Выжигатель 12 вольт своими руками

Зарядное устройство и выжигание по дереву своими руками

Среди инструментов домашнего мастера, необходимых для ремонта квартиры и творческой деятельности, требуется иметь комплекты комбинированного назначения.

Они позволяют выполнять разные операции, создавать уникальные предметы для оформления интерьера помещений.

В статье подобраны практические советы как сделать своими руками универсальное автомобильное зарядное устройство с плавным регулированием величины тока и безопасно выполнять им оригинальное выжигание по дереву, пользуясь обычной проволокой из нихрома.

Они подкрепляются подробными схемами, фотографиями и видеороликом.

Как происходит заряд аккумулятора

Аккумуляторная батарея автомобиля, питая бортовые приборы и освещение, разряжается. При работе двигателя происходит ее подзаряд за счет того, что на банки с общим напряжением 12 вольт подается от генератора через реле регулятор электроэнергия постоянного тока с разностью потенциалов 13,8÷14,5 вольта.

Мощность работающего генератора значительно компенсирует потери энергии аккумулятором. Но не полностью. Какая-то часть его емкости не восполняется поступающим током заряда. Это зависит от очень многих условий, на которые влияют разные режимы работы, создаваемые при движении автомобиля.

Поэтому периодически аккумулятору требуется проведение контрольно-тренировочного цикла, восстанавливающего начальную емкость. Его выполняют на зарядном устройстве.

Большинству легковых автомобилей достаточно поддерживать ток заряда аккумулятора в 5 ампер и иметь возможность поднимать напряжение до 15 вольт. Совсем не сложно купить зарядное устройство, но мы предлагаем изготовить его своими руками.

Чтобы иметь небольшой резерв мощности используем конструкцию прибора, способного выдавать напряжение 24 вольта и ток 10 ампер. Его же можно применять для других целей. О них рассказываем в последней части статьи.

Универсальное зарядное устройство

Принцип работы основан на преобразовании синусоидальной энергии бытовой сети 220 вольт в выпрямленный ток, величина которого регулируется электронным блоком.

Конструктивно схема состоит из трех частей:

1. вводного устройства 220 вольт, подающего напряжение на первичную обмотку трансформатора;
2. силового блока, выполненного на тиристорах и мощных диодах;
3. электронной схемы управления выходным током.

Рассмотрим их подробнее. В качестве примера буду демонстрировать фотографии собственного самодельного устройства, выполненного навесным монтажом. С целью наглядности часть защитных чехлов снята.

Оно было изготовлено около 10 лет назад. Хорошо себя зарекомендовало. А его электрическая схема утеряна и мне пришлось для публикации на сайте ее восстанавливать с натуры.

Для размещения всех деталей выбран отрезок доски с резиновыми подошвами, устраняющими скользкость конструкции на проблемных поверхностях.

Схема цепей 220 вольт

На чертеже зарядного устройства блок подачи питающего напряжения выделен светло красным оттенком.

Способ монтажа

Размещение клемм и соединение проводов выполнено на гетинаксовой пластине толщиной 5 мм. Она расположена с тыльной стороны устройства, чем ограничивается случайное прикосновение к клеммам под напряжением. Однако они дополнительно закрываются пластиковым чехлом.

Подача питания

Используется шнур с вилкой, которая может вставляться в любую розетку. Напряжение 220 вольт подается на две крайние клеммы. Всего их четыре:

• левая пара используется для подключения предохранителя;
• средняя — обмотки трансформатора;
• правая — кнопки включения на 220 вольт.

Предохранитель

Установил конструкцию, взятую от списанного лампового высокочастотного приемопередатчика. Можно воспользоваться деталями от старого телевизора, радиоприемника.

Назначение

Служит для защиты зарядного устройства от случайных коротких замыканий и перегрузок.

Необходимость его установки мне подсказал своими действиями один водитель, который повторно через месяц принес мне на ремонт заводское зарядное устройство: приходилось менять тиристоры и диоды силового блока. Оказалось, что он проверяет их работу дедовским методом «на искру», кратковременно замыкая выходные контакты…

Как выбрать плавкую вставку

Защита основана на определении величины тока, которая обеспечивает длительную работу при номинальной нагрузке и кратковременных перегрузках до 10%.

Его можно посчитать зная максимальную мощность потребления и напряжение. Пришлось выбирать калибровочную проволоку для плавкой вставки экспериментальным методом: пропускать испытательный ток от нагрузочного устройства через разные образцы и наблюдать за их поведением.

Выбранная проволока была впаяна внутрь корпуса стеклянного предохранителя, а сделанный запас отложен на хранение.

Кнопка

Для непрерывной работы зарядного устройства на ее клеммы просто устанавливается стационарная перемычка. Она надежно шунтирует контакты.

Кнопка с самовозвратом создана специально для режима выжигания по дереву. Она смонтирована на рукоятке держателя струны нихрома, требует постоянного удержания при работе. Если палец отнять, то напряжение сразу снимается со всего устройства.

Считаю, что такой прием повышает безопасность пользования любым электрическим прибором. Если человек поскользнулся или случайно попал в неприятную ситуацию, то рефлекторное движение руки отбрасывает предметы, которые в ней находятся. Автоматически происходит снятие напряжения 220 вольт с работающего электрооборудования.

Таким же способом я поступил со своим электрическим триммером во время ремонта, убрав с него кнопку длительной работы.

Светодиоды питания

Они созданы для индикации поданного напряжения на зарядное устройство, расположены с передней и задней стороны блока, подключены параллельно через общий резистор.

Трансформатор

Сразу замечу, что конструкция создана с большим запасом мощности. Поэтому ее размеры увеличены. Можно создать зарядное устройство меньших габаритов.

Поперечное сечение магнитопровода 3,3х6,3 см.

Как выполнялся расчет

Подробная методика приведена в статье о ремонте паяльника Момент.

Железо имеет прямоугольный профиль. Его сечение составляет 20,8 см кв. Оно позволяет передавать мощность 430 ватт.

У меня запланирован ток на 10 ампер и напряжение 24 вольта в выходных цепях, то есть мощность 240 ватт. Запас очевиден.

КПД учитывать не буду: не критично. По первичной катушке станет протекать ток 240/220=1,1 ампера. Это позволяет вычислить диаметр провода.

Микрометр показывает почти миллиметр.

Для вторичной обмотки диаметр проволоки составляет величину d2=0.8∙√10=2,5 мм.

На фото диаметр 1,8 мм. Площадь 2,5 мм кв. Мотал в две нитки, создав общее сечение 5 квадрат. Что вполне достаточно.

Определяю необходимое количество витков.

ω’=45/20.8=2.16 витка на вольт.

В первично обмотке их будет 2,16х220=475, а во вторичной: 2,16х24=52.

Описание конструкции

Катушки для обмоток изготовлены из электротехнического картона. Места в них достаточно. Изоляция проводов выполнена лакотканью.

После сборки на вторичной обмотке оказалось 28 вольт вместо 24 при поданном питании 220. Сказалась приближенная методика расчета и качество сборки.

Силовой блок

Монтаж выполнен на пластине гетинакса толщиной 8 мм. В его конструкцию включены:

1. два тиристора КУ202Н;
2. пара диодов Д242;
3. выходные клеммы;
4. амперметр контроля тока нагрузки.

Тиристор КУ202Н

Эта марка полупроводникового прибора просто оказалась под рукой. Для моих целей можно обойтись любым другим с меньшим напряжением в 100 вольт. Главное внимание обращайте на ток: 10 ампер.

Тиристор при работе проверяют током.

Диод Д242

Десятиамперные полупроводники работают в составе диодного моста, выполняя роль буферного плеча для тиристоров.

Радиаторы для полупроводников

Поскольку нагрузки на мост при его работе создаются большие, то необходимо принимать меры для эффективного отвода тепла с него. Поэтому диоды и тиристоры размещаю на радиаторах со свободным подводом воздуха к ним.

Для диодов подошли радиаторы заводского исполнения, а под тиристоры пришлось делать охлаждение своими руками из толстой алюминиевой шины.

Выходные клеммы

На первой фотографии видно, что для них использованы заводские зажимы от блока питания, которые позволяют вставлять штекера с проводами к держателям нихрома или подключать плоские контактные пластины с вырезами.

Амперметр

Для контроля величины тока смонтирован микроамперметр М494, взятый со списанного оборудования. Его шкала на 100 микроампер переведена на новый отсчет: 10 ампер.

Для этого просто на выходные клеммы установлен самодельный шунт из толстой латунной пластины.

Для калибровки прибора понадобилось собирать электрическую схему прогрузки, налаживать параметры шунта.

С этой целью добился, чтобы ток от нагрузочного устройства в 10 ампер, контролируемый по шкале эталонного амперметра, совпал с показаниями самодельного прибора (микроамперметра с подключенным шунтом) на отметке шкалы 100 делений.

В принципе шкалу можно переписать, но для меня достаточно наклейки с обозначением 10 А. Легко посчитать, например, что 50 делений — это пять ампер. То есть просто показания делим на 10.

Во время наладки прибора его стоит проверить на всех контрольных точках. Однако слишком высокая точность для наших измерений не требуется.

Сам шунт при наладке экспериментальным путем приходится изменять по длине или ширине: его можно просто подпиливать надфилем.

Схема управления работой тиристоров

Электронный блок моего зарядного устройства питается электрической энергией от вторичной обмотки трансформатора ТР1. Она:

• выпрямляется;
• стабилизируется;
• преобразуется генератором;
• трансформируется на два потока;
• подводится индивидуальными магистралями к цепям управляющих электродов тиристоров.

Принцип работы подобной схемы подробно изложен в статье о трансформаторной сварке электрических проводов из меди. Ознакомьтесь. Здесь то же самое, но отличия заключаются в элементной базе и ее настройках.

Выпрямление

В схеме используется диодный мост, выполненный сборкой КЦ402Ж. Специально искать его нет смысла: использовал то, что было рядом. Он выпрямляет ток величиной 0,6 ампера. Этого более чем достаточно для работы схемы управления.

Стабилизация напряжения

Чтобы обеспечить стабильный уровень питания 22 вольта потребовалось последовательно подключить три стабилитрона. Марки двух разглядел и пометил на схеме. А третьего не помню, на корпусе надпись затерта. В принципе это не важно, ибо при наладке зарядного устройства их все равно придется подбирать самостоятельно или воспользоваться сборкой КРЕН.

Фазоимпульсный генератор

Все детали и их номиналы показаны на схеме. Хочется заострить внимание на транзисторах.

КТ203

Цоколевка и обозначения показаны на картинке. Структура p-n-p.

КТ315

Транзистор структуры n-p-n. Его корпус можно спутать с транзистором КТ361 (p-n-p).

Импульсный трансформатор

Магнитоповодом служит кольцо из пермаллоя с внешним диаметром около трех сантиметров. На нем намотаны три обмотки. С другими материалами, включая феррит, не экспериментировал.

Каждая из обмоток содержит по 50 витков медной изолированной проволоки диаметром 0,2 мм. Чтобы сэкономить время монтажа мотал сразу все обмотки одним жгутом в три нитки. На начало каждого провода надел разноцветные кембрики, закрепил их одним узлом. Этим способом пометил начало каждой проволоки, что немного упрощает последующее подключение выводов трансформатора к электрической схеме: так проще ее вызванивать.

Готовые обмотки изолировал лакотканью и закрыл металлическим кожухом для защиты. Трансформатор сквозным винтом с гайкой закрепил на стеклотекстолитовой плате.

Наладка импульсного трансформатора

При монтаже в схему первичная обмотка выбирается произвольно и подключается к выходу фазоимпульсного генератора.

Остальные две обмотки монтируются с учетом полярности ее концов. Здесь пригодятся обозначенные узлами начала жил. Их выходы служат для подачи тока высокочастотного импульса на тиристор через цепь управляющего электрода.

Монтаж этого участка следует выполнять внимательно. Чтобы схема нормально работала нельзя допускать ошибки. Если есть осциллограф, то им следует сравнить соответствие сигналов, выдаваемых первичной обмоткой и полярность импульсов, поступающих на управляющий электрод каждого тиристора. Это облегчит нормальное регулирование величины тока через клеммы силового блока.

Выжигание по дереву

Раскаленный нихром — это довольно уникальный режущий инструмент. Он прожигает, а не пилит-режет древесину, проходит через нее в любом направлении.

При задании рабочих режимов важно определиться с:

• техникой безопасности;
• способом монтажа проволоки к выводам нагрузочного устройства;
• приемами ее нагрева до раскаленного состояния.

О безопасности

Возможность возгорания

Работа с раскаленной проволокой сравнима с пользованием открытым огнем. При ней образуется много дыма.

Если поблизости имеются легковоспламеняемые вещества, то возможно из возгорание. Поэтому необходимо соблюдать правила пожарной безопасности, иметь под рукой огнетушитель и другие средства тушения огня.

Когда работа проводится в мастерской, то нужна эффективная система вентиляции и отвода дыма. Проще оборудовать рабочее место на открытом воздухе вдали от предметов, способных воспламениться. На нем не будет лишней резервная емкость с водой и ведром, песок для тушения огня.

Обращение с проволокой

Всегда необходимо учитывать то обстоятельство, что раскаленный нихром случайно может прикоснуться к телу человека. Чтобы этого избежать необходимо:

• работать только в устойчивом положении;
• на ногах должна быть обувь с подошвой из антискользящего материала;
• защищать открытые участки тела одеждой;
• постоянно контролировать создаваемую траекторию движения раскаленной проволоки.

Подключение нихрома

Удобство работы выжигателем зависит от способа крепления проволоки из нихрома к держателям электродов. Для домашнего мастера проще всего выполнить этот узел винтовым зажимом с барашковой гайкой.

Ток накала нити

Длина проволоки нихрома зависит от применяемой технологии, она может меняться в различных пределах. Короткая нить используется для мелких, точных работ, а длинная позволяет быстро вырезать большие заготовки.

Толщина нихрома тоже влияет на величину тока. Обычно приходится работать той проволокой, которую удалось приобрести.

Во всех этих случаях необходимо выставлять ток зарядного устройства, который раскаляет нихром до состояния, способного легко прожигать древесину. На его величину влияет электрическое сопротивление подключенного участка. Поскольку оно меняется, то приходится регулировать нагрузку на зарядное устройство по цвету раскаленного металла и контролировать величину тока по амперметру.

О технике реза

На практике распространены две технологии:

1. создание среза, перпендикулярного основной плоскости заготовки;
2. вырезание деталей под наклонным углом к поверхности обрабатываемой древесины.

Перпендикулярный срез

Заготовку с подготовленным рисунком закрепляют на верстаке или стеллаже в горизонтальном направлении. Обращают внимание на то, чтобы подвергаемая обработке область древесины полностью выходила за края рабочего стола.

Нить нихрома подвешивают на основной держатель и располагают в вертикальном направлении. Для этого снизу проволоки на крепление контакта монтируют груз весом порядка 300 грамм. Его роль — натягивать струну до прямой линии.

Проволоку подводят к линии разметки, подают напряжение на нихром и движениями струны вверх-вниз обрабатывают заготовку.

Фигурное вырезание

Деревянная заготовка фиксируется в тисках или струбцине. На ней через подготовленные заранее трафареты наносится рисунок будущего узора.

Проволоку нихрома через держатели, захваченные обеими руками, подводят к древесине. Подают напряжение на нить и возвратно поступательными движениями выполняют срезы.

Обработанная раскаленным нихромом поверхность древесины имеет однородный черный цвет. Его можно оставить в таком виде или убрать до естественного оттенка годовых колец, создающих на дереве рисунок. Покрытие морилкой или лаками придает заготовке законченный вид.

Уникальные приемы выжигания по дереву на празднике Топора в Томске демонстрирует своим видеороликом Аслан Оздоев. Рекомендую его внимательно посмотреть.

Ничего сверхсложного в такой работе нет. Вы тоже можете изготавливать подобные вещи своими руками.

Если у вас еще остались вопросы по теме, то можете задавать их в комментариях. Напоминаю, что вам сейчас удобно поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

Источник