19. Jan, 2022.

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

Pre neki dan, pred polazak na put, komšija mi se požalio kako mu je na automobilu preko noći ispražnjen tek kupljeni akumulator. Mislio je da je do akumulatora, pa ga je reklamirao i dobio novi, a onda ista situacija, tako da prodavac nije pristao na novu reklamaciju. Autoelektričar je utvrdio da se akumulator u toku rada motora normalno puni dozvoljenim naponom napajanja ( max 14,8 V ), odnosno punjenja, insistirajući na ponovnoj zameni potpuno novog akumulatora.

Brzo pražnjenje akumulatora, dok je automobil parkiran, može nastati iz više razloga. Da li se akumulator prazni dok su svi potrošači isključeni najjednostavnija provera je putem ampermetra ( vidi sliku ) koji se serijski vezuje na klemu akumulatora koju smo odspojili, stavljajući crveni kabal instrumenta na plus pol akumulatora, a drugi (crni) kabal instrumenta stavljamo na odspojeni kabal sa kleme akumulatora. Kabal sa minus pola akumulatora ne skidamo. Ukoliko postoji bilo kakvo pražnjenje ampermetar pokazuje otklon, ili vrednost jačine struje na displeju, ukoliko je digitalnog tipa. U konkretnom slučaju radilo se o jačini struje reda do jednog ampera, što je sasvim dovoljno da se akumulator tokom noći isprazni. Kod novijih modela automobila neki od uređaja i delovi osetljive elektronike su priključeni na izvor struje dok automobil ne radi. To su uglavnom računari motora automobila, zatim električni sat, elektronska antena, alarmni uređaj. Neke od tih uređaja, zbog njihove funkcionalnosti, ne možemo isključivati, ali se mora utvrditi zbog čega se javlja tolika potrošnja struje dok automobil ne radi. Najbolje je krenuti redom da se utvrdi koji od njih pokazuje veliku potrošnju struje. Iako je postojala pretpostavka da su u pitanju radio, ili alarm, nakon selektivnog isključivanja zaključujemo da ni jedan od tih uređaja nije uzrok brzom pražnjenju akumulatora. Nakon svih merenja dolazimo do konstatacije da je uzrok kontakt na bravi koju je vlasnik, zbog težeg obrtanja ključa u zimskom periodu, više puta podmazivao grafitnom tovat-mašću. Kontakt brava je normalno palila, ali je prilikom izvlačenja ključa dolazilo do odvođenja struje, verovatno zbog zaprljanih spojeva, a najverovatnije zbog grafitne masti. Odspojili smo plus ( + ) klemu akumulatora, a onda kontakt bravu dobro isprali sa WD-40, sve dotle dok iz nje nije izašla sva prljavština. Ponovnim merenjem struje, nakon vraćanja kleme akumulatora na njeno mesto, utvrđeno je da je potrošnja struje svega nekoliko miliampera zbog električne antene, a kada se isključe svi uređaji potrošnja struje jednaka je nuli. Na većini radio-aparata električna antena se uključuje kada uključimo radio, dok to neki nemaju, ili nisu dobro priključili antenu, tako da je najbolje radio napajati preko ugrađenog prekidača kojim se istovremeno isključuju električna antena i radio. To je dobra zaštita od mogućih kvarova muzičkih uređaja.

Pošto navedeni kvarovi mogu dovesti do težih posledica, čak da se iznenada zapali instalacija automobila, najbolje je tako osetljive opravke prepustiti iskusnom autoelektričaru. Ukoliko smo sigurni da sami to uradimo izbeći ćemo ponekad skupe usluge za rešenje jednostavnih problema našeg kućnog ljubimca. Prilikom ovakvih provera obavezno pogledati da li su dobri spojevi na klemama akumulatora, ako nisu dobro ih očistiti čeličnom četkom i nakon stavljanja podmazati tankim slojem tovatne-masti. Ako neki manji potrošači u automobilu moraju biti  stalno uključeni, povremeno kontrolisati njihovu potrošnju jer i oni utiču na brže pražnjenje akumulatora ako se automobil ne pali za duži vremenski period. Savet za kraj: navedene provere raditi samo ukoliko smo potpuno sigurni i ako dobro poznajemo elektroniku automobila koja kod većine njih nije jednostavna. Neki delovi elektronike ne smeju da rade sa skinutim kablom na akumulatoru dok motor radi, pošto akumulator ujedno služi kao dobar elektrolitički kondenzator, jer prigušuje povećan napon prilikom njegovog punjenja.

 

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.

 

R (om)

750

820

910

1.000

1.100

1.200

1.300

1.500

1.600

1.800

2.000

2.200

U ( V )

5,16

5,52

5,99

6,46

6,98

7,5

8,02

9,06

9,58

10,63

11,67

12,71

 

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.

 

PRORAČUN TRANSFORMATORA

Svakom naprednijem konstruktoru se desilo da, zbog specifičnosti gradnje i posebnih zahteva nekog uređaja, mora pristupiti izradi odgovarajućeg transformatora. Ukoliko želimo transformator sa klasičnim ( E i I ) limovima to neće biti veliki problem u odnosu na transformatore torusnog tipa koji zahtevaju posebnu tehniku rada i izradu priručnih pomagala za smeštanje njegovih namotaja.

 

Postoje tri najosnovnije vrste transformatora: transformatori sa E i I limovima, transformatori sa C jezgrom i tiroidni ( torusni ) transformatori. Trafo sa EI limovima sastavljen je od četiri dela: E limovi, I limovi, stabilan  kalem za motanje žice i Cu lak žica. Da bismo efikasno uradili namotavanje transformatora sa željenim izborom struje i napona na sekundarnom namotaju, trebamo imati u pripremi nekoliko osnovnih podataka za transformator: Up - napon primarnog dela transformatora ( V ), Us - napon sekundara ( V ), P - snaga transformatora ( W ), S - presek jezgra transformatora ( cm2 ), Ip - struja primara ( A ), Is - struja sekundara ( A ), Dp - debljina žice primara ( mm ), Ds -debljina žice sekundara ( mm ) i J - gustina struje (  J = I/m2 (A/m2) ). Iz ove formule izvodi se obrazac: J = I/r2 ( A/mm2 ).

Ukoliko pretpostavimo da je napon primara 230 V/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 dobijemo ako vrednost preseka S kvadriramo ( S*S (cm2)), što je izraženo u vatima ( W ). Broj namotaja primara ( Np ) i sekundara ( Ns ) dobijemo iz formule Nx = 45/S ( broj namotaja za 1 V ). Np = N*Up i Ns = N*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 ).

Još su potrebne veličine za struju primara i struju sekundara, te za debljinu žice. Struja primara dobije se pomoću formule: Ip = P/Up ( A ) i Is = P/Us ( A ). Ukoliko pretpostavimo da je gustina struje konstantna vrednost ( J = 2,5 A/mm2 ), tada se debljina žice izračunava formulom: Dp = 0,7* √Ip , za primar. Na isti način se dobije debljina žice za sekundar ( vađenjem kvadratnog korena iz jačine struje i njegovo množenje sa konstantom 0,7 ). Dobivene vrednosti, izražene u mm, predstavljaju potrebnu debljinu ( prečnik ) žice koja se, po pravilu, prvo mota na primar, po mogućnosti jedna do druge, ali može i jedna preko druge, ali nikako popreko. Nakon namotanog primara on se obmota prešpan papirom, kako bi se odvojio od sekundara. Namotaji moraju biti čvrsto zategnuti jer će u protivnom doći do jačih vrtložnih struja, te će transformator imati dosta gubitaka i grejati se. Sekundar se mota navoj do navoja. Svaki red se obmota tankim prešpanom i tako do završetka. Limovi se nameštaju naizmenično, odozdo E lim, odozgo I lim, i tako do završetka. Limovi moraju biti čvrsto umetnuti u jezgro, inače tranformator će da jako bruji. Po mogućnosti, transformator potopiti u posebno laneno ulje i zagrejati ga u nekoj peći na oko 80 stepeni C. Kada se potpuno osuši neće imati nikakvog brujanja i zujanja i sa dobrim koeficijetnom korisnog dejstva ( ɳ = Pk/Pu ), preko 95 %.

Na kraju, kada, i da li se uopšte isplati, samostalna izrada transformatora? To radimo kada nemamo mogućnosti da kupimo transformator odgovarajuće snage i izlaznog napona, ili kada imamo baš toliko vremena da, ako ništa, onda iz hobija, sami uspešno primenimo teoriju u praksi. Ukoliko merenjem napona i struje primetimo bilo kakva odstupanja, što se može realno desiti, onda se primenjuje korekcija, što spada u domen dobre prakse i stečenog iskustva. Ovo se posebno odnosi na situaciju kada mrežni napon nije u skladu sa važećim evropskim standardima ( 230 V ). Prilikom izrade moramo imati odgovarajuće limove, odgovarajuću bakarnu žicu, jaku volju za rad, potreban alat, preciznost, posebno prilikom motanja i pravljenja završetaka na izvodima primara i sekundara koji moraju imati izolaciju ( bužir ) na krajevima i oznake izvoda radi lakšeg snalaženja prilikom montaže transformatora u nekom od uređaja za koji je namenjen. Konstruktor doživljava posebno zadovoljstvo ako je posao bio uspešan i ako je dobio sve potrebne napone i jačinu struje na izvodima sekundara transformatora.

Izvor saznanja: www.napravi-sam.com

 

Pošto zimski period donosi brojna iznenađenja zbog pražnjenja akumulatora, što je normalna pojava pri niskim temperaturama, često se vraćam na proverene konstrukcije punjača koji će obezbediti stabilan napon i brzo punjenje akumulatorske baterije većeg kapaciteta. O tome sam pisao u nekim mojim ranijim člancima, ali sam nedavno proverio dosta dobru konstrukciju sa stabilizacijom napona pomoću poznatog integralnog kola ( stabilizatora napona ) 7815  i tranzistora NPN tipa - 2N3055H, koji se montiraju na odgovarajuće aluminijske hladnjake. Namerno sam uzeo navedeni tranzistor, jer se tranzistor MJ1504, koji je dat na šemi, teže nalazi u slobodnoj prodaji. Jedino treba paziti prilikom povezivanja njegovih izvoda, pošto su u pitanju tranzistori različitog tipa ( MJ1504 - PNP i 2N3055 - NPN tip ), što će biti detaljno objašnjeno u opisu elektronskog sklopa.

Za punjače veće snage treba odabrati odgovarajući transformator, što zavisi od preseka jezgra ( S = a*b (cm2) ). Računski se presek jezgra transformatora dobije vađenjem kvadratnog korena iz odabrane snage. Primera radi, ako imamo transformator snage 100 W, njegov presek jezgra ( S ) je 10 cm2. Na sekundaru transformatora treba da imamo naizmenični napon od 18 - 20 V, a nikako manji od 15 V. Napon se uvodi na grecov spoj od 4 ispravljačke diode jačine od 10 - 20 A, a ako punimo akumulator većeg kapaciteta, pored izbora snažnog transformatora, možemo uzeti grec spoj od 35 A, što se može naći u prodavnicama elektro-materijala. Elektrolitički kondenzator kapaciteta 10.000 uF ( 63 V ) nije slučajno odabran zbog pojave pada napona pri jačim strujama punjenja. Na plus ( + ) pol elektrolita u seriju se vezuju tri snažne ispravljačke diode koje završavaju na bazi tranzistora T1 i na ulaznoj nožici IC 7815. Srednji izvod IC vezan je za minus ( - ) pol, a izlazna nožica IC na otpornik R2 ( 8,2 R, 3 W ). Pošto je rečeno da je umesto tranzistora MJ1504 uzet 2N3055H, njegov kolektor se vezuje na R1 ( 0,32 R, 5 W ) koji određuje struju kroz tranzistor T1, a sa emitera se dobija stabilan napon punjenja od 15 V, što je dovoljno za punjenje olovnih akumulatora. Pri montaži tranzistora moramo uraditi liskunsku zaštitu ( izolaciju ) tela T1 od aluminijskog hladnjaka jer je na kolektoru tranzistora plus ( + ) pol izvora struje. Ako telo tranzistora stavljamo bez liskunske zaštite, onda se hladnjak stavlja na izolatorski nosač sa svim ostalim merama zaštite od kratkog spoja sa masom.

Kada se akumulator potpuno napuni struja kroz regulator napona opada na veoma nisku vrednost, što dovodi do isključivanja tranzistora T1. Otpornik R2 ograničava struju kroz IC ( I = U/R ). Kroz otpornik prolazi struja koja je dovoljna za aktiviranje naponskog regulatora, tako da je T1 potpuno otvoren pri naponima baterije do 13,5 V. Smanjivanjem otpornosti R2 došlo bi do povećanja napona napunjenog akumulatora. Nasuprot tome, ako serijski sa baterijom dodamo jednu ispravljačku diodu doći će do pada napona napunjenog akumulatora za oko 0,7 V. Maksimalna struja punjenja akumulatora je oko 4,4 A. Ova struja opada na vrednost od 4 A kada napon dostigne 13,5 V. Sa porastom napona struja kontinuirano opada na sledeći način: 3 A pri 14 V, 2 A pri 14,5 V i 0 A pri 15 V.

Brojni su razlozi zašto sam umesto zener-diode za stabilizaciju napona odabrao IC 7815. Kao prvo, uopšte ne greje pri jačim strujama punjenja, a u njegovoj složenoj konstrukciji ima dosta zaštitnih kola, među kojima i zaštita od kratkog spoja. Tranzistor 2N3055H može izdržati struju do 15 A, dok tranzistor MJ1504 do 20 A, što je jedina razlika, izuzimajući činjenicu da je prvi NPN, a drugi PNP tipa. Zamena je izvršena zbog lakše nabavke tranzistora 2N3055H. Stabilizator napona ( IC 7815 ) se, takođe, stavlja na odgovarajući hladnjak bez liskunske zaštite, pošto njegovo metalno kućište ide na minus ( - ) pol izvora. Prednost ovog punjača je što ne postoji mogućnost prepunjavanja ( isključuje punjenje na 15 V ) i što na taj način produžavamo vek trajanja akumulatora ukoliko smo prinuđeni da ga u zimskom periodu češće punimo. Prilikom punjenja akumulator se mora skinuti sa klema automobila kako ne bi došlo do oštećenja osetljive elektronike. Ako punimo akumulator u garaži dovoljno je skinuti samo plus ( + ) klemu. Vreme punjenja zavisi od snage punjača koja se izražava u vatima ( W ), jačine struje punjenja ( I ) i od kapaciteta ( q ) akumulatora, što je određeno poznatom formulom: q = I*t, odnosno t = q/I. Vreme računamo u sekundama ( s ), a kapacitet akumulatora u Ah.

Nije retkost da godinama korišćeni UPS uređaj, koji služi za vremenski ograničeno napajanje računara električnom strujom kada nestane napona u mreži, posle dužeg perioda eksploatacije otkaže svoju korisnu zaštitnu ulogu, te se njegova opravka uglavnom ne isplati. Mnogi ga bacaju kao elektronski otpad, ne razmišljajući da njegov ispravan transformator može dobro poslužiti za konstrukciju kvalitetnog punjača akumulatora velike snage. Snaga transformatora zavisi od snage UPS-a ( P ) koji  je korišćen dok je bio ispravan. Dobro će poslužiti bilo koji od njih koji je ispravan, samo treba znati  šta i kako koristiti kao primarni, a šta kao sekundarni namotaj mrežnog transformatora. Principijelno, primar bilo kog transformatora je namotaj u koji se uvodi, a sekundar je namotaj sa koga se dobija ( izvodi ) transformisan naizmenični napon.

Kod transformatora UPS-a, koji ćemo koristiti za pravljenje punjača akumulatora, napon od 230 V dovodimo na nešto tanje provodnike i to na žuti i crni ( omski otpor između njih je oko 14 oma ), a plavi provodnik koji je sa njima u spoju ostavljamo slobodnim. U primaru se nalaze još dva izvoda i to braon i crveni, koji nisu u spoju sa navedenim provodnicima. Namotaji sekundara transformatora ( 600 W ) su od toliko debele žice koja može izdržati jačinu struje do 25 A, što je zgodno za punjenje akumulatora velikog kapaciteta. Izvodi namotaja obično su u tri različite boje, gde je crvena na sredini, a ostala dva izvoda ( braon i plavi ) su početak, odnosno kraj sekundarnog namotaja, dajući napon 2 x 10 V  ~ (  2 x 14 V =  ), što je idealno za bilo koji punjač veće snage.

Kada smo, prema opisanim bojama, odredili šta je primarni, a šta sekundarni namotaj, dobro je da to, radi potpune sigurnosti, proverimo instrumentom tako što ćemo meriti otpore između raspoloživih provodnika. Konstruktori UPS uređaja obično se drže standarda i dogovora, ali ako naletimo na neke druge boje možemo napraviti grešku koja će nam pokvariti posao, a može biti i opasna po život zbog uvođenja napona od 230 V na provodnike gde to nije moguće. Bitno je da znamo da se napon od 230 V dovodi na izvode čiji su namotaji manjeg preseka, a sekundar na izvode namotaja sa debelom žicom. Posle spajanja treba proveriti da li se jezgro transformatora zagreva, a neka nas ne iznenadi što će transformator povući veoma jaku struju. To se obično dešava kod transformatora velike snage. Posle merenja napona na sekundaru spajamo ga isto tako debelim provodnicima na grec-spoj veće amperaže ( 25-35 A ) koji ispravlja naizmeničnu struju. Možemo koristiti varijantu za 12 V i za 24 V, a umesto grec-spoja, pošto na sekundaru postoji srednji izvod, možemo koristiti dve jake ispravljačke diode na čije anode vezujemo braon i   plavi provodnik, a  katode dioda spajamo u tačku koja će biti plus ( + ) pol izvora struje, dok će srednji izvod služiti kao minus ( - ) pol ispravljača. Ovo je najjednostavnija njegova konstrukcija, a ako želimo regulaciju napona i jačine struje punjenja onda možemo koristiti dodatnu elektroniku koju sam opisao u nekoliko mojih ranije objavljenih članaka.

Korišćenje delova UPS-a je potpuno isplativo jer nas gotovo ništa ne košta, a pored transformatora možemo iskoristiti i druge njegove komponente, kao što su relei, neki otpornici, veliki izbor dioda, elektrolita i dosta dobar grecov spoj koji se ne može koristiti za ovaj ispravljač, već za napajanje uređaja daleko manje snage. Dobro je da to sve detaljno ispitamo i da iskoristimo sve što je upotrebljivo, čime ćemo imati veoma malo otpada i veliko zadovoljstvo nakon uspešne konstrukcije drugog korisnog uređaja, odnosno ispravljača velike snage. Jedini izdatak biće odgovarajuća metalna, ili plastična kutija u koju ćemo smestiti delove uređaja. Preporučljivo je da se ugradi odgovarajući osigurač i ampermetar kojim ćemo meriti jačinu struje punjenja Acu. Ako smo prethodno ispitali napone u praznom hodu i u režimu punjenja akumulatora voltmetar nam nije potreban.

Uz primenu jednostavnog elektronskog sklopa i prikazivanja pomoću svetlećih ( LED ) dioda postoji mogućnost indikacije pet različitih stanja napona automobilske baterije što je dovoljno da se u željenom momentu oceni njena napunjenost. Ova vizuelna provera se može vršiti i kada se baterija puni iz nekog izvora jednosmerne struje, kao što su dinamo-mašina, ili odgovarajući ispravljač, čak i u stanju redovne eksploatacije ( pražnjenja ) akumulatora.

Uređaj je sagrađen od otpornika i poluprovodnika, nekoliko tranzistora NPN tipa, a služi za indiciranje napona manjeg od 10 V, kao i napona većeg od 14 V. U slučaju da je napon manji od 10 V, ne provode tranzistori T2, T3 i T4. Provodan je samo tranzistor T1, pa će  svetleti samo crvena LE dioda (D1). U slučaju da je napon 11 V, provodiće samo prva dva tranzistora ( T1 i T2 ), pa će svetleti crvena (D1) i žuta (D2) LE dioda. U slučaju da je napon, 14 V, ili nešto više, struja protiče kroz cener diodu D5, a svetleće zelena LE dioda (D4). U tom slučaju tranzistor T3 odvodi struju koja bi inače uzrokovala svetlenje LE diode D2. Tranzistor T2 je provodan, a to uzrokuje neprovodljivost tranzistora T1, pa iz tog razloga ne svetli dioda D1. Za ceo opseg napona ( manje od 10 V i više od 14 V ) pregled svetlećih dioda koje se pale prikazan je tabelom:

tabelaakumulator

Prilikom konstrukcije uređaja možemo ugraditi minijaturni taster-prekidač, što nije prikazano na šemi, a stavlja se redno ispred osigurača, čijim pritiskom jednostavno vizuelno ispitamo stanje napunjenosti baterije, ili da se opredelimo za varijantu stalne kontrole dok je baterija, ili njeno punjenje, u radnom stanju. Iako LE diode imaju malu potrošnju struje, ipak ih ne bi trebalo ostaviti da stalno svetle zbog nepotrebnog pražnjenja akumulatora. Uređaj je praktičan, zauzima malo prostora, a signalne LE diode, zajedno sa taster-prekidačem se mogu ugraditi negde na komandnoj ploči, ili u posebnoj plastičnoj kutiji da ne bušimo ploču, tako da ćemo imati stalan uvid o napunjenosti akumulatora. Može poslužiti kod starijih modela automobila koji nemaju indikaciju stanja baterije, a odličan je i za stalnu kontrolu stanja napunjenosti baterije i kod drugih prenosnih uređaja. Kod izbora komponenti važno je da imamo odgovarajuće cener-diode, 10V i 12V  i svetleće diode sa tri različite boje ( najbolji izbor je crvena, žuta i zelena ), a za tranzistore može poslužiti bilo koji NF tranzistor NPN tipa ( BC 107, BC108, … ). Vrednost otpornika nije kritična, mada moramo paziti da bude ujednačeno svetlo LE dioda, što je obezbeđeno vrednostima koje su date u električnoj šemi.

Uređaj je detaljno ispitan u praksi, a pošto nema elektrolitičkih kondenzatora koji vremenom isušuju, može trajati veoma dugo i pouzdan je indikator stanja baterije bilo kog kapaciteta ( Ah ), napona 12 V. Proveru napona baterije, u završnoj fazi primene i rada uređaja, možemo ispitati odgovarajućim mernim instrumentom analognog, ili digitalnog tipa.

Izvor saznanja: “Wireless World”, 12/78.

 

TEMPERATURNI RELE

Elektronski sklopovi za zaštitu, koji reaguju na promenu temperature, imaju mnogo praktičnih primena u domaćinstvu, industriji i u komercijalne svrhe. Zavisno od složenosti njihove konstrukcije, oni su različito osetljivi na temperaturne promene i mogu se efikasno upotrebiti za automatsko aktiviranje alarma, ili uređaja za zaštitu. Temperaturni rele služi u situaciji kada jedna, ili više praćenih temperatura pređe, ili padne ispod zadatog nivoa, odnosno kada se dve temperature razlikuju više od zadate vrednosti. Takvi uređaji mogu biti upotrebljeni da na vreme upozore na pojavu vatre, zaleđivanja, preterane temperature bojlera, neispravnosti u sistemu grejanja, pregrejanosti dela neke mašine, ili tečnosti, pregrejanosti hladnjaka za IC, ili tranzistore. Kao elementi koji su odgovorni za praćenje temperature mogu se koristiti termostati, termistori, odnosno različiti tipovi kompaktnih komponenti. Ovaj komplet delova ( RK3280 ) omogućava izbor odgovarajućeg režima u praćenju temperature, kada je ona povećana, ili smanjena. U kompletu je i gotova štampana pločica ( vidi slike ).

Komplet je nabavljen u KIT-u u “Kelco Doo” Beograd i dosta je jednostavan za konstrukciju, a njegova proba u različitim situacijama dala je željene rezultate. Kao termistor se koristi NTC otpornik koji na temperaturi od 25 stepeni ima otpor 4k7. Šema kompleta je data za dve situacije: “preko-temperaturnog” i “pod-temperaturnog” prekidača, što zavisi od načina spajanja tačaka A, B, C i D. Spajanjem A sa B i C sa D dobijemo “preko-temperaturnu” signalizaciju, a spajanjem A sa D i B sa C dobijamo “pod-temperaturnu” signalizaciju koja je primenljiva za inkubatore, akvarijume, grejanje u stanu i sl. U prvom slučaju je primenljiva za hladnjake, zamrzivače, klimatizere i druge uređaje koji rade na nižim temperaturama. Kada odaberemo željenu varijantu rada, trajno spajamo navedene tačke i izbacujemo rednu klemu koja se vidi na slici. Za precizno podešavanje temperature služi signalna LE dioda. Napajanje uređaja se vrši preko ispravljača male snage napona 12 V koji za precizniji rad treba da bude stabilisan.

Električna šema ovog veoma osetljivog temperaturnog prekidača sastavljena je od termistora Th, trimer potenciometra P1, a otpornici R1 i R2 povezani su u formu prostog Vitsonovog mosta u kome generišu izvor fiksnog referentnog napona, upola manjeg od napona napajanja. Termistor Th i trimer potenciometar P1 generišu varijabilni izlazni napon, obrnuto proporcionalan temperaturi Th. Ova dva napona vode se na ulaz operacionog pojačavača 741, koji radi zajedno sa tranzistorom Q1, predstavljajući detektor balansa mosta i pobude relea. Operacioni pojačavač 741 je u ovom kolu upotrebljen u režimu otvorene petlje i njegova aktivnost je sledeća: izvod 6, izlaz, je povučen nisko ( u negativno zasićenje ), ako je izvod 3 ( neinvertujući ) ulaz više od nekoliko mV negativniji u odnosu na izvod 2 ( invertujući ) ulaz, odnosno povučen visoko ( u pozitivno zasićenje ), ako je izvod 3 značajnije pozitivniji od izvoda 2.

Značajna stvar u ovom uređaju je konfiguracija u mostu, pa njegova preciznost teoretski nije zavisna od varijacije napona. Sklop može da reaguje na promenu otpornosti Th od 0,1 %. On može da reaguje na promene temperature od nekoliko delova stepena Celzijusa, što je u praksi veoma upotrebljivo.

Uređaj je upotrebljiv za različite kućne namene kod promene temperature, a na njemu se nalazi rele čiji kontakti mogu izdržati struju do 10A/220 V AC, ili, preko sekundarnog kola, omogućiti napajanje potrošača i sa drugim naponima, zavisno šta odaberemo kod automatskog upravljanja pri promeni temperature.

Izvor saznanja: “Mala škola elektronike” – V deo, Vladimir D. Krstić, Beograd, 2002. godine

 

Pre polaska na duži odmor potrebno je naći nekoga ko će u vašem odsustvu da zaliva cveće. Ovo nije lak problem za rešavanje, jer mnogi odlaze na godišnji odmor, ili su već otišli, ili jedostavno ne žele da brinu o tuđem cveću. Zbog toga se itekako isplati praktična ideja kako sagraditi uređaj koji će u našem odsustvu automatski zalivati cveće, čime ćemo se rasteretiti dela briga oko domaćinstva.

Šema uređaja data je na slici sa koje se vidi da se u saksiju koju treba zalivati stave dve elektrode koje moraju da budu hromirane, ili pocinkovane kako bi se izbegla moguća korozija provodnika. Otpornost između ovih elektroda raste u zavisnosti od toga koliko se zemlja osušila. Kada ova otpornost pređe zadatu vrednost, struja baze tranzistora T1 smanji se toliko da tranzistori T1, T2 i T3 skoro ne provode struju, odnosno ona se kroz T3 smanji do te mere da rele u kolu njegovog kolektora otpusti kotvu, čime se zatvori mirni kontakt „a“ preko koga se uključi mala pumpa za vodu. Posle kraćeg vremena, kada se zemlja natopi vodom, otpornost Rx između elektroda A1 i A2 smanji se taman toliko da tranzistori T1, T2 i T3 ponovo počnu da provode struju, pa rele otvori mirni kontakt.

Nivo okidanja uređaja, odnosno najveća dozvoljena „suvoća“ zemlje podešava se pomoću potenciometra P1. Dioda vezana paralelno namotaju relea služi da zaštiti tranzistor T3 od prevelikog indukovanog napona prilikom promene struje u njegovom kolektoru. Zbog velike ulazne otpornosti kola uređaj je vrlo osetljiv na indukovani napon brujanja od 50 Hz, pa je zato na ulazu vezan blok kondenzator ( C1 ) relativno velikog kapaciteta. Tranzistori T1 i T2 mogu da budu klase BC107, a za tranzistor T3, pored 2N16113, preporučujem BC286.

Na kraju se, po ustaljenom običaju, postavlja opravdano pitanje isplativosti konstrukcije i mogućih iznenađenja ako uređaj zataji u radu. Veoma je bitno da se dobro podesi osetljivost sondi koje se mogu staviti samo u jednu ( najmanju ) saksiju, a u slučaju nestanka struje u mreži efikasno rešenje je preklapanje mreža-baterija koje sam opisao u mom članku na ovom portalu, 25.08.2014.  godine. Voditi računa i o izboru relea ( radni napon, naponi privlačenja i otpuštanja kotve ) kao i male pumpe za vodu koja radi na jednosmernu struju ( 12 V ). Elektroniku treba zaštititi da od vlage, tako da je najbolje da se smesti u neku plastičnu kutiju. Delovi su toliko jeftini i pristupačni da se mogu nabaviti u bilo kojoj specijaliziranoj prodavnici elektronskih komponenti. Preporuka je da se elektronika detaljno ispita u radnom režimu i u određenom dužem vremenskom periodu proveri da ne bi bilo neprijatnih iznenađenja od vode. Rizik sa te strane objektivno postoji ako uređaj nije do kraja ispitan, odnosno proveren njegov rad i ako nije siguran sistem cevčica i plastičnih creva sa kojima dovodimo vodu do saksija sa cvećem. Ovaj sistem može efikasno da radi i kada smo u kući, ili stanu, tako da smo dobili besplatnu zamenu u zalivanju cveća, kako u saksijama, tako i u dvorištu.

Izvor saznanja: Elektor” stručni engleski časopis za elektroniku broj 4/84.

PokloniIOtpadSkloni