Baveći se praktičnom elektronikom često sam nailazio na problem i potrebu kako da izaberem željeni napon dovoljne jačine struje koji će svojom vrednošću odgovarati napajanju nekog uređaja. Često se desilo da ne odgovara napon sekundara na transformatoru, a kad se ispravi u grec-spoju povećava se 1,41 puta, odnosno koren iz dva puta, tako da se dobije previsok napon koji će oštetiti uređaj. Jedno od rešenja je ugradnja stabilizatora napona koji obično daje struju do 1 A, dok je uređaj predviđen za struju koji je iznad 1 A. Ima stabilizatora napona i sa 2 A struje, ali preko 5 A teško ćemo naći potrebno IC. Praktično rešenje je upotreba ispravljačkih dioda veće snage ( struje od 10 A ) koje vezujemo redno iza grec-spoja. Koristeći pad napona od 0,7 V na jednoj diodi možemo u njihovoj serijskoj vezi birati napon koji nam odgovara sa dovoljnom jačinom struje.

Najveći deo posla za konstrukciju ovog složenog uređaja je izrada posebne aluminijumske kutije koja je sastavljena od tri dela koji se na kraju čvrsto spajaju u jedan funkcionalan uređaj. U najveći deo kutije ubačen je transformator velike snage koji je uzet iz rashodovanog UPS uređaja. Na njemu su zamenjeni primarni i sekundarni namotaji tako da je sekundar sa tri izvoda naizmeničnog napona 13 V, a nakon ispravljanja dobije se 18 V. Ispravljanje naizmeničnog napona izvršeno je sa grec-spojem od 50 A. Filtrirani jednosmerni napon vodi se na niz od 8 ispravljačkih dioda sa strujom po 10 A. Pošto je pad napona na svakoj diodi 0,7 V, najniži napon na izlazu je 13 V, a najviši doseže 18 V. Biranje potrebnog napona vrši se grebenastim prekidačem sa 9 položaja čime se dobiju potrebni naponi za laboratoriju i za napajanje nekih uređaja kojima je potrebna veća jačina struje. Kontrola napona vrši se sa dva digitalna voltmetra i to na dva izlaza od kojih je jedan predviđen za punjenje akumulatora većeg kapaciteta. Poseban sklop ovog uređaja je vremenski prekidač ( tajmer ) kojim se zadaje potrebno vreme za punjenje akumulatora koje zavisi od njegovog kapaciteta i dozvoljene jačine struje punjenja. Ovom nadogradnjom akumulator se štiti od prepunjavanja jer jake struje mogu da trajno unište njegove ćelije. Najmanja vremenska jedinica za brzo punjenje, ili dopunjavanje akumulatora je 15 minuta. Za svaki akumulator vreme punjenja se može izračunati pomoću poznate formule: q >= I * t, gde je q kapacitet akumulatora ( Ah = 3600 As ), I jačina struje i t vreme punjenja koje se u ovoj formuli računa u sekundama. Za precizan proračun  punjenja baterije uzimamo podatke sa akumulatora i uz malo matematike ( množenje i deljenje ) dolazimo do vremena koje je potrebno da se napuni bilo koji prazan akumulator ( t >= q/I ).

U ovom slučaju ispravljač je namenjen za laoratorijske potrebe i različite eksperimente sa izborom željenog napona u rasponu od 13 do 18 V i odgovarajuće jačine struje. Hlađenje uređaja je vazdušno i sa masivnim aluminijskim hladnjacima za grec-spoj i ispravljačke diode, jer je mali prostor za ugradnju ventilatora. Njegova gradnja je zahtevna sa prethodnom pripremom i proračunom napona koji su potrebni za laboratorijski rad. Grebenasti prekidač je izabran prema broju ispravljačkih dioda sa čijih katodnih krajeva uzimamo dobijeni jednosmerni napon. Veoma je važno da diode budu istog tipa i jačine struje da bi njihovo eventualno grejanje bilo ravnomerno raspoređeno. Diode su povezane na rednoj klemi iznad aluminijskog hladnjaka i fiksirane tako da ga sa donje strane dodiruju čime se efikasno odvodi višak Džulove toplote. Transformator, koji je uzet sa UPS, ima slabije zagrevanje pri radu koje se ne povećava do kritičnih vrednosti temperature.

Svaki napredni konstruktor želi da u svojoj  radionici ima stabilan i jak izvor jednosmerne struje sa mogućnosti promene i finog podešavanja napona. Takav izvor služi za različite eksperimente, brzo punjenje akumulatorskih baterija, ili za napajanje uređaja velike snage. Snaga izvora struje zavisi od preseka jezgra transformatora, debljine provodnika primarnog i sekundarnog namotaja i snage Grec spoja koji se sastoji od četiri ispravljačke diode.

Cene transformatora veće snage su dosta visoke, tako da se većina snalazi kako zna i ume, uz napomenu da se motanje transformatora nikako ne isplati, bez obzira na mogućnost izbora različitih napona na sekundaru. Jedno od praktičnih rešenja je upotreba transformatora iz dotrajalog, ili pokvarenog UPS uređaja. Uz malo snalažljivosti i merenje omskog otpora namotaja UPS možemo doći do željenog izbora sekundarnog napona. Ukoliko se odlučimo za samostalnu izradu transformatora potrebno je, pored odgovarajućeg trafo lima, da znamo reference i proračune koje sam detaljno opisao u ranijem članku ( 12. 01. 2017. ) na ovom portalu.

Ako pretpostavimo da je standardni napon primara 230V/50 Hz, za konstantu dimenzija jezgra ćemo uzeti 45. Presek jezgra ( S ) se dobije množenjem unutrašnjih strana četvrtastog kalema ( S = a*b (cm2)). Snagu transformatora računamo ako vrednost preseka S kvadriramo ( S*S (cm2)), što je izraženo u vatima ( W ). Broj namotaja primarnog ( Np ) i sekundarnog namotaja ( Ns ) dobijemo iz formule N1 = 45/S ( broj namotaja za 1 V ). Dalje sledi proračun, Np = N1*230 V i Ns = N1*Us ( što zavisi od potrebnog napona na sekundaru ). Nadalje, za transformator važi odnos: Up : Us = Np : Ns i još jedna važna proporcija: Up : Us = Is : Ip ( odnos napona i jačina struja u namotajima ).

Jednostavnije i praktičnije rešenje od prethodnog je upotreba transformatora iz rashodovanog UPS uređaja, uz opasku da se tu zamene primarni i sekundarni namotaj, te da moramo precizno meriti omske otpore na njihovim izvodima. Najveći otpor primarnog namotaja ide na mrežni napon 230 V, dok sekundarni izvod možemo odabrati merenjem napona. Treba imati u vidu da se posle dvostranog ispravljanja napona na izlazu Grec spoja jednosmerni napon poveća 1,41 puta ( množimo sa korenom iz 2 ), a ako upotrebimo elektrolit za filtraciju napona još više, tako da moramo biti veoma oprezni kod izbora radnog napona, što zavisi od namene ispravljača.

Ispravljač ( vidi slike po fazama rada i gotov uređaj ), koji je pravljen od gabaritnog transformatora UPS-a, koristi Grec spoj od 50 A, sa namenskim opterećenjem na izlazu, vrednosti 500 oma ( otpornost veće snage ) i zaštitnom ispravljačkom diodom na samom izlazu, koja sprečava povratnu struju iz akumulatora, a smešten je u kutiju od duraluminijuma koja je propisno uzemljena. Na vrhu kutije fiksirana je kružna komora u koju je smeštena elektronika upravljačkog dela sa dva izlazna konektora za jednosmernu struju. Namerno je ugrađen indikator napona analognog tipa, a na samom ulazu mrežnog napona topljivi osigurač od 3 A. Pošto je presek jezgra transformatora 25,2 cm2, ( S = a*b = 6*4,2 = 25,2 cm2 ), snaga gotovog ispravljača dostiže 635 W, što je dovoljno za eksperimente različite namene i napajanje uređaja velike snage, sa jačinom struje do 42 A i jednosmernim naponom na oba priključka vrednosti 15 V.

Posebna vrednost ovog konstruktorskog uređaja je njegova zanemarljivo mala cena, jer su ulaganja minimalna zbog korišćenja elektronskog otpada i mogućnosti upotrebe za brzo punjenje automobilskog akumulatora većeg kapaciteta sa stabilnim naponom do 14,8 V.

Svaki ozbiljniji konstruktor ima potrebu da u svojoj radionici poseduje multifunkcionalni ispravljač sa više izbora stabilnog napona i željene jačine struje. Jačina struje zavisi od snage transformatora koji je za ovu složenu konstrukciju odabran iz dotrajalog UPS uređaja kome je otkazala elektronika, ali je ostao ispravan transformator kome su namenski zamenjeni primarni i sekundarni namotaji, čime je dobijena veća jačina struje i napon koji se kreće do 20 V. Sve je pravljeno od materijala koji predstavlja elektronski otpad koji je korisno upotrebljen za konstrukciju laboratorijskog ispravljača.

Kutija ispravljača je aluminijska sa propisno izvedenim zaštitama od visokog napona sa uzemljenjem i odgovarajućim presecima provodnika koji povezuju ugrađene komponente. Za ispravljanje napona ugrađen je Grecov spoj jačine 25 A sa aluminijskim hladnjakom. Za stabilizaciju izabranih napona uzet je jedan tranzistor 2N3055H ( za struju do 5 A ) sa LM78S15 i preklopnikom opadajuće otpornosti koji na bazu tranzistora dovodi različite vrednosti  pobudnog napona. Njegov napon na kolektoru trnzistora i nožici jedan IC je 20 V, a promenom otpora prema nožici dva na stabilizatoru LM78S15 na izlazu, odnosno emiteru dobija se deset vrednosti fino regulisanog napona, dok se jačina struje može podesiti potencimetrom koji nije prikazan na šemi koja je uzeta iz navedenog izvora sa Internet portala. Urađene su još neke korisne dorade kojih zbog eksperimentisanja i testiranja rada nema na izvornoj šemi i koje su prilagođene nekim specifičnim potrebama za efikasnu primenu ispravljača za različite eksperimente.

Posebno značajan detalj konstrukcije je precizan indikator napona koji se može podešavati na brojčaniku stepenastog reostata koji ima deset radnih položaja. Zbog odgovarajuće snage transformatora neznatni su padovi napona pri različitim opterećenjima izlaza ispravljača.

Uređaj se može koristiti za punjenje akumulatora različitih vrsta i namena sa naponima do 20 V, za napajanje stereo pojačala veće snage, pokretanje mini bušilice za štampane pločice, za eksperimente sa različitim vrednostima stabilnog napona i kontrolisane jačine struje koja zavisi od snage potrošača. Za njegovu konstrukciju izdaci su minimalni, jer sam koristio materijal koji predstavlja elektronski otpad, a još uvek je itekako upotrebljiv za korisnu konstrukciju. Uređaj predstavlja pravo osveženje u mojoj hobi radionici.

Izvori saznanja:
https://www.google.com/search?q=Stabilizator+napona+sa+2N3055&oq
https://www.elitesecurity.org/t157511-Sema-stabilizatora-napona-vase-misljenje

Većina konstruktora nastoji da u svojoj radionici ima različite izvore naizmeničnog i jednosmernog napona. Različite vrednosti naizmeničnog napona možemo dobiti preko odgovarajućeg autotransformatora, ili sa galvanski odvojenog sekundara transformatora. Pošto sam na gradskom otpadu pazario jedan dobro očuvan mrežni transformator velike snage, koja prema preseku njegovog jezgra iznosi oko 500 W, izgledno je kao napajanje starog kinoprojektora, proverio sam realnu mogućnost da se deblji izvodi njegovih namotaja koriste kao sekundar, a kao primarni namotaj poslužio je izdvojeni segment tanje žice koji je nekada, kao sekundar, indukovao napon od 400 V. Dovođenjem mrežnog napona od 230 V na taj izvod dobio sam galvanski odvojen sekundar od mrežnog napona uz mogućnost različitih kombinacija napona preko grebenastog preklopnika koji je ranije služio za neke druge varijante promene naizmeničnog napona. Preklopnik, sa tri radna i početnim neutralnim ( nultim ) položajem, namenjen je za veoma jake struje, što je u startu odgovaralo zamišljenoj koncepciji uređaja.

Ova radnja me još uvek podseća na uspešno izvedenu varijantu zamene primarnog i sekundarnog namotaja kod UPS uređaja, o čemu sam detaljno pisao u mojim ranijim člancima. U ovom slučaju dobio sam različite napone sekundarnog izvoda, tako da sam odabrao 15 V, 25 V i 50 V ispravljenog naizmeničnog napona, što može poslužiti za različite eksperimente, a nekada i za brzo punjenje olovnih akumulatora, jer jačina struje prelazi 10 A za vrednost napona od 15 V. Odabrao sam Grecov spoj od 35 A, jer je pri naponu od 14,8 V maksimalna jačina struje 33,78 A. Fina filtracija podešenog jednosmernog napona izvedena je pomoću odgovarajućeg elektrolitičkog kondenzatora manjeg kapaciteta, čiji radni napon treba da bude minimalno 120% od maksimalno izabranog jednosmernog napona. Kod brzog punjenja Pb akumulatora napon punjenja ne bi smeo da prelazi 15 V, jer bi u tom slučaju došlo do ključanja elektrolita. Ako baterija ključa tokom punjenja, to je signal da je gotovo napunjena i da se ne može ostaviti u tom stanju tokom noći, jer to može dovesti do negativnih posledica po ćelije akumulatora. Sa naponom od 14,8 V bi se sa ovim punjačem akumulatorska baterija standardnog kapaciteta od 54 Ah, bez ikakvih štetnih posledica za ćelije akumulatora, napunila za 1h i 36 min. Veoma precizan proračun vremena punjenja akumulatora vršimo pomoću poznate formule: q = I*t, odakle je t = q/I = 54 Ah/33,78 A = 1,6 h = 1 h 36 min. U praksi nigde ne primenjujem brzo punjenje akumulatora, jer sam se uverio da sporo punjenje ima niz prednosti i da uglavnom produžava radni vek akumulatora. Ako struja punjenja prelazi 5 A to nije dobro ni za jedan akumulator, posebno za čelične akumulatore koji imaju posebne uslove punjenja i pražnjenja.

Na kraju, mnogi će se zapitati, koja korist i trošak oko sagrađenog uređaja? Pre svega, transformator nije završio kao otpad koji se prodaje na kilogram, već kao sklop sa različitim izborom napona i proveru ispravnosti drugih uređaja koji koriste odgovarajuće jednosmerne napone. Ono što je još vrednije, ako proverimo koliko košta bilo koji novi mrežni transformator velike snage, na ogromnom smo dobitku, jer je uloženo veoma malo novčanih sredstava, a dobilo se daleko više. Ovakav uređaj može se koristiti i kao efikasno napajanje pojačivača velike snage, pošto daje dovoljnu jačinu struje i daleko je kvalitetnije rešenje od „čoperskog“ napajanja koje nema transformator. Jedina mu je mana što ima znatno veću masu, ali svaki bolji poznavalac tehnike uglavnom prema masi određuje vrednost uređaja, bilo da je nov,  polovan, ili smo ga našli na otpadu gde bi završio kao staro gvožđe. Za mene je najveća vrednost opisanog uređaja njegova multifunkcionalna praktična namena u radionici, siguran i bezbedan rad i odgovarajuća provera teorije u praksi. Zbog toga mu je u mojoj hobi radionici određeno posebno mesto, da bude nadohvat ruke i da posluži za različite eksperimente, provere, precizna merenja i nove napredne konstrukcije.

Onlajn učenje, organizovano sa osnovcima i srednjoškolcima u uslovima vanrednog stanja, podsetilo me na izvođenje laboratorijskih vežbi iz fizike sa učenicima osmog razreda, koje su za njih bile prava inovacija, a neki se prilikom mog  susreta i razgovora sa njima još uvek nadahnuto prisećaju tako organizovane praktične nastave. Mnogi priznaju da im je iskustvo laboratorijskog rada dosta pomoglo u daljem školovanju, radu i životu, čak i onima koji su ostali na selu, jer poljoprivredniku dobro dođe poznavanje električnih instalacija poljoprivrednih mašina i putničkih vozila.

Vežbe su me ovih dana podsetile kako sam još tada uspešno rešavao potrebe napajanja različitim naponima za nekoliko radnih grupa, izbegavajući Leklanšeove elemente ( što je preporučeno u Zbirci zadataka iz Fizike VIII ), odnosno vezivanje elemenata napona 1,5 V u različite kombinacije, što sam zamenio praktičnim laboratorijskim ispravljačem sa regulacijom napona od 0 V – 32 V. Namerno sam odabrao i fiksirao gornju granicu napona do 32 V zbog mera bezbednosti učenika u kabinetu fizike.

Prednost ispravljača, koji opisujem, je što je promena napona rešena u primaru transformatora pomoću regulatora naizmenične struje za potrošače snage do 1.500 W, jer je gradnjom bilo kog regulatora ispravljenog napona struja dosezala maksimalno do 3 A, što nije bilo dovoljno za vežbe učenika u više grupa. Ovako je rešen problem velikih padova napona i omogućeno je da se sa jednog mesta zadaje desetak vrednosti, što je obezbeđivalo preciznije merenje i mogućnost računanja greške pri merenju. Vežbe su izvođene sa četiri radne grupe sastavljene od 5 - 6 učenika koji su na  radnim stolovima imali izvor struje, potreban pribor i instrumente, podsetnik za rad, tabelu merenja i šemu veza pojedinačno za ceo ciklus laboratorijskih vežbi.

Konstrukcija ispravljača nije složena, ali je uređaj koji je predstavljen na priloženim slikama usložnjen dodatnom elektronikom zaštite od opterećenja i kratkog spoja, te posebnih rešenja regulacije za brzo punjenje akumulatora različitih napona ( 6 V, 12 V i 24 V do 5 A ), koje sam koristio kada u seoskoj školi nije bilo struje, što se često dešavalo u zimskom periodu.

Ispravljač se sastoji od regulatora naizmeničnog napona koji je opisan u nekoliko članaka na ovom portalu, mrežnog transformatora sa izlazom sekundara od 36 V, 5 A, grec spoja 5 A, elektrolitičkog kondenzatora većeg kapaciteta i kvalitetne aluminijske kutije. Prvo je urađena odgovarajuća štampana pločica na kojoj su, pored dograđene elektronike automatskog upravljanja, smeštene dve zavojnice radi „peglanja“ jednosmernog napona. Zanimljivo je da se u primarni namotaj ovog transformatora uvodi pulsirajuća struja sa trijaka koja promenom magnetnog fluksa dovodi do transformacije višeg u niži napon. Struja sa sekundara transformatora vodi se na grecov spoj, a onda se, nakon ispravljanja, filtrira i „pegla“ sa odgovarajućim pasivnim elementima čija vrednost nije kritična. Izbor i fina regulacija napona vrši se potenciometrom koji je smešten na prednjoj strani kutije. Ugrađen je i ampermetar sa opsegom merenja struje do 5 A.

Sva elektronika smeštena je u odgovarajuću aluminijsku kutiju koja je propisno uzemljena, a uređaj će ubuduće poslužiti za eksperimente, ili za efikasno punjenje akumulatora, gde moramo voditi računa o naponu i jačini struje punjenja. Dogradnja uređaja izvršena je ovih dana koje aktivno provodim u izolaciji, nakon duže pauze od korišćenja u kabinetu fizike gde su uspešno izvođene navedene laboratorijske vežbe sa nekoliko generacija učenika osnovne škole u kojoj sam radio. Napokon, kao unapređeni i u višegodišnjoj praksi provereni proizvod, uređaj i dalje služi kao dobar laboratorijski ispravljač za različite eksperimente i opravke drugih uređaja koji koriste jednosmerni napon. Pokazao se veoma uspešnim i za reparaciju oštećenih akumulatora, zbog specifičnog testerastog napona na izlazu sekundara, što je deo posebne priče u nekom od narednih članaka.

Među prvim smelim koracima bilo kog konstruktora je pravljenje ispravljača koji će, pored eksperimentisanja, poslužiti za punjenje odgovarajućeg akumulatora. Najjednostavnije rešenje je mrežni transformator sa izvodima naizmeničnog napona i Grecovim spojem odgovarajuće amperaže. Ova konstrukcija je toliko jeftina da se potpuno isplatila iz jednostavnog razloga što je transformator uzet iz pokvarenog UPS, tako da je jedino kupljen Grecov spoj jačine 35 A. Ako se pitate zašto tolika jačina struje greca, odgovor je, zbog upotrebe mrežnog transformatora snage od 500 W, što daje mogućnost da dobijamo ispravljač velike snage koji može poslužiti za različite namene.

Mnogima je poznata šema ovakvog jednostavnog ispravljača, ali je kod ove konstrukcije zanimljivo spajanje transformatora čiji primarni namotaj predstavlja deo koji je kod UPS bio sekundar. Kod njegovih izvoda, gde imamo četiri završetka, uzimamo dva kraja sa najvećim omskim otporom. U konkretnom slučaju radi se o belom i crnom izvodu. Na njih se dovodi mrežni napon od 230 V. Kada utvrdimo da nema grejanja transformatora pristupamo proveri dobijenog napona na sekundarnim izvodima kojih ima ukupno  šest. Sa izvodima sa naizmeničnim naponom od 12 V idemo debljim provodnicima na Grecov spoj koji nakon ispravljanja daje napon od 16,92 V. Ovaj napon je meren bez opterećenja izlaza ispravljača. Pri opterećenju, zavisno od snage potrošača, dolazi do pada napona koji kod ovako snažnog ispravljača nije posebno izražen. Navedeni naponi, nakon dvostranog ispravljanja, nisu kritični za punjenje akumulatora, čak većeg kapaciteta, čiji je napon 12 V. Jedina mana ovog punjača je da ga, zbog velike jačine struje punjenja akumulatora, ne bi trebalo dugo držati priključenog na njegove kleme. To može poslužiti za brzo punjenje olovnih akumulatora kada se akumulator ispraznio, dok nije preporučljiv za punjenje NiCd akumulatora. Vreme punjenja praznog akumulatora računamo prema formuli: t = q / I ( q-kapacitet Acu, I – jačina struje ).

Ovaj ispravljač može daleko više i bolje poslužiti za različite eksperimente, posebno na nekom radnom pultu kod izvođenja laboratorijskih vežbi iz nastave fizike, ili tehničko-informatičkog obrazovanja ( osmi razred ), kada nam je potrebno da imamo nekoliko nezavisnih paralelnih grana napajanja jednosmernim naponima koji nisu opasni po život učenika koji izvode eksperimente. Pored zaštite i izolacije spojeva sa naponima koji su opasni po život, preporučljivo je da se minus ( - ) pol izvora jednosmerne struje spoji sa žuto-zelenim provodnikom koji na napojnom kablu služi kao uzemljenje. Razlog su moguće parazitne struje koje se indukcijom stvaraju na limovima transformatora i drugih metalnih delova koje mogu da peckaju. Najbolje je da se ispravljač smesti u neku plastičnu, ili metalnu kutiju. Ukoliko je kutija metalna i nju spojiti na uzemljenje, a na prednjoj strani kutije ugraditi prekidač mrežnog napona, indikaciju rada i osigurač odgovarajuće vrednosti struje radi zaštite u slučaju kratkog spoja. Maksimalnu jačinu struje dobijamo računski iz formule za snagu transformatora: P = U * I , tako da, ako je snaga transformatora 500 W, a napon 16,92 V, onda je maksimalna jačina struje 29,55 A. Sada nam je potpuno jasno zašto je uzet Grecov spoj jačine struje od 35 A.

Pošto je kod većine uređaja, bilo gotovih, a posebno onih sa kojima eksperimentišemo, potrebno kvalitetno napajanje, moje konstruktorsko i lično zadovoljstvo je traganje za najboljim rešenjima u praksi. U prošlom članku pisao sam o ispravljaču koji na sekundaru ima dva namotaja po 15 V, ali je za neke eksperimente manjkavo što ne daje struju preko 1,2 A. U ovom članku sam se posvetio izradi ispravljača koji na sekundaru daje naizmenične napone od 6 V, 12 V i 18 V ( max. 5 A ), čiji izbor vršimo grebenastim preklopnikom sa više ( 6 ) položaja.

Konstruktorsko rešenje ispravljača vrlo je jednostavno ako imamo, ili smo napravili ( „motali“ ) transformator sa navedenim izvodima sekundara. Od ostalih vitalnih delova ispravljača potrebni su: prekidač mrežnog napona, grebenasti preklopnik, Grecov spoj ( 4 ispravljačke diode ), elektrolitički kondenzator većeg kapaciteta ( minimalni radni napon 50 V ), tri led-diode za signalizaciju izabranog napona, provodnici različitih debljina i odgovarajuća kutija. Ako je metalna, onda je dobro da je uzemljimo, radi sigurnosti od proboja mrežnog napona i zbog odvođenja parazitnih vrtložnih struja. Za ovaj ispravljač sam odabrao grebenasti preklopnik koji, pored izbora odgovarajućeg napona, daje mogućnost da sa tri led-diode različitih boja ( preporučuju se: žuta, zelena i crvena ) imamo uvid  koji je napon na izlazu, tako da je najbolje da žuta LED signalizira 6 V, zelena 12 V i  crvena 18 V. Od šest položaja prva tri su za jače, a preostali ( 4, 5 i 6 ) za slabije struje na izlazu ispravljača, što omogućava punjenje i NiCd akumulatorskih baterija različitih napona. Dvostrano ispravljanje Grecovog spoja sa dobrom filtracijom napona pomoću elektrolita i induktiviteta – feritnog jezgra sa namotajem daje nešto veće vrednosti  jednosmernog napona od naznačenih ( množimo sa √2, približno  1,41 ) koje se mogu korigovati i dovesti do optimalnih granica za upotrebu.

Sa ovakvim izborom sekundarnog napona, koji nakon ispravljanja nema ugrađenu stabilizaciju sa Cener diodama i tranzistorima, moguće je puniti olovne akumulatore od 6 V i 12 V, dok nije preporučljivo za NiCd akumulatore zbog strožijih zahteva jačine struje za njihovo punjenje. Ovaj nedostatak efikasno je otklonjen dodavanjem  odgovarajućeg otpornika ( Rx ) kojim regulišemo jačinu struje punjenja, a njegova omska vrednost se izračunava po poznatoj formuli iz Omovog zakona: Rx = ( Ui – Ubat )/ Ip, ukoliko je stabilan napon mreže ( 230 V ).  Akumulatori NiCd tipa će se jačim strujama daleko brže puniti, ali predozirana jačina struje punjenja im skraćuje vek trajanja. Zato je najbolje da se takvi akumulatori pune strujom koja je na njima naznačena ( napon i jačina struje punjenja ).

Ovakav ispravljač je dobar za različite eksperimente, posebno u nastavi fizike i TiO kod izvođenja laboratorijskih vežbi, gde učenici mogu birati različite vrednosti napona sa dovoljnim jačinama struje. Time će izbeći upotrebu serijske veze baterija Leklanšeovog tipa i dobiti široke mogućnosti da eksperimentišu sa naizmeničnom i sa jednosmernom strujom. Moje dugogodišnje radno, predavačko i takmičarsko iskustvo u nastavi fizike je potvrdilo da je izvođenje propisanih laboratorijskih vežbi ( koje se često zaobiđu, ili zbog neopremljenosti kabineta izbegavaju ) od velikog značaja da učenici na vreme shvate sve tajne, a posebno zakone električne struje. Zbog toga je najbolje ovakav ispravljač, ili više njih, ugraditi u radne stolove kabineta fizike, ili u neki radni pult nastavnika odakle bi se mogao organizovano pratiti grupni rad na izvođenju vežbi. Rešenja zavise od kreativnosti nastavnika, tako da lično smatram da nastava fizike nije samo rešavanje složenih zadataka kojima se učenici sve više opterećuju, već i praktičan rad koga je sve manje u školskim kabinetima. Traženje balansa u primeni teorije i prakse zavisi od neposrednih izvršilaca nastavnog procesa, njihove volje, kreativnosti i stručnosti.

Pre nepunu godinu dana ( 20.05.2016. ) pisao sam na ovom portalu o gradnji automatskog punjača akumulatora koji se u praksi pokazao veoma korisnim uređajem, ali napredniji konstruktori često imaju potrebu da prilikom eksperimentisanja imaju različite izvore stabilnog napona. Pošto su za takve potrebe dovoljne struje male jačine, pristupio sam konstrukciji jednog minijaturnog ispravljača sa regulacijom napona od 2 – 32 V, 1,2 A. Pre navedene gradnje ispravljača isprobao sam i konstrukciju uređaja sa slike 11. koja je manje zahtevna, ali daje optimalne mogućnosti izbora željenog napona ( 0 V do 15 V ).

Konstrukcija sa slike 12. omogućava kontinualnu promenu izlaznog napona u granicama od 2 V do 32 V uz maksimalnu struju 1,2 A. Ceo opseg regulacije podeljen je u dva područja koja se biraju dvostrukim preklopnikom P1 - P2. U prvom položaju napon sekundara iznosi 15 V, što omogućava regulaciju izlaznog napona u granicama od 2 V do 14 V. Kao referentni elemenat koristi se Cener dioda BZ-1, koja se, za razliku od ostalih Cener dioda, polariše u direktnom smeru ( anoda na plus, a katoda na minus ). U drugom području napon na sekundaru iznosi 30 V, a izlazni napon se menja u granicama od 13 V do 32 V. Ulogu diode BZ-1 preuzima Cener dioda BZ-12.

Podelom celog opsega regulacije na dva područja, onemogućili smo pojavu velikog inverznog napona između kolektora i emitera tranzistora T-3. Regulacija izlaznog napona vrši se potencometrom P. U rednoj grani upotrebljen je Darlington spoj dva snažna tranzistora 2N3055. Napominjemo da se umesto tranzistora T-2 može upotrebiti i manje snažan tranzistor ( 2N3053, 2N1711, BC219 itd. ), tako da uređaj postaje ekonomičniji. Tranzistori T-2 i T-3 monirani su namerno na aluminijskom hladnjaku nešto manje površine, ali je zato zbog izbora kutije ( metalna kutija kompjuterskog napajanja ), dodat jedan ventilator ( 12 V ) za efikasno hlađenje tranzistora.

Kutija je uzemljena sa maksimalnim korišćenjem raspoloživog prostora u njoj, što traži veliku preciznost i dobar proračun gradnje. Uređaj ne zahteva velika ulaganja, a daje širok spektar regulacije napona sa ograničenom jačinom struje do 1,2 A. Može poslužiti, kako za eksperimentisanje, tako i za punjenje osetljivih NiCd akumulatora, pri čemu se mora voditi računa o dozvoljenom naponu i jačini struje punjenja, što je označeno na samom akumulatoru.

Izvor saznanja: „Radio-amater“ - broj 2, februar 1974. godine

Često nam je za eksperimentisanje u laboratoriji, ili prilikom konstrukcije i provere rada nekog uređaja, potrebno da imamo različite izbore stabilnog jednosmernog napona i velike jačine struje na izlazu. Za napon nije problem naći odgovarajuće stabilizatore ( 5, 9, 12, 15, 24 V ), ali su oni dimenzionisani uglavnom za struje jačine 1 A, ili 2,5 A, što nam objektivno ne daje mogućnost da koristimo jače struje, jer će prilikom većeg opterećenja doći do njihovog neminovnog pregorevanja. Ovo se posebno odnosi na punjenje akumulatora koji kada je prazan povuče i preko 5 A struje, ili kod jačih potrošača koji koriste jednosmernu struju. Proveravajući različite mogućnosti jeftine gradnje došao sam do proverene šeme koja daje različite vrednosti napona i željenu jačinu struje na izlazu ispravljača.

Za jake struje punjenja, ili eksploatacije, moramo imati transformator odgovarajuće snage ( preko 100 W ) i grec spoj od 20 A, ili 35 A. Oni nisu prikazani na datoj električnoj šemi. Kao strujno proširenje upotrebljen je na tržištu dostupan PNP tranzistor BD250 ( kućište TOP-3, napon 200 V, struja 25 A, snaga 125 W i frekvencija 3 MHz ). Na spoju njegovog ulaza nalazi se elektrolitički kondenzator kapaciteta koji zavisi od jačine struje izlaza ( koja se izražena u amperima pomnoži sa 1.000 µF ). Izbor kapaciteta kondenzatora nije kritičan, a ja sam kod konstrukcije upotrebio elektrolit kapaciteta 10.000 µF. Regulator napona ( LM317T ) se razlikuje od drugih regulatora tipa T78... u sličnom plastično-metalnom kućištu po rasporedu njegovih izvoda ( 1 - masa, 2 - izlaz, 3 - ulaz ), tako da moramo obezbediti liskunsku izolaciju na odgovarajućem hladnjaku, što nije slučaj kod stabilizatora: T805, T812,  T7815, ili T824, kod kojih se metalno telo stabilizatora nalazi na masi. Otpornik od 220 oma treba da bude  snage najmanje 5 W, a za regulaciju potrebnog napona možemo koristiti potenciometar od 5 K, ili 4,7 K. Umesto potenciometra ( R2 ) najbolje je izabrati odgovarajuće otpornike snage najmanje 5 W koje ćemo uključivati odgovarajućim preklopnikom na kome možemo eksperimentom fiksirati napon koji želimo upotrebiti. Broj odabranih napona zavisi od broja položaja preklopnika. Eksperimentalno su utvrđene vrednosti koje su date u tabeli.

Kod izbora elektrolitičkih kondenzatora moramo voditi računa o njihovom radnom naponu koji mora biti barem za 20 % viši od napona merenog na njegovim krajevima. Takođe bi trebalo voditi računa o preseku kablova, što zavisi od jačine struje koju koristimo. Tranzistor ( BD250 ) i regulator napona ( LM317T: “Output voltage range: 1.2 to 37 V • Output current in excess of 1.5 A • 0.1 % line and load regulation • Floating operation for high voltages • Complete series of protections: current limiting, thermal shutdown and SOA control”  ) treba da su montirani na odgovarajuće aluminijske hladnjake. Značajno je istaći da se pojedine Acu baterije ne smeju puniti jakim strujama, a to su litijum-jonske baterije, odnosno akumulatori, na kojima obično piše dozvoljena jačina struje punjenja. Ukoliko ih punimo jakim strujama dolazi do njihovog brzog propadanja.

Navedena konstrukcija se svakako isplati zbog cene pojedinih komponenti, stabilnog rada ispravljača i veoma malog pada napona prilikom korišćenja. Ukoliko dođe do preteranog grejanja tranzistora, ili samog regulatora, proveriti snagu otpornika i toplotni kapacitet hladnjaka koji služe za brzo odvođenje toplote. Može se koristiti jedno telo hladnjaka sa navedenim merama liskunske izolacije na tranzistoru i na regulatoru. Za bolje odvođenje toplote preporučuje se upotreba termalne ( silikonske )  paste, a nije na odmet i ugradnja nekog kompjuterskog ventilatora, što je stvar maštovitosti prilikom konstrukcije i veličine kutije u koju je ispravljač smešten. Ukoliko je kutija metalna, obavezno je vezati za uzemljenje, a na komandnoj tabli, radi lakšeg snalaženja, naznačiti vrednosti napona za izabrane položaje preklopnika. Na kraju recimo da se izlazni napon na ispravljaču može  izračunati pomoću  formule: Vout = 1,25 V * ( 1+R2/R1 )) + ( I adj*R2 ), gde je R1 otpornik od 220 oma, a R2 je potenciometar, ili izabrani otpornik koji ga zamenjuje.

Zaljubljenicima elektronike i onima koji vole da eksperimentišu sa malim naponima jednosmerne struje  nudim praktično rešenje kako da kompjutersko napajanje pretvore u laboratorijski ispravljač.

ČEMU MOŽE JOŠ POSLUŽITI KOMPJUTERSKO NAPAJANJE
ATX napajanje služi kao izvor nekoliko jednosmernih napona za različite komponente računara. Razlikuje se od klasičnog napajanja sa transformatorom, gde se prvo vrši transformacija višeg u niži napon, pa onda dvostrano ispravljanje, filtracija, ili stabilizacija napona, koja se može uraditi na nekoliko načina. Danas postoje gotovi stabilizatori različitih jačina struje na izlazu, kojima se na ulaz i izlaz dodaje po jedan elektrolit, ili blok kondanzator, što se može naći u različitim varijantama. Ovakvo napajanje, pored jednostavne konstrukcije, ima prednost što se dobrom filtracijom i stabilizacijom napona može svesti na veoma mali stepen brujanja, što je dobro za predpojačala i pojačala različitih klasa i namena. Međutim, ATX napajanje može poslužiti i kao dobar laboratorijski ispravljač. Potrebno je samo malo prepravki i dobijamo napone od 5 i 12 volti ( V ), koji su pogodni za različite eksperimente i za praktičnu namenu.

NEKE OSOBINE ATX NAPAJANJA
ATX napajanje je dosta složenije, nema mrežni transformator i predstavlja tzv “čoper” napajanje. Drugačija mu je sinusoida izlaznih napona i nije preporučljivo za predpojačala i pojačala zbog pojave brujanja. Neki konstruktori su pokušavali da to otklone sa dobrom filtracijom, ali se ne dobije baš najbolji efekat. Brujanje i dalje ostaje zbog naizmenične komponente struje. Može dati dosta jaku struju, ali je poznato i po tome što kod većih opterećenja, ili kratkih spojeva dolazi do automatskog blokiranja izlaznih napona, što je dobro jer neće pregoreti vitalni delovi ovog napajanja. Zbog grejanja nekih komponenti i delova, kao što su hladnjaci i zavojnice, ovo napajanje mora imati ventilator sa zadnje strane kutije.

KAKO IZVUĆI ODGOVARAJUĆE NAPONE
Na jednom od manjih izvoda ATX napajanja se nalaze crvena, dve crne i jedna žuta žica, gde crna predstavlja minus pol izvora, crvena je +5 V, a žuta  +12 V. Crni provodnik (ima ih poprilično) je vezan na masu (uzemljenje), tako da se i to može koristiti zbog određenih mera bezbednosti. Korišćenjem navedenih izvoda mogu se praviti različite kombinacije napona, posebno kada se uzme u obzir da realno postoje različite varijante. Ovakav ispravljač efikasno se koristi u laboratoriji za raličite oglede, bušilice manje snage, odvijače i zavijače.

EKONOMIČNOST PREPRAVKE
Zaključimo, prepravka ATX napajanja u višenamenski ispravljač se isplati, ali sada je stvar spretnosti kako to izvesti na samoj kutiji. Višak provodnika se može pažljivo eliminisati (odseći), tako da ostanu oni koji samo trebaju. Da bi se pokrenuo rad napajanja, podsećamo, spajaju se zelena i jedna od crnih žica, koje se nalaze u spletu koji se spaja za matičnu ploču računara. O kojim provodnicima se radi, vidi se na šemi rasporeda tih provodnika.

U praksi se ova konstrukcija pokazala isplativom, zanimljivom i kao dobro rešenje za eksperimente sa jednosmernim naponima koji nisu opasni po život. No, i pored toga, neophodno je izvesti ogovarajuće mere zaštite, kao što su: propisno vezanje mase za žuto-zeleni provodnik kabla za napajanje, dobra izolacija provodnika na kojima se javlja visoki napon, sigurna montaža priključaka jednosmernog napona na samoj kutiji, ili dodatno na nekom drugom mestu, što kraća veza provodnika, označavanje izvedenih napona sa njihovim merenim vrednostima pomoću mernog instrumenta analognog, ili digitalnog tipa. Na kraju, ovaj ispravljač, nažalost, ne može služiti za dobro punjenje Ac baterije 12 V, zbog potrebe nešto višeg napona (12,8 V), mada spretan konstruktor može naći rešenje i ovog problema.

                                                                                              Hasan Helja, Ova adresa el. pošte je zaštićena od spambotova. Omogućite JavaScript da biste je videli.