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: