Генератор 60 герц для питания двигателя

deemon

Member
Недавно в теме про MC преамп я писал про переделку старого проигрывателя Garrard Zero 100 с синхроным движком , рассчитанным на напряжение сети 120 вольт и частоту 60 герц . Так как я не хотел делать отдельный блок преобразователя частоты , то классическое решение (генератор + УНЧ с повышающим трансом ) применить было невозможно из-за присутствия там двух трансформаторов , и я решил применить нетрадиционное решение - высоковольтный УНЧ-генератор , питаемый напрямую от сети , без трансформатора . В самом деле , если выпрямить сеть 220 вольт , то получится примерно 300 вольт постоянки , и если от этого напряжения запитать выходной каскад УНЧ , то максимальная амплитуда на выходе УНЧ будет 150 вольт , что соответствует переменному напряжению 110 вольт на выходе , что нам и надо :D . И что характерно - никаких трансформаторов . То есть , схему можно разместить в корпусе проигрывателя , не боясь наводок на головку .

Получившаяся в результате схема показана на рисунке . Принцип действия простой , но есть несколько любопытных нюансов . Основа схемы - УНЧ на половинке ОУ LM358 и двух полевиках IRF740 . Выходной каскад по принципу действия похож на всем известный ламповый SRPP , но работает в классе В и имеет вольтдобавку ( C5 , R14 ) . Стабилитрон ZD3 ограничивает напряжение на затворе верхнего полевика , защищая его от пробоя , а диод D1 поднимает напряжение смещения затвора , уменьшая ступеньку на выходе . Нагрузка УНЧ включена симметрично , к средней точке конденсаторов С9 , С10 . Для того , чтобы выходной сигнал нашего УНЧ ограничивался симметрично , постоянное напряжение на выходе при отсутствии сигнала должно быть равно строго половине питания , причём это должно относиться и к переменной составляющей на шине питания ( фон 100 герц ) . Так как нагрузка у нас включена симметрично ( и конденсаторы С9 и С10 делят напряжение питания тоже пополам ) - это позволяет скомпенсировать фон в нагрузке , то есть обойтись без дополнительной фильтрации питания . Получается как бы сбалансированный мост . Поэтому резистор R10=2*R13 , R11=R12 , это есть условие баланса схемы .

Далее , нам нужно подать на УНЧ синус 60 герц . Можно было бы сделать генератор на второй половине ОУ и подать сигнал на вход .... но тут возникает проблема . Если амплитуду генератора стабилизировать , то при изменении напряжения сети у нас будет или слишком резкое ограничение на выходе , или же наоборот - УНЧ будет работать с низким КПД и перегреваться . Поэтому я решил охватить обратной связью весь УНЧ . Тогда амплитуда колебаний будет нарастать до ограничения выходного каскада , и дальше рост прекратится , то есть амплитуда на выходе всегда будет зависеть от напряжения сети , и наш УНЧ будет работать с оптимальным КПД . Для создания ПОС к выходу УНЧ подключён мост Вина ( С6 , С7 , R19-R22 ) , сигнал с выхода которого снимается дифференциально - дифф.усилитель собран на левой половинке ОУ . И уже с его выхода сигнал ПОС поступает на вход ОУ УНЧ через цепь R8 , R9 , C3 . Меняя резистор R8 , мы можем регулировать степень раскачки генератора , добиваясь оптимального ограничения синуса на выходе . Работа с ограничением выхода хороша ещё и тем , что повышает КПД выходного каскада - он получается порядка 75% , что резко уменьшает нагрев радиаторов выходных полевиков . А для компактной платы это важно .

Но , при подаче сигнала через кондёр С3 , мы нарушаем баланс выходного моста по переменному току . Чтобы восстановить баланс , мы должны подключить такую же цепь ( R6 , R7 , C2 ) и к другому входу ОУ нашего УНЧ . Вот теперь всё работает правильно :D

Ещё один нюанс - компенсация реактивного сопротивления мотора . Из-за индуктивного характера импеданса на выходе мы имеем повышенный нагрев выходных полевиков . Для компенсации этого на выходе стоит цепочка C8 , R23 . Для синхронного мотора проигрывателя Garrard оптимальная ёмкость С8 - 2,2 мкф . Для других движков её возможно придётся изменить .
 

Вложения

  • Generator.gif
    77.6 KB · Просмотры: 817

Ganzha

Местный
не посоветуете, мне нужно подключить американский магнитофон 40 ватт потребеления, там импульсный ИП, может можно его чуть чуть переделать или все же придется делать такой генератор тоже?
 

deemon

Member
Делать такой генератор нужно , если от сети питается мотор , который непосредственно крутит диск или протягивает ленту . Тогда понятно , что при 50 герцах вместо 60 у нас музыка будет звучать немножко ниже ( и медленнее ) :D

Ну а если в аппарате стоит , например , мотор постоянного тока со своей схемой стабилизации скорости , то разумеется , достаточно только понижающего трансформатора 220/110 вольт .

P.S. Кстати , у меня есть старенький бобинный магнитофон AKAI , у которого не только предусмотрены все напряжения сети , но есть даже механическое переключение 50/60 герц - шкив на движке имеет дополнительные ступеньки для каждой скорости . Во какие предусмотрительные ребята , однако гы-гы
 

deemon

Member
И ещё , если какой-либо аппарат много жрёт от сети ( кроме мотора ) , то имеет смысл от генератора запитывать только мотор , а остальную схему - от понижающего транса . Иначе придётся делать большие радиаторы для полевиков , что может оказаться неудобно ....
 

deemon

Member
Кстати , недавно на основе этого принципа я сделал ещё одну любопытную схемку . В самом деле , нам ведь не всегда нужно питать аппарат обязательно частотой 60 герц . Есть большое количество разной техники на 110 вольт , которой частота сети не очень важна . А почему бы не сделать устройство , которое понижает напряжение в 2 раза , с той же частотой , но при этом не содержит катушек и обладает хорошим КПД ? Теоретически , это нетрудно сделать и на основе той же самой схемы , которая показана в начале темы - нужно только выкинуть из неё все детали , связанные с генератором , оставив только УНЧ , и подать на этот УНЧ на вход напряжение сети , выбрав необходимый коэффициент усиления . Но при этом в схеме всё равно останется ОУ , а также схема его питания . Как-то слишком сложно получается , однако ;).... и тут мне пришла в голову смешная мысль - зачем ослаблять сигнал , а потом его усиливать , если его можно получить от сети сразу с нужным уровнем ? Усилитель при этом "вырождается" в простой повторитель . В самом деле , если мы подадим напряжение сети 220 вольт на мостовой выпрямитель , а потом на 2 конденсатора , включённых последовательно , то в сумме на этих кондёрах будет примерно 300 вольт - амплитудное значение напряжения сети . Если мы потом подключим к проводам сети делитель напряжения , который делит его ровно в 2 раза , и соединим среднюю точку делителя со средней точкой кондёров - то эта средняя точка станет "землёй" нашего устройства , и теперь относительно этой земли на обоих проводах сети мы увидим две одинаковые противофазные синусоиды , но уже с действующим значением в 110 вольт .... осталось только подать одну из них на вход простого комплементарного повторителя , и запитать его - от тех же самых кондёров , включив нагрузку полумостом . И всё , больше ничего не надо - мы имеем на выходе 110 вольт :D
Вот изначальная схема устройства :
 

Вложения

  • divider_1.gif
    35.5 KB · Просмотры: 215

deemon

Member
В реальности , конечно , схема получится чуть сложнее , так как двух транзисторов будет недостаточно для обеспечения выходной мощности , поэтому я применил классический квазикомплементарный повторитель , на входе которого стоят маломощные высоковольтные транзисторы BF422 , BF423 , а на выходе мощные транзисторы BU1508 в изолированном корпусе , чтобы его было удобно прикрутить к шасси устройства , используя его как радиатор . Для улучшения симметрии каскада в цепи эмиттера предвыходного PNP транзистора установлен диод . Так как применённые предвыходные транзисторы имеют максимальное напряжение 250 вольт , я применил известное решение - последовательное их включение с делением напряжения поровну с помощью резисторов . Но , если найти подобные транзисторы с максимальным напряжением , например , в 400 вольт ( с запасом ) , то можно будет ещё упростить схему . А при наличии комплементарных высоковольтных полевиков с низким напряжением порога , или же комплементарных высоковольтных дарлингтонов - можно и вообще свести количество транзисторов в схеме до двух .

Области применения подобной схемы - кассетные магнитофоны , предусилители , винил-корректоры и вертушки , усилители для наушников , CD-плейеры ... в общем , любая маломощная техника , в которой установка дополнительного понижающего транса 220/110 может привести к проблемам с наводками на входные цепи или чувствительную головку воспроизведения , или затруднена по каким-либо другим причинам . Так же как и у описанного выше генератора - у этого делителя напряжения КПД получается довольно высокий - около 75% , так что проблем с нагревом транзисторов не должно быть , а так как он работает по аналоговому принципу - он совершенно не даёт помех , и никак не портит звук . Кстати , так же как и в генераторе - при наличии сильной индуктивной составляющей нагрузки имеет смысл поставить параллельно нагрузке схему Цобеля .
 

Вложения

  • divider_2.gif
    67.8 KB · Просмотры: 153

Радио_Н

Местный
А если по этой схеме:


оТседова:
http://www.chipinfo.ru/literature/radio/200003/p28-29.html
На транзисторы поставить радиаторы, ватт на 20 мощности достаточно будет. Как раз для проигрывателей - они больше мощности не потребляют.
С проблемой 120вольт 60гц столкнулся, когда приобрёл Корвет 038 экспортного исполнения(были такие), риски стробоскопа были "завязаны" на частоту сети 60гц. Если мощности этой схемы будет не хватать для общего питания, можно запитать отдельно электрочасть стробоскопа
 

Вложения

  • 2000-3-39.jpg
    72.6 KB · Просмотры: 275

deemon

Member
А если по этой схеме:

Эта схема хороша как раз для часов ;) То есть , именно там , где надо иметь высокую стабильность частоты , но при этом не важна форма сетевой синусоиды . Схема же даёт на выходе меандр , а не синус , вот в чём дело . А из-за очень малой потребляемой мощности автор применил ещё и RC цепочку для фильтрации на выходе . НО , если в проигрывателе или магнитофоне применён мотор переменного тока - он от меандра вряд ли будет работать . Кроме того , так как спектр меандра имеет множество нечётных гармоник - возможны и наводки на головку воспроизведения . Вот именно поэтому я и применяю в таких случаях именно устройство с синусом на выходе , будь то генератор или же просто повторитель .

P.S. Кстати , что интересно - часы тоже бывают разные :D Некоторое время назад один товарищ спрашивал у меня , можно ли применить мой генератор на 60 герц для питания весьма любопытных американских часов , у которых вообще нет никакой электронной схемы , а время отсчитывает забавный механизм с "перекидными" цифрами , вращаемый синхронным моторчиком . Кстати , такие часы иногда мелькают в кадре в разных американских фильмах .... видимо , они там весьма популярны . И вот , получается , что запитать такие часы у нас - дело не такое уж тривиальное . Тут с одной стороны , нужна синусоида для мотора , а с другой - нужна и кварцевая стабильность . А тот RC-генератор , который применил я , может иметь стабильность частоты порядка 0,1% , что для проигрывателя или магнитофона более чем достаточно , но для часов явно маловато :roll: Поэтому , я в таком случае применил бы схему из первого поста этой темы , но в цепь ПОС ввёл бы ещё сигнал 60 герц с кварцевого генератора , после делителя частоты - хотя бы с такого , как в схеме уважаемого В.Полякова . В этом случае наш генератор засинхронизировался бы от кварца , и стал бы выдавать такой же синус , но уже "кварцованной" частоты .

Ну а в случае , когда такой генератор надо было бы выпускать серийно - было бы разумно применить микропроцессор , с кварцем в тактовом генераторе . В процессоре надо было бы организовать программное деление частоты кварца , а затем - сгенерировать на выходе синусоиду в виде ШИМ . Далее два варианта - сразу пропустить сигнал ШИМ с процессора через RC фильтр , получив нормальный синус , и усилить его линейным УНЧ , как у меня , либо сделать как у Полякова , но вместо меандра получив ШИМ с размахом в 300 вольт , а отфильтровать уже после - простым LC фильтром . Второй способ имеет более высокий КПД , а первый - гораздо меньший уровень помех .
 

deemon

Member
С проблемой 120вольт 60гц столкнулся, когда приобрёл Корвет 038 экспортного исполнения(были такие), риски стробоскопа были "завязаны" на частоту сети 60гц. Если мощности этой схемы будет не хватать для общего питания, можно запитать отдельно электрочасть стробоскопа

И кстати , насчёт Корвета - в этом случае имеет смысл запитать от 60 герц не весь аппарат , а только неоновую лампочку стробоскопа . Ведь остальные части схемы там никак к частоте сети не привязаны , так что вполне можно применить или выносной транс , или такой же делитель напряжения на транзисторах , как я тут описывал ... а вот генератор 60 герц установить внутри аппарата , и подать его сигнал на транзистор , через который , от простейшего выпрямителя , и будет питаться неонка . Так оно и проще получится , и экономичнее ....
 

Радио_Н

Местный
И кстати , насчёт Корвета - в этом случае имеет смысл запитать от 60 герц не весь аппарат , а только неоновую лампочку стробоскопа . .

Именно так я и поступил. Достался по случаю Корвет 038 с напряжением от сети 110 вольт 60 Гц. Стробоскоп завязан именно на 60 гц(по количеству рисок) Вышеприведенная мной схема для этих целей подходит. По поводу меандра, скорее всего Ваша правда. При подключениии переходного транса между схемой и общим питанием проигрывателя происходил значительный нагрев трансформатора(осцила на тот момент не было под рукой).
 

78Rus

Местный
Поэтому , я в таком случае применил бы схему из первого поста этой темы , но в цепь ПОС ввёл бы ещё сигнал 60 герц с кварцевого генератора , после делителя частоты - хотя бы с такого , как в схеме уважаемого В.Полякова . В этом случае наш генератор засинхронизировался бы от кварца , и стал бы выдавать такой же синус , но уже "кварцованной" частоты .
Здравстуйте! Не могли бы Вы подробнее рассказать как прикрутить генератор из схемя Полякова к Вашему генератору. Дело в том что я собрал схему Полякова и она по понятным причинам меня не очень устраивает - часы у меня более мощные оказались :cry: а без RC фильтра совсем плохо работает приемник на них... Я пока только начинаю электроникой заниматься и увы сам не понял как на Вашу схему подать 60 герц с кварцевого генератора :roll:
 

deemon

Member
Здравстуйте! Не могли бы Вы подробнее рассказать как прикрутить генератор из схемя Полякова к Вашему генератору. Дело в том что я собрал схему Полякова и она по понятным причинам меня не очень устраивает - часы у меня более мощные оказались :cry: а без RC фильтра совсем плохо работает приемник на них... Я пока только начинаю электроникой заниматься и увы сам не понял как на Вашу схему подать 60 герц с кварцевого генератора :roll:


Сигнал нужно подать в любую точку внутри петли ПОС . Вот например , сигнал ПОС с выхода первого ОУ ( вывод 1 ) через цепочку R8 , R9 , C3 подаётся на вход второго ОУ ( вывод 5 ) . Значит , если мы через ещё одну RC цепочку подадим сигнал с генератора Полякова в ту же точку схемы ( вывод 5 второго ОУ ) - генератор засинхронизируется . Параметры RC цепи - переменный резистор , примерно на 200 ком , и электролитический конденсатор 20 мкф , плюсом к источнику сигнала .

Вообще , сначала надо собрать генератор по схеме , показанной тут , и настроить его на частоту 60 герц , как было описано выше , а вот потом - можно уже подавать внешний сигнал . Для контроля частоты надо подать на вход внешней синхронизации осциллографа сигнал с генератора Полякова , а на вход Y осцилла - сигнал с выхода нашего генератора . В обычном режиме синус на экране будет "плыть" с небольшой скоростью , это значит , что частоты сигналов близки , но не строго равны .... а вот после подачи сигнала синхронизации - синус должен остановиться , и чётко стоять в любом режиме генератора - с нагрузкой или без , при напряжении сети от минимума до максимума . Кстати , сначала переменный резистор надо поставить на максимальное сопротивление , а потом его уменьшать , тем самым увеличивая сигнал синхронизации . При достижении устойчивой работы схемы переменный резик можно заменить на постоянный того же номинала ( и такой же резик можно установить параллельно цепи R6 , R7 , для симметрии ) . Причём , если при устойчивой синхронизации амплитуда выходного сигнала стала заметно больше , чем в режиме свободных колебаний , и синус из-за этого стал сильнее "подрезаться" , то имеет смысл немного уменьшить сигнал ПОС , увеличивая резистор R8 , и соответственно R6 , опять же , для симметричной работы выходного усилителя .
 

78Rus

Местный
Спасибо большое, буду разбираться! ) Еще извините за мб тупой вопрос, но на Вашей схеме не указанна мощность сопротивлений, это меня несколько тоже беспокоит. И какова всеже хотябы примерная выходная мощность схемы?
 

deemon

Member
Спасибо большое, буду разбираться! ) Еще извините за мб тупой вопрос, но на Вашей схеме не указанна мощность сопротивлений, это меня несколько тоже беспокоит. И какова всеже хотябы примерная выходная мощность схемы?

Резисторы все маломощные ( 0,125 ватт ) , кроме R1 , R23 ( 1 ватт ) , R10 и R13 ( 0,5 ватт ), R14 , R15 , R17 , R18 , R20 , R21 ( 0,25 ватт ) .

Насчёт выходной мощности - я нагружал этот генерато на 40 ватт , подключая к выходу лампы накаливания - всё работало нормально . Думаю , что схема может дать и больше , но я не пробовал - на той плате стоял маленький радиатор , да и электролиты в питании всего по 47 мкф ......
 

mik190

Member
вопросы про конденсаторы из первой схемы, подскажите пожалуйста.

с4 - 1000 пФ (???) сколько вольт?
с6, с7, с8 - сколько вольт и какой тип?
 

deemon

Member
вопросы про конденсаторы из первой схемы, подскажите пожалуйста.

с4 - 1000 пФ (???) сколько вольт?
с6, с7, с8 - сколько вольт и какой тип?

C4 - 1000 пикофарад , плёночный или керамический , напряжение любое . Он стоит в цепи коррекции , так что при работе на нём не больше 12 вольт .

С6-С8 - плёночные , напряжение 250 вольт .
 

deemon

Member
Кстати , ещё такой момент - некоторые типы керамических кондёров отличаются сильной нестабильностью ёмкости , такие типы можно применять только в цепях питания ( хотя я в звуковые устройства их даже в питание не ставлю ) ... Проверить это несложно - надо подключить кондёр к тестеру в режиме измерения ёмкости , измерить ёмкость , а потом нагреть кондёр зажигалкой или паяльником до 60-70 градусов . Если ёмкость заметно упала ( бывает даже раза в 3 ) - кондёр в сигнальной цепи применять нельзя .
 

78Rus

Местный
Здравствуйте! Решил продолжить тему потому как наконец собрался воспроизвести Ваш генератор. Вопрос появился следующий - нашел я в инете схему стабильного синусоидального сигнала хттп://www.radioman-portal.ru/pages/1354/ хотелось бы прикрутить ее за место моста Вина и генератора Полякова. Возможно ли использовать только один ОУ из этой схемы, выкинув тем самым цепочку LM368 и как вообще лучше прикрутить ее к выходному каскаду на полевиках?
 

deemon

Member
Здравствуйте! Решил продолжить тему потому как наконец собрался воспроизвести Ваш генератор. Вопрос появился следующий - нашел я в инете схему стабильного синусоидального сигнала хттп://www.radioman-portal.ru/pages/1354/ хотелось бы прикрутить ее за место моста Вина и генератора Полякова. Возможно ли использовать только один ОУ из этой схемы, выкинув тем самым цепочку LM368 и как вообще лучше прикрутить ее к выходному каскаду на полевиках?


Тот генератор использовать можно , если прямо с выхода его ОУ подать сигнал на вход второго ОУ в моей схеме через цепочку R8 , R9 , C3 . Детали , относящиеся к первому ОУ и мост Вина на выходе надо будет при этом удалить . Но , тут надо учесть один важный момент . Необходимо питать генератор нестабилизированным напряжением , чтобы его выходное напряжение менялось пропорционально напряжению сети , тогда и степень раскачки выходного усилителя на полевиках не будет меняться при изменении напряжения сети . Это обеспечит постоянный высокий КПД всей схемы . Для такого питания надо будет использовать делитель на резисторах без стабилитронов , и один электролит для фильтрации питания , притом такой ёмкости , чтобы питание успевало "следить" за напряжением сети .

Ещё один момент - цепочку R6 , R7 , C2 надо подключить к выходу ещё одного ОУ , который включён как повторитель , и на вход его подать напряжение питания генератора , делённое пополам на двух резисторах ( например , можно подать его с резисторов R6 , R7 в схеме генератора ) . Напряжение с резисторного делителя надо подать на вход (+) этого ОУ , а выход соединить со входом (-) . Таким образом , получится источник "искусственной земли" в половину питания , на которую и подвесить резистор R6 моей схемы . Таким образом , в схеме будет задействовано 3 ОУ , так что можно собрать его на каком-нибудь подходящем счетверённом ОУ , чтобы уменьшить количество корпусов на плате .

Кстати , напряжение выходной ступенчатой синусоиды генератора будет зависеть от сопротивления резистора R9 ( 2,2 ком на схеме генератора ) , и сначала надо будет поставить туда переменный резистор , чтобы можно было подобрать амплитуду выходного сигнала , получив оптимальное выходное напряжение всей схемы .
 

deemon

Member
Надо ещё заметить , что теоретически можно так "срастить" обе эти схемы , чтобы остался всего один ОУ . При этом сигнал с резисторного ЦАПа генератора надо будет подать прямо на вход моего ОУ , выкинув ОУ генератора , а делитель напряжения питания - тоже подать на мой ОУ напрямик . НО , при таком радикальном изменении схемы надо будет пересчитать номиналы резисторов как в моей схеме , так и в генераторе .... это можно будет попробовать после ( там есть некоторые нюансы ) , а пока я советую сделать вариант на 3 ОУ - это по крайней мере сразу будет работать правильно .
 
Сверху