Крона из батарейки 1,2…1,5В.

После анализа многих популярных схем и готовых устройств выбран лучший вариант.

 

Многие мультиметры питаются от батарейки крона напряжением 9В. Часто бывает, что крона садится в самый неподходящий момент. Крона не так широко распространена, как обычные пальчиковые батарейки напряжением 1,5 В, поэтому заменить ее нечем, особенно если это происходит, как говорят, в полевых условиях. А вот если бы мультиметр можно было запитать от одной пальчиковой батарейки, то проблемы нет. Ведь пальчиковая батарейка найдется под рукой практически всегда. Она стоит в каждом пульте дистанционного управления, многих бытовых и медицинских приборах и т.д. Ее можно вынуть на время проведения измерений, а затем вставить назад.

Коротко о самих кронах. В основном распространены солевые кроны и щелочные. Номинальный ток разряда у солевых 15…20мА, у щелочных вдвое больший.

Основные характеристики батареек крона:

Некоторые умельцы практикуют подзаряд не совсем севшей кроны и утверждают, что срок эксплуатации увеличивается втрое. Производитель не рекомендует заряжать батарейки крона. На самой кроне есть надпись о запрете заряда и возможности разрыва батарейки при заряде.

Выпускаются и аккумуляторы в корпусах кроны. Их емкость бывает разной, от 300мА/час и выше. Номинальное напряжение у них 7,4В (полный заряд 8,4В, полный разряд 6В). Их цена около 5$ и выше.

Широко распространены схемы преобразователей от напряжения 1,5 В, в напряжение 9В. Они есть уже готовые, на микросхемах и в виде схем для самостоятельной сборки. Этих схем настолько много, что сложно выбрать наиболее подходящую. К тому же, в описаниях таких схем отсутствуют правдивые данные практических испытаний по КПД, току нагрузки и т.д. Я собрал и испытал много схем и остановился, на мой взгляд, на самом оптимальном варианте.

Это схема, к которой многие применяют фразу: «Все гениальное просто». Впервые она встречается в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42) как схема А.Чаплыгина, из г. Курск. Правда там приводится схема преобразования 5 В в 12 В на транзисторах КТ837К. Но основные принципы подбора транзисторов и индуктивности названы.

Ток потребляемый мультиметром небольшой. Например, мультиметр DT9208A потребляет около 3мА, в режиме прозвонки до 5 мА, а мультиметр АVD830D 1,7мА, в режиме прозвонки до 7мА.

Преобразователь для питания мультиметра был выполнен по следующей схеме:

Это двухтактный преобразователь. Ток базы транзисторов является током нагрузки. Пока нагрузка не подключена, на базах нет отпирающего отрицательного потенциала и транзисторы надежно закрыты. Ток потребления от батарейки равен 0. При подключении нагрузки транзисторы отпираются, и схема начинает работать. На схеме в качестве нагрузки показан прибор (мультиметр). Как только на мультиметре будет нажата штатная кнопка включения, преобразователь заработает и выдаст 9В для питания мультиметра. Это главное достоинство этой схемы. Все остальные схемы требуют отключения батарейки от преобразователя, иначе даже при выключенном мультиметре преобразователь работает, и батарейка разряжается.

Транзисторы должны иметь напряжение UБЭО больше удвоенного выходного напряжения. Ток база-эмиттер должен быть больше максимального тока нагрузки. Напряжение UКЭ насыщения наименьшее. От его величины зависит минимальное напряжение батарейки от которого будет работать схема.

Ниже показаны значения для транзисторов КТ209 и КТ361 приведенные здесь:

Как видим, у транзисторов КТ361 наибольшее напряжение UБЭО всего 4В. Т.е. на таких транзисторах собирать схему с выходным напряжением 9В нельзя, они выйдут из строя. А вот КТ209 с буквой Ж и ниже подходят, у них напряжение UБЭО 20 В, что больше удвоенного 9 В. Максимальный ток нагрузки (Iэ) до 30мА, нам до 10 мА хватит с запасом. UКЭ нас всего 0,4В, что позволит работать даже на разряженной батарейке. У буквы К наилучшее усиление (80…160). Т.е. транзистор КТ209К наилучший вариант.

Емкость конденсатора С2 на выходе схемы равна 1 мкФ. Как правило, конденсаторы фильтра стоят в схемах приборов после выключателя и дополнительно к С2 уменьшают пульсации. Если поставить С2 большей емкости, то при малых токах нагрузки (менее 2 мА), преобразователь может не запуститься. В этом случае дополнительный конденсатор фильтра можно установить в прибор после его штатного выключателя, если его там нет.

Трансформатор T1 намотан на кольцевом магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2мм.

Обмотки 3 и 4 содержат по 36 витков провода Ø0,16мм, а 1, 2 по 4 витка провода Ø0,25мм. Обмотки удобно мотать в 2 провода. Сначала мотаем 36 витков. Затем соединяем как показано на рисунке. Важно не соединить начало и конец одной обмотки, т.е. не замкнуть ее. Для наглядности на рисунке провода разного цвета.

Следующие обмотки по 4 витка мотаем таким же образом поверх намотанных. Соединяем аналогично. Намотанные, не соединенные между собой обмотки, имеют индуктивность:
36 витковые по 1520 мкГ каждая
4 витковые – по 62 мкГн каждая
Намотанный трансформатор показан ниже.

Немного о работе преобразователя.
Как было сказано выше, ток холостого хода равен 0. При подключении нагрузки (более 2 мА), преобразователь начинает работать. Ниже показаны импульсы на коллекторах транзисторов.

Период около 6 мкс. Это соответствует частоте более 100 кГц. Скважность (отношение периода к длительности импульса), равна 2. Это позволяет получать мощность намного больше, чем на схемах обычных блокинг-генераторов, у них длительность импульса малая, скважность большая. Ниже для примера показана схема и осциллограмма блокинг-генератора:

Как видно, здесь длительность импульса значительно меньше периода и существенно увеличить ее невозможно. А значит и полезная мощность в нагрузке будет значительно ниже, чем у предыдущей двухтактной схемы.
Конструктивно схему преобразователя на КТ209К, ввиду ее простоты, можно выполнить на макетной плате размером 49х15мм. С одной стороны, расположены детали, с другой батарейка или аккумулятор. Клеммы аккумулятора можно изготовить из пружинистых контактов любого старого пульта. Для подключения к мультиметру используем клеммы от севшей кроны.

Если кто пожелает изготовить печатную плату, то можно выполнить ее по этому образцу:

Данная конструкция без проблем помещается в отсек для кроны мультиметра.

Прибор надежно включается штатной кнопкой и стабильно работает. Пульсации на клеммах кроны ниже 0,15В. В схеме прибора, после коммутирующего транзистора, на штатном конденсаторе 10 мкФ, пульсации ниже 0,02 В. Другими словами, устанавливая преобразователь вместо кроны в этом мультиметре открываем только батарейный отсек.

Ну и напоследок о КПД двухтактной схемы преобразователя на КТ209К.

Для сравнения ниже приведены результаты испытаний преобразователя на микросхеме которые подробно приведены здесь:

Как видим, наша схема на КТ209К не хуже. А если учесть, что она не требует дополнительного выключателя батарейки (или аккумулятора), то схема на КТ209К явно лучше.
При токе потребления около 3 мА от солевой кроны мультиметр непрерывно проработает 250:3 = 83 часа.
От аккумулятора 1,2 В емкостью 1500 мА/час с преобразователем на КТ209К мультиметр проработает 1500:35 = 43 часа. После этого аккумулятор можно зарядить и работать дальше. Если использовать батарейку на 1,5В, то ее нужно просто заменить, что, как было сказано выше, не является проблемой.

Материал статьи продублирован на видео:

 

10 комментариев к “Крона из батарейки 1,2…1,5В.”

  1. Может быть посоветуете импортный, подходящий по параметрам, если не затруднит, чтобы с алиэкспресс например заказать?

  2. Собрал эту схему. При нагрузке 4,81к выдает 10,1в. Без нагрузки на выходе -0.93в, ток на выходе -96.2ма. Почему запускается? Измерял vc9205n.

  3. Возможно сам вольтметр имеет не достаточно большое внутреннее сопротивление и его достаточно для приоткрывания транзисторов. Проверьте ток потребления от батарейки при отсутствии нагрузки.

  4. Собрал сейчас эту схему на случайном транзисторе. Напряжения пробоя эмиттер-база 5 вольт всего. Чтобы не пробило поставил последовательно в цепь баз по диоду шоттки 1N5819. Из-за этого напряжение на выходе немного просело до 8 вольт. Пришлось увеличить количество витков обмоток базы до 35.

    Пока всё хорошо, схема не сгорела, на днях прозвоню всю схему осциллографом, есть сомнения что диод шоттки эффективно защищает базу от пробоя, возможно придётся ставить параллельно базе и эмиттеру резистор. Если уровни будут соответствующими то проблема с редкими транзисторами будет не актуальна, преобразователь можно будет собирать на любых транзисторах.

  5. Кстати можно переделать переключатель самого мультиметра, чтобы тот в момент включения включал не мультиметр, а DC-DC преобразователь. Тогда можно будет использовать вообще любой преобразователь, проблема дополнительной кнопки будет не актуальна. И схема на одном транзисторе станет самой лучшей.

  6. Многие мультиметры имеют кнопку включения без фиксации, или вообще включаются переключателем режима. Ковырять корпус не лучшая идея. На мой взгляд нужнен такой преобразователь, который не требует изменения конструкции мультиметра.

Оставьте комментарий