Полноволновой выпрямитель с центральной отпиской: Конструкция, измерение и моделирование

Детали и материалы

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Низковольтный источник переменного тока (6-вольтовый выход)
• Два выпрямительных диода 1N4001 (Radio Shack #276-1101)
• Малый «хоббийный» мотор постоянного магнита (Radio Shack #273-223 или аналогичный)
• Аудиодетектор с наушниками
• Конденсатор 0,1 мкФ
• Один тумблер SPST («Single-Pole, Single-Throw»)

Для этого эксперимента критически важно, чтобы низковольтный источник переменного тока был оснащен центральной отпиской. Трансформатор с неотписанной вторичной обмоткой просто не сработает для этой схемы.

Диоды не обязательно должны быть точной модели 1N4001. Любой из серии «1N400X» выпрямительных диодов подходит для задачи и они довольно легко доступны.

Перекрестные ссылки

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, chapter 3: «Diodes and Rectifiers».

Цели обучения

• Спроектировать схему выпрямителя с центральной отпиской
• Измерить напряжение «пульсаций» вольтметром

Схема

Иллюстрация

Инструкции

Эта выпрямительная схема называется полноволновой, потому что она использует всю форму волны, как положительные, так и отрицательные полуволны, напряжения источника переменного тока для питания постоянного тока нагрузки. В результате на нагрузке наблюдается меньше напряжения «пульсаций».

RMS (Root-Mean-Square) значение выхода выпрямителя также больше для этой схемы, чем для полуволнового выпрямителя. Используйте вольтметр для измерения как постоянного, так и переменного напряжения, подаваемого на мотор.

Вы должны сразу заметить преимущества полноволнового выпрямителя по большим постоянным и меньшим переменным показаниям по сравнению с последним экспериментом. Экспериментальным преимуществом этой схемы является легкость, с которой она может быть «де-конвертирована» в полуволновой выпрямитель: просто отключите короткую перемычку, соединяющую два катода диодов на клеммной колодке.

Еще лучше, для быстрого сравнения полуволнового и полноволнового выпрямления, вы можете добавить тумблер в схему для размыкания и замыкания этого соединения по желанию:

С возможностью быстрого переключения между полу- и полноволновым выпрямлением вы можете легко выполнять качественные сравнения между двумя разными режимами работы. Используйте аудиосигнальный детектор для «прослушивания» напряжения пульсаций, присутствующего между клеммами мотора для режимов полу- и полноволнового выпрямления, отмечая как интенсивность, так и качество тона.

Помните, используйте связывающий конденсатор последовательно с детектором, чтобы он получал только переменное напряжение «пульсаций», а не постоянное напряжение:

Компьютерное моделирование

Схема с номерами узлов SPICE:

Нетлист (создайте текстовый файл со следующим текстом, дословно):

Fullwave center‑tap rectifier
v1 1 0 sin(0 8.485 60 0 0)
v2 0 3 sin(0 8.485 60 0 0)
rload 2 0 10k
d1 1 2 mod1
d2 3 2 mod1
.model mod1 d
.tran .5m 25m
.plot tran v(1,0) v(2,0)
.end

Связанный рабочий лист

• Rectifier Circuits Worksheet