Wysokonapięciowy zasilacz do lamp i wyświetlaczy Nixie
Wstęp
Urządzenie to powstało głównie z zamiarem wykorzystania go do zasilania lamp Nixie, które miały posłużyć do budowy zegarka. Napięcie wyjściowe zasilacza jest regulowane za pomocą potencjometru, aby można było go wykorzystać do zasilania różnego rodzaju lamp. Możemy zatem uzyskać od 100V do 300V napięcia stałego. Przedstawiony prototyp został wykonany na płytce uniwersalnej, powstała jednak również płytka PCB, której projekt zostanie załączony w dalszej części.
UWAGA: UKŁAD TEN GENERUJE NAPIĘCIA DO 300V, NALEŻY WIĘC ZACHOWAĆ SZCZEGÓLNĄ OSTROŻNOŚĆ PODCZAS JEGO MONTAŻU, POD ŻADNYM POZOREM NIE WOLNO DOTYKAĆ URZĄDZENIA, GDY JEST POD NAPIĘCIEM
Schemat
Cewka zastosowana w obwodzie ma za zadanie wytworzyć duży skok napięcia. Sposób ten jest wykorzystywany w bardzo wielu przetwornicach podwyższających napięcie. Zasada działania takiego układu jest stosunkowo prosta. W momencie, gdy przez cewkę przestanie płynąć prąd, pojawia się na niej napięcie samoindukcji. Sterując tranzystorem MOSFET przepuszczamy przez cewkę prąd w odpowiednich odstępach czasu. Cewka jest „ładowana” do momentu, aż natężenie pola magnetycznego wewnątrz niej nie wzrośnie do poziomu maksymalnego, wtedy to cewka stanowi zwarcie. Nie ma możliwości dalszego zwiększania natężenia pola, cewka zostaje niejako nasycona. Kiedy punkt ten zostanie osiągnięty (lub chwilę przed jego osiągnięciem) tranzystor wyłącza się, odcinając przepływ prądu przez cewkę i powodując tym samym wystąpienie gwałtownego skoku napięcia na niej skierowanego przeciwnie do kierunku wcześniejszego przepływu prądu. Napięcie na cewce teoretycznie będzie rosło w nieskończoność, dopóki pomiędzy jej wyprowadzeniami nie zacznie płynąć prąd. W rzeczywistości występują pojemności pasożytnicze, nawet w obrębie samej cewki, możemy również celowo połączyć cewkę z kondensatorem, co w efekcie spowoduje pojawienie się obwodu rezonansowego, jego napięcie wyjściowe będzie oscylowało. Jeśli Dobroć takiego obwodu będzie duża, pojawi się przepięcie, napięcie wyjściowe będzie wyższe, niż napięcie zasilające. Dioda służy wyprostowaniu tego napięcia, zamieniając je w napięcie stałe. Konieczne jest jednak dodatkowe jego przefiltrowanie, za pomocą kondensatora, który wygładzi napięcie wyjściowe, dzięki czemu otrzymamy w miarę stabilne napięcie stałe, którym możemy zasilić na przykład lampy Nixie.
Elementy
Kilka szczegółów dotyczących elementóww wykorzystanych do budowy zasilacza.
Element L1 to cewka o indukcyjności 100uH 1A. Cewka ta w zależności od tego, gdzie ją kupimy może mieć różne wymiary, dlatego na zaprojektowanej płytce pozostawiono na nią nieco więcej miejsca. Elementy R17 i R18 powinny mieć tolerancję rzędu 1%, celem uzyskania jak największej stabilności. Element D1 to ultraszybka dioda o napięciu 400V, można zastosować takie diody, jak BAV21, UF4004, UF4007, MUR140 lub MUR160.
Płytka drukowana
Płytka drukowana została zaprojektowana w programie DipTrace na podstawie załączonego wyżej schematu. Na zdjęciach nie ma zmontowanej, gotowej płytki, ze względu na to, że taka wersja układu pojawi się dopiero w kolejnym projekcie autora – zegarze wyświetlającym godzinę za pomocą lamp Nixie. Na płytce pozostawiono miejsce na duży radiator, mimo, iż prawdopodobnie nie będzie konieczne jego stosowanie. Po lewej stronie płytki znajduje się podłużna przestrzeń przeznaczona na zamontowanie cewki. Nieco niżej, po prawej stronie znaleźć można złącza „Anoda” i „Katoda”, są to złącza przeznaczone do zasilania lamp. Schemat, wzór płytki oraz wzór ścieżek gotowych do wydrukowania i naniesienia na płytkę znajdują się w załączniku.
ZAŁĄCZNIK
Płytka prototypowa
Przed wykonaniem płytki niektórzy będą chcieli z pewnością sprawdzić działanie całego układu „na sucho”. Aby ułatwić sobie budowanie obwodu na takiej płytce warto posługiwać się schematem układu, nie zaś wzorem płytki oraz rozpocząć od umieszczenia w płytce układu NE555. Po zamontowaniu układu scalonego należy niezwykle dokładnie zacząć rozmieszczać elementy składające się na gałęzie dochodzące do poszczególnych wyprowadzeń układu, zwracając uwagę na to, aby jednocześnie kompletować tylko jedną gałąź. Po złożeniu całego układu warto raz jeszcze sprawdzić poprawność jego montażu oraz upewnić się, że wyprowadzenia różnych elementów nie są ze sobą przypadkowo zwarte.
KOLEJNE OSTRZEŻENIE, NIE NALEŻY DOTYKAĆ PŁYTKI, PODCZAS, GDY UKŁAD JEST POD NAPIĘCIEM. POD ŻADNYM POZOREM. ZACHOWAJCIE SZCZEGÓLNĄ OSTROŻNOŚĆ. PORAŻENIE PRĄDEM W TYM WYPADKU MOŻE SIĘ SKOŃCZYĆ KALECTWEM LUB ŚMIERCIĄ.
Autor użył dużego potencjometru, w celu łatwej regulacji napięcia wyjściowego, a następnie zostawił pracujący układ obciążony lampą Nixie na około pół godziny w celu sprawdzenia poprawności jego działania oraz wytwarzanych przez niego temperatur. Zarówno temperatura cewki, jak i tranzystora MOSFET nie wzrosła znacząco, dlatego autor zadecydował o niestosowaniu dodatkowego radiatora.
Jasność lamp Nixie
Na poniższych zdęciach można zobaczyć kilka lamp Nixie w akcji.
Konstrukcja ta jest elementem projektu zegarka, który do wyświetlania godziny używa właśnie lamp Nixie zasilanych za pomocą prezentowanego układu. Zasilacz ten może jednak znaleźć zastosowanie nie tylko w konstrukcjach lampowych, ale również w wielu innych rzeczach. Wspomniany zegar można znaleźć pod linkiem: Link
Źródło:Link
Wstęp
Urządzenie to powstało głównie z zamiarem wykorzystania go do zasilania lamp Nixie, które miały posłużyć do budowy zegarka. Napięcie wyjściowe zasilacza jest regulowane za pomocą potencjometru, aby można było go wykorzystać do zasilania różnego rodzaju lamp. Możemy zatem uzyskać od 100V do 300V napięcia stałego. Przedstawiony prototyp został wykonany na płytce uniwersalnej, powstała jednak również płytka PCB, której projekt zostanie załączony w dalszej części.
UWAGA: UKŁAD TEN GENERUJE NAPIĘCIA DO 300V, NALEŻY WIĘC ZACHOWAĆ SZCZEGÓLNĄ OSTROŻNOŚĆ PODCZAS JEGO MONTAŻU, POD ŻADNYM POZOREM NIE WOLNO DOTYKAĆ URZĄDZENIA, GDY JEST POD NAPIĘCIEM
Schemat
Cewka zastosowana w obwodzie ma za zadanie wytworzyć duży skok napięcia. Sposób ten jest wykorzystywany w bardzo wielu przetwornicach podwyższających napięcie. Zasada działania takiego układu jest stosunkowo prosta. W momencie, gdy przez cewkę przestanie płynąć prąd, pojawia się na niej napięcie samoindukcji. Sterując tranzystorem MOSFET przepuszczamy przez cewkę prąd w odpowiednich odstępach czasu. Cewka jest „ładowana” do momentu, aż natężenie pola magnetycznego wewnątrz niej nie wzrośnie do poziomu maksymalnego, wtedy to cewka stanowi zwarcie. Nie ma możliwości dalszego zwiększania natężenia pola, cewka zostaje niejako nasycona. Kiedy punkt ten zostanie osiągnięty (lub chwilę przed jego osiągnięciem) tranzystor wyłącza się, odcinając przepływ prądu przez cewkę i powodując tym samym wystąpienie gwałtownego skoku napięcia na niej skierowanego przeciwnie do kierunku wcześniejszego przepływu prądu. Napięcie na cewce teoretycznie będzie rosło w nieskończoność, dopóki pomiędzy jej wyprowadzeniami nie zacznie płynąć prąd. W rzeczywistości występują pojemności pasożytnicze, nawet w obrębie samej cewki, możemy również celowo połączyć cewkę z kondensatorem, co w efekcie spowoduje pojawienie się obwodu rezonansowego, jego napięcie wyjściowe będzie oscylowało. Jeśli Dobroć takiego obwodu będzie duża, pojawi się przepięcie, napięcie wyjściowe będzie wyższe, niż napięcie zasilające. Dioda służy wyprostowaniu tego napięcia, zamieniając je w napięcie stałe. Konieczne jest jednak dodatkowe jego przefiltrowanie, za pomocą kondensatora, który wygładzi napięcie wyjściowe, dzięki czemu otrzymamy w miarę stabilne napięcie stałe, którym możemy zasilić na przykład lampy Nixie.
Elementy
Kilka szczegółów dotyczących elementóww wykorzystanych do budowy zasilacza.
Element L1 to cewka o indukcyjności 100uH 1A. Cewka ta w zależności od tego, gdzie ją kupimy może mieć różne wymiary, dlatego na zaprojektowanej płytce pozostawiono na nią nieco więcej miejsca. Elementy R17 i R18 powinny mieć tolerancję rzędu 1%, celem uzyskania jak największej stabilności. Element D1 to ultraszybka dioda o napięciu 400V, można zastosować takie diody, jak BAV21, UF4004, UF4007, MUR140 lub MUR160.
Płytka drukowana
Płytka drukowana została zaprojektowana w programie DipTrace na podstawie załączonego wyżej schematu. Na zdjęciach nie ma zmontowanej, gotowej płytki, ze względu na to, że taka wersja układu pojawi się dopiero w kolejnym projekcie autora – zegarze wyświetlającym godzinę za pomocą lamp Nixie. Na płytce pozostawiono miejsce na duży radiator, mimo, iż prawdopodobnie nie będzie konieczne jego stosowanie. Po lewej stronie płytki znajduje się podłużna przestrzeń przeznaczona na zamontowanie cewki. Nieco niżej, po prawej stronie znaleźć można złącza „Anoda” i „Katoda”, są to złącza przeznaczone do zasilania lamp. Schemat, wzór płytki oraz wzór ścieżek gotowych do wydrukowania i naniesienia na płytkę znajdują się w załączniku.
ZAŁĄCZNIK
Płytka prototypowa
Przed wykonaniem płytki niektórzy będą chcieli z pewnością sprawdzić działanie całego układu „na sucho”. Aby ułatwić sobie budowanie obwodu na takiej płytce warto posługiwać się schematem układu, nie zaś wzorem płytki oraz rozpocząć od umieszczenia w płytce układu NE555. Po zamontowaniu układu scalonego należy niezwykle dokładnie zacząć rozmieszczać elementy składające się na gałęzie dochodzące do poszczególnych wyprowadzeń układu, zwracając uwagę na to, aby jednocześnie kompletować tylko jedną gałąź. Po złożeniu całego układu warto raz jeszcze sprawdzić poprawność jego montażu oraz upewnić się, że wyprowadzenia różnych elementów nie są ze sobą przypadkowo zwarte.
KOLEJNE OSTRZEŻENIE, NIE NALEŻY DOTYKAĆ PŁYTKI, PODCZAS, GDY UKŁAD JEST POD NAPIĘCIEM. POD ŻADNYM POZOREM. ZACHOWAJCIE SZCZEGÓLNĄ OSTROŻNOŚĆ. PORAŻENIE PRĄDEM W TYM WYPADKU MOŻE SIĘ SKOŃCZYĆ KALECTWEM LUB ŚMIERCIĄ.
Autor użył dużego potencjometru, w celu łatwej regulacji napięcia wyjściowego, a następnie zostawił pracujący układ obciążony lampą Nixie na około pół godziny w celu sprawdzenia poprawności jego działania oraz wytwarzanych przez niego temperatur. Zarówno temperatura cewki, jak i tranzystora MOSFET nie wzrosła znacząco, dlatego autor zadecydował o niestosowaniu dodatkowego radiatora.
Jasność lamp Nixie
Na poniższych zdęciach można zobaczyć kilka lamp Nixie w akcji.
Konstrukcja ta jest elementem projektu zegarka, który do wyświetlania godziny używa właśnie lamp Nixie zasilanych za pomocą prezentowanego układu. Zasilacz ten może jednak znaleźć zastosowanie nie tylko w konstrukcjach lampowych, ale również w wielu innych rzeczach. Wspomniany zegar można znaleźć pod linkiem: Link
Źródło:Link
Cool? Ranking DIY
