Einführung zu Transformers

6 Schritt:Schritt 1: Was ist ein Transformator? Schritt 2: High Voltage Sicherheit Schritt 3: Arten von Transformatoren Schritt 4: Erstellen einer Nixie Power Supply Schritt 5: Nixie Treiber-Stromkreis Schritt 6: Software

Einführung zu Transformers



Obwohl nicht allgemein in der mittleren Teile-Kasten fand, sind Transformatoren dennoch eine grundlegende elektronische Komponente, die ein paar ziemlich interessante Eigenschaften haben, nämlich die Umwandlung, ehem, Umwandeln, eine Spannung in eine andere! Who'da thunk? In diesem instructable Ich werde kurz beschreiben Transformator Auslegung und den Betrieb, und dann werden wir einen Transformator-basierte Schaltung aus einem alten Einweg-Kamera ausrangiert verwenden, um eine Nixie treiben. Hochspannung, hier sind wir (sicher) kommen!

Schritt 1: Was ist ein Transformator?

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    Einführung zu Transformers

    Transformers sind überall, aber sie sind gut versteckt. Die Chancen stehen gut, wenn Sie irgendein elektronisches Gerät oder eine Maschine, die in einen Dübel haben, dann ist es wahrscheinlich einen Transformator in die Hochspannung 120 oder 240 V AC in bescheidener Wechselspannungen, die dann gleichgerichtet, um DC-Geräte Energie umzuwandeln. Transformers bilden den Hauptteil des Volumens und der Masse der "Wandwarzen" dass die Macht modernste Elektronik. Warum sind sie so schwer? Was machen Sie? Wie machen Sie das?!
    Design
    Ein "typischer" Transformator hat drei Hauptteile: die Primärspule, Sekundärspule und der Kern. Die Spulen bestehen aus eng gewickelten Kupferdrähte, die Anzahl der Windungen der Drähte diktieren, welche Auswirkungen die der Transformator von der angelegten Spannung aufweisen. Primäre und sekundäre sind relative Begriffe, wenn es um einen Transformator zu beschreiben kommt. Die Primärspule ist die Eingangsspule und die Sekundärspule ist der Ausgang, tauschen die zwei und Sie können einfach, sie zu beziehen in umgekehrter Richtung. Während die Etiketten nicht so wichtig, die Art der einzelnen Spulen tut. Im Allgemeinen werden die beiden Spulen mit einem ratiometrischen Konfiguration gewickelt werden, ist, dass eine Spule hat typischerweise weniger Drahtwindungen als die andere. Diese Spulen sind benachbart zueinander um eine in der Regel mehrschichtigen Eisenkern (daher das Gewicht) gewickelt
    Betrieb
    Trafobetrieb setzt auf wechselnde Magnetfelder, die einen Strom von einer Spule auf die andere zu induzieren. Ein Transformator benötigt eine AC-Spannung an seinen Primärspule, um einen Strom in der Sekundärspule zu induzieren. Die sich schnell ändernden Magnetfeldes der magnetische Fluss wird durch den Eisenkern von einer Spule zu der nächsten durchgeführt. Der Eingang AC, wodurch der Ausgang AC als auch. Das Verhältnis der Spulen bestimmt, ob der Transformator (Erhöhung) oder Buck (Verringerung) der Spannung an den Sekundär steigern. Eine niedrige Umdrehungszahl im Primär- und eine hohe Umdrehungszahl im Sekundär führt zu einer höheren Spannung an der Sekundär führen. Vs = Vp * (Ns / Np) der Spannung über der Sekundär gleich der Spannung an der Primärwicklung multipliziert mit der Anzahl der Windungen in der Sekundär geteilt durch die Anzahl der Windungen in der Primär heißt: man kann die Gleichung verwendet werden. Zum Beispiel, wenn Sie 120 VAC lief über die Primärspule mit 200 Windungen und die Sekundärspule hatte 500 Drahtwindungen, dann im Idealfall müssten Sie:
    Vs = 120 * (500/200)
    Vs = 120 * 2.5
    Vs = 300
    Auch, obwohl Transformatoren sind bidirektional, ist es wichtig, stets den vom Hersteller empfohlenen Betrieb als Teil des Transformators nicht für bestimmte Ströme ausgelegt sein.

Schritt 2: High Voltage Sicherheit

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    Transformers laufen häufig bei sehr hohen Spannungen und Ströme, die tödlich sein können, wenn sie nicht richtig gehandhabt. Es ist wichtig, sich als äußerst vorbereitet und vorsichtig bei der Arbeit mit jedem hoch (> 120 V) Stromkreis. Tragen Sie angemessene Schutzausrüstung wie Schutzhandschuhe und Schutzbrillen. Hochspannung Funken schnell Objekte in Flammen entzünden, so sein mindfull der nächste Feuerlöscher. Wenn Sie Zweifel haben, verwenden Sie die "einer Hand" Regel beim Umgang mit einer HV-Schaltung, so dass, zumindest in den durch den Körper selbst die Schaltung entlädt, wird es nicht über eine Leiterbahn auf dein Herz, wie es der Fall, wenn Sie halten eine Schaltung mit beiden Händen. Wir beginnen mit einem 300V-Schaltung von der Kamera, die während des Betriebs bei niedrigen Strömen (die wirkliche Gefahr) großen Funken und böse Verbrennungen verursachen kann funktionieren. Seien Sie aufmerksam!

Schritt 3: Arten von Transformatoren

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    Eisenkern
    Die häufigste Vielzahl von Transformatoren, Eisenkerne in der Regel aus einem elektrisch getrennten Paar von Spulen umwickelt laminierten Bleche aus Eisen. Die Sekundärspule weist üblicherweise auch eine oder mehrere "Mittenanzapfungen", um eine variable Auswahl der Spannungen am Ausgang zu ermöglichen. Zwei unabhängigen Spulen bedeutet die Schaltungen elektrisch voneinander isoliert. Eisenkern-Transformatoren können höhere Verhältnisse für die Steigerung oder Ruckeln große Spannungen.
    Ringkernkern
    Drähte um Keramik Ferrite gewickelt arbeiten diese Transformatoren in der gleichen Weise, wie Eisenkerne, aber sie viel kleiner sein kann.
    Spartransformator
    Autotransformatoren sind, daß die primäre und sekundäre Spule aus dem gleichen Draht gewickelt einzigartig. Der Mittenabgriff des Transformators bildet einen gemeinsamen Punkt zwischen den beiden Spulen. Diese Konfiguration ist etwas kompakter, aber die Schaltungen sind nicht mehr isoliert. Spartransformatoren sind Einsatz für kleinere Spannungsverschiebungen.
    Stelltransformator (Variac)
    Stelltransformatoren sind eine andere Mitte-Klebeband Transformator Vielfalt. Ähnlich zu der internen Struktur eines Drehpotentiometers weist Variac eine innere Wischer als Mittelabgriff über die die Sekundärspule, die man auf einen auswählbaren Wechselspannungsausgang haben können.

Schritt 4: Erstellen einer Nixie Power Supply

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    Die meisten Einwegkameras einfach Snap zusammen. Mit dem Fingernagel oder einen kleinen Schraubendreher vorsichtig hebeln auseinander die Laschen entlang der Naht der Kamera Shell. Dies sind in der Regel schnell schwach. Sobald Sie die Rückseite entfernt haben, öffnet die vordere Abdeckung ab, um die Blitzschaltung zu offenbaren. Pop aus der Batterie und dem PCB sollte Recht herausfallen, wenn Sie ihn kippen. Überprüfung mit einem Multimeter über den beiden Anschlüssen des Kondensators, um zu sehen, ob es einen latenten Ladungs, aber nicht zu kümmern, kurze Stifte, wie es Funken, wenn der Kondensator wurde kürzlich geladen.
    Theorie der Arbeitsweise
    Die Kamera Blitzschaltung hat ein paar wichtige Teile. Die erste Hälfte der Schaltung besteht aus einem schnell Schwingkreis über den größeren Transformator, der den Kondensator auflädt, wenn der Netzschalter eingeschaltet ist. Dies baut sich rasch bis zu etwa 300 V über den Kondensator. Wenn der Auslöseschalter geschlossen ist, läuft dieser Ladung über einen sekundären Transformator, weiter verstärkt die Spannung, die dann hoch genug, um die Blitzröhre ausgelöst wird. Wir ignorieren die zweite Hälfte der Schaltung, die den Blitz zündet, so möchten Sie vielleicht, um es vollständig zu entfernen (die Schaltung immer noch gut laufen). Wir sind daran interessiert sind nur in den bescheideneren 300V Quelle vom Kondensator. (Schauen Sie sich das Video , wenn Sie möchten genau wissen, was los ist in der Schaltung)
    * Hinweis: Dies ist nicht ein schrecklich effiziente Mittel zur Erzeugung von Hochspannung, und es gibt viele effiziente Schaltungen zur Erzeugung der Spannungen ideal für Nixie Röhren gewidmet, aber das ist eine kostengünstige Option und funktioniert zeigen die Eigenschaften eines Transformators. Dies fällt definitiv in die Kategorie "neat Experiment" und nicht für langfristige Projekte verwendet werden.

Schritt 5: Nixie Treiber-Stromkreis

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    Oben ist ein Hybrid schema / Blockschaltbild für den Aufbau der Nixie Treiber-Demo. Aus diesem Grundschaltung, müssen Sie:
    Intel Edison w / Arduino Breakout-Board
    SN74141 oder KD155ID1
    Nixie
    Einweg-Kamera (AA oder AAA-Batterie im Lieferumfang enthalten!)
    Draht

Schritt 6: Software

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    Die Skizze ist recht einfach und führt über die Zahlen, indem er die vier Bits auf den binären Eingang Pins auf der Nixe-Treiber-Chip. Auch wenn Sie auf mehr als einer Kathodensegment zu einer Zeit zu drehen, die Natur einer Nixie bedeutet, dass nur eine Zahl zu einem Zeitpunkt sichtbar. Werfen Sie in drei weitere Treiberchips und Nixie Röhren und versuchen Sie sich in eine Nixie Uhr! Sie sind ganz im Anblick und sorgen für eine tolle Zeit Stück.