Данный раздел запрещён для просмотра детьми

Материалы данного раздела могут содержать информацию, запрещенную для детей, согласно нормам установленным Федеральным законом "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".

Гражданская радиосвязь / Всё на форуме / Вопросы и ответы - конструирование электроники

Помогите разобраться с запутанной схемой велосипедной фары.

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Сразу скажу, задача не из легких.

Фара питается от динамовтулки, которая по схемам замещения источником электроэнергии является "источником переменного тока", а вот напряжение у нее прыгает в очень широких пределах.

Схема запитывает от динамки лампу накаливания 6В 2.4Вт так, что при наборе скорости 10км/ч лампа выходит на полную мощность, от дальнейшего увеличения скорости яркось ее свечения не зависит. Плюс обеспечивает включение лампы от освещенности на улице, стоит фотодатчик.

Схема собрана на ОУ, но... даже то, как этот ОУ запитывается - неясно.
Собсно вопросы:

0. Что это вообще такое? Стабилизатор тока, я так понимаю, не стабилизатор напряжения.
1. Выпрямляет ли схема переменку или только стабилизирует до 6в.
2. Как запитывается ОУ.
3. Как происходит стабилизация широкого диапазона входных напряжений и токов динамки?

Силовая часть
http://savepic.net/3622966.htm
Radiotrance
Управление
http://savepic.net/3627062.htm
Radiotrance

Записано: 4003 дн 1 час 31 мин 12 сек назад (09.05.2013, 21:41:03)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

> 0. Что это вообще такое?

Это стабилизатор светового потока через изменение сопротивления каналов полевиков.
Фотодиод должен быть установлен так, что бы на него попадал свет фары.
КПД устройства просто наидерьмовейшее, схема бросовая.
Сейчас так никто делать бы не стал, сейчас везде рулят используя ШИМ (PWM).

> 1. Выпрямляет ли схема переменку
Нет не выпрямляет (по этому и 2 транзистора в ключе, один одну полуволну пропускает настолько насколько его приоткрыл операционник, второй другую полуволну).
Диодный мост и 1 транзистор - было бы более элегантное решение.

> или только стабилизирует до 6в.
Не стабилизирует, а гасит на себе "излишек" напряжения (переводит в тепло), при этом через фару течёт ток который определяется обратной связью через фотодиод (поддерживает заданную яркость лампы).

> 2. Как запитывается ОУ.
Из схемы непонятно как, да и не важно. Так просто делать не надо.

> 3. Как происходит стабилизация широкого диапазона входных напряжений и токов динамки?
Плохо происходит, просто сливают в тепло излишек напряжения (и соответственно усилий).

Записано: 4003 дн 1 час 19 мин 6 сек назад (09.05.2013, 21:53:09)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Спасибо за ответ, но все сложнее.

0. Фотодиод не управляет стабилизацией светового потока и не воспринимает свет от фары. Вообще в другую сторону направлен. Он воспринимает освещенность на улице и включает фару, когда смеркается.

1. Транзисторы в ключе включены последовательно, как они могут пропускать один одну полволну, другой другую? Да и шины затвора и истока у них общие, запараллелены, то есть открываться и закрываться должны одновременно. Или я ошибаюсь?

3. В том и фишка, что излишек усилий в тепло не сливается - он просто не потребляется. Колесо крутится с одинаковым сопротивлением на любой скорости. Фара просто берет сколько ей надо.

Так что схемка позаковыристей.

Записано: 4003 дн 1 час 8 мин 0 сек назад (09.05.2013, 22:04:15)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Если что, диапазон напряжений динамки от 5 до 100в. Просто так ШИМ туда не воткнуть.
http://www.youtube.com/watch?v=pjuJmwMGzxQ

А вот ток примерно постоянен - 0.5A и больше не дает.

Записано: 4003 дн 1 час 3 мин 6 сек назад (09.05.2013, 22:09:09)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Никаких заковырок в схеме нет.
Вообще никаких.
Всё просто как каменный топор.
Схемотехника 50х годов прошлого века, правда с применением более-менее современной элементной базы (конца прошлого века).

Если ещё и не фотопоток стабилизируется, то тогда выбросить этот фотодиод, значит банальный компенсационный стабилизатор в который запилили ещё и фотодиод.
Смотрел бегло, вот и подумалось что фотодиод несёт хоть какую то полезную а не вредную функцию.

На всякий случай схема в виде одной картинки, что бы не рисовать в голове красные линии между двумя кусочками туалетной бумаги:

Как по-вашему реализована волшебная функция "Фара просто берет сколько ей надо."?
Даю подсказку: никак.
Что бы брать столько сколько надо, нужен импульсный режим работы, то есть берём 0,1 секунды 100 вольт, запасаем (в конденсаторе или магнитном поле дросселя), а раздаём нагрузке 1 секунду 10 вольт.
В данной схеме и намёка нет на такой режим работы.

Приложены файлы: f2290-0.jpg

Записано: 4003 дн 0 час 55 мин 27 сек назад (09.05.2013, 22:16:48)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Хорошо, но хотелось бы понять работу хотя бы силовой части схемы.

Как именно происходит стабилизация свечения лампы и как идет ток обоих полуволн через полевики?
Что делает ОУ, как стабилизирует ток через лапму?

Если все действительно просто как топор, написали бы.

Записано: 4003 дн 0 час 39 мин 6 сек назад (09.05.2013, 22:33:09)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Фотодиод задействуется при 4м положении переключателя, при среднем (2 замкнуто с 3) фара всегда горит.
Для простоты можно рассмотреть только этот случай.

Записано: 4003 дн 0 час 38 мин 3 сек назад (09.05.2013, 22:34:12)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Что бы всё было "берёт сколько нужно" схемотехника должна быть такой:

Внутри микрохи соответственно ключик который подаёт питание через себя на дроссель и нагрузку + схема которая вырабатывает импульсы переменной скважности некой частоты (порядка 80000 Гц).
Ширина импульса тем больше, чем ниже напряжение от генератора, в минимуме напряжения генератора ключик открыт всегда, в максимуме почти всегда закрыт.
В промежутках между открытием ключика энергия запасённая в магнитном поле дросселя передаётся в нагрузку.
В тепло теряется минимум (ключ либо открыт и его сопротивление доли ома и потери на нём ничтожны, либо закрыт и его сопротивление очень велико и ток через него не течёт, опять же потери ничтожны).
По сути потери тут только на сопротивлении провода которым намотан дроссель + потери в NP переходе диодов, но с применением современных шоток это падение порядка 0,2 вольта.

Более подробно о принципе работы таких стабилизаторов можно прочитать например здесь:
DC-DC преобразование
Дихальт замечательную статью написал.

Но!
Применительно к генератору во втулке, если он действительно генерирует до 100 вольт, возникает проблема с элементной базой: промышленность не выпускает однокристальных мощных (более 0,5 ампера) преобразователей с входным напряжением более 60 вольт.
Придётся городить на MC34063 + внешние ключик.
В принипе нарисовать схему дел на 5 минут, нужно только знать какой ток нужен фаре и реально максимальное напряжение генератора.

Теперь, о главном ужасе который заложил горе конструктор в горе схему с которой началось обсуждение:
в схеме в параллель генератору стоит двунаправленный стабилитрон!
В чём ужас?
На максимальных оборотах генератор разовьёт максимальное напряжение, стабилитрон откроется и начнёт сливать через себя мощность, начнёт греться. Стабилитроны не расчитаны на долговременное рассеивание мощности, он перегреется выйдет из строя и начнёт уже откровенно коротить генератор, а тут уже всё зависит от толщины проводов и КПД генератора. Если провода толстые а КПД высоко, то наступит "экстренное торможение с смачным дымом с обмоток генератора".
Так или иначе ушатать с такой схемой генератор очень даже реально. Конечно при этом спасти копеечный операционник, пару рублёвых транзисторов .)

Приложены файлы: f2293-0.jpg

Записано: 4003 дн 0 час 30 мин 34 сек назад (09.05.2013, 22:41:41)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

> Хорошо, но хотелось бы понять работу хотя бы силовой части схемы.

Мне бы тоже хотелось но увы это невозможно, точно так же как невозможно разобраться что же я хотел сказать вот этим набором символов:
"д эо поу па как о"

Проще говоря: представлена не полная схема, а я я не тепелат и не цыганская бабушка.
Выбрось и забудь.
И обходи стороной того, кто тебе дал ту схему .) Лучше даже пни его за такую схему в пах .)))

Записано: 4003 дн 0 час 26 мин 6 сек назад (09.05.2013, 22:46:09)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Ах, да на счёт импульсных девайсов ещё статейка моя есть, вот здесь:
Как работают импульсные преобразователи напряжения? Статья для начинающих.

И небольшой обзор микрох:
Микросхемы DC-DC преобразователей

Записано: 4003 дн 0 час 22 мин 34 сек назад (09.05.2013, 22:49:41)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Давай на ты.

Про то, как сделать по-другому, как работают импульсники - очень интересно, но в другой раз. Нужно понять, как работает то, что дано.

А это мне не "кто-то дал", это абсолютно рабочая схема, срисованная мной с фары. Схема полная, проверенная на 10 раз, единственное, в чем мог ошибиться - неверно считать код с SMD элемента. Все соединения именно такие.

На входе - не стабилитрон, а супрессор, у него напряжение лавинного пробоя 110В, чисто для защиты. Не надо было его вообще рисовать, раз путает.
На выходе стоит такой же, но на 8В (лампа на 6В)

И ничего этой схемой не ушатать. Серийная фара далеко не китайского производителя.
Вопросы прежние - как именно это работает.

Я сразу предупредил - штука абзац какая замороченная.

Записано: 4003 дн 0 час 13 мин 51 сек назад (09.05.2013, 22:58:24)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

...а если думаешь, что я где-то ошибся, я тебе плату привезу:)

Записано: 4003 дн 0 час 11 мин 31 сек назад (09.05.2013, 23:00:44)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Так, если срисовано с рабочей схемы ТО ПОЧЕМУ НЕ ЕДИНОЙ СХЕМОЙ, ПОЧЕМУ НА ДВУХ РАЗНЫХ БУМАЖКАХ?
Поглумиться небось? .)))

Если ты рисовал, то скажи:
1) Откуда и куда слева на право идут провода сверху и снизу, на клочке, где нарисован операционник?
2) Откуда взялись данные вроде подписей "+" и "-" рядом с некими проводами?

Да я не думаю что ты ошибаешься, просто вижу, что это параметрический стабилизатор а уж как работает параметрический стабилизатор то я знаю.
Точнее на схеме два параметрических стабилизатора:
1) на биполярных транзисторах - класика, вот подобная схема: Принципиальная схема КСН
Схема отсюда: Стабилизаторы напряжения

2) Стабилизатор/ключик на полевиках, схема несколько отлична от классики, но это связано с тем, что рулить надо 2 полуволнами (переменкой), в общем схема очень подобна вот этой:
ссылка на картинку
Соответственно взято отсюда: Экономичный стабилизатор с полевым транзистором

Можно отчётливо видеть, что ОУ питается тем напряжением, что сам и стабилизирует, аналогично и в схеме, которую привёл ты.

Так как нет полной схемы нормально нарисованной, а не на двух клочках бумаги и не полной, то остальное, между этими двумя стабилизаторами я и дорисовал мозгом.
Тебе ведь были важны общие принципы работы приведённой тобой схемы а не что куда именно соединено.

К слову: супрессор - тот же стабилитрон, только с более резкой ВАХ и большей рассеиваемой мощности.
Всё одно: откроется, нагреется и "моментом в море" .)

А плату то мне зачем привозить?
Себе бы я такое делать не стал на вел.
Будь у меня на веле генератор энергии, я бы использовал ШИМ для таких целей (стабилизации напряжения или тока).
Более того, я бы сливал из генератора энергию при торможении (повесил датчик на ручку тормоза) в какой ни будь аккумулятор и превращал бы генератор питаемый от этого аккумулятора в мотор при разгоне (не забываем принцип обратимости электромашин).

Записано: 4002 дн 23 час 12 мин 54 сек назад (09.05.2013, 23:59:21)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

P.S. "Замороченная" схема, это когда типа как то так: схема, так: схема или вот так: схема хотя эти схемки простые, это когда то они казались мне мудрёными .)

Записано: 4002 дн 22 час 58 мин 59 сек назад (10.05.2013, 00:13:16)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

На двух бумажках потому, что схема достаточно объемная и четко делится на две части.
Так было удобнее рисовать.

Вот одним куском, забили в софт для моделирования, может чего выйдет.
http://savepic.org/3457599.png

Изучаю твои ссылки, требуется время.

Всё одно: откроется, нагреется и "моментом в море".
Нет. Связке фара+динамка 3 года. Стоит с завода.
http://www.bumm.de/
Работает и работать будет.

Будь у меня на веле генератор энергии, я бы использовал ШИМ
Повторю ссылку на электрический тест динамовтулки.
http://www.youtube.com/watch?v=pjuJmwMGzxQ
Оцени диапазон выдаваемых напряжений без нагрузки. От ШИМа останутся рожки да ножки.
Зато с нагрузкой постоянен ток - 0,5А, и это максимальный ток динамки. Напруга будет в районе 6в, мощность - 3Вт. А это передний и задний фонарь и ВСЕ. Никаких лишних ватт, усилий и перевода в тепло - больше мощности она просто не даст, потому и импульсник тут не нужен.

Вот нафига они в фаре столько наворотили?

Записано: 4002 дн 22 час 48 мин 59 сек назад (10.05.2013, 00:23:16)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Да ничего они не наворачивали, говорю же схема тривиальная и проста.
Наворотили, это когда "трёхфазный синхронный импульсный стабилизатор переменного напряжения с защитой от превышения тока и напряжения" - корпусов 20 микросхем в половине которых по 4 ОУ, в другой половине по паре логических элементов типа D-триггеров или куче элементов типа 2И-НЕ/4ИЛИ.

Скорее у динамки не ток максимальный 0,5А а мощность максимальная вроде 3 ватта, то есть очень малый КПД (малая магнитная связь между статором и ротором), как раз для организации ниспадающей нагрузочной характеристики.
Если так, то да супрессор 6 ватт рассеит, да и сам генератор хоть при коротком замыкании не сгорит.
Просто обычно я полагаю что если нечто есть генератор напряжения, то у него высокий КПД, настолько высокий, что если закоротить обмотки, то вал просто невозможно провернуть руками, а если его всё же удастья провернуть, например ломом, то с обмоток дым пойдёт тут же (т.е. КПД не ниже 95%).

На счёт ШИМ`а который умрёт от 150 вольт или 200 вольт, не стоит забывать, что ШИМ`ом рулят и движками башенных кранов запитанных от 380 вольт (440 вольт действующее) и мощности там десятки-сотни киловатт.

Не знаю, наверно я просто зажрался что ли... В том плане, что если уж делать что то то с КПД не ниже 85%, а лучше 97%, ну и что что это требует горсть элементов .)

Вот, теперь по законченной схемы можно уже всё точно сказать.
Прилеплю ка я её к сообщению, а то нафиг нужен какой то savepic.org, когда всё здесь разместить можно.

На элементах Q1, Q2 собран классический параметрический стабилизатор который питает ОУ.
D1 - выпрямитель напряжения, для питания этого стабилизатора и ОУ, который бы не пережил переменку.

Q3 и Q4 - ключевой элемент для отлова воздействий на фотодиод/ключи второго стабилизатора, который занимается именно лампой накаливания.

Не забудь к Q3 и Q4 нарисовать обратные диоды, это может оказаться важно для понимания как же 2 ключика, которые предназначены для пропускания или не пропускания постоянного тока могут рулить переменным током при данной схеме включения без каких либо диодных мостов.
То есть внутри у ключей схемы вот такие: ссылка на картинку
Диод технологический, то есть он штука паразитная, но неизбежная, однако в принципе полноценный диод рассчитанный на полный ток ключика, только в другую сторону.

А то нарисовал проводов в воздух, всяких точек А,Б,~ - чёрт ногу сломит.

Приложены файлы: f2308-0.png

Записано: 4002 дн 22 час 16 мин 9 сек назад (10.05.2013, 00:56:06)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

А здесь нарисовано ровно то же, что и в первом посте. Конечно, более наглядно и приятно, но абсолютно то же самое.

У динамки максимальный ток - 0.5A. Это не вопрос, посмотри видео, где ее нагружают амперметром - по сути КоЗой.

С твоими комментариями многое стало понятнее, кроме главного - что делает схема. :)

1. ~~Что реализуется на ОУ~~? Он управляет полевиками в ключевом режиме (закрыт - открыт на полную), или в линейном (ограничение тока через полевики, работа в их активной области с потерями на нагрев). Иными словами - ОУ стабилизирует энергию динамки, или лишь пропускает-не пропускает ее, реализуя только лишь фотодатчик и выключатель?
В первом случае имеет место речь о КПД, во втором - сам понимаешь.

2. ~~Как запитывается стабилизатор питания ОУ~~? К нему через диод идет один из контактов по переменке, а второй - только на мосфет, который по идее заперт. Каким образом стабилизатор получает питание сам? На примере бы: рассмотреть прохожденеи первой полуволны (вверху +50в, внизу -50в) и второй (соответственно).

3. ~~Значит, на выходе схемы переменка?~~ А все, что делает эта схема - ... впрочем, об этом я спросил в первом вопросе.

Записано: 4002 дн 11 час 21 мин 34 сек назад (10.05.2013, 11:50:41)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Провода уходящие "за край листа" и оба входа ОУ на земле, как это в первом рисунке и схема на втором - не одно и то же.

Записано: 4002 дн 7 час 37 мин 5 сек назад (10.05.2013, 15:35:10)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Так нарисовалось. Что тебе провода? Это просто шины питания постоянки в управляющей части схемы.
Входы ОУ не на земле, а на переключателе. Я думал, это понятно, но видимо рисую недостаточно ясно.

На основные вопросы ответа не будет?

Записано: 4002 дн 7 час 12 мин 47 сек назад (10.05.2013, 15:59:28)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

так написал же всё уже.
Про питание через фет - про технологический диод не забывай.

Записано: 4002 дн 6 час 51 мин 31 сек назад (10.05.2013, 16:20:44)

Спутник из Новосибирск - Новосибирская обл

Ок, стабилизатор запитывается через диод в мосфете, а так же на этом диоде падает 0.25Вт в рабочем режиме горения лампы (0.5A*0.5V), так что КПД хуже чем если бы этой схеме не было.

Остальные вопросы в силе еще. Как минимум первый. Что на выходе переменка экспериментально проверил уже.

Записано: 4002 дн 6 час 48 мин 30 сек назад (10.05.2013, 16:23:45)

Страницы в теме:
1 2

Бросить друзьям ссылку на тему:

Если это интересная тема, дайте людям на неё ссылку:

http://27kb.ru/zou.php?f=901&message=2284

О сайте
Правила сайта

Обратная связь Рекламодателям

Сотрудничество