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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Названа причина сотрясения мозга 30.03.2018 Травмы головы заставляют разные зоны мозга вибрировать с разными частотами, которые и повреждают мозговые ткани. Все знают, что от сильного удара по голове случается сотрясение мозга. Считается, что непосредственная причина сотрясения - столкновение самого мозга с черепом, и это кажется вполне очевидным. Однако на самом деле сотрясение можно получить не только при прямом столкновении с каким-то предметом, но и, например, при сильном и резком повороте головы. Наконец, медики знают, что повреждения при травмах черепа появляются не только на поверхности, но и в глубине мозга; например, при сотрясении может пострадать мозолистое тело - сплетение нервных волокон, соединяющее левое и правое полушария. Словом, механизм сотрясения на самом деле сложнее, чем кажется на первый взгляд, и ученые из Стэнфорда решили разобраться в нем подетальнее. Для этого несколько десятков игроков в американский футбол снабдили акселерометрами и гироскопами, которые крепились к капам - специальным приспособлениям из гибкой пластмассы, надеваемым на зубы, чтобы защитить их от спортивных травм. Игроки в игре постоянно сталкиваются друг с другом, и таких столкновений удалось записать 189 (из которых два закончились настоящим сотрясением мозга). Информацию, которую удалось собрать с акселерометров и гироскопов, проанализировали вместе с данными о состоянии поврежденных мозговых тканей, собранных преимущественно у покойников. Каждый сильный удар по голове заставляет мозг вибрировать с разными частотами; сильнее всего оказываются вибрации с частотой 30 герц. Энергия удара поглощается такими микродвижениями, которые длятся всего лишь доли секунды. Однако чем сильнее удар, тем больше разных колебательных частот возникает в мозге, и повреждения возникают как раз потому, что мозговые зоны, которые находятся рядом, вибрируют с разными частотами. Например, если удар оказался достаточно силен, чтобы человек потерял сознание, мозолистое тело в его мозге будет трястись более частой дрожью, чем то, что вокруг него. Хотя растяжения и сжатия мозговых тканей, трясущихся не в унисон, длятся очень и очень недолго, этого все равно достаточно, чтобы причинить мозгу неприятности.

Другие интересные новости:

▪ Переносные оптические приводы Samsung SE-218GN и SE-208GB

▪ Мини-компьютер Shuttle XPC DA320

▪ Самые нужные науки

▪ Адаптер 802.11ac Devolo WiFi Stick ac

▪ Спорт и пост

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки. Подборка статей

▪ статья Философский камень. Крылатое выражение

▪ статья Какая разница между лягушками и жабами? Подробный ответ

▪ статья Начальник отдела продаж. Должностная инструкция

▪ статья Цифровые микросхемы. Типы логики, корпуса. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Акробат идет колесом. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026