Андрей Кашкаров - Занимательная электроника. Нешаблонная энциклопедия полезных схем

По сведениям из заслуживающих доверия открытых источников (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0 % E0 % E7%FA%B8%EC_DIN) разъем DIN, изначально стандартизован Немецким институтом стандартизации (Deutsches Institut fur Normung, DIN), немецкой организацией национальных стандартов.

Существуют стандарты DIN на многие типы разъемов, поэтому термин «разъем DIN», не означает какой-либо конкретный тип разъема, до тех пор, пока не будет указан номер стандарта (к примеру, «разъем DIN 41524»).

В контексте бытовой техники термин «разъем DIN» обычно означает единицу из семейства круглых разъемов, изначально стандартизованных DIN для аналоговых звуковых сигналов. Некоторые из этих разъемов позднее использовались для аналогового видео и для цифровых интерфейсов, таких как MIDI или разъем PS/2 для клавиатуры и мыши ПК.

Оригинальные стандарты DIN на эти разъемы уже трудно найти в печати. Они были заменены равнозначным международным стандартом IEC 60130-9.

Что касается разъемов для прикуривателя, то хотя и они не безупречны, и не могут претендовать на «звание» достаточно надежных электрических соединений, не стоит забывать, что сама конструкция изначально не предусматривала длительной и надежной коммутации относительно больших токов (более 2–3 А).

Сегодня мощность современных подключаемых к разъемам и различным источникам питания электронных устройств такова, что при напряжении 12–15 В ток в электрической цепи достигает 30–40 и более ампер (взять хотя бы «автомобильный чайник» или автохолодильник). Надежность фиксации вилки устройства-потребителя в гнезде прикуривателя может быть обеспечена увеличенным числом прижимных лапок, но сегодня в мире еще не существует единообразного стандарта на такое соединение.

На практике в нештатных вилках присутствуют только подпружиненный центральный контакт и две прижимные лапки массы. В гнезде же площадка центрального контакта может быть расположена глубоко, а может и близко. Пазы для прижимных лапок (даже при их наличии) могут быть расположены не там, где они располагаются на вилке. http://ru.wikipedia.org/wiki/ % CF% F0 % E8 % EA% F3 % F0 % E8 % E2 % E0 % F2 % E5%EB%FC

Сечение самих контактов недостаточно для коммутации больших токов. Из-за вибраций и толчков надежный контакт вилки и гнезда прикуривателя невозможен.

Бывает, что ненадежное соединение искрит, не исключена вероятность короткого замыкания. Я уже не говорю о том, что предлагаемые в магазинах (торговых точках) с ориентацией на разный кошелек потребителя отдельные элементы-разъемы (штекеры и гнезда) имеют и разное качество изготовления. Один начнет нагреваться уже при токе 2 А, другой при токе более 10 А плавится.

По сути, безотказная работа разъема прикуривателя может гарантироваться лишь при пользовании им по прямому назначению – для разогрева спирали вставки (для прикуривания).

Поскольку в автомобильной технике применяются одновременно большое число подключаемых устройств: навигаторы, видеорегистраторы, зарядные устройства для малогабаритных аккумуляторов, телевизоры, рации подчас большой мощности, вопрос о практическом применении различных тройников и разветвителей стоит довольно остро.

Есть еще один достойный внимания (среди прочих) тип источников питания, которые можно активно применять в радиолюбительской практике, – это автомобильные преобразователи (инферторы).

Автомобильные инверторы (преобразователи энергии) – полезные устройства, позволяющие подзаряжать аккумуляторы ноутбуков, мобильных телефонов, фотоаппаратов и видеокамер, пользоваться бытовыми приборами и электроинструментами там, где отсутствует возможность подключения к осветительной сети 220 В, – в полевых условиях, на даче, на автомобильной стоянке, в походе, в лесу.

Главное условие для их нормальной работы – чтобы рядом был автомобильный аккумулятор. Инверторы преобразовывают постоянное напряжение 12 В (в диапазоне 11–15 В) или 24 В в большегрузных автомобилях в переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц посредством встроенного импульсного генератора тока, создающего модифицированную гармоническую волну. КПД преобразования инверторов почти 90 %.

Подключение нагрузки к инвертору ведет к естественной разрядке автомобильного аккумулятора, поэтому важно, чтобы инвертор имел функцию автоматического отключения при достижении на входе (клеммах АКБ автомобиля) минимально допустимой величины напряжения 10,5±5В. Поддержание в рабочем состоянии инвертора и АКБ автомобиля длительное время напрямую зависит эксплуатации этой связки устройств, практика которой во многом зависит от периодической подзарядки АКБ автомобиля.

Срабатывание защиты. Как правило, защитная функция автоматического отключения предусмотрена во всех современных инверторах. Если инвертор подает предупреждающий звуковой сигнал, когда АКБ нормально заряжена, то или он перегружен (мощность потребителя высока), или из-за неисправностей проводки между входом инвертора и клеммами АКБ существует большая разница потенциалов (падения напряжения). Также инвертор автоматически отключится при превышении температуры внутреннего радиатора (более 65 °C) и не включится при попытке включить его в обратной полярности (питание на вход) – сработает защита от коротких замыканий.

Предупреждающий звуковой сигнал может появиться при подключении или отключении инвертора от источника питания, а также тогда, когда при подключенном инверторе автомобиль переводят в стартерный режим – напряжение в бортовой сети падает. Эти случаи не являются опасными и признаками неисправности инвертора.

Некоторые полезные рекомендации. Суммарная мощность потребителей на выходе работающего инвертора не должна превышать величину нагрузки, допустимой для данного типа инвертора.

Инверторы с допустимой мощностью потребителя до 200 Вт подключаются с помощью соответствующего разъема к гнезду прикуривателя автомобиля, более мощные модели (свыше 220 Вт) – непосредственно к клеммам АКБ автомобиля с помощью поставляемого в комплекте кабеля большого сечения с аккумуляторными зажимами на конце.

Внимание, важно! Мощность, указанная на упаковке инвертора, весьма относительна, поэтому при покупке лучше выбрать инвертор с большим запасом мощности. Например, купив инвертор с выходной мощностью 350 Вт (рис. 3.8), я был уверен, что его вполне хватит не только для питания ноутбука, но и (при необходимости) на освещение лампочкой накаливания 220 В/60 Вт (как уверял продавец-консультант).

Ни в том, ни в другом случае мои надежды не оправдались. Как при включенном (холостые обороты), так и при выключенном двигателе автомобиля (напряжение на входе инвертора соответственно 12,5 В и 11,8 В) инвертор обозначенную выше нагрузку «не тянул». Срабатывает внутренняя защита, отключающая инвертор. Для приведенной выше нагрузки потребовалось применить инвертор с выходной мощностью (заявленной китайским производителем) аж 450 Вт. То есть для уверенной эксплуатации ноутбука требуется инвертор с заявленной мощностью не менее 450 Вт.

Рис. 3.8. Инвертор Povemate Nod 12/2-350

Разберемся, почему так происходит. На холостых оборотах двигателя (примерно 750 об./мин) мощность автомобильного генератора составит 300–550 Вт (сила тока 20–40 А). При средних оборотах двигателя (20003000 об./мин) выходная мощность примерно 5601400 Вт, что соответствует при номинальном напряжении 12–14 В силе тока 40-100 А.

Только для обеспечения работы двигателя требуется до 60 Вт (ток 4 А) на классическую систему зажигания (до 200 Вт, 14 А – на инжекторах, впрысковых моторах – на электрический бензонасос, форсунки и блок управления). На нужды остальных потребителей «зарезервировано» на холостом ходу 140–280 Вт (максимум 20 А).

Вот этим «резервом» и может питаться инвертор.

При увеличении оборотов двигателя до 2000 (и выше) мощность генератора быстро возрастает, но так питать инвертор, постоянно газуя (с перерасходом топлива), не выход из положения.

Если мощность инвертора (например, из-за мощности нагрузки) превысит мощность генератора, разница в энергии покрывается за счет собственных «запасов» аккумулятора, а они не вечны.

В крайнем случае потребитель может некоторое время использовать двигатель автомобиля для подпитки аккумулятора на холостом ходу, а «в идеале» для подпитки не должен включать двигатель вообще.

При длительном (более 2 ч) подключении инвертора (и устройства нагрузки) к аккумулятору (при неработающем двигателе) последний заметно разряжается. В этом случае потребуется примерно раз в 2 ч производить принудительный запуск двигателя и дать ему поработать на холостом ходу 10–15 мин. При этом (как после любого сильного разряда) заряд АКБ будет осуществляться от генератора автомобиля током 30–40 А, что систематически делать нежелательно для сохранения АКБ.

Для примера в таблицах 3.1 и 3.2 представлены расчетные значения времени разряда АКБ в зависимости от мощности потребителя энергии (на примере полностью заряженной среднестатической АКБ СТ-55, номинальной емкостью 55 А/ч).