую зависимость к.п.д. преобразователя от тока нагрузки.
Если пренебречь намагничивающим током трансформатора, то между коллекторным и базовым токами существует прямая пропорциональность.
При этом, как показывают экспериментальные исследования, в широком диапазоне изменения нагрузки отношение потерь в транзисторах
ко входной мощности будет величиной почти постоянной и к.п.д. преобразователя будет изменяться незначительно.
Ток нагрузки протекает через источник питания, и поэтому напряжение на нагрузке близко к сумме напряжений вторичной обмотки трансформатора и источника питания.
При этом часть мощности нагрузки поступает от источника непосредственно, без преобразования, что
уменьшает общие потери в схеме »
— Артур, есть вариант такого преобразователя с отводами вторичной обмотки ( базовой), и выпрямительными диодами, видимо для применения транзисторов с меньшим обратным напряжением б- э.
— Артур, есть вариант такого преобразователя с отводами вторичной обмотки ( базовой), и выпрямительными диодами, видимо для применения транзисторов с меньшим обратным напряжением б- э.
— Транзисторы кт837 шикарные транзисторы, собирал на них автомобильный преобразователь на 400ватт по двухтактной схеме четыре транзистора в паралель на плечо. Также двухтактный преобразователь с катушкой от строчника дуга была мощной и высоковольтной питание 12в, схема чаплыгина на этих транзисторах выдает сотню ватт.
— Попробуй германиевые П215, у них тоже напряжение база эммитер 15в
— Для «9В от 0.3...1,5» мотаю самодельным литцендратом, на «зелёном колечке» от энергосберегайки. Толщина литценрата и диаметр колечка таков, что влазит витков 5. А потом муторная работа по поиску концов. На первичку идёт 6 жил, на вторичку 2жилы. Потом соединяю их последовательно, чтоб вывести среднею точку, симметрично (чтоб одинаковое количество витков было). Одной большой, но короткой скруткой, в 10 и больше проводов. Смотря какая толщина проводов (какой под руку попадется). Бывало на первичку по 5 жил, а на вторичку по 3 жилы. А ещё дополнительная обмотка и одной жилой (когда нужно большое напряжение и мотать 200витков на кольцо до полного заполнения трудно
— Советские транзисторы это конечно хорошо, но их сейчас не выпускают и не у всех они есть. Тем более специфические с большим напряжением базы. Как не крути — транзисторы СССР — вчерашний день и для более менее серийного повторения уже не годятся. Перспективнее вести разработку на современных компонентах. В общем для замены советских транзисторов в этой схеме можно использовать составные их 3-х штук обычных npn транзисторов. Я например использовал транзисторы 2n2907 (или любые другие, хоть 2n2222, только полярность питания нужно поменять). Из трёх одинаковых (желательно подобрать с близкими параметрами) спаивал один составной. В результате напряжение базы такого составного транзистора получается те же 15-18 вольт (5v+5v+5v).
Я же под стабилизацией понимаю неизменность выходного напряжения при изменении питающего. У данной схемы, увы, достигнуть этого простыми способами не получится. Но и не везде это надо — например, если вы хотите сделать преобразователь 1.5 В -> 9 В для питания мультиметра, данный преобразователь отлично подойдет, т.к. выходное напряжение будет падать по мере разряда батарейки, и штатная индикация разряда в мультиметре продолжит исправно работать.
Что касается комментариев на счет использования составных транзисторов — весьма спорно. Прежде всего, это снижает КПД, т.к. увеличивает падение на базовом переходе. Лучше подобрать один транзистор с подходящим Uбэобр. Если уж решили использовать составной, имеет смысл собирать его из полностью идентичных транзисторов, т.к. выходной ток течет через все базовые переходы, то есть, они все должны быть в состоянии его нормально пропускать.
1986-го года.
Кстати, на Хабре целая статья была посвещена переизданию:
habr.com/ru/articles/394545/
Хотя, посмотрел бы варианты с штатным питанием от батарейки, а подсветкой от сети (постоянной). Есть примеры? Дисплей подразумевается ЖК, чтоб при отсутствии 220В всё оставалось работоспособным.
Как вариант, в качестве часов в тёмное время можно использовать старый смартфон, типа Nokia N8 с его OLED дисплеем.
Под готовыми сетевыми устройствами я имел в виду что-то такое:
www.ozon.ru/product/meteostantsiya-domashnyaya-s-vynosnym-datchikom-1320244078
Это уже не просто часы или термометр, а «метеостанция», обзор, кажется, недавно был на муське. Правда, не уверен, что она может работать от батареек вообще.
При словах о «дедовском методе» у меня в голове вышло нарисовать краской дорожки прямо на плате) припоя, кстати, можно и поменьше. Но это мелочи.
С ЛУТом у меня проблемы были всегда — возможно, принтер не тот, возможно, утюг не так держал. Но вот термотрансферная бумага + ламинатор хотя бы работают. Не идеально, но работают.
С фоторезистом (особенно в связке с фотополимерником) получается намного лучше, но мороки много.
ссылка
Я себе уже готовые мелкие модульки поназаказывал — ссылки в моём коменте в той теме: ссылка
Вторая и третья — это аналоги MT3608. Сравнительно большой ток, реально до 1.5A долговременно, большой диапазон напряжений, но работают только от 3V и большой ток холостого хода. Кстати, MT3608 самая интересная для доработок. Было даже несколько тем посвященных доработкам MT3608.