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2019年10月11日 星期五

容抗降壓充電器改裝

拆開以前買的6V鉛電池充電器
雖然體積大,但很輕
裡面就是之前提到利用容抗分壓的方式來設計的




容抗降壓產生的輸出電壓不是像變壓器為定值
而是取決於負載阻抗和容抗的比值
也就是分壓的裝置
當負載阻抗大,分壓(輸出電壓)也會比較大
但電流基本上會一樣
大小就從容抗來計算
以這台充電器來說,電容是6.8微法拉
容抗=(2*3.14*60*6.8*10^-6)^-1=390歐姆
無負載的情況下,電流=115/390=0.29A
實測約為0.25A

所以理論上這種簡易型的充電器可以產生100V以下的直流電
而且會依據負載自動調整輸出電壓(聽起來很棒吧~~)
讓輸出電壓維持在0.25A左右



所以雖然銘牌上說是6V鉛電池專用
但實際上充12V也可以用的

但重點來了~~
這種充電器充滿電後不會自動切斷電源(因為輸出電壓會越充越高)
只有一個指示燈提醒你要斷電
這非常重要
因為如果繼續充電,會讓電池開始進行電解的反應
會快速降低電池的壽命


研究了一下電路板的設計
嘗試畫出電路圖
可能不一定完全正確,但電路上似乎是合理的
如下(電路圖的基納二極體應該是6.8V)

充電時跑紅色線
達到6.8V的時候跑綠色線

控制的方式就只有一條基納二極體
利用基納二極體的崩潰電壓來控制電晶體的通斷路
同時讓充飽指示的紅色燈亮
輸出端也串了一個整流二極體降壓0.7V
這樣也可以有0.7V的緩衝
讓你趕快斷電
也可以避免電池逆流到充電器

決定改造一下
加入提醒用的蜂鳴器和12V的指示燈
拆開看才發現零件有許多都和板子脫落了
重新補焊和跳線



再從充飽燈的地方拉線和蜂鳴器並聯
蜂鳴器驅動電壓極低,因此前端先用一個二極體降壓
才不會還沒到截止電壓就一直叫


另外再把基納二極體拆掉一邊
並聯另一條13V的基納二極體
用一個雙切開關控制線看要顯示6V或是12V





這樣就搞定了~~
一個可以充6V和12V自動調壓的充電器
滿電時蜂鳴器會叫



但...還是無法自動斷電
所以...

2025年6月15日 星期日

變壓器功率的算法_電阻與電抗

在家電醫生實作延伸班中我們介紹了線性變壓器的原理與相關的應用
有老師問到,我明明量到的線圈阻抗就只有150歐
P=110*110/150=80.7W
為什麼標示只有5VA(W)?
這就是很多人不了解交流電特性的原因了


首先三用電表量到的不是阻抗(impedance),而是電阻(resistance)
阻抗其實包含了電抗(reactance)和電阻
電抗又包含了感抗(Inductive Reactance,XL)和容抗(Capacitive Reactance,XC)
感抗是因為電流變化使得電感產生感應電動勢所產生的「阻力」
而容抗是因為電壓變化使得電容蓄電,電位上升所產生的「阻力」
電感會在電流變小的情況下產生同向的感應電動勢,將原本儲存的能量釋放出來
而電容會在電壓變小的情況下將儲存的電量釋放出來
因此電容和電感不像電阻是將電能消耗掉
而是將能量以磁場和電場的方式暫時儲存
在電流或電壓下降時將能量釋放

電壓(或電流)變化的頻率較大時
電感產生的感應電動勢相對也較大,對電路產生的「阻力」也會變大
這個「阻力」會和頻率和產生的感應電動勢大小(感值)成正比
XL=2πfL,單位:歐姆
所以通常我們會給電感一個簡單的稱呼:通直隔交

而電容剛好相反
在電壓(或電流)變化的頻率較大時
電容蓄電後會在電壓方向改變的瞬間就將電量釋放出來
因此對電路產生的「阻力」反而較小
這個「阻力」和頻率還有容值成反比(容值越大,達到最高電壓的時間越長,電壓越高阻力越大)
XC=1/2πfC,單位:歐姆
所以電容就變成通交隔直

因此我們用三用電表量的不能稱為阻抗,而是電阻
電阻是原本就存在於導體(電器)內消耗電壓的所有因素的總和
原則上和外加電壓無關(符合歐姆定律)
但電抗卻是通電後才會產生的「阻力」,和電壓(電流)頻率、感值、容值
有絕對的關係
而且通電後我們是不能再用三用電表直接量電阻的

了解這些關鍵知識之後
變壓器的功率算法就迎刃而解了
待續...

2025年1月3日 星期五

高功率容抗降壓(限流)電源

為了接下來家電醫生的外掛課程設計了另一個高功率的容抗降壓(限流)電源



基本上家電都要吃AC
但有些高功率電器要演示實在危險
所以降功率才會比較安全
怎麼降?限流就是最老的方法
之前已經改裝過一個低功率的容抗降壓電源
相關原理也可以參考這篇
但無法驅動高功率家電
因此這次將電容並聯三個,最大電流將近1A
這樣100W功率應該就夠大了
再大上去就更危險
實測若是阻性負載,PF只有0.62實在不好看


但如果後端配一個對應感值的電感式負載(例如線性變壓器)
PF就會拉高到0.84了

可以對照單純只有變壓器時PF為0.68


2022年2月20日 星期日

直流電動機電流方向模型



這個模型至少想了十年
其實構想很早就有,但就是沒有付諸行動
等到這個單元都快被刪掉了...
所以奉勸年輕的老師,想到就要趕快去做啊~~

線圈的繞法就是課本上畫的模型
但有兩圈,這兩圈分別串聯不同的LED
包含標示NS級的LED













所以共串聯16顆,大概需要將近40伏的電壓
所需的電源可以用容抗降壓的方式解決
不然很難找到這麼高的直流電
容抗降壓(其實更好的說法是容抗恆流)的電源可以參考這篇

中間穿入一個紙筒
紙筒上黏上銅箔膠帶當作集電環
我的膠帶不夠寬,所以重複貼了4-5次
重疊的地方要上錫





支架上再找一個略小一點的紙筒
就可以將電樞穿上去
電刷的部分用氣球棍
有彈性又好加工
氣球棍上也要貼上銅箔膠帶



最後加上方向和標示
這樣就搞定了







原理就不再多說
出來的效果非常棒
可以看影片
後記
背板加上場磁鐵標示,也可以更換方向
更有感覺了