Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 03

Для производства биодизеля уже сегодня выпускаются установки, самые разные по мощности — от небольшого завода до крохотного реактора размером с холодильник.

А. ВАРГИН

Рисунки автора

(Продолжение. Начало см. в «ЮТ» № 1 за 2008 г.)

Блокинг-генератор — обратноходовый инвертор. Такой индикатор еще экономичнее двух ранее описанных. Что такое блокинг-генератор и как он работает, разберем по схеме первого, простейшего индикатора, показанной на рисунке 1.

Рис. 1

Его основные элементы — усилитель на транзисторе VT1 и трансформатор Тр1. Число витков основной обмотки, включенной в коллекторную цепь, должно быть в 3…4 раза больше, чем у обмотки обратной связи, включенной в цепь базы транзистора. Важна также полярность включения обмоток. Их начала (намотка в одну сторону) отмечены точками.

При включении питания ток заряда конденсатора С1 будет протекать через переход база-эмиттер транзистора и откроет его. Коллекторный ток, проходя через индуктивность обмотки трансформатора, будет линейно нарастать, а напряжение на коллекторе упадет почти до нуля. Этот импульс, переданный обмоткой обратной связи на базу транзистора, еще более его откроет. Процесс открывания транзистора происходит лавинообразно и очень быстро. Импульс закончится, когда либо зарядится конденсатор С1, либо магнитопровод трансформатора войдет в насыщение.

При этом напряжение на коллекторе начнет расти, это изменение будет передано на базу и закроет транзистор. Второй лавинообразный процесс приведет к быстрому и полному закрыванию транзистора. Генератор окажется заблокирован (отсюда и название) и не будет потреблять тока от источника питания до тех пор, пока не разрядится конденсатор С1 через большое сопротивление резистора R1. Постоянная времени R1C1 определяет длительность паузы. Таким образом, блокинг-генератор создает короткие импульсы с длинными паузами, что нам и нужно.

Однако амплитуда отрицательных импульсов на коллекторе транзистора примерно равна напряжению питания, и для питания светодиода (СД) они не подходят. Но после окончания импульса в индуктивности основной обмотки трансформатора осталась накопленная энергия! Если не принять мер, она вызовет огромный положительный всплеск напряжения на коллекторе транзистора и может даже пробить его.

Эту энергию и удобно использовать для питания СД. Во время самого импульса (прямого хода) СД не горит, поскольку включен в обратной полярности по отношению к импульсу. Положительный всплеск напряжения после импульса (обратный ход) откроет его, и энергия трансформатора будет передана в СД при том напряжении, при котором он загорится. Длительность свечения определяется накопленной энергией, она тем больше, чем ниже напряжение зажигания.

В радиотехнике, например, в блоках питания телевизоров и компьютеров, широко используют подобные (обратноходовые) преобразователи напряжения, но там они гораздо сложнее и мощнее. Их достоинство в том, что они могут работать в очень широком диапазоне входных напряжений, поддерживая стабильные напряжения на выходах. Телевизоры с такими блоками питания работают при напряжениях сети от 100 до 230 В без каких бы то ни было переключений.

Нежелание наматывать в трансформаторе катушку обратной связи побудило автора составить схему на двух транзисторах (рис. 2).

Рис. 2

Второй транзистор VT1 обратной структуры нужен для инвертирования импульса, поступающего с катушки L1 через конденсатор С1. Он открывается этим импульсом, и его коллекторный ток открывает транзистор VT2. В остальном генератор работает так же, как было описано. Поскольку усиление двух транзисторов больше, сопротивление R1 увеличено. Развязывающая цепочка R2C2 в обоих генераторах устраняет возможные помехи от них по цепи питания; в радиоприемнике это может быть важно.

Индуктивность катушки L1 может быть в пределах от 470 мкГн до нескольких миллигенри. С катушкой большой индуктивности СД HL1 мигает несколько ярче. Этот генератор легко возбуждается с любыми катушками — дросселями на железных и ферритовых сердечниках, с ДВ-катушкой на стержне магнитной антенны, с малогабаритными индуктивностями от импортных телевизоров, мониторов и компьютеров.

При самостоятельной намотке удобно использовать ферритовый сердечник-каркас, по форме напоминающий шпульку для ниток от швейной машинки. На него следует намотать 300…600 витков любого тонкого изолированного провода (автор так и сделал). Индикатор работает при напряжениях питания от 1,5 (один элемент) до 9…12 В, потребляемый ток — десятки микроампер! Он особенно экономичен при малых напряжениях питания: 1,5 В — 10 мкА, 3 В — 40 мкА.

СД во всех индикаторах можно использовать любые, но предпочтительнее сверхъяркие, особенно при низких питающих напряжениях — они ярче и еще заметнее.

Питание индикаторов свободной энергией.

Сверхэкономичные индикаторы, особенно на основе блокинг-генератора, потребляют так мало энергии, что позволяют использовать нетрадиционный источник питания. Им может служить даже заряженный конденсатор.

Если емкость конденсатора С2 (рис. 1 и 2) увеличить до нескольких тысяч, а лучше десятков тысяч микрофарад, включить индикатор, а потом отсоединить батарею, СД все равно будет мигать еще несколько часов или даже целую ночь. Если же использовать ионистор с емкостью в несколько фарад, то его заряда хватит на много суток. Такой индикатор вполне может имитировать работу охранного устройства на даче или в автомобиле (для отпугивания злоумышленников).

В развитие идеи интересно устроить подзарядку конденсатора от солнечных элементов или миниатюрного ветрогенератора, а то и от обоих этих устройств вместе. Подключать их надо через диоды, чтобы в темное время суток или при отсутствии ветра накопительный конденсатор не разряжался (рис. 3а).

Ветрогенератором послужит моторчик от плеера, магнитофона или электрической игрушки, надо только приделать к нему пропеллер из жести или пластмассы. Поворотное устройство не нужно, если установить ветрогенератор за окном или на балконе — ведь ветер не может дуть в стену дома или от нее, он всегда дует вдоль стены, следовательно, ось пропеллера должна быть параллельна стене. Направление же вращения не имеет значения, если использовать мостовой выпрямитель, автоматически обеспечивающий нужную полярность напряжения на выходе.