2) Хлорирование серебряных электродов

Очищенные электроды подвешивают в стеклянной посуде с 2-5% солевым раствором (одна полная десертная ложка поваренной соли на 0.6 л дистиллированной воды) и соединяют с положи­тельным полюсом батарейки на 1.5 В. Обратите внимание, что по сравнению с процессом очистки электрода полярность изменена на обратную. Теперь кусочек серебра нужно соеди­нить с отрицательным полюсом. Ток пропускают до тех пор, пока электроды не покроются темным слоем хлористого серебра. Это занимает около 1 мин. Для хлорирования используют слабый ток, так как иначе образуется толстое нестабильное покрытие, которое легко отслаивается.

Приложение 7

Цепи питания изолированной рабочей части

Основные понятия. Индуктивность L. Индуктивность рассеивания L_s. Относительная магнитная проницаемость сердечника μ. Магнитодвижущая сила Н. Индукция В=μμ₀Н, Индукция насыщения В_R. Накапливаемая энергия CU²/2 и Li²/2. Напряжения конденсатора и ток индуктивности изменяются без скачеов, разрывов.

Материал этого раздела имеет справочный характер, излагающий принципы работы узлов питания в части использования трансформаторов развязки для изолированной части приборов. Изолированная рабочая часть отделяется от остальных цепей дополнительной изоляцией, которая должна выдерживать испытательное напряжение 2.5 кВ эф. Поэтому используются автономные узлы вторичного питания с трансформаторами, имеющими соответствующую изоляцию, а передача сигналов через изоляцию осуществляется или оптронами с испытательным напряжением 5 кВ (для оптронов принято указывать постоянное напряжение) или трансформаторами с высоковольтной изоляцией. Габариты трансформаторов желательно иметь минимальные и многие разработчики изготавливают их самостоятельно.

Расчет малогабаритных трансформаторов с железом. Когда-то специалисты по узлам питания мне сказали, что трансформаторы рассчитываются на напряжение. Это стало понятно не сразу. Если подать на обмотку трансформатора (или накопительную индуктивность L) прямоугольный импульс напряжения, то ток в обмотке растет линейно по уравнению:

i=Et/L,

где i-амперы, Е-вольты, t-секунды, L-индуктивность обмотки-Генри. Ток при нарастании не должен вводить железный сердечник в насыщение. Поэтому значение L определяется таким, что бы при заданных E и t_макс ток I не превышал допустимое значение (без насыщения). Для синусоидального сигнала t_макс есть полупериод, а допустимое напряжение в 1.5 раз выше, как первая гармоника частоты прямоугольного меандра.

Насыщение определяется индукцией насыщения B_r, Рабочая индукция В в сердечнике не должна превышать этого значения: В<B_r. Индукция, в свою очередь, определена магнитодвижущей силой Н= i*W/l, В= μμ₀Н, где W/l- число витков на единицу длинны средней линии магнитопровода, μ - относительная магнитная проницаемость, μ₀ - проницаемость пустоты. В система единиц СИ линейные размеры в метрах. Т.к. индукция В не должна превышать ин­дукцию насыщения В<B_r, то i<I_макс, и I_макс=B_rl/μμ₀W=Et/L.

Индуктивность катушки L в свою очередь равна:

L= μμ₀W²S/l.

Подставляя значение L в формулу I_макс получаем:

W_мин=Еt/B_rS,

S- сечение магнитопровода. Так мы получили основную формулу расчета магнитопровода и его обмотки из условий: 1)отсутствия насыщения, 2) заданных величин напряжения питания и длительности.

Ни индуктивность L, ни магнитная проницаемость μμ₀ прямо не входит в полученное выражение. Чем больше Е и больше t, тем больше требуется витков обмотки при заданных S и B_r материала.

Конструктивно уменьшение t выгодно, ему препятствуют 1)растущие потери сердечника на высоких частотах, 2)конечное времени выключения выпрямительных диодов и

3)инерционность транзисторов - величина времени включения - выключения используемого ключа (транзистора).

Расчет минимального значения витков обмотки w опирается на знание намагничивающего тока I_макс. В трансформаторах без подмагничивания его величину желательно выбирать много меньше, чем токи полезной нагрузки, следовательно μ выбирается максимально возможным, l - минимальной.

Различные каскады с использованием трансформаторного питания изолированной рабочей части показаны на рис 6.2. Обратим внимание, что однотактные и двухтактные схемы имеют одинаковые основные параметры трансформатора. Приведем набор основных формул расчета:

H=AW/l

В= μμ₀Н,

B_r= μμ₀Н_мах= μμ₀А_махW/l

L= μμ₀W²S/l,

I=Et/L

μ₀ - абсолютная магнитная проницаемость (4π _*10^-7).

Расчет накопительных индуктивностей.

На рис 6.3 показаны схемы импульсных стабилизаторов. Принципом работы импульсного стабилизатора является импульсный заряд индуктивности от цепи первичного источника и разряд этой индуктивности на цепь потребителя. За счет охвата обратной связью достигается стабилизация выходного напряжения. На рисунке показаны схемы стабилизации с изменением скважности (без использования широтной модуляции зарядных импульсов).

В схемах с зарядной индуктивностью величина тока I_макс определяет запасенную и передаваемую энергию. I_макс=Et/L, откуда определяется необходимая величина индуктивности. В схем ах значение L выдерживается с высокой точностью (обычно +/-10%). Число витков w уже рассчитано, необходимое значение L достигается выбором μ и l. Как правило, значение μ и l определено сердечником и не совпадает с требуемым, тогда необходимое значение L достигается введением воздушного зазора δ в магнитопровод. При сборке δ подбирается до достижения заданного L.

Значение зарядного тока индуктивности I_макс обычно выбирают в три - четыре раза выше, чем максимальное значение потребляемого от стабилизатора постоянного тока в нагрузку. Точный расчет проводится с учетом скважности работы стабилизатора. На рис 6.4 представлены типовые эпюры напряжения и тока зарядной индуктивности. Важным элементом схемы является блокирующая емкость по цепи питания: она должна располагаться в непосредственной близости с накопительной индуктивностью.

При использовании универсального аккумуляторного питания блок питания разбивается на два: преобразование от напряжения сети 220В к напряжению 16 - 20В для обеспечения заряда аккумулятора. Аккумулятор не обеспечивает стабильного напряж ения в процессе разряда, поэтому после аккумулятора ставится импульсный стабилизатор с выходным напряжением +/- 5В (или другим по потребности). Большой проблемой при создании импульсных преобразователей является изготовление трансформаторов с малой индуктивностью рассеивания. Ее минимизация обеспечивается максимально возможным сближением первичных и вторичных обмоток и выравниванием их ширины.