Преобразователь питания для часов на 60 Гц

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

Некоторые бытовые приборы импортного производства требуют напряжения питания частотой 60 Гц. В часах, например, эта частота используется как образцовая для задающего генератора. Чтобы обеспечить их нормальную работу, автор статьи предлагает использовать несложный преобразователь для получения напряжения питания искомой частоты.

Возникла проблема: привезенные знакомыми из Америки красивые настольные электронные часы с будильником и радиоприемником требуют питания 110 В 60 Гц. При подключении к сети через купленный уже в России адаптер неизвестного производства, но с надписью - "Input: 220 V 50 Hz. output: 110 V 60 Hz" часы функционируют, однако отстают на 10 минут в час. Радиоприемник работает нормально. Что делать?

"Вскрытие" показало, что часы используют питающую сеть как источник сигнала образцовой частоты, а в адаптере нет ничего, кроме трансформатора и выключателя. В полном соответствии с частотой сети часы "насчитывают" в час не 60. а только 50 минут.

Для решения проблемы были определены следующие пути: встроить в часы генератор частотой 60 Гц или изготовить преобразователь не только напряжения, но и частоты питания. Учитывая отсутствие схемы часов и нежелание портить чужую вещь, пришлось выбрать второй путь, тем более, что даже при самой яркой индикации времени и максимальной громкости приемника требовалась мощность не более 1.5 Вт.

Схема разработанного устройства приведена на рисунке.

Преобразование выполняется в два этапа: сначала напряжение сети 220 В выпрямляют диодным мостом VD1-VD4, затем из полученного постоянного напряжения формируют переменное частотой 60 Гц. Задающий генератор собран на "часовой" микросхеме К176ИЕ5 (DDI), содержащей собственно генератор и двоичные делители частоты. В стандартном включении с кварцевым резонатором на 32768 Гц на выводе 5 этой микросхемы получают импульсы частотой 1 Гц. Чтобы увеличить ее до 60 Гц, нужно во столько же раз увеличить частоту кварцевого резонатора: 32768*60= 1966080 Гц. Можно использовать резонаторы и на частоты 983040 или 30720 Гц. если выходной сигнал снимать соответственно с выводов 4 или 1 микросхемы.

Питают микросхему DDI через простейший параметрический стабилизатор из стабилитрона VD5 и резистора R5.

Полученный сигнал прямоугольной формы частотой 60 Гц управляет электронным ключом на транзисторах VT1. VT2, включенных по последовательной двухтактной схеме. В первом полупериоде, когда уровень напряжения на выходе DDI высокий, ток подключенной к розетке XS1 нагрузки течет от точки соединения конденсаторов С2 и C3 к минусовому выводу конденсатора С2 через резистор R9. диод VU6 и открытый транзистор VT2. Транзистор VT1 в это время закрыт, так как к его эмиттерному переходу приложено закрывающее напряжение около 0,6 В, падающее на диоде VD6 Конденсатор C3 заряжается, а С2 - разряжается.

Во втором полупериоде уровень напряжения на выходе DD1 низкий и транзистор VT2 закрыт. Но транзистор VT1 открыт, так как в цепи его базы течет ток. создаваемый приложенным к резистору R7 напряжением на конденсаторе С6. От плюсового вывода конденсатора C3 через открытый транзистор VT1 ток течет через нагрузку уже в противоположном направлении, заряжая конденсатор С2 и разряжая C3. Если бы "вольтодобавки" (конденсатора С6) не было, для полного открывания транзистора VT1 пришлось бы уменьшить во много раз сопротивление резисторов R6 и R7. А транзистор VT2. когда он открыт, оказался бы дополнительно нагружен током, протекающим через эти резисторы.

В установившемся режиме напряжения на конденсаторах С2 и C3 равны между собой, а на выходе преобразователя - переменное напряжение часто той 60 Гц прямоугольной формы амплитудой 150 В (половина выпрямленного). Казалось бы. задача решена Но хотя амплитуда синусоиды с эффективным значением ПО В и близка к 150 В. прямоугольного напряжения такой амплитуды для питания конкретных часов оказалось многовато. Пришлось принимать меры, чтобы его несколько понизить и сгладить. Для этого предназначены резистор R9 и конденсатор С5. емкость которого подобрана так, чтобы образовать с первичной обмоткой имеющегося в часах трансформатора питания колебательный контур, настроенный на частоту 60 Гц. В результате сглаживаются крутые фронты выходного напряжения и немного уменьшается ток, потребляемый часами.

Последний момент надо пояснить подробнее, известно, что любой трансформатор потребляет некоторый реактивный (индуктивный) ток. идущий на намагничивание его магнитопровода. Присоединяя параллельно первичной обмотке конденсатор, мы создаем в проводах питания еще один реактивный ток. но емкостный, противофазный индуктивному. Реактивные токи компенсируются, и устройство потребляет только активный ток. зависящий от нагрузки. Это достигается при равенстве реактивных сопротивлений конденсатора и первичной обмотки - резонансе. Конечно, намагничивающий реактивный ток трансформатора никуда не исчезает, просто он теперь циркулирует в контуре, а но в подводящих проводах. При подключении трансформатора непосредственно к сети такие "мелочи", может быть, и не имеют значения, но когда ток отдают "живые" транзисторы, отнюдь не большой мощности, снижение его весьма полезно.

Практически конденсатор С5 был подобран по минимуму тока, показываемого авометром. включенным последовательно в разрыв одного из сетевых проводов. Без конденсатора ток составил около 25. а с конденсатором емкостью 0.25 мкФ - менее 15 мА.

О деталях преобразователя. Подстроечный конденсатор С1 керамический КПК-М. Он служит для регулировки хода часов. Конденсатор С4 - любой малогабаритный керамический. Его устанавливают непосредственно около микросхемы. Конденсаторы С5 и С6 могут быть любого типа на напряжение не менее 160 В. Емкость оксидных конденсаторов фильтра С2. C3 может быть и больше указанной. Все резисторы МЛТ номинальной мощностью не менее указанной на схеме. Диоды годятся любые выпрямительные с максимальным выпрямленным током не менее 50... 100 мА и обратным напряжением не менее 300 В. Транзисторы также можно выбрать другие, но допустимые коллекторный ток и напряжение должны быть не меньше, чем у КТ604А.

Эскиз печатной платы не приводится, поскольку ее размеры и расположение деталей во многом зависят от их типов и конструкции корпуса. Автор собрал преобразователь в корпусе от зарядного устройства ЗУ-Д-0.1 с сетевой пилкой (она использована в качестве ХР1). На одной из торцевых стенок корпуса необходимо установить розетку XS1 под импортную сетевую вилку с плоскими контактами. После небольшой доработки подходит розетка дли радиотрансляционной сети. В корпусе следует предусмотреть несколько отверстий для вентиляции, а на транзисторы лучше надеть небольшие теплоотводы в виде пружинящих "звездочек" из листовой латуни - все-таки при круглосуточной работе транзисторы, хоть и не сильно, но нагреваются.

Налаживание преобразователя сводится к описанному выше подбору емкости конденсатора С5 и установке подстроечным конденсатором С1 точного значения частоты задающего генератора Если имеется цифровой частотомер, это можно сделать достаточно быстро, присоединив его к выводу 12 микросхемы К176ИЕ5, в противном случае придется следить за ходом часов.

Учитывая гальваническую связь преобразователя с питающей сетью и имеющееся в его цепях напряжение 300 В. при налаживании следует соблюдать меры электробозопасности.

Автор: В.Поляков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива NASA и General Motors создадут робоперчатку 25.03.2012 Есть несколько разновидностей работ, требующих от человека ежедневного выполнения повторяющихся задач, которые в конечном итоге могут привести к профессиональным травмам. NASA решила объединиться с General Motors для создания роботизированной перчатки, которая, по их мнению, поможет работникам автомобильной промышленности и астронавтам в их деятельности, а также поспособствует снижению риска получения травм на рабочем месте. Устройство The Human Grasp Assist, или K-Glove или Robo-Glove (создатели, видимо, пока окончательно не определились с названием) представляет собой своеобразную перчатку, внутри которой имеется большое количество датчиков, встроенных в подушечки, которые автоматически затягивают приводы пальцев для того, чтобы обеспечить лучшее сцепление руки с вещью, которую она держит. Таким образом, разработчики практически вдвое уменьшили количество силы, необходимой для захвата определенного объекта. Текущий прототип весит около 2 килограмм и включает в себя всю управляющую электронику, приводы, небольшой дисплей для программирования и диагностики, а также литий-ионную батарею. В настоящее время обе организации работают над новым прототипом, который, как сообщается, близится к завершению. По словам NASA, новая роботизированная перчатка будет значительно меньше по размеру и легче, чем описанный выше прототип.

Другие интересные новости:

▪ Создан гормон доверия

▪ Музыкальная терапия храпения

▪ Склады-дирижабли Amazon

▪ Эмбрионы в камне

▪ Самая большая в мире аккумуляторная батарея

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Телевидение и компьютер. Искусство видео

▪ статья Откуда взялись оливки? Подробный ответ

▪ статья Работа на штриховальном станке. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилитель на микросхеме TDA7233, 1,6 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Расширение тел от нагревания. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026