Предисловие
Довольно часто для моделистов представляет большую сложность покупка двухвольтового аккумулятора для накала свечи - как правило, из-за отсутствия подобных аккумуляторов в магазинах или их высокой стоимости. В то же время многие имеют под рукой обычный автомобильный аккумулятор, или, например, аккумуляторную батарею от блока бесперебойного питания для компьютера. Частенько в таких случаях свеча подключается через реостат, на котором падает большая часть напряжения аккумулятора. При токе свечи 3...4 А и падении напряжения на реостате около 10 В получается, что мощность, рассеиваемая им, составляет 30...40 Вт - это мощность обыкновенного радиолюбительского паяльника. Не многовато ли? Это, конечно, простой способ накала свечи, но крайне неэффективный - большая часть энергии аккумулятора рассеивается впустую. Но есть и другой способ.
Предлагаемая вашему вниманию схема предназначена для преобразования напряжения 12-ти вольтового аккумулятора в 1.5...2 вольта, требуемые для накала свечи калильного двигателя. Накал можно регулировать в широких пределах, поэтому схема применима для любых типов свечей, как отечественных, так и импортных. Она построена полностью на отечественных широко распространённых деталях, недорогая и легко повторяемая. Этот преобразователь эксплуатировался в течение двух сезонов (2000 и 2001 год ) и зарекомендовал себя с наилучшей стороны - за всё это время не произошло ни единого отказа.
Описание и принцип работы
Принцип работы преобразователя аналогичен принципу работы регулятора хода электродвигателя, применяемого моделистами. На свечу с частотой около 50 Гц подаются короткие импульсы амплитудой 12 вольт, т.е. полное напряжение аккумулятора; длительность их может регулироваться. Спираль же в счёт своей тепловой инерционности не успевает перегреться за столь короткое время приложения полного напряжения аккумулятора (длительность импульсов слишком мала) и не успевает остывать в паузе между импульсами. В результате получается, что на свече поддерживается необходимый постоянный накал - она работает как интегратор, усредняя по времени подаваемое на нее импульсное напряжение.
Немного о потреблении тока. Оно сильно зависит от напряжения и степени заряда аккумулятора, при этом основной ток потребляет свеча, а сам генератор - всего лишь единицы миллиампер. Может быть, важнее будет сказать, что при использовании с этим преобразователем аккумуляторной батареи напряжением 12 В и ёмкостью 1 А*ч 80% разряд достигался, как правило, к концу второго дня полётов.
К сожалению, схеме присущ довольно серьёзный недостаток - при изменении напряжения аккумулятора меняется и накал свечи, кроме того, при подключении стартёра к тому же аккумулятору накал уменьшается. Однако, как ни странно, это никоим образом не влияет на запускаемость двигателя при использовании автомобильного аккумулятора. Эту загадку разгадать так и не удалось, но... вот пример. При тестировании и эксплуатации стартовой панели JP был обнаружен точно такой же эффект: включили стартёр - накал упал - двигатель заводится с пол-оборота. Проверялись эти схемы с двигателями МДС и OS MAX - результат один. Может быть, кто-то сможет определить причину такого чуда. Мне кажется, что всё дело опять-таки в тепловой инерционности свечи.
Тем не менее, простота и доступность преобразователя с лихвой окупает этот недостаток.
Кратко о принципиальной схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран генератор импульсов переменной длительности, которая может регулироваться потенциометром R1. Резисторы R2 и R3 предназначены для подстройки пределов регулирования накала свечи. Транзистор VT3 выполняет роль предоконечного каскада, усиливающего импульсы генератора, а VT4 - оконечный каскад. Транзистор VT4 представляет собой шесть транзисторов КТ819, включённых параллельно.
Преобразователь собран на отечественной элементной базе. В нём использованы транзисторы КТ315 (КТ342), КТ361 (КТ347), КТ817 и КТ819. Особенность схемы - использование шести транзисторов КТ819 в ключевом каскаде. Число их подбиралось экспериментально, исходя из минимизации падения напряжения на них и снижения нагрева транзисторов. В результате получилось, что падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер составило менее 0.1 вольта, а нагрев практически отсутствует. Это позволило обойтись без радиатора для транзисторов и поместить преобразователь в пластмассовый корпус вместе с аккумулятором и амперметром, не особенно заботясь о вентиляции. Однако можно обойтись и одним транзистором, поставив его на радиатор площадью не менее 150 см 2, но это будет уже в ущерб надёжности.
Сборка и настройка
Как это ни смешно, схема, собранная правильно и из исправных деталей, начинает работать сразу.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! При первом включении преобразователя НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не подключайте к нему свечу!!! Ненастроенный преобразователь может выдать на нее слишком большое напряжение - спираль перегорит в доли секунды.
Первое включение производим с включенным вместо свечи резистором номинала около 1 кОм. Осциллографом проверим форму импульсов на нагрузке и диапазон регулирования их длительности. При вращении ручки потенциометра R1 длительность должна меняться от нуля примерно до половины периода повторения импульсов. Если всё в порядке, подключаем вместо резистора кусок нихромовой проволоки диаметром не менее 0.5 мм и сопротивлением 0.5 Ом. Можно использовать и длинный кусок медного провода с таким же сопротивлением. Проверяем работу преобразователя под нагрузкой - сопротивление её близко к сопротивлению раскаленной докрасна спирали свечи. После такой проверки можно подключать свечу, предварительно установив R1 в положение, соответствующее отсутствию импульсов на нагрузке. Подключив свечу, постепенно вращаем движок R1, наблюдаем за изменением яркости свечения спирали. Работает? Отлично. Осталось подкорректировать пределы изменения накала резисторами R2 и R3, и преобразователь готов. Можно поместить его в отдельный корпус или же встроить в стартовый ящик - как пожелаете.
Перечень элементов
R1 1.5 K VT1 KT342 (KT315)
R2 5.1 K VT2 KT347 (KT361)
R3 1.0 K VT3 KT805 (KT817)
R4 10 K VT4 6хKT819
R5 33 K C1 1 uF
R6 22 K
R7 2.7 K
R8 2.7 K
R9 2.7 K
R10 470
R11 1.0 K
R12 100
Печатная плата
