Преобразователь напряжения 5В - 9В для питания мультиметра от USB

Автомобилю свойственно ломаться, несложные поломки, связанные с электрооборудованием владелец автомобиля, знакомый с электротехникой, может устранить самостоятельно. Но для этого нужен прибор, с помощью которого можно измерять напряжение в различных частях электросхемы, сопротивление, делать прозвонку.

Именно поэтому многие автолюбители среди прочего инструмента возят с собой мультиметр. Однако, если машина ломается не часто, мультиметр может пролежать без дела долго, и как только в нем возникнет необходимость может оказаться что его батарея питания не работает.

В этом случае, желательно запитать мультиметр от автомобильной бортовой сети, например, через стабилизатор 78L09. Но, увы, схема мультиметра такова, что он не может питаться от цепи, в которой будет производить измерения. Нужен источник питания, гальванически не связанный с автомобильным аккумулятором.

Сейчас практически в любом автомобиле установлено (на заводе или владельцем) устройство для заряда и питания сотового телефона и других портативных устройств, питающихся или заряжающихся через USB-порт. Это устройство представляет собой импульсный или линейный стабилизатор напряжения 5V, выведенного на стандартное гнездо USB. Кроме того, в продаже есть множество недорогих блоков для зарядки и питания с выходным напряжением 5V и разъемом USB, таким блоками комплектуются сейчас практически вся портативная аппаратура.

Так вот, для того чтобы питание мультиметра сделать универсальным (в автомобиле, от USB-порта ПК, от блока питания и зарядки с разъемом USB) было решено сделать гальванически развязанный преобразователь напряжения, питающийся напряжением 5V (через USB-кабель) и по форме и габаритам такой, как 9-вольтовая батарея типа «Крона».

Схема преобразователя напряжения

Схема представляет собой преобразователь напряжения с ВЧ-трансфор-матором. Трансформатор служит не только для того чтобы увеличить напряжение до 9V, но и для обеспечения развязки по постоянному току между источником питания и цепями питания мультиметра.

Рис. 1. Схема преобразователя напряжения 5В - 9В для питания мультиметра от USB.

Генератор импульсов выполнен на микросхеме D1 типа 74АС14М, по схеме, описанной в Л.1. Микросхема 74АС14М представляет собой набор из шести инверторов - триггеров Шмитта, входы которых выполнены по КМОП технологии, а выходы по мощности соответствуют ТТЛ. Напряжение питания микросхемы 5V, что как раз соответствует напряжению на контактах питания порта USB.

Генератор выполнен на элементе D1.1, частота (около 200 kHz) задается цепью R1-C1. Затем создаются противофазные импульсы с помощью инвертора D1.2. Выходные каскады сделаны на включенных параллельно инверторах D1.1-D1.4 и D1.5-D1.6. Первичная обмотка трансформатора Т1 включена между выходами этих элементов через разделительный конденсатор С2.

Напряжение со вторичной обмотки Т1 поступает на мостовой выпрямитель на диодах VD1-VD4, и далее, на стабилизатор напряжения 9 V на микросхеме А1 типа 78L09.

Конструкция и наладка

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце К10x6x3 из феррита 2000НМ. Кромки кольца нужно сгладить нулевой шкуркой. Затем, промазать тонким равномерным слоем клея «БФ». После высыхания клея, сначала намотать вторичную обмотку в количестве 60 витков провода ПЭВ-2 0,2 мм.

Затем на её поверхность первичную - 13 витков того же провода.

Конструкция устройства выполнена следующим образом. Была взята отслужившая 9-вольтовая батарея 6F22 (аналог «Кроны») в металлическом корпусе, и разобрана. Из неё удалено все содержимое.

Оставлен только металлический корпус и торец с контактами для подключения. Металлический корпус изнутри обклеен одним слоем изоленты.

Далее, все вторичные цепи собраны плотным объемным монтажом на колодке для подключения. Выводы микросхемы соединены между собой согласно схеме, затем на них распаяны навесные детали R1, С1, С2. А так же провод для подачи питания.

После этого подпаян трансформатор Т1.

После того как работа устройства проверена, сборка вторичных цепей покрыта одним слоем изоленты. Так же, одним слоем изоленты покрыт трансформатор и первичный блок на микросхеме.

Еще раз проверено все в работе. Затем, все это аккуратно помещено в корпус. Еще раз проверено в работе. После чего устройство нужно расположить вертикально, контактами вниз и залить через задний торец эпоксидной смолой.

После застывания эпоксидной смолы устройство готово к работе. Оно легко устанавливается в отсек для «Кроны», а для вывода провода подключения нужно в корпусе мультиметра сделать небольшой пропил.

Неклюев В. В. РК-2016-01.

Литература: 1. С. Чернов. «Питание цифрового мультиметра от литий-ионного аккумулятора». Радио-1, 2015 г.