Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год. Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет.
Открыта карта ВТБ для материальной поддержки сайта: 4893470220568296.

Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!
" title="Написать письмо">Написать письмо

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1238
Просмотры материалов : 4492910
 
Модернизация адаптеров питания (12.04.2015). Печать E-mail
2015 - Апрель
12.04.2015 14:18
Save & Share

Если взять высшее образование - то, на первый взгляд, все студенты изучают один предмет, одни лекции и семинары (идиллия), сдают один экзамен. Однако человеческий фактор (избирательное запоминание информации и ее искажение со временем) вносит хаос в данный процесс. И единственный способ восстановить правильную структуру и достоверность теоретической информации - проверить ее на практике (принцип научного агностицизма) и зафиксировать письменно (принцип логирования).

И эти записанные знания потребуются Внезапно. Например, вдруг, негаданно-нежданно, сгорает адаптер питания (АП) от внешних салазок HDD (мне вообще на них везет в последний год)...

Была высказана куча отборного мата по ряду причин:
- АП имел нестандартный штекер, номиналы вольтажа и силы тока, был редким и стоил немалых денег;
- невозможно было взять другой АП, оставив разъем от старого АП;
- салазки были внешними, с интерфейсом IDE, на рынке стоили несколько тысяч деревянных, а мне такие HDD ещё регулярно приносили;
- ни одного электронного компонента в доме.

Задача модернизации АП под нужды салазок была выполнена на работе, а вопросы остались:
- какой необходимый минимум теоретических знаний и практического опыта нужно иметь домашнему обывателю, чтобы самостоятельно модернизировать АП под нужды устройства;
- какой минимальный набор электронных компонентов (и какие их разновидности) нужно иметь под рукой для практической деятельности. Тот же вопрос к оборудованию и запасным частям;
- как не убить себя при практической деятельности.

Запасные части: придется превратиться в Плюшкина. Если устройство сгорело, а АП от него остался - АП должен быть сохранен; по возможности, нужно отпаять разъем от сгоревшего устройства. Если сгорел АП - должны быть сохранены его провод и штекер. Чем больше разнообразия, количества АП и их разъемов - тем больше шансов вообще обойтись без пайки, скрутив провода нужного АП с нужным штекером.

Теоретические знания:
- общие физические определения напряжения, силы тока и сопротивления (их, кстати, приводят по аналогии с водопроводом почему-то);
- закон Ома, законы Кирхгофа. Причем не в такой формулировке, как в учебниках, - а по-домашнему, и даже в нескольких вариантах;
- выходное постоянное напряжение бытовых АП не превышает 32В, что дает гарантию отсутствия пробоя кожи (сухой и неповрежденной), отпадает необходимость использования перчаток;
- понимание назначения резисторов (в т.ч. делителей), диодов (в т.ч. диодных мостов), по возможности - стабилитронов (в т.ч. стабилизаторов напряжения). Например, для понижения напряжения можно использовать резистор высокой мощности (будет рассеивать разницу в окружающую среду в виде тепла), диодный каскад (каждый элемент моста будет понижать напряжение, например, на 0.3В), полупроводниковый стабилитрон (в составе с сопротивлением и транзистором станет стабилизатором напряжения);
- понимание последовательного и параллельного соединения элементов. Например, реостат при параллельном подключении выступает как регулятор тока, а при последовательном - как регулятор напряжения.

К примеру, при последовательном соединении нагрузок: общее сопротивление есть сумма сопротивлений нагрузок, общее напряжение равно сумме падений напряжения на нагрузках, общий ток одинаков во всей цепи. При параллельном же - всё через ж...: общий ток есть сумма токов, текущих по нагрузкам; 1/Rобщее = 1/R1 + ... + 1/RN; а падения напряжения на нагрузках будут одинаковыми.

Практический опыт и оборудование:
- применение мультиметра: прозвонка цепей, измерение напряжения, силы тока, сопротивления;
- умение работать с обычным паяльником мощностью от 30Вт.

Безопасность (куча источников с противоречащими друг другу цифрами - приходится плясать от официальных документов, даже в одном из ГОСТов была опечатка):
- при постоянных 42В (по ППБ-С) происходит пробой кожи, причем сила тока растет не мгновенно, а с течением времени. Больше напряжение - меньше время полного пробоя. Предполагается, что при 500В происходит мгновенный пробой (поэтому при ударе 220В ещё можно как-то выжить). Определение пробоя: изменение свойства диэлектрика (иначе говоря, кожа под высоким напряжением уменьшает свои диэлектрические свойства и пробивается);
- при смертельной величине переменного тока 100мА происходит фибрилляция желудочков (ток от руки к руке, от правой руки к ноге). Если же на пути тока нет сердца (от ноги к ноге) - смертельная величина может быть выше;
- на самом деле сила тока должна воздействовать определенный период времени, и она зависит от напряжения (ГОСТ 12.1.038-82). Например, чтобы убить свое сердце, нужно пропускать через себя 220В/0.1А на протяжение 0.2с (или 220В/0.2А - 0.1с). И то это не абсолютные величины, т.к. масса человека тоже должна учитываться (сопротивление тела). Этот же ГОСТ регламентирует напряжения и токи утечки при нормальной работе электроприборов;
- сопротивление сухой кожи человека: опять разные цифры везде написаны. 1кОм для внутренних тканей (ГОСТ 12.1.038-82), 1.5кОм для сухой неповрежденной кожи (ГОСТ Р МЭК 60990-2010). Цифра в 1.5кОм (а не 100кОм, как пишут в неофициальных источниках) подтверждается формулой Rкожи = ρкожи ·эпидермиса/Sконтакта из книги Шибаева Г.И и Гончарюка В.А. "Основы техники безопасности и противопожарной техники"кожи = 100кОм, ∆эпидермиса = 0.015см), но с поправкой: на квадратный сантиметр (логично, сопротивление проводов из одного материала тоже от площади сечения зависит). На квадратный миллиметр это уже будет величина 150кОм. А чтобы самому замерить сопротивление собственной кожи, нужно подать на нее 1-2кВ с малым током - как-то не хочется. Кстати, если человека резко напугать - сопротивление кожи резко уменьшится (увлажняется?).

Домашняя элементная база:
- как правило, обыватель не сумеет собирать стабилизаторы напряжения и выстраивать защиту от КЗ. Поэтому база формируется из практической задачи понижения напряжения АП до значения, необходимому нагрузке. Так как это влечет за собой нагрев добавляемых компонентов - маломощные и нетеплоемкие элементы не используются;
- критические условия отбора резисторов: большая мощность и малый номинал (последовательное соединение), средняя мощность и малый номинал (параллельное соединение), большая рабочая температура и габариты;
- критические условия отбора диодов: большой прямой ток, большая рабочая температура и габариты.

До изучения справочника в поисках необходимых величин скорректируем числовые параметры диодов и резисторов:
- параллельное соединение резисторов будет использоваться только для увеличения мощности рассеивания, получения более точного общего сопротивления, сборки правильного делителя;
- последовательное соединение резисторов будет использоваться только для сборки делителя (или для соединения с нагрузкой с целью понижения напряжения, если потребляемый ток постоянный);
- теоретическое максимальное сопротивление активной нагрузки исходит от АП с самым большим напряжением, когда через него течет максимально малый ток. Но проблема в том, что в режиме ожидания в адаптерах текут совсем маленькие токи, что говорит о сопротивлении, приближающемуся к десяткам и сотням килоом;
- а далее сокрушительный удар: поступило мнение, что делители вообще нельзя использовать для мобильников и MP3-плееров.

И на этом этапе я понял, что создание домашней элементной базы резисторов про запас не будет иметь смысла, в рамках задачи изменения напряжения АП. Единственное, что стоит хранить дома - это диоды вида 2Д201В, каждый из которых будет гарантированно понижать напряжение примерно на 0.4В. И если потребуется понизить напряжение хоть на 8 вольт - можно впаять их 20 штук, и греться сильно они не будут никогда.
Мало того, существуют покупные стабилизаторы напряжения, которые и повышают, и понижают входное напряжение. Будет вставать вопрос с их охлаждением - но это уже другие проблемы; так как по цене стабилизаторы эффективнее диодов. Значит, вопрос трансформируется в другой: какие другие элементы нужно иметь для того, чтобы впаять в адаптер стабилизатор напряжения?

Рассматривая схемы подключения различных стабилизаторов, выяснилось, что всегда устанавливаются 2 конденсатора перед входом и после выхода стабилизатора - и идут в землю. Радиаторы устанавливаются по необходимости, если стабилизатор выделяет более 1Вт. Это диктует ряд дополнительных идей:
- если выбрасывается блок питания или материнская плата - можно снять с них все радиаторы и выпаять все конденсаторы, наполняя таким образом бесплатно свою элементную базу;
- на входе стабилизатора можно ставить любой альтернативный конденсатор, лишь бы вольтаж был >= номинальному и емкость >0 номинальной;
- на выходе стабилизатора нельзя устанавливать емкость больше номинальной, т.к. в момент пуска тока и зарядки емкости стабилизатору станет плохо.

Примеры цен модернизации ЗУ:
- диод 2Д201В в дорогом магазине "Чип и Дип" (поэтому и не рекомендую его) стоит 80 рублей (в других местах - 39 рублей). Понятное дело, когда я паял диодный каскад из 6-8 таких диодов, я их не покупал, а взял из излишков на работе (и подставку под диоды тоже);
- резистор С5-16В-5вт в "Чип и Дип" стоит 36 рублей. Значит, где-то можно найти за 18 (сам нашел за 13 и за 10 - лучший: С5-16В-10вт);
- для понижения напряжения от 5В USB до 4В мне потребовалось 2 резистора С2-23-2вт номиналом 5.6Ом и 2.4Ом, в "Чип и Дип" они стоили бешеную сумму: по 2 рубля 10 копеек каждый.

Итоги по статье:
- собираем все АП, разъемы и штекеры, чтобы в любой момент без знаний о радиоэлементах можно было простым конструктором собрать нужный АП;
- собираем все выпрямительные диоды (большой прямой ток, большая рабочая температура и габариты), чтобы припаивать их последовательно без каких-либо знаний о всяких делителях и стабилизаторах - и понижать напряжение альтернативного АП до необходимого;
- собираем все конденсаторы и радиаторы для установки их вместе с микросхемами;
- естественно, собираем все стабилизаторы напряжения, попадающиеся под руку.

(добавлено 20.04.2015): если адаптер питания со слабой силой тока (до 0.5А) - можно попробовать использовать понижающие напряжение стабилизаторы. Например, КР1157ЕН901А преобразует напряжение адаптера 12В в 9В, но выдаст силу тока не более 0.1А - чего хватает для питания дешевых мультиметров от розетки.

(добавлено 24.11.2015): можно использовать более дешевые диоды 2Д202В (они стоят по 8-11 рублей, и каждый понижает напряжение при нагрузке на 0.9В).

Обновлено ( 28.11.2015 09:57 )
 
 

Последние новости


©2008-2019. All Rights Reserved. Разработчик - " title="Сергей Белов">Сергей Белов. Материалы сайта предоставляются по принципу "как есть". Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).