רובוטריקים עבור UMZCH

אחד מתכנני הרדיו החובבים הפופולריים ביותר הם מגברי כוח צלילים. לצורך האזנה איכותית לתוכניות מוסיקה בבית, לרוב הם משתמשים בעוצמה למדי, 25 ... 50 וולט / ערוץ, בדרך כלל מגברי סטריאו.

הספק כה גדול אינו נחוץ כלל בכדי לקבל נפח גבוה מאוד: מגבר שעובד במחצית ההספק מאפשר צליל נקי יותר, עיוותים במצב זה, ואפילו ל- UMZCH הטוב ביותר יש אותם, הם כמעט בלתי נראים.

די קשה להרכיב ולהקים UMZCH חזק ועוצמתי, אבל הצהרה זו נכונה אם המגבר מורכב מחלקים נפרדים - טרנזיסטורים, נגדים, קבלים, דיודות, אולי אפילו מגברים תפעוליים. תכנון כזה יכול להיעשות על ידי חובב רדיו מוסמך מספיק, שכבר הרכיב יותר ממגבר אחד או שניים, תוך כדי הבערה על הניסויים הראשונים לא קילוגרם של טרנזיסטורי פלט חזקים.

מעגלים מודרניים נמנעים מחומרים כאלה, והכי חשוב, מעלויות מוסריות. כדי להרכיב UMZCH עוצמתי מספיק ואיכותי, תוכלו לקנות מעגלי מיקרו אחד או שניים, להוסיף להם כמה חלקים פאסיביים, להלחם את כל זה על לוח מעגלים מודפס קטן, ובבקשה, לפניכם UMZCH, אשר יעבוד מיד לאחר ההפעלה.

איכות ההפעלה תהיה טובה מאוד. כמובן שלא ניתן יהיה לקבל צליל "שפופרת", אך מגברים קנייניים ובעיקר מגברים סיניים יישארו מאחור. דוגמה חיה לפיתרון כזה לבעיית הצליל האיכותי יכולה להיחשב לשבב TDA7294.

מתח האספקה ​​הדו קוטבי של המיקרו-מעגל טווח גדול מאוד של ± 10 ... ± 40V, מה שמאפשר להשיג כוח ממעגל המיקרו העולה על 50W בעומס של 4Ω. אם אין צורך בכוח כזה, פשוט הורד מעט את מתח האספקה. שלב הפלט של המגבר מתבצע על טרנזיסטורי אפקט שדה, מה שמבטיח איכות צליל טובה.

קשה מאוד להשבית שבב. בשלב הפלט יש הגנה מפני קצר חשמלי, בנוסף יש גם הגנה תרמית. השבב, כמגבר, פועל בכיתה AB שיעילותו 66%. לכן, בכדי להשיג הספק פלט של 50 וואט, יידרש ספק כוח עם הספק של 50 / 0.66 = 75.757 W.

המגבר המורכב מותקן על הרדיאטור. כדי לצמצם את הממדים של הרדיאטור, זה לא נורא שהחום מהרדיאטור מוסר על ידי מאוורר. למטרות אלה מקרר מחשבים קטן, למשל מכרטיסי מסך, מתאים למדי. העיצוב של המגבר מוצג באיור 1.

איור 1. מגבר בשבב TDA7294

יש לציין תכונה קטנה של שבב TDA7294. לכל מעגלי המיקרו העוצמתיים האלה, גב המתכת האחורי עם חור לחיבור לרדיאטור מחובר לחוט מעגל משותף. זה מאפשר לך לתקן את השבב על מעטפת המתכת של המגבר ללא רצועת בידוד.

בשבב TDA7294 מחבר זה מחובר לחשמל אל המסוף השלילי של מקור הכוח, מסוף 15. לכן אטם מבודד עם משחת מוליך חום KPT-8 פשוט הכרחי. אפילו טוב יותר, אם המיקרו-מעגל מותקן על הרדיאטור מבלי להניח כלל, רק עם משחה מוליכת חום, והרדיאטור עצמו מבודד מהגוף (חוט משותף) של המגבר.

איור 2. מעגל מיתוג TDA7294 אופייני

אנו יכולים לדבר הרבה על מגברים בשבב TDA7294, ושורות מעטות אלה שנכתבו לעיל אינן מתיימרות כלל להיות מידע שלם. מגבר זה מוזכר רק כדי להראות כמה כוח שנאי עשוי להזדקק, כיצד לקבוע את הפרמטרים שלו, מכיוון שהמאמר נקרא "רובוטריקים עבור UMZCH".

לעיתים קרובות קורה שהבנייה מתחילה ביצירת אבות טיפוס, אשר כוחם מופק מאספקת החשמל במעבדה. אם התברר שהתכנית הייתה מוצלחת, כל שאר עבודות ה"נגרות "מתחילות: המקרה עשוי או נעשה שימוש במכשיר מתאים מהתקן תעשייתי דומה. באותו שלב מיוצרים את אספקת החשמל ונבחר שנאי מתאים.

אז איזה סוג שנאי נחוץ?

חישבנו מעט גבוה יותר כי אספקת החשמל צריכה להיות לפחות 75 וואט וזה מיועד לערוץ אחד בלבד. אבל איפה תוכלו למצוא מגבר מונופוני עכשיו? עכשיו זה לפחות מכשיר דו-ערוצי. לכן, עבור אפשרות הסטריאו, נדרש שנאי בהספק של לפחות מאה וחמישים וואט. למעשה, זה לא לגמרי נכון.

הספק כה גדול עשוי להידרש רק אם מוגבר אות סינוסואיד: פשוט החלנו סינוס על הכניסה ונשב, האזינו. אבל האזנה ארוכה לזמזום אבלי מונוטוני לא סביר להניח שזה תענוג. לכן אנשים רגילים מקשיבים לעתים קרובות יותר למוזיקה או צופים בסרטים עם צליל. כאן משפיע ההבדל בין האות המוסיקלי לגל הסינוס הטהור.

אות מוזיקלי אמיתי אינו סינוסואיד, אלא שילוב של פסגות גדולות לטווח קצר וסימנים ארוכי טווח של הספק נמוך, כך שההספק הממוצע שנצרך ממקור הכוח הוא הרבה פחות.

איור 3. כוח צליל בפועל. רמות אמצעיות (קו צהוב) של אותות צליל סינוסים ואמיתיים באותן רמות מקסימליות

כיצד לחשב את אספקת החשמל UMZCH

המתודולוגיה לחישוב ספק הכוח ניתנת במאמר "חישוב ספק הכוח למגבר הכוח", שניתן למצוא בקישור,

המאמר מספק שיקולים בבחירת הפרמטרים של ספק הכוח, שם תוכלו להוריד גם את התוכנית לחישוב ספק הכוח תוך התחשבות בתכונות של תוכניות מוסיקה ששוחזרו. התוכנית עובדת ללא התקנה במערכת, פשוט פורקים את הארכיון. תוצאות התוכנית נשמרות בקובץ טקסט המופיע בתיקיה שבה נמצאת תוכנית החישוב. תמונות מסך של התוכנית מוצגות בתמונות 4 ו -5.

איור 4. הזנת נתונים לתוכנית החישוב

החישובים בוצעו עבור ספק הכוח שהורכב על פי התוכנית המוצגת באיור 5.

איור 5. אספקת חשמל UMZCH. תוצאות חישוב

לפיכך, למגבר 50 וולט ערוץ כפול עם עומס 4Ω, נדרש שנאי 55 וואט. סלילה משנית עם נקודת אמצע עם מתחים של 2 * 26.5V עם זרם עומס של 1A. משיקולים אלה, עליכם לבחור שנאי עבור UMZCH.

נראה שהשנאי התגלה כחלש למדי. אבל, אם קראת בקפידה את המאמר שהוזכר בדיוק למעלה, הכל נופל על מקומו: הכותב אומר באופן משכנע למדי אילו קריטריונים יש לקחת בחשבון בעת ​​חישוב אספקת החשמל UMZCH.

כאן תוכלו מיד לשאול שאלה נגדית: "ואם כוחו של השנאי בהישג יד יהיה גדול יותר מהחישוב?". כן, שום דבר רע לא יקרה, רק השנאי יעבוד בחצי פה, לא יתאמץ במיוחד ויתחמם מאוד. באופן טבעי, מתחי יציאת השנאי צריכים להיות זהים לאלה שחושבו.

הכוח הכללי של השנאי

לא קשה לשים לב שככל שהשנאי חזק יותר, גודלו ומשקלו גדול יותר. וזה בכלל לא מפתיע, כי יש דבר כזה הכוח הכללי של שנאי. במילים אחרות, ככל שהשנאי גדול וכבד יותר, כך כוחו גדול יותר, כך כוח העומס המחובר לסלילה המשנית גדול יותר.

חישוב הכוח הכללי על ידי הנוסחה

כדי לקבוע את העוצמה הכוללת של השנאי, די בכדי למדוד את הממדים הגיאומטריים של הליבה בעזרת סרגל פשוט, ואז, עם דיוק מקובל, מחשבים את הכל באמצעות נוסחה מפושטת.

P = 1.3 * Sc * אז,

כאשר P הוא הכוח הכללי, Sc = a * b הוא אזור הליבה, אז = c * h הוא אזור החלון. איורים 5. סוגים אפשריים של ליבות מוצגים באיור 5. ליבות שהורכבו על פי תכנית ה- HL נקראות שריון, ואילו ליבות צוללות נקראות ליבת.

איור 6. סוגי ליבות שנאי

בספרי הלימוד להנדסת חשמל הנוסחה לחישוב ההספק הכללי מדהימה, והרבה יותר זמן. בנוסחה הפשוטה מתקבלים התנאים הבאים הטמונים ברוב השנאים ברשת, רק כמה ערכים ממוצעים.

ההערכה היא כי יעילות השנאי היא 0.9, תדירות מתח החשמל היא 50 הרץ, צפיפות הזרם בפיתולים היא 3.5 A / mm2, וההשראה המגנטית היא 1.2 T. יתר על כן, גורם המילוי של הנחושת הוא 0.4, ומקדם המילוי של הפלדה הוא 0.9. כל הערכים הללו כלולים בנוסחה "אמיתית" לחישוב ההספק הכללי. כמו כל נוסחה מפושטת אחרת, גם נוסחה זו יכולה לתת תוצאה עם שגיאה של חמישים אחוז, כזה הוא המחיר ששולם עבור פישוט החישוב.

כאן מספיק לזכור לפחות את היעילות של השנאי: ככל שהעוצמה הכוללת גדולה יותר, כך היעילות גבוהה יותר. אז לשנאים בעלי הספק של 10 ... 20 W יש יעילות של 0.8, ולשנאים 100 ... 300 W ומעלה יש יעילות של 0.92 ... 0.95. בתוך אותם גבולות, כמויות אחרות המהוות את הנוסחה ה"אמיתית "יכולות להשתנות.

הנוסחה, כמובן, די פשוטה, אבל יש טבלאות בספריות בהן "הכל כבר מחושב בשבילנו." אז אל תסבכו את חייכם ותנצלו מוצר מוגמר.

איור 7. טבלה לקביעת העוצמה הכוללת של השנאי. ערכים המחושבים ל- 50 הרץ

הספרה השלישית בסימון ליבת הצוללת מציינת את הפרמטר h - גובה החלון, כמוצג באיור 6.

בנוסף לכוח הכולל, לטבלה יש גם פרמטר כה חשוב כמו מספר הסיבובים למתח. יתר על כן, דפוס כזה נצפה: ככל שגודל הליבה גדול יותר, כך מספר הסיבובים קטן יותר לכל וולט. עבור הפיתול העיקרי, מספר זה מצוין בעמודה הלפני אחרון של הטבלה. העמודה האחרונה מציינת את מספר הסיבובים לכל וולט עבור הפיתולים המשניים, שהוא מעט גדול יותר מאשר בסלילה הראשונית.

הבדל זה נובע מהעובדה שהסלילה המשנית ממוקמת רחוק יותר מהליבה (הליבה) של השנאי ונמצאת בשדה מגנטי מוחלש מהסלילה הראשונית. כדי לפצות על היחלשות זו, יש צורך להגדיל מעט את מספר הסיבובים של הפיתולים המשניים. כאן נכנס לתוקף מקדם אמפירי מסוים: אם בזרם בסיבוב המשני של 0.2 ... 0.5 A מספר הסיבובים מוכפל על ידי גורם של 1.02, אז עבור זרמים של 2 ... 4 A המקדם גדל ל 1.06.

כיצד לקבוע את מספר הסיבובים לכל וולט

נוסחאות רבות בהנדסת חשמל הן אמפיריות, המתקבלות בשיטת ניסויים רבים, כמו גם ניסוי וטעייה. אחת הנוסחאות הללו היא הנוסחה לחישוב מספר הסיבובים לכל וולט בסבב העיקרי של השנאי. הנוסחה די פשוטה:

ω = 44 / S

כאן, הכל נראה ברור ופשוט: ω הוא המספר הרצוי של סיבובים / וולט, S הוא שטח הליבה בסנטימטרים רבועים, אך 44 הוא, כמו שאומרים כמה מחברים, מקדם קבוע.

מחברים אחרים מחליפים 40 או אפילו 50 בנוסחה "מקדם קבוע". אז מי צודק ומי לא?

כדי לענות על שאלה זו, יש לשנות מעט את הנוסחה, במקום ש"מקדם קבוע "יחליף את האות, ובכן, לפחות K.

ω = K / S,

ואז במקום מקדם קבוע, מתקבל משתנה, או כמו שאומרים מתכנתים משתנה. משתנה זה יכול לקחת ערכים שונים, באופן טבעי, במידה מסוימת. עוצמתו של משתנה זה תלויה בעיצוב הליבה ובכיתה של פלדת שנאי. בדרך כלל המשתנה K הוא בטווח של 35 ... 60. ערכים קטנים יותר של מקדם זה מובילים למצב פעולה מחמיר יותר של השנאי, אך מאפשרים סלילה בגלל פחות סיבובים.

אם השנאי מתוכנן לעבוד בציוד שמע איכותי, אז K נבחר הכי גבוה שאפשר, לרוב 60.זה יעזור להיפטר מהפרעה לתדירות הרשת שמגיעה משנאי הכוח.

כעת תוכלו להתייחס לטבלה המוצגת באיור 7. יש ליבה ШЛ32X64 בשטח של 18.4 ס"מ. העמודה הלפני אחרונה של הטבלה מציינת את מספר הסיבובים לכל וולט עבור הפיתול העיקרי. עבור ברזל, X32X64 הוא 1.8 פניות / וולט. כדי לגלות באיזה גודל K הונחו היזמים בחישוב שנאי זה, די לבצע חישוב פשוט:

K = ω * S = 1.8 * 18.4 = 33.12

מקדם כה קטן מרמז כי איכות ברזל שנאי טובה או פשוט מבקשת לחסוך נחושת.

כן, השולחן טוב. אם יש רצון, זמן, ליבת וחוט מפותל, נשאר רק להפשיל את השרוולים ולפתל את השנאי הנדרש. זה אפילו טוב יותר אם אתה יכול לקנות שנאי מתאים או להשיג אותו מהמאגרים "האסטרטגיים" שלך.

רובוטריקים תעשייתיים

פעם התעשייה הסובייטית ייצרה סדרה שלמה של שנאים בגודל קטן: TA, TAN, TN ו- CCI. קיצורים אלה מפוענחים כ- שנאי האנודה, חוט האנודה, הלהט והשנאי להנעת ציוד מוליכים למחצה. זהו שנאי המותג TPP עשוי להיות המתאים ביותר למגבר שנחשב לעיל. רובוטריקים של דגם זה זמינים בהספק של 1.65 ... 200W.

עם הספק מדורג של 55W, שנאי TPP-281-127 / 220-50 עם הספק של 72W מתאים למדי. מהייעוד ניתן להבין שמדובר בשנאי להנעה של ציוד מוליכים למחצה, פיתוח מספר סידורי 281, מתח סלילה ראשוני 127 / 220V, תדר מתח 50 הרץ. הפרמטר האחרון הוא די חשוב, בהתחשב בכך שהשנאים של ה- CCI זמינים גם בתדר של 400 הרץ.

איור 8. פרמטרים של שנאי ТПП-281-127 / 220-50

זרם ראשוני מצוין למתח 127/220 וולט. הטבלה שלהלן מציגה את המתחים והזרמים של הפיתולים המשניים, כמו גם את מובילי השנאי אליהם מתקשרים הלחמות. התוכנית של כל מגוון השנאים CCI היא אחת: כל אותן פיתוליות, כל אותם מספרי סיכה. להלן רק המתחים והזרמים של הפיתולים לכל דגמי השנאים הם שונים, מה שמאפשר לך לבחור שנאי לכל אירוע.

באיור שלהלן מוצג התרשים החשמלי של השנאי.

איור 9. מעגל חשמלי של שנאים CCI

עבור יחידת אספקת חשמל של מגבר דו-ערוצי עם הספק של 50 וואט, דוגמה לחישוב שניתנה ממש מעל, נדרש שנאי עם הספק של 55 וואט. סלילה משנית עם נקודת אמצע עם מתחים של 2 * 26.5V עם זרם עומס של 1A. זה די ברור שכדי להשיג מתחים כאלה יהיה צורך לחבר את העקבים הפנימיים של 10 ו 20 וולט, ואת הפיתול הפנימי של 2.62 וולט

10 + 20-2.62 = 27.38 וולט,

וזה כמעט עולה בקנה אחד עם החישוב. ישנם שני פיתולים כאלה המחוברים בסדרה באחד עם נקודת האמצע. החיבור המתפתל מוצג באיור 10.

איור 10. חיבור של פיתולי שנאי ТПП-281-127 / 220-50

הפיתולים הראשיים מחוברים בהתאם לתיעוד הטכני, אם כי תוכלו להשתמש בברזים אחרים, אשר יבחרו במדויק יותר את מתח היציאה.

כיצד לחבר את הפיתולים המשניים

הפיתולים 11-12 ו- 17-18 מחוברים בשלב - סוף הפיתול הקודם, עם תחילתו של הבא (תחילת הפיתולים מסומנת בנקודה). התוצאה היא סלילה אחת עם מתח של 30 וולט, ובהתאם לתנאי המשימה 26.5. כדי להתקרב לערך זה, הפיתולים 19-20 מחוברים להתנפחות 11-12 ו-17-18 בניגוד לאופן. חיבור זה מוצג על ידי הקו הכחול, מתקבלת מחצית המתפתלת עם נקודת אמצע. הקו האדום מציג את הקשר של המחצית השנייה של התפתל המוצג באיור 5. חיבור הנקודות 19 ו -21 מהווה את נקודת האמצע של המתפתל.

סדרות ופיתולים מקבילים

עם חיבור סדרה, עדיף אם הזרמים המפותלים המותרים שווים, זרם הפלט לשני פיתולים או יותר יהיה זהה.אם הזרם של אחד הפיתולים הוא פחות, הוא יהיה זרם הפלט של הפיתול שנוצר. הנמקה זו טובה כשיש תרשים מעגל של שנאי: פשוט הלחמו את המגשרים ומדדו את מה שקרה. ואם אין תוכנית? על כך נדון במאמר הבא.

חיבור מקביל של הפיתולים מותר אף הוא. כאן הדרישה היא כזו: מתח הפיתולים חייב להיות זהה, והחיבור הוא בשלב. במקרה של השנאי TPP-281-127 / 220-50, ניתן לחבר שתי פיתולי 10 וולט (מובילים 11-12, 13-14), שתי פיתולי 20 וולט (מובילים 15-16, 17-18), שני פיתולים ב 2.62 וולט (מסקנות 19-20, 21-22). קבלו שלוש פיתולים עם זרמים 2.2A. החיבור של הפיתול העיקרי נעשה בהתאם לנתוני הפניה לשנאי.

ככה טוב יתברר אם נתוני השנאי ידועים. אחד הפרמטרים החשובים של השנאי הוא מחירו, אשר במידה רבה תלוי בדמיונו וביהירותו של המוכר.

נחשב כדוגמה, השנאי TPP-281-127 / 220-50 ממוכרי אינטרנט שונים מוצע במחיר של 800 ... 1440 רובל! מסכים שזה יהיה יקר יותר מהמגבר עצמו. הדרך לצאת ממצב זה עשויה להיות שימוש בשנאי מתאים המתקבל מציוד ביתי ישן, למשל מטלוויזיות מנורה או מחשבים ישנים.

בוריס אלאדישקין

קרא גם בנושא זה:כיצד לקבוע פרמטרים שנאים לא ידועים