Что внутри китайского высоковольтного модуля

Высоковольтный генератор со встроенным программатором

В этой статье мы разберемся как можно неплохо сэкономить самостоятельно собрав высоковольтный генератор со встроенным программатором для настройки автоматического режима копчения под объем именно Вашей коптильной камеры. На самом деле нет, но обо всем по порядку.

Для нетерпеливых: как собрать высоковольтный генератор из китайских модулей написано здесь.

Некоторое время назад заметил что на авито появилось множество высоковольтных блоков для копчения. Выглядят они довольно однотипно, имеют ручку регулировки и два дисплея: ампервольтметр и циклическое реле времен. Стоят при этом от 6700 рублей и выше, а описание настолько прекрасно, что свой блок мне захотелось выбросить в мусорку и больше о нём не вспоминать.

Сохраненные в pdf описания этих блоков, читать обязательно:

Что мне понравилось в первом блоке, цитирую:

Входящее напряжение 12в 2а (блок питания 220v DC-12v AC)
Выходящее напряжение: 20kv 10mA.

Как известно, мощность в ваттах можно узнать умножив напряжение в вольтах, 12 в данном случае, на силу тока в амперах, 2 в данном случае. Получим что блок питания имеет мощность 24 ватта. Умножив 20000 вольт на 0.01 ампер получим 200 ватт.

Данное изделие несомненно тянет на нобелевскую премию и опровергает закон сохранения энергии. Блок, имея на входе всего 24 ватта выдаёт целых 200.

Посмотрим на второй:

Входящее напряжение 12В 2А (блок питания 220v DC-1 2v AC), выходящее напряжение: 20kv
Потребляемая мощность до 200вт.
Генератор оснащен встроенным программатором, для настройки автоматического
режима копчения под объем именно Вашей коптильной камеры

Со вторым блоком та же самая история, чудесное превращение 24 ватт в 200 + встроенный программатор. Признаюсь, меня посещали мысли о стабилизации напряжения и тока на выходе, но хорошенько подумав понял, что здесь невозможно учесть все факторы вроде случайного приближения продукта к излучателям на расстояние 3, 2, 1 см, разницы в загрузке камеры, применяемых изоляторах, влажности воздуха и т.п, плюс к тому что обратная связь от источника выдающего 20 киловольт дело вовсе непростое. А здесь раз – и сделали. Как? Вопрос.

Так бы и мучался этим вопросом, потому что тратить 7-8 тысяч на покупку данного чуда я не хотел справедливо подозревая что где-то тут есть наё некоторая недосказанность, но к счастью ко мне за советом по выбору блока обратился человек, рассматривающий как мой, так и один из вышеприведенных вариантов. В процессе общения я попросил его взять фото внутренностей блока и продавец согласился, затем они попали ко мне. Давайте посмотрим что же там внутри:

Вот он, зараза! – Восклинул я, внимательно вглядевшись в третью фотографию. Вот это чудо способное запитать вечный двигатель и имеющее встроенный программатор! Потому что буквально пару дней назад из Китая ко мне приехала парочка недорогих блочков – точная копия блока с фотографии продавца.

Подобные блоки всплывают регулярно и иногда, ради интереса, я беру их посмотреть – потестировать. В разделе по элекстростатическому копчению уже есть обзор парочки подобных. Наш подопытный полностью залит компаудом, поэтому разобрать его без потерь не представлялось возможным, да впрочем и фиг бы с ним, поехали!

Выходная часть блока состоит из трансформатора и несимметричного умножителя положительного напряжения на шесть. Здесь сразу следует отметить важный момент:

При прочих равных условиях, чем больше каскадов в умножителе – тем меньше его нагрузочная способность.

В моём блоке стоит умножитель на 2, в блоке Виталия Павлова – умножитель на 4. Здесь мало того что умножитель на 6, так и конденсаторы имеют емкость 1 нанофарад при 6 киловольтах, что при средней частоте данного блока в 6 килогерц немного печально.

Трансформатор довольно компактный и имеет две обмотки, но здесь следует учесть качество. Например, на фотографиивидно что при заливке образовались пузырьки воздуха, из-за которых вторичная обмотка оказалась открытой в нескольких местах. Это не очень хорошо так как есть вероятность что со временем может образоваться пробой. Почитав форумы и комментарии к товару, полностью подтвердил свою теорию – пишут что иногда сгорает, но т.к. выходное напряжение трансформатора здесь в принципе не велико то вероятность этого довольно мала, а цена позволяет заказать сразу 2-3 подобных блока и не забивать себе голову подобной ерундой. Теперь посмотрим на схему:

Из DIP деталей видно переменный резистор на 20 килоом, биполярный npn транзистор TIP41C и маленький конденсатор с которого облетела этикетка, но судя по размеру там что-то вроде 16 вольт 10 микрофарад. Со стороны SMD видим что блок управляется 555-м таймером с обвязкой один элемент которой (сверху) я видимо оторвал при разборке. Схема поистине гениальна т.к. только китайцы экономя на всём что возможно заставляют свои поделки работать. Даже регулятор вращения вентилятора имеет более сложную схему чем этот высоковольтный блок!

При изменении питающего напряжения частота плавает, заполнение импульса регулируется переменным резистором влияя на ток потребления. Выше 0.6А крутить вроде можно но я побоялся. При хоть сколько-либо долгой работе и значительном для устройства токе потребления транзистор будет греться, что является совершенно нормальным при данной схемотехнике.

Самодельный киловольтметр показал напряжение около 18 киловольт, нагрузочная способность как и ожидалось довольно слабая. Тем не менее, для небольших камер это вполне работоспособный вариант, поэтому если коптить редко и немного – можно смело брать.

Из всего этого можно сделать вывод что продавец который пишет про «встроенный программатор» вводит людей в заблуждение (мягко говоря). Продавцы которые пишут про 200 ватт выходной мощности делают то же самое, возможно от незнания. В сети есть такое понятие «русский форум», бессмысленный и беспощадный. В основном этот термин относится к неумению прямо ответить на вопрос, но также затрагивает и уровень компетентности. Обычный вроде бы человек соединив пару китайских модулей проводками немедленно (в собственной голове) становится инженером-электронщиком и начинает выдавать умопомрачительные вещи, а называется это эффектом Даннинга – Крюгера.

Я не утверждаю что все блоки с авито такие, но очень советую перед покупкой попросить продавца показать что находится в корпусе. В противном случае можно будет потратить 6-10 тысяч за несколько китайских модулей ценой от 50 до 500 рублей.

Вышеописанные блоки с авито возможно растут из ветки форума мотолодки, раздел про копчение. Именно там я обнаружил их прототип:

Пусть вас не пугает мощность 30 кВт (киловатт) как здесь написано, это из той же оперы что и 200 ватт выходной мощности со встроенным программатором – какая разница что писать? Главное красиво. Киловатт (кВт), киловольт (кВ) – какая разница. Так же можно оценить оригинальное решение – преобразователь 220 в 12 вольт приклеенный термоклеем (преобразователи в процессе работы греются).

В общем выглядели они так:

А результат «один в один» здесь из-за неудачной конструкции камеры. На самом деле блок CX-300 в разы лучше.

Вообще форум интересный и почитать в принципе можно, хотя не обошлось и без казусов. Например, когда mmaks не мог понять зачем нужно циклическое реле а потом они на пару с Горняком не верили что рыбу можно перекоптить за 10 минут. С китайскими блочками и неправильно построенной камерой действителньо нельзя, а вот Андрей добился и опубликовано это в раздлеле «устройство коптильной камеры, часть вторая», хотя делать так конечно не стоит.

Дальше, с появлением очередного «инженера-электронщика» стало еще веселее, покажу небольшую нарезку сообщений:

Поставить перемычку, распределить ток с двух сторон… Ток с двух сторон, Карл! В процессе общения этот господин пустился в оскорбления и модераторы всё потёрли, так что будем считать всё это вымыслом. Хотя про ток с двух сторон излучателя от которого рвётся проволока это шедевр. Еще обратил внимание что и у mmaks китайский генератор на 30 киловатт. Печально. Но общем оставим лирику, для постройки подобного генератора потребуются:

Китайские модули необходимые для сборки высоковольтного генератора электсростатической коптильни

Данные актуальны на 17.03.2020 г. и стоимость «начинки» составляет около 1034 руб., есть повод задуматься?

А вот другой высоковольтный блок имеющий реальную мощность с регулировкой, называется CX-300.

Такой блок выдаёт реальную мощность и при грамотно сделанной коптильной камере даст отличные результаты, как его применять можно посмотреть в сети или на ютуб.

Схему сборки всего этого добра в одну кучу не публикую потому что во первых лень рисовать, а во вторых все уже давно написано, стоит лишь приложить немного усилий к поиску нужной информации.

Источник

Всем любителям High Voltage привет! Хочу выложить небольшой обзор устройства, предназначенного для преобразования постоянного тока низкого напряжения в импульсы высокого напряжения. Модуль был приобретен на АлиЭкспресс.

Конструктивно модуль представляет собой цилиндр длиной примерно 65 мм и диаметром 25 мм. На цилиндре по всей длине изделия имеется лыска шириной 15 мм. Масса модуля составляет 50 г.

В целом модуль работоспособен и при токе около 1 А и напряжении 1,5 В, но в этом случае на выходе присутствуют отдельные импульсы высокого напряжения. В данном опыте использован блок питания с номинальной нагрузочной способностью в 1000 мА. Параллельно высоковольтному преобразователю подсоединен фильтрующий электролитический конденсатор 10000 мкФ * 16 В.

В таком режиме модуль выдает искру длиной около 1 см. То есть можно заключить, что напряжение на выходе устройства составляет 10-20 кВ. В любом случае ни о каких 400 кВ речи и быть не может.

Для получения постоянной электрической дуги необходим достаточно мощный блок питания, способный отдать в нагрузку ток в несколько ампер.

При номинальном токе на входе преобразователь выдает на выходе постоянную дугу. Производитель предупреждает, что не желательно использовать модуль на протяжении более 1 мин, при этом нужно следить, чтобы расстояние между контактами разрядника было достаточным для возникновения искры, иначе электрический пробой может произойти в произвольном месте высоковольтной части устройства.

Пайка SMD компонентов 1206, 0805, MELF, SO8, SO14, SO28, TQFP32 в домашних условиях обычным паяльником.

Мощный самодельный светодиодный фонарик на литиевых аккумуляторах. Используемые модули и фото сборки.

Обзор возможностей комплекта бесконтактного модуля считывателя карт RFID RDM6300. Подключение схемы и тесты.

Модернизируем промышленный графический эквалайзер Прибой Э-014С.

Источник

Управление мощной нагрузкой

“Универсальное” электромагнитное реле

Электромагнитное реле является по сути управляемым механическим выключателем: подали на него ток – оно замкнуло контакты, сняли ток – разомкнуло. Контакты являются именно контактами: металлическими “пятаками”, которые прижимаются друг к другу. Именно поэтому такое реле может управлять как нагрузкой постоянного, так и переменного тока.

Сама катушка реле является неслабой индуктивной нагрузкой, что приводит к дополнительным проблемам (читай ниже), поэтому для управления “голым” реле нам понадобится дополнительная силовая и защитная цепь.

После изучения данного урока вы сами сможете её составить (транзистор и диод), а сейчас мы поговорим о модулях реле: готовая плата, на которой стоит само реле, а также цепи коммутации, защиты и даже оптическая развязка. Такие модули бывают “семейными” – с несколькими реле на борту. Спасибо китайцам за это! Смотрите варианты у меня в каталоге ссылок на Али.

Такое реле сделано специально для удобного управления с микроконтроллера: пины питания VCC (Vin, 5V) и GND подключаются к питанию, а далее реле управляется логическим сигналом, поданным на пин IN. С другой стороны стоит клеммник для подключения проводов, обычно контакты подписаны как NO, NC и COM. Это общепринятые названия пинов кнопок, переключателей и реле:

Подключение нагрузки через реле думаю для всех является очевидным:

Важный момент: катушка реле в активном режиме потребляет около 60 мА, то есть подключать больше одного модуля реле при питании платы от USB не рекомендуется – уже появятся просадки по напряжению и помехи:

На плате, справа от надписи High/Low trigger есть перемычка, при помощи которой происходит переключение уровня. Электромагнитное реле имеет ряд недостатков перед остальными рассмотренными ниже способами, вы должны их знать и учитывать:

Важный момент связан с коммутацией светодиодных светильников и ламп, особенно дешёвых: у них прямо на входе стоит конденсатор, который при резком подключении в цепь становится очень мощным потребителем и приводит к скачку тока. Скачок может быть настолько большим, что 15-20 Ваттная светодиодная лампа буквально сваривает контакты реле и оно “залипает”! Данный эффект сильнее выражен на дешёвых лампах, будьте с ними аккуратнее (за инфу спасибо DAK). При помощи реле можно плавно управлять сильно инерционной нагрузкой, такой как большой обогреватель. Для этого нужно использовать сверхнизкочастотный ШИМ сигнал, у меня есть готовая библиотека. Не забываем, что реле противно щёлкает и изнашивается, поэтому для таких целей лучше подходит твердотельное реле, о котором мы поговорим ниже.

Постоянный ток

Оптопара

Оптопара – отличный элемент, позволяет выполнять две функции: коммутировать нагрузку (пусть и небольшую) и полностью физически развязывает микроконтроллер с ней. Оптопары можно использовать для имитации нажатия кнопок у других внешних устройств, то есть замыкать чисто логический сигнал. Также можно использовать для разрывания питания различных датчиков и модулей в устройстве вместо транзистора. Оптопара состоит из двух частей: светодиод, который мы включаем при помощи микроконтроллера, и выходная часть, которая может быть разной (транзистор, симистор и проч.), таким образом сигнал с микроконтроллера отделяется от нагрузки через луч света, что очень важно при коммутации высоковольтных или каких-то чувствительных цепей. Для управления внешними устройствами надо брать оптопары с транзисторным выходом, например очень распространённую PC814 и её аналоги (FOD814, LTV814 и прочие), при желании можно выковырять почти из любого блока питания. Данная оптопара позволяет коммутировать нагрузку с напряжением до 60 Вольт и током до 50 мА. Покажу вырезку из даташита с этими параметрами, у остальных оптопар параметры будут называться точно так же:

Подключается оптопара следующим способом: светодиодом мы управляем с МК через резистор, а выход подключаем в разрыв нагрузки, соблюдая полярность. Что касается светодиода на управляющем входе оптопары – для него нужен резистор, как считать резистор для светодиода было рассказано в уроке про светодиоды. В большинстве случаев достаточно поставить резистор на 220 Ом, как и для любых светодиодов. Если ток светодиода будет меньше указанного, соответственно уменьшится максимальный ток выхода, что для этой оптопары уже критично (светодиод хочет аж 50 мА). Оптопара не предусмотрена для управления большой нагрузкой, обычно это коммутация других логических цепей, поэтому о токе можно не думать. Подключение нагрузки (условный нагрузочный резистор):

Для управления “кнопкой” другого устройства (фотоаппарат, кофемашина) достаточно подключить оптопару параллельно кнопке. Во избежание замыкания оптопары на кнопку (что сожгёт оптопару) желательно поставить защитный резистор с номиналом 200-1000 Ом. Тут будет две схемы, по сути одинаковые. Перед подключением нужно проверить мультиметром, где у кнопки “плюс”, а где “минус”, так как выход с оптопары у нас полярный.

Существует также интересная оптопара TLP172 с мосфетным выходом, причём неполярным (может коммутировать нагрузку в любую сторону)! Управляет напряжением до 60 Вольт при токе до 400 мА – уже вполне серьёзная игрушка.

Транзистор

Самый компактный способ управлять нагрузкой постоянного тока – транзистор. Транзисторы бывают биполярные и полевые (MOSFET, полевик, ключ). Биполярные уже морально и физически устарели, имеют много характеристик и требуют дополнительного изучения темы, поэтому мы рассмотрим только полевые транзисторы. Схема типовая и выглядит вот так:

Или вот так, конкретно для корпуса to220. Также на этой схеме плата Ардуино питается от внешнего источника в пин Vin:

Полевики бывают и в других корпусах, для подключения по первой принципиальной схеме нужно загуглить распиновку (pinout) на свой конкретный транзистор. Но в основном там всё обстоит вот так:

Что за резисторы?

Я привёл схему, в которой используется N-канальный полевой транзистор, который управляет линией GND. Существуют также P-канальные мосфеты, они управляют линией питания. Такие транзисторы в целом дороже, реже встречаются и имеют высокий порог напряжения открытия, т.е. для их работы придётся ставить ещё один транзистор (биполярный) и с его помощью подавать более высокий сигнал от внешнего источника на затвор P-канального полевика. Поэтому в 99% случаев просто используют более удобные N-канальные ключи. Как выбрать транзистор для своей задачи? Первым делом смотрим на напряжение открытия транзистора (как читать график в даташите – см. видео урок ниже), 100% подойдёт транзистор с пометкой Logic Level в описании или даташите: такие мосфеты точно будут работать на полную катушку от пина МК. Само собой ток и напряжение должны соответствовать (взяты с запасом) для нагрузки, которую будет коммутировать мосфет. Есть ещё параметр сопротивление открытого канала, на этом сопротивлении будет падать напряжение и превращаться в тепло. Для мощных нагрузок нужно рассматривать полевики с низким сопротивлением канала, чтобы сильно не грелись. Приведу свой список мосфетов в двух основных корпусах: выводной to220 и dpack для поверхностного монтажа, в нём “Ток при 3V” и “Ток при 5V” означает максимальный ток через транзистор (на нагрузку) в Амперах при управлении логическим сигналом 3 и 5 Вольт. Максимальное напряжение для нагрузки смотрите у конкретного транзистора, но у всех оно выше 24V. “R” – сопротивление открытого канала в миллиомах (10^-3 Ом). Также полевики отсортированы по увеличению цены в российских магазинах =)

Для слаботочных цепей мне нравится использовать полевик 2n7000 (купить мешок) – тянет до 400 мА. Корпус – компактный выводной to-92. Также у друзей-китайцев есть удобные готовые модули с мосфетами и всей необходимой обвязкой:

Ну и самый важный момент: на полевой транзистор можно подавать ШИМ сигнал для “плавного” управления нагрузкой: плавно менять скорость вращения мотора, яркость светодиодной ленты, мощность обогревателя и прочее прочее!

Твердотельное реле (SSR DC)

Более простой вариант – твердотельное реле (Solid State Relay, SSR) для постоянного тока (DC), найти можно на том же Aliexpress по запросу SSR DC. Внимательно смотрим на маркировку: под выходными клеммами должно быть написано VDC, т.е. постоянное напряжение. Твердотельное реле имеет стандартный корпус для моделей постоянного и переменного тока, поэтому нужно читать что написано и не перепутать. Также в маркировке после слова SSR обычно указан ток в Амперах, т.е. SSR-25 это реле на 25 Ампер. Максимальное напряжение указано под выходными клеммами.

Твердотельное реле подключается напрямую к Arduino, пин “-” к GND, “+” к любому цифровому пину. Выход реле ставится в разрыв цепи питания нагрузки, как выключатель. Важно не перепутать плюс и минус, потому что внутри реле представляет собой полевой транзистор на радиаторе =)

Переменный ток

Симистор как вкл/выкл

Симистор – радиоэлемент, похожий на транзистор, но может работать на переменном токе. Высокое напряжение – штука опасная, поэтому для управления симистором используется оптопара с симисторным выходом. Простейшая схема подключения выглядит вот так:

Для управления нагрузкой только в режиме вкл/выкл желательно ставить оптопару с детектором нуля (например MOC306x), она будет сама отключать и включать нагрузку только в моменты перехода напряжения в сети через 0, что сильно уменьшает помехи в сети. Также здесь стоят резисторы: 220 Ом – для ограничения тока на светодиод оптопары (смотри характеристики оптопары, как подбирать резистор я писал выше). И резистор между оптопарой и симистором: 220-470 Ом с мощностью 1-2 Вт (будет греться). Симистор нужно брать с хорошим запасом по току, чтобы меньше грелся. Также симисторы бывают серии BTA и BTB, у BTA корпус (металлическая часть) изолирован и рекомендуется брать именно их, чтобы не шарахало током от радиатора. Распиновка компонентов:

У китайцев есть готовые модули с симистором и всей обвязкой. Кстати да, симистор греется под нагрузкой! Наличие радиатора обязательно, начиная с 200 Ватт.

Симистор как диммер

Для плавного управления нагрузкой переменного тока задача сильно усложняется: нужно ловить момент переключения напряжения, засекать время и выключать симистор, отсекая часть синусоиды, это называется фазовым управлением.

Для этой схемы нужна оптопара без детектора нуля, например серии MOC302x. Схема такой поделки может выглядеть вот так:

Резисторы 51к обязательно мощные, так как на них будет выделяться 1 Ватт: гасим лишнее напряжение, чтобы не сжечь светодиод оптопары детектора нуля. Также готовый модуль можно купить на Али. Выглядит он вот так и имеет пины питания, пин контроля симистора и вывод детектора нуля. Как со всем этим работать – смотрите видос ниже:

Где-то существует китайская библиотека для управления таким модулем, но она мне не очень понравилась. Привожу два примера для ручного управления таким диммером на базе библиотеки GyverTimers: одноканальный и многоканальный. В многоканальном режиме достаточно подключить к Ардуино выход детектора нуля только с одного модуля, а вот управляющие пины уже указать в скетче. Рассмотренные ниже примеры можно чуть оптимизировать, заменив digitalWrite() на быстрый аналог.

Источник