Самолёт ULF-2

(долго и пристально смотрел на схемы, пытаясь найти ошибку)
Vitalich, ну что, наверное работать будут! Вторая схема с 555 немножко ИМХО перебор, но первая и третья - вполне себе. Особенно мне первая нравится, просто и без полевиков. Потому что полевики это хорошо, но не в самолёте. Молния долбанёт рядом - и ага. Так что тиристоры рулят, а ещё лучше тиратроны 🙂
 
Почему первая схема будет работать хуже замыкающего регулятора - уже примерно понятно. Если на выходе напряжение меньше 14 В в начале полупериода тока заряда, то транзистор поджигает тиристор, а закрыть он его уже не сможет, поэтому полупериод пройдет полностью, с зашкалом напряжения до 18 В. И конденсатор при токе 10А мало поможет. Если в следующем полупериоде вначале напряжение бортсети  больше 14 В, то тиристор не поджигается вообще. То есть ШИМ здесь реализовать не получается, полупериоды тока либо есть, либо нет. Может быть это снижает помехи радиоприёму, но не добавляет здоровья аккумулятору. Замыкающий РР следит за напряжением в течении полупериода, и как только оно начинает зашкаливать - сразу замыкает генератор, т. е. это ШИМ. Выбросов напряжения должно по идее совсем не быть.

Третья схема тоже не  безупречна: проблема, характерная для линейных ключей. Допустим, напряжение 13,9 В. Полевик открыт, ток полупериода пошёл в сеть, напряжение в сети начало расти. Постепенно открывается оптрон и постепенно напряжение на затворе снижается. Транзистор начинает закрываться, подача тока в сеть падает, транзистор перестаёт закрываться и остаётся в полузакрытом состоянии с током 5 А и напряжением 6 В. В каждом полупериоде история повторяется, => рассеиваемая транзистором мощность 30 Вт, а это немало. Может быть конденсатор 1 мкф добавиит ПОС и гистерезиса, не знаю,  сомневаюсь. Может наоборот, привести к самовозбуждению, это ещё и зависит от характера нагрузки.

Выходит так что вторая схема работает самым корректным образом: на 555 реализован триггер Шмитта, который чётко включает ключ и чётко его выключает, т. е. это единственная из трёх схема, где действительно реализована полноценная ШИМ. Правда, я не очень понимаю, зачем резистор 5К1 и два диода, почему бы не заземлить просто отрицательный вывод 555. Vitalich, зачем они там? А вот зачем: гистерезис у 555 будет очень зверский: между открытием и закрытием ключа треть напряжения сети, это 4 В! Т. е без этих элементов ключ не откроется, пока напряжение на батарее не упадёт эдак вольт до 10. Пришлось "проваливать" землю триггера, чтобы ключ вообще хоть иногда открывался. Это какое-то кривое решение проблемы, но наверное работает.
 
Спасибо за обзор. Правда для мен здесь много "китайской грамоты". Сам я сначала хотел просто поставить Р.Р. от "бурана" и все. Но прочитав про ваш случай озаботился.  Вот теперь совсем не знаю замыкать или размыкать? Как то трудно принять,что нормальную работу генератора обеспечивает  короткое замыкание его обмотки.
 
Vitalich, если обмотка выдерживает КЗ, то это самое простое и проверенное решение. Я думаю что со временем будет создана надёжная схема размыкающего РР на современной элементной базе, и она начнёт вытеснять классические регуляторы. Но эта задача нетривиальна, потому что классический тиристор в принципе нельзя закрыть (хотя есть и спец. типы), а для линейного регулятора нужен хороший триггер. Например, в схеме СМР-12 выше используются линейные ключи на полевиках и, опять-таки, триггеры Шмитта CD40106, которые имеют гораздо меньший гистерезис чем NE555,  порядка 1,5 В. То есть колебания напряжения в сети будут гораздо меньше. Осталось нарисовать регулятор, похожий на второй, но с CD40106.
 
Vitalich, попробуйте собрать такой регулятор. Я сам тоже собираюсь, но пока не знаю когда соберусь. Возможно, есть какие-то ошибки: конструктивная критика всех прохожих бурно приветствуется. Если не найдете подходяший стабилитрон - ставьте на меньшее напряжение + диоды в прямом направлении до нужного напряжения. Триггер я использовал HEF, для других производителей (СD, MOS, а то и К561ТЛ1) может понадобиться подбор напряжения стабилитрона. Ну и биполярные транзисторы  - маломощные npn и pnp (например, 2N3904 и 2N3906, для любителей Запада).
 

Вложения

  • Regulator.jpg
    Regulator.jpg
    36,6 КБ · Просмотры: 115
Есть еще тот момент что именно низковольная сеть и особенно квадратные импульсы в ней после шунтирущего регулирования дают большую помеху на рс с убогим ам типасоветских авиационных. Я думаю что размыкающие будут давать помеху еще сильнее. Представьте какая индуктивность в обмотках и вдруг разрыв- значит гдето будет искра. Ктати вот вам и ответ почему их нельзя применять. Забросы напряжения сильно  больше
 
Да, уважаемый Pisman, возможно придётся мне с Вами согласиться. И хотя полевик выдерживает 200 В, но что такое 200 В по сравнению со внезапным разрывом индуктивности с током! Правда, есть одна особенность. Причина перенапряжения в классической индуктивности - энергия магнитного поля, связанная с током в катушке, должна куда-то вдруг исчезнуть, исчезнуть она в катушке не может, а в генераторе - может! Энергия может подтолкнуть ротор, совершая механическую работу. Надо этот процесс в деталях обдумать.
 
энергия магнитного поля, связанная с током в катушке, должна куда-то вдруг исчезнуть, исчезнуть она в катушке не может
Она может и должна уйти в зарядку емкости, что снизит уровень скачка напряжения; в другой фазе емкость разярдится.
 
О, Владимир, только хотел это написать. Нужно добавить в мою схему ёмкость параллельно обмотке генератора. В остальных схемах она есть. Если, например, полюс магнита приближается к катушке, увеличивая магнитный поток через статор, то ток в обмотке размагничивает статор и возникает сила, тормозящая ротор. Если мы в какой-то момент перенаправим ток из нагрузки в конденсатор, то он будет заряжаться, пока ток не прекратится. А потом ток пойдёт в обратном нарпавлении, причём ротор начнёт притягиваться и ускоряться. Таким образом, энергия поля возвратится ротору. Конденсатор нужен очень хороший, чтобы выдерживал постоянно и 200 В, и 10 А. Лёгким он, к сожалению, не будет. К тому же, может пробиться изоляция обмотки генератора.
 
К тому же, может пробиться изоляция обмотки генератора. 

опять история из детства. именно такая. у меня была советская модель пожарного катера с двумя моторами. видимо на нем подразумевалось радиоправления и клеммы мотора были соединены через конденсатор. один мотор не работал. угадайте почему... 🙁
 
Конденсатор нужен очень хороший, чтобы выдерживал постоянно и 200 В, и 10 А. Лёгким он, к сожалению, не будет. К тому же, может пробиться изоляция обмотки генератора.
Прикиньте энергию, накапливаемую в этом конденсаторе  и убедитесь, что опасения насчет величины конденсатора беспочвенны; ток для конденсатора маловажен, а актуальна лишь емкость конденсатора, энергия цикла и допускаемое напряжение E= CU[sup]2[/sup]/2
 
Да, если этот конденсатор хоть на долю секунды отсоединится - что-то обязательно пробъётся. Вот сижу и думаю: надо такое на самолёте?
 
Да, если этот конденсатор хоть на долю секунды отсоединится - что-то обязательно пробъётся. Вот сижу и думаю: надо такое на самолёте?
А как он отсоединится? Ну, поставьте два, или три в параллель.
 
ток для конденсатора маловажен, а актуальна лишь емкость конденсатора, энергия цикла и допускаемое напряжение E= CU2/2
Индуктивность обмотки я оценил по частоте колебаний в контуре в 357 мкГн. При номинальном токе в 10А энергия магн. поля LI2/2=0,01785 Дж. При конденсаторе 0,5 мкф напряжение получается 267 В и слегка выше номинального для полевика. Лучше брать 1 мкф, тогда напряжение 189 В.

Ток для конденсатора совсем немаловажен: 10 А проходящие регулярно через тонкую фольгу могут её повредиить или перегреть.
 
Ток для конденсатора совсем немаловажен: 10 А проходящие регулярно через тонкую фольгу могут её повредиить или перегреть.
Конденсаторы бывают разными - в т.ч. электролитические и керамические.
В институте приходилось заниматься импульсными источниками питания - сотни ампер гонялись без проблем.
 
А тем временем я всё-таки собрал и испытал схему. Ну, конечно без самолёта и двигателя, с лабораторным источником вместо генератора. В каком-то смысле получилась ШИМ, но очень низкочастотная. Транзистор при зарядном токе в 2,45 А без радиатора совсем холодный, градусов 35. Как нагрузку я подключил галогенку 20 Вт чтобы был расход энергии. Аккумулятор вполне приближённый к боевому, 12 а.ч. Ключ открывается, и за секунд 15 напряжение повышается до 13,95 В. Ключ закрывается секунд на 10, напряжение падает до 13,1 В, после чего ключ открывается и цикл повторяется. Перенапряжений никаких нет, недонапряжений тоже, колебания в допустимых пределах бортсети. У такой схемы есть огромное преимущество перед замыкающей в каждом полупериоде: она совсем не даёт помех радиоприёму. Но аккумулятор постоянно "работает", разряжается и заряжается в пределах 0,1% ёмкости. Кто знает, не повредит ли такая работа ему со временем? Это, конечно, не полноценный цикл "заряд" - "разряд", но за час полёта проходит 120 циклов!
 
Но аккумулятор постоянно "работает", разряжается и заряжается в пределах 0,1% ёмкости. Кто знает, не повредит ли такая работа ему со временем?
Вообще-то, это называют "тренировка" - правда, с бОльшими величинами заряда-разряда. Никаких последствий быть не должно и ресурс аккумулятора никак не снизится.
 
А тем временем я всё-таки собрал и испытал схему. 

   
Вот, я тоже думаю , что в электрики лучше отрубать, чем коротить. 🙂
А кроме шуток: хотелось бы посмотреть как в натуре выглядит ваш Р.Р.
 
Vitalich, он пока никак не выглядит: собран на весу на пластинке стеклотекстолита. Сначала его нужно отладить, поэтому я не люблю печатные платы. Обязательно придётся что-то переделывать  😉

Но принципиально мой жребий уже брошен: встроил новый генератор без утолщения провода обмоток, так что буду возиться с размыканием.
 

Вложения

  • IMG_3030a.JPG
    IMG_3030a.JPG
    99,6 КБ · Просмотры: 111
Ну вот, вроде работает размыкающий регулятор. В схему я внёс кое-какие изменения, триггер теперь стоит 74LS14 (даже не он, а его аналог DL074D, выдерживающий перенапряжения по питанию, в отличие от оригинала). Гистерезис около 1 В (вкл. 13 В, выкл. 14 В). Последний БТ надо ставить высоковольтный. Повесил стабилитрон по питанию микросхемы, после того как сжёг одну из-за отключения аккумулятора при заряде (на лету). При подключении трансформатора к сети сгорели один за другим два регулятора 78L05, но после установки стабилитрона на 30 В по питанию вроде с тех пор регулятор работает. Вместо генератора на видео используется сетевой трансформатор 20 В 2,2 А. В середине видео я подключил две галогенки по 20 Вт, сразу видно как возрасла скважность импульсов. На радио из помех слышны только слабые щелчки раз в секунду. Светодиод выведу на приборную панель, поскольку его мигание очень информативно и свидетельствует не только о работоспособности схемы, но и о токах заряда, разряда и на сколько % генератор загружен нагрузкой. Ни один стрелочный прибор не даст столько информации о состоянии системы.  Буду ставить на самолёт и... как в том анекдоте:
"Стюардесса в салоне нового лайнера объявляет о то, что находится в самолете:
- На первой палубе - багаж, на второй - бар, на третьей - поле для гольфа, на четвертой бассейн.
И добавляет:
- А теперь, господа, пристегнитесь. Сейчас со всей этой хернёй мы попробуем взлететь."
[media]https://youtu.be/f7rar4Lb84g[/media]
 
Назад
Вверх