03/12/2010

Блок питания настенных часов

Блок питания для настенных часов

Каков ток потребления настенных часов?

Иногда надоедает покупать батарейки и регулярно их менять в электромеханических часах. Если часов много в помещении много то и менять приходится часто и спонтанно, особенно если батарейки дешевые и никудышные, а это слегка напрягает. Вот предлагаю устройство, придуманное лет 20 назад, но зато надежно работающее как источник питания для настенных или настольных электромеханических часов (типа «Слава») со стандартным напряжением питания в 1,5 Вольт. Схема не требует особых навыков для разработки и  собирается практически на «коленках», сам собрал таких уже штук пять. Думаю, что при условии применения современных деталей, практическую реализацию схемы возможно разместить в габаритах батарейки АА, тогда это можно будет назвать эмулятором батарейки для настенных часов.

Идея

Для подбора элементов электрической схемы блока питания настенных часов было бы желательно измерить ток потребления электромеханической схемы, обеспечивающей работу настенных часов, которых сейчас полным-полно, хотя все они имеют один и тот же электромеханический блок и различаются только внешним дизайном…Как вы думаете? Сколько потребляют обычные настенные часы на одной пальчиковой батарейке? Лично у меня таких часов – десяток, используя точный цифровой микроамперметр перемерял их ток потребления.

Блок питания для настенных часов

Для измерения тока потребления (рис.1а) пришлось сделать приспособление (приблуда) которое состоит из пластинки двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной приблизительно 1мм и габаритами 10 х40мм (рис.1б). С двух фольгированных сторон припаяны два контактных «уха». Приблуда втыкается между батарейкой и минусовым электродом отсека часов. К контактным «ушам» приблуды при помощи зажимов «крокодил» подключаются щупы микроамперметра В7-35. При помощи такого приспособления можно быстро измерить ток потребления разных устройств, оборудованных отсеком для батареек АА или ААА.

Оказалось, что значение этого тока составляет в среднем 0,3мА (300мкА). Честно говоря, я думал, что они потребляют меньше. И если средняя батарейка имеет емкость около 3А·ч, то время работы от такого элемента питания составит около 10тыс часов, а это около 400 дней. Т.е. обычной батарейки АА ( http://www.afterwork.com.ua/?p=561) должно хватить на срок непрерывной работы около года, что вообще то и наблюдается на практике.

Описание схемы

Измерения, проделанные выше, легли в основу построения схемы. Схема блока питания для настенных часов (рис.2) построена по принципу источника тока. Само собой разумеется, что устройство будет включаться в однофазную сеть 220В 50 Гц. Роль токоограничивающего элемента выполняют последовательно соединенные конденсаторы С1 и С2 (аналогично сденало на http://www.afterwork.com.ua/?p=1210), общая последовательная емкость которой составляет 0,05мкф и если измерит ток через него после подключения такого конденсатора к сети, то он составит около 3мА, что на порядок больше, чем потребление тока настенными часами и значит, появление нагрузки в цепи практически не изменит ситуации с токоограничением . Два конденсатора можно заменить одним с емкостью 0,05…0,15мк, рассчитаным на напряжение не менее 400 В.

Блок питания для настенных часов

Последовательно с С1 включен резистор R1 который используется двояко, во-первых от выполняет роль токоограничивающего элемента в момент включения в розетку, когда С1 еще разряжен; во-вторых этот резистор совместно с конденсатором С3 выполняет роль фильтра питания. Мощность рассеяния R1 невелика, разумно его выбрать в диапазоне 0,5-1Вт.

Роль преобразования переменного напряжения в постоянное выполняет система кольцевых диодов VD1-VD4, два из которых выполняют функцию выпрямления, а два работают в качестве стабисторов. Прямое падение напряжения на двух последовательных диодах составляет около 1,4В, чего как раз достаточно для работы электромеханических часов.  Диоды могут быть выбраны в широком диапазоне типономиналов, лично я, использовал те, что были под рукой – КД522. Причем, из-за построения по кольцевой структуре, максимальное паспортное обратное напряжение может быть относительно небольшим 10-30В. В таком режиме диоды защищают один другого от высокого обратного напряжения.

Конденсатор С2 выполняет роль накопительного элемента фильтра питания. Желательно емкость его взять в диапазоне 10…100мкф. Вместо конденсатора можно поставить никель-кадмиевый аккумулятор (можно старый, с утерянной емкостью), в таком случае мы получим практически вечный источник питания для часов. Даже старый аккумулятор обеспечит необходимый ток в 0,3мА для продолжения работы часов при исчезновении напряжения сети на протяжении нескольких суток.  А во время наличия сетевого напряжения аккумулятор работает в буферном режиме, одновременно немного подзаряжаясь для компенсации саморазряда через токоограничивающие конденсаторы от сети.

Конструкция

Лично я собрал схему на остатке макетной платы приблизительно за два часа после работы. Потребляет она настолько мало, что даже не сдвигает с места счетчик электроэнергии.

Техника безопасности

Схема имеет гальваническую связь с сетью и возможность длительного сохранения заряда на конденсаторе С1 (С2). Поэтому не следует дотрагиваться до вилки, в момент монтажа или включения/выключения устройства. Логичнее поставить параллельно конденсатору С1 резистор с сопротивлением 1Мом  для разряда остаточного напряжения на конденсаторе.

Примечания

1. Количество диодов в цепочке включенной параллельно конденсатору С3 определяет выходное напряжение питания. Если необходимо напряжение около 3 В, тогда придется использовать 4 диода, но нужно помнить, что обеспечиваемый ток мизерный, и таким устройством не удасться запитать, например, МР3- плеер.

2. Вместо цепочки диодов включенных параллельно С3 вполне возможно использовать стабилитрон или стабистор, главное, что бы у него ток стабилизации был меньше 1…2 мА.

3. Активная мощность, потребляемая от сети таким блоком питания, не превышает 1 Вт.

Время на времени тоже деньги!

Похожие записи

62 комментариев »

  1. Существует миф о том, что если снять секундную стрелку у китайских настенных часов, то срок службы батареи значительно увеличится. Интересно, если снять стрелку и замерять ток потребления он уменьшится?

    Комментарий by Мастер — 03/12/2010 @ 17:18

  2. Схема очень полезная, такие источники уже давно нужно выпускать он востребован в самый нужный момент.

    Комментарий by Мастер — 03/12/2010 @ 17:23

  3. Гм, интересная трактовка, нужно будет проверить, хотя, ковырять часы что то не очень хочется. Да и ток потребления там импульсный, цифровой измеритель вообще с ума сходит, а в стрелочном стрелка все время дергается. Усреднять как то нужно, например влепить большой конденсатор, а у него самого ток утечки большой…Какой то замкнутый круг получается.

    Комментарий by opyvovar — 03/12/2010 @ 18:14

  4. О, серия часиков началась. и у меня есть что показать с часиками:)

    Комментарий by Alexeya_ale — 04/12/2010 @ 21:26

  5. Ждемс…

    Комментарий by Мастер — 05/12/2010 @ 15:08

  6. Выше написано, что “Два конденсатора можно заменить одним с емкостью 0,05…0,15мк, рассчитаным на напряжение не менее 400 В.”
    Вопрос: – на место какого конденсатора его впаивать?

    Комментарий by Владимир — 09/03/2011 @ 10:31

  7. Один закоротить, а другой поменять. Все равно с какого начинать. Но в этом случае вроде как будет гальваническая связь с сетью, что нежелательно.

    Комментарий by opyvovar — 09/03/2011 @ 14:15

  8. opyvovar большое спасибо за ответ!
    Гальваническую связь “прочувствовал” на своих пальцах, взявшись за металлический корпус часового механизма!
    Но это не страшно, туда (в часы) лазить никто не будет.
    Собрал схему на диодах КД 522 (маленькие стеклянные с черненькими кольцами), в результате на выходе получил 1,2 вольта. Часы отказываются ходить при таком напряжении. Как можно повысить напряжение до положенных 1,5 вольт?

    Комментарий by Владимир — 09/03/2011 @ 20:49

  9. В цепочку из двух диодов, включенных параллельно с конденсатором С3 добавьте еще один такой же диод.
    Хотя, это весьма подозрительно, что напряжения в 1,2В не хватает для работы электромеханических часов. У меня, например, многие такие часы питаются от аккумуляторов, напряжение на которых примерно 1,2 В. И все работает исправно.

    Комментарий by opyvovar — 10/03/2011 @ 10:17

  10. opyvovar большое спасибо за ответ!
    Вечерком буду экспериментировать.

    Комментарий by Владимир — 10/03/2011 @ 11:26

  11. Заменил один из двух диодов (КД522), подключенных параллельно С3, двумя диодами Д18. Получилось три диода, подключенных параллельно С3 (Два Д18 и один КД522) и два последовательно С3 (КД 522).
    С3 взял 470 мкФ (какой был в наличии). Больше в вышеприведенной схеме ничего не менял.
    В результате на выходе получил 1,42 В.
    Часы, которые отказывались ранее запускаться при напряжении 1,2 В успешно запустились при 1,42 В.
    Может быть кому-нибудь пригодится.

    Комментарий by Владимир — 15/03/2011 @ 20:06

  12. Подозрительно маленькое падение напряжения на трех диодах – 1,42В!? Должно быть около 1,8В. Наверное часы у Вас немного больше чем 0,3мА потребляют, рекомендую емкость конденсаторов С1 и С2 увеличить вдвое.

    Комментарий by opyvovar — 15/03/2011 @ 21:00

  13. opyvovar большое спасибо за ответ!
    На днях попробую.

    Комментарий by Владимир — 16/03/2011 @ 8:22

  14. Снятие секундной стрелки почти не снизит потреьляемый ток. Просто при разряде элемента до определённого напряжения у механизма не хватает сил для подъёма стрелки. А если её снять, купировать, либо приделать противовес, он и с довольно разряженных элементом будет ещё долго крутиться. Проверено.

    Комментарий by Аааа — 03/05/2013 @ 8:27

  15. Вообще то правильно, секундную стрелку убирать как то не хочется, а вот сделать противовес для нее натурально можно. Снять, притулить маленький противовес, отбалансировать по оси и поставить обратно. Надо будет попробовать.

    Комментарий by opyvovar — 04/05/2013 @ 18:09

  16. Не пойму где засада? На выходн с нагрузкой 1,7в, а часы стоят, но дёргаются. Измерить ток немогу. Как быть?

    Комментарий by Игорь063 — 11/11/2013 @ 9:27

  17. Проверить, если от батарейки не работают, то может проблема в самом часовом механизме…

    Комментарий by opyvovar — 11/11/2013 @ 11:12

  18. От батарейки работают.Часы дёргаются но не идут- будто дохлая батарейка). Прибор показывает пульс то 1.7в, то 1,37в. Если уменьшить R1?

    Комментарий by Игорь063 — 11/11/2013 @ 15:05

  19. R1 ограничивает максимальный импульс тока во время включения в розетку, лучше его не трогать. Скорее всего, часы слишком много потребляют (больше 1мА), попробуйте в 2 раза увеличить ёмкость С1, С2, С3.
    Еще, причиной неработоспособности, может быть, в качестве С3 выбран электролит с большой утечкой, который и отбирает весь ток от часового механизма.

    Комментарий by opyvovar — 11/11/2013 @ 16:04

  20. Действительно механизм потребляет очень большой ток, поменял часы и они пошли) Ещё вопрос: будет мешать С3 аккумулятору если его не выпаивать?

    Комментарий by Игорь063 — 18/11/2013 @ 9:39

  21. Если есть аккумулятор, то С3 можно не устанавливать. Для уменьшения саморазряда аккумулятора, паралельно ему я бы включил не два диода, как по схеме, а три.

    Комментарий by opyvovar — 18/11/2013 @ 13:01

  22. Спасибо Вам большое! Всё работает!

    Комментарий by Игорь063 — 19/11/2013 @ 10:55

  23. Я рад, что у Вас все получилось.

    Комментарий by opyvovar — 19/11/2013 @ 11:26

  24. Как можно данную схему сделать более электробезопасной? Имеет ли смысл установить плавкий предохранитель и если да то какой и куда? Если, использовать вместо конденсатора старый Ni-Cd аккумулятор от мобильного телефона, то не разорвёт ли его на части?

    Комментарий by Арыслан — 05/10/2014 @ 6:52

  25. Схема и так не слишком электроопасна, в принципе гальваническая развязка от сети присутствует в виде двух конденсаторов, но можно поставить и небольшой трансформатор тока. Но все это дополнительные заморочки, приводящие к ненужному усложнению. Старый аккумулятор от мобильника использовать нельзя, там напряжение значительно больше требуемого. А вот если его разобрать и использовать только один элемент (там внутри три штуки ) то пожалуйста. Очень сомневаюсь, что его разорвет от таких малых токов.

    Комментарий by opyvovar — 05/10/2014 @ 10:52

  26. Благодарю за ответ! C1 и С2 только керамические я так понимаю. А что насчет предохранителя?

    Комментарий by Арыслан — 05/10/2014 @ 21:21

  27. Конденсаторы металло-бумажные, обычно керамика не рассчитана на такие большие напряжения. Для дополнительной защиты можете поставить предохранитель, но ток, потребляемый там мизерный (около 10 мА), таких предохранителей я не встречал. Минимум, что видел на 100мА. Что бы сработал такой предохранитель нужно что бы замкнуло сразу два конденсатора, а это слишком маловероятно.

    Комментарий by opyvovar — 06/10/2014 @ 9:14

  28. Понятно, спасибо большое!

    Комментарий by Арыслан — 06/10/2014 @ 9:50

  29. А как запитать китайские электронные часы (ток 1мкА), установленные в приборе, но запитываемые почему-то от батайрейки AG3 на 1,5В. Вечно приходится её менять, а для этого нужно разбирать корпус прибора, что не удобно.

    Комментарий by Арыслан — 06/10/2014 @ 9:54

  30. Маленькие часы на ЖКИ индикаторе можно запитать по такой же схеме, разве что емкости конденсаторов уменьшить раза в 2..3 для бОльшей миниатюризации.

    Комментарий by opyvovar — 06/10/2014 @ 15:31

  31. Прибор работает на 6В постоянного напряжения. А если где-нибудь на плате в самом приборе взять 6 вольт и погасить их до 1,42В резистором и запитать эти часы с ЖКИ?

    Комментарий by Арыслан — 06/10/2014 @ 18:34

  32. Это было бы лучшее решение, чего там морочится с 220В.

    Комментарий by opyvovar — 07/10/2014 @ 9:02

  33. Готовый, магазинный адаптор(блок питания) на 1.5В можно припаять к раъемам батареек в механ. часах? Или надо обязательно делать вашу схему? Я пожилая женщина, но припаять смогу.

    Комментарий by Татьяна — 20/07/2015 @ 20:54

  34. Если есть готовый, то конечно удобнее припаять его.

    Комментарий by opyvovar — 21/07/2015 @ 10:49

  35. Можно взять зарядник от любого простого сотового телефона поставить резистор и два диода последовательно в цепь, напряжение снимать с диодов резистор гасящий наобум поставил 330 ом (можно и меньше)и часы работают даже без конденсатора, хочу запитать от одного зарядника все электронные часы в доме осталось придумать схему переключения питания на батарейку когда свет отключают, есть идея поставить реле на 6 вольт,но если кто может придумать электронную схему переключения это будет вообще здорово зарядников как грязи у всех есть, можно использовать любой зарядник от любого рабочего телефона пока телефон заряжен.

    Комментарий by Владимир — 26/09/2015 @ 22:03

  36. В принципе можно зацепится от любого аккумулятора 12 в или зарядника для телефона схема та же резистор и два диода только в каждом случае нуно подбирать резистор по току, параллельно диодам поставить конденсатор, и никакого высокого напряжения!

    Комментарий by Владимир — 26/09/2015 @ 22:10

  37. Зарядник конечно клево, только немного избыточно, хотя я бы, по ходу втулил бы в часы подсветку стрелок ну и подсветку наружную.

    Комментарий by opyvovar — 28/09/2015 @ 22:06

  38. Не знаю, Что у Вас за часы, но на настенных (китайских), стрелка амперметра дёргается в районе 50мкА ( возможно идут импульсы и до 300мкА малой продолжительности….. было-бы интересно взглянуть на осциллограмму)
    Схема конечно простая, вот заморочки с проводами от розетки, напрягают.
    Тоже не давала покоя проблема с батарейками (в конце концов не очень экологично) Приспособил парлельно батарейки Солнечную Панельку от садового фонарика. Выдаёт до 200мкА и более в зависимости от освещения в комнате. В среднем днём около 60мкА (на стенке в середине комнат, направленная в сторону окна) Естественно вразных комнатах по разному..
    http://www.chipmaker.ru/topic/157101/

    Комментарий by Геннадий — 07/10/2015 @ 17:39

  39. Видать часы разные бывают, вон, народ говорит, еще больше потребляют. А если они так мало жрут, то вполне возможно их запитать на основе детекторного приемника, ну скажем от WiFi, который постоянно включен. Давно руки чешутся по этому поводу.

    Комментарий by opyvovar — 08/10/2015 @ 21:00

  40. Ответ: opyvovar – Я думаю на холостом ходу зарядник потребляет немного энергии поэтому его вполне мона использовать в качестве источника питания для настенных китайских часов.

    Комментарий by Владимир — 16/10/2015 @ 22:11

  41. Здравствуйте! А конденсаторы С1 и С2 по 250 вольт выдерживают, или все-таки лучше поставить побольше?

    Комментарий by Александр — 16/11/2015 @ 1:25

  42. мк – имеется ввиду микрофарады?

    Комментарий by Александр — 16/11/2015 @ 1:27

  43. У меня есть пленочные СВВ21 400V104J – пойдут в качестве С1 и С2?

    Комментарий by Александр — 16/11/2015 @ 1:33

  44. Александр, лучше, конечно, допустимое напряжение конденсаторов побольше, так надежнее. СВВ21 400V104J подойдут. Удачи Вам в конструировании.

    Комментарий by opyvovar — 16/11/2015 @ 9:56

  45. Спасибо за пожелания. Ваша схема будет моим первым устройством. В схеме хочу использовать smd диоды М7, подойдут?
    Наметал платку в Sprint Layout 5 под размеры батарейки, чтобы это все дело вставлялось в штатное место. Хотел бы, чтобы Вы оценили нарисованную мной

    Комментарий by Александр — 21/11/2015 @ 12:18

  46. Спасибо за пожелания. Так как я новичок в этом деле совсем, и Ваша схема будет первым моим устройством, у меня еще несколько вопросов.
    1. В схеме хочу использовать smd диоды M7. Подойдут?
    2. С целью удешевления хочу использовать один конденсатор CBB21 400V104J вместо двух и поставить параллельно ему резистор (1Мом) или какой правильнее в такой схеме поставить?
    2. Наметал плату под размеры стандартной батарейки (чтобы вставлялась вместо батарейки в отсек компактненько) в программе Sprint Layout 5. Хотел бы, чтобы Вы оценили нарисованную мной схему, так как возможны ляпы и недочеты. Схема получилась компактной за счет использования smd диодов, которые впаиваются со стороны дорожек, а все остальные более объемные запчасти – с другой.

    Комментарий by Александр — 21/11/2015 @ 12:31

  47. Александр. По порядку вопросов.
    1. Практически любой кремниевый диод подойдет. Если уже плату разводите, то разводите под 4007, которые можно вытянуть из цоколя сгоревшей люминисцентной лампы (в закручивающийся патрон). Кстати вроде оттуда можно вытянуть и конденсаторы.
    2. Можно и один конденсатор использовать. По емкости примерно 0,1…0,22мкф. Один закоротить другой оставить. Все равно какой. Конденсатор шунтировать не обязательно, но желательно. Сопротивление где то 1..10МОм.
    3. Плата, конечно, это круто, но я бы взял кусочек стеклотекстолита и вышкрябал бы дорожки вручную, можно даже без отверстий обойтись. Кстати, после изготовления платы можно ее в шприц засунуть. Есть шприцы по размеру батарейки АА.
    4.Выслал на почту свою почту.

    Комментарий by opyvovar — 22/11/2015 @ 21:53

  48. Здравствуйте. Я Вам 23 числа уже отправил схемку, посмотрите пожалуйста.
    На всякий случай дублирую письмо сегодня.

    Комментарий by Александр — 25/11/2015 @ 12:32

  49. Вроде как ответил уже.

    Комментарий by opyvovar — 25/11/2015 @ 13:01

  50. Про снятие секундной стрелки это не миф, но дело не в потребляемом часами токе. Ток остаётся почти тем же. Но уменьшается минимальное напряжение, при котором часы ещё работоспособны.

    Комментарий by Рыжий — 28/05/2016 @ 0:14

  51. Что нужно изменить в схеме чтобы на выходе было 1,5 В.

    Комментарий by Дмитрий — 05/09/2016 @ 17:11

  52. Гм, там и так приблизительно 1,5В. Вам нужно очень точно?

    Комментарий by opyvovar — 07/09/2016 @ 7:22

  53. Аккумулятор остается все время под напряжением…
    У меня он от этого греется.

    Комментарий by Goodvin — 24/10/2016 @ 17:28

  54. Та я очень сильно сомневаюсь, что бы там основательно что то грелось. Ток 1мА. Напряжение 1В. Откуда мощность 1мВт!!! Даже блоха не согрелась бы. Может уменьшите емкость балластных конденсаторов на порядок…

    Комментарий by opyvovar — 24/10/2016 @ 17:35

  55. Хотел спросить – для настенных часов
    Универсальный блок питания Robiton PC300 300mA подойдёт? 1.5 V там есть, а вот 300mA смущает. Спасибо.

    Комментарий by Алексей Борисович — 31/10/2016 @ 17:40

  56. Ага, не меньше чем на 1000 подобных часовых механизмов хватит.

    Комментарий by opyvovar — 31/10/2016 @ 20:06

  57. Ага, не меньше чем на 1000 подобных часовых механизмов хватит.
    Самое главное, не испорчу ли я запитав этим блоком сам блок или часы?

    Комментарий by Родновер — 01/11/2016 @ 9:00

  58. Если выставите на блоке 1,5В и подключите в правильной полярности то не испортите.

    Комментарий by opyvovar — 01/11/2016 @ 17:52

  59. Сделал так: взял БП от простого телефона к нему подключил герконовое реле “РЭС55 А” через резистор 360ом напряжение срабатывания 4,2В 11мА,, параллельно через резистор 360ом подкючил два или три диода выполняющие роль стабилитрона подобранные по падению напряжения чтобы в сумме было примерно 1,5В, параллельно диодам накопительный конденсатор на 220мкф.Часы подключены параллельно диодам и конденсатору. Когда в сети есть напряжение часы питаются от БП телефона, при отключении света герконовое реле переключает часы на большую круглую батарейку 1,5в. Таким образом можно запитать от одного БП все часы в доме. Получается очень экономично поскольку батарейки хватит на очень большой срок практически он равен саморазряду батареи. И никакого высокого напряжения!

    Комментарий by Владимир — 13/11/2016 @ 14:13

  60. Можно и так, только все часы в доме в разных местах, проводов нужно уйма…

    Комментарий by opyvovar — 13/11/2016 @ 17:06

  61. Из проводов можно использовать удлиннители для домашних телефонов они продаются есть по 20 метров они белые,а можно и цветную проволку из кабелей.

    Комментарий by Владимир — 13/11/2016 @ 18:21

  62. Через резистор от любого блока подзарядки!

    Комментарий by Retty — 25/11/2016 @ 15:42

RSS лента комментариев к этой записи.

Оставить комментарий



Творим После Работы работает на WordPress, русская версия WordPress от MyWordPress.Ru
Информация на сайте является собственностью авторов.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ копировать и размещать любую информацию без согласия авторов.