Сегодня мы рассмотрим несколько типов двигателей. Мы будем говорить о
контексте, в котором каждый из них полезен. Я не буду вдаваться в
подробности по поводу моторов здесь есть много информации о моторах в
Интернете, так что бистрый поиск вам в помощь
Мы
сосредоточимся на недорогих, легко доступных моторах, которые вы,
вероятно, либо удалили из старого оборудования или приобрели по
небольшой цене. Есть много различных видов экзотических двигателей, но
они, как правило, очень дорогие и сложные.
Двигатель переменного тока
Существуют различные типы двигателей переменного тока. Некоторые из
них синхронизируются с источнику переменного тока (синхронные), другие с
переменной скоростью (индукция). В общем, электродвигатели переменного
тока являются хорошими, если вам просто нужно постоянная частота
вращения.
Хотя Есть много двигов переменного напряжения, которые
вы по большей части встречи, мы поделим их по некоторым следующим
чертам:
Плохо:
управление от электроники возможно, но реже, но может быть опасным
(высокое напряжение!), как правило, довольно большие и тяжелые
Хукап:
Электродвигателей переменного тока обычно просто подключиться к сети.
Часто им нужен запуск от конденсатора, который необходимо подключить к
сети переменного тока в связке с двигателем . В некоторых двигателях
есть встроеный конденсатор, хотя в некоторых он и вовсе не нужен.
Конденсатора используется для передачи крутящего момента двигателя чтобы
при запуске преодолеть первоначальный инерции. Идентификация:
Большинство электродвигателей переменного тока будет иметь два провода к
подключению, и будет иметь этикетку с указанием где указано напряжения и
частота.
Компактный, простой Мотор DC(постоянного тока)
Это компактные, простые двигатели постоянного тока, такие
двигатели можно найти во многих потребителей електронной продукции.
Сотовый телефон вибраторы, механизированные игрушки, лоток эжекторы CD, и
т.д. Все содержат маленькие двигатели постоянного тока. Чтобы
использовать их, вам надо просто подключить соответствующие напряжения
источника постоянного тока (обычно 3-12v) по двум проводам. Они, как
правило, крутятся быстро, что может быть хорошим или плохим в
зависимости от применения. Их скорость можно регулировать (в пределах
сравнительно небольшого диапазона) путем изменения напряжения питания,
но производительность (крутящий момент) пострадают при более низких
напряжениях.
Хорошо: Повсеместное; недорогой, легкий в использовании, безопасные.
Плохо:
Не очень силен, остановить легко, дешево сделал, маленькие, тонкие
вала, с ними может быть трудно работать, запуск авто - легко.
Хукап:
Просто подключите + / - Вашей источник питания / батареи к клеммам
двигателя. Задание полярности изменит направление вращения двигателя.
Идентификация:
Как правило, небольшой стальной с 2 тонкими проводами и тонким валом.
Может иметь етикетку с параметрами двигателя и производителя.
Двигатель DC редуктором
Двигатель с редуктором постоянного тока - ето более мощная версия
двигателя постоянного тока, , но с набором передач которые закреплены на
валу и встроены в корпус мотора. Обычно вы можете четко видеть две
части (моторные, трансмиссионный редууктор) двигателя, должается вала.
Цель редуктора заключается в снижении скорости и увеличения крутящего
момента оси двигателя постоянного тока.
Мотори-редуктори
постоянного тока очень часто используются в робототехнике и других
ситуациях, системах контроля, когда вам нужно небольшая двигатель с
большим количеством энергии. Скорость, как правило, контролируется с
помощью величины фиксированного входного напряжения. Диапазон входных
напряжений от 3-30v или около того. Как правило, двигатели с более
высоким напряжением ввода даст вам больше крутящего момента, хотя
специфика редуктора вступают в игру. Редуктор двигателя постоянного тока
будет иметь некоторую передачу, что является конечной скоростью вала
после запуска через редуктор. Вы обычно не знаете фактической скорости
самого мотора. Напряжение спецификации двигателя не скажут вам ничего о
скорости двигателя, так как конечная скорость определяется деталями
редуктора. макс скорости могут варьироваться от <1RPM до нескольких
сотен оборотов в минуту.
Хорошо: Мощные и
доступен во многих диапазонах скоростей, простое соединение, легко
доступны через излишки; хорошее питание / соотношение размеров, легко
управлять через PWM.
Плохо: Может быть достаточно дорогим, особенно новый, редуктор может быть шумным, механизмы могут работать плохо и изнашиватся.
Хукап:
Просто подключите + / - Вашей
источник питания / батареи к клеммам двигателя. Задние полярности
изменится направление вращения двигателя.
Идентификация:
Очевидные две части тела (двигатель и редуктор), 2 соединительных
провода. Иногда этикетка с напряжением / RPM информацией будет на
корпусе.
Хобби сервомотор
Серводвигатели Хобби, как правило, используется в небольших
системах дистанционного управления, таких как самолеты RC, лодки и т.д.
Они могут быть очень маленькими и легкими и достаточно мощными для
своего размера. Они бывают самых различных размеров, от самых маленьких
до достаточно массивных. Хобби сервопривода имеют маленткие редуктора и
работают от постоянного тока со встроеной схемой контроля.
В
своем первоначальном виде они используются для перемещения вала к
определенной позиции в целях продвижения лоскут на плоскости крыла,
изменение положения руля и т.д. При использовании таким образом они не
могут вращаться на 360 градусов, они, как правило вращаются на диапазон
180-270 градусов. положение вала устанавливается с помощью сигнала PWM,
положение вала изменяется в зависимости от ширины сигнала PWM.
Управляющий сигнал PWM отдельно от блока питания, который проводится
постоянно, и обычно составляет около 6V.
Хобби сервоприводов
зачастую вращаются на 360 градусов, что управляется своей внутренней
электроникой. Процесс прост и описан на бесчисленных ресурсов
робототехники. Ети двигатели часто полезны для маленьких платформ
робототехники. Преимущество использования даного сервопривода является
то, что вам не нужны дополнительные схемы драйвера, вы просто подключите
питание двигателя, а затем подаете PWM сигнал управления
непосредственно с микроконтроллера.
Хобби сервоприводы, как
правило, приобретают новые, или если у вас есть широкий доступ к
большому количеству сломанных игрушек RC. Цены могут быть достаточно
высокими, особенно для высокого качества сервоприводов. "Высокое
качество" обычно означает, что они имеют более сильную (металл),
передачу, а не пластиковые шестерни. Хорошо:
Может быть очень мал, легко управлять непосредственно с
микроконтроллера, легко позиционировать довольно точно, поставляются с
различными муфтами для вала для простых механических соединений,
стандартные размеры / орган конфигураций, что делает монтаж проще.
Плохо: Относительно дорогой; редуктора часто изнашиваются при постоянном использовании; шумные;
Контакт: Хобби сервопривода имеют три
провода: +, землю, контроль. Предназначение / цвет провода не
нормирован, так что вы должны иметь информацию по конкретным
сервоприводам чтобы его подключить. + Провод идет на ваш двигатель
питания (вероятно, 6В), земля-земля, и контроль провод идет на сигнал
PWM, исходящее от микроконтроллера. Большинство хобби сервоприводы
поставляются с 3штирьковым разьемом, что позволяет легко подключить /
отключить двигатель от стандартной 3 разъема SIP.
Идентификация: Почти всегда квадратные формы с 3 соединительными проводами, оканчивающиеся на 3pin разъем.
NB: Не путайте хобби сервопривода с промышленными серводвигателями.
Некоторые сервопривода (видеоролики): ?v=UcFFRLeMGhw ?v=tZOzHz6EaFE ?v=NW7G_mqVWnA
Шаговые двигатели
В отличие от большинства других двигателей, в шаговых моторах вал
не вращается постоянно, наоборот, оказывается в малых приращеваниях
(шагах). Активизации действий позволяет легко вращать вал точно и
повторяеть шаги сколько нужно, то, что может быть трудно с другими
типами двигателей. Многие битовые продукты, компьютера, принтеры,
сканеры и факсы местятт один или несколько шаговых двигателей внутри.
Шаговые двигатели, как правило, используется для точного
позиционирования печати / перемещения головы сканера или переместить
лист бумаги в некоторое положение. В робототехнике шаговые двигатели
часто используются чтобы точно ориентировать части некоторого
механизма.
Управление шаговым двигателем сложнее, чем
обычный контроль двигателя постоянного тока. Особенности определения
последовательности активизации поведения (вперед, назад, 1 / 2 шага на
время и т.д.) компромисс для повышенной сложности управления более
точного контроля вала позиции. Обратите внимание на погрешность шагового
двигателя, если вы сообщите двигателю вращатся по часовой стрелке , но
сила недостаточна поскольку все упирается в физические нагрузки, он не
сможет успешно завершить все шаги. Здесьнужна какая-то система обратной
связи (как правило, оптический кодировщик с диска на валу двигателя),
чтобы отслеживать, сколько шагов было действительно принято. Шаговые
двигателя, сами по себе не знают ничего о своей позиции и не имеет
встроенной обратной связи.
Хорошо: Повсеместные, многих размеров на выбор; хорошо управляемые; надежные.
Плохо:
Потребуются дополнительные ресурсы для управления, чем другие двигатели
(код + оборудование); нестандартный интерфейс подключить более трудно.
Контакт: Ха!
Есть два основных типа шаговых двигателей: моно-и биполярные.
Однополярный есть 5 или 6 проводов, биполярные - четыре. Там нет
стандартных разводок проводов, так что вам придется сделать некоторые
эксперименты чтобы удостоверится что двигатель работает корректно. К
счастью, есть много информации в WWW на подключение шаговых двигателей.
Но будьте готовы к некоторым разочарованиям, особенно при использовании
двигателей которые удалены из оборудования.
Идентификация:
Степпер может иметь от 4 до 7 проводов. Они обычно тише, чем другие
типы двигателей. Если вы удалите двигатель из оборудования и он имеет
более чем три провода, то это, вероятно степпер. Попробуйте вращать вал,
если вы чувствуете шаги, то это, как скорее всего степпер.
Схема приемника использует настраиваемую линию в корпусе, спаянном из меди или фольгированног стеклотекстолита.
Катушка L2 содержит 4 витка посеребренного провода. Внутренний
диаметр катушки - 12 мм, длина намотки - 12 мм. Отвод сделан от
середины. Катушка L1 выполенна в виде одного витка поверх L2.
Конденсатор C2 сделан из медной пластинки размером 25х50 мм с
тефлоновой прокладкой толщиной 0,125 мм. Можно применить обычный
опорный ВЧ конденсатор. Приемник полезен при настройке СВЧ аппаратуры
как волномер.
Радиолюбитель UA3ZNW превратил этот приемник в приемник прямого преобразования .
Конденсатор С2 - сторона двухстороннего стеклотекстолита из
которого был выполнен резонатор. При использовании гетеродина и УНЧ из
книги В.Полякова "Приемники прямого преобразования для любительской
связи" (М.ДОСААФ 1981 г., с.64) такой приемник обеспечивал гораздо
лучший прием, чем приведенный в указанной статье приемник с
двухтранзисторным УВЧ на полевых транзисторах КП303! Гетеродин был
собран на стенке резонатора. При настройке резонатора на 144 МГц
заметно увеличение шума.
Детекторный приемник на диапазон 160-500 МГц
Конструкция следующего приемника аналогична предыдущему. Только
здесь в качестве контура применен резонатор, выполненный из медной
(желательно посеребренной) трубки.
Приемник можно использовать как волномер. Были проведены опыты по
приему АМ сигналов в диапазоне 430 МГц. Приемник был укреплен на 5-ти
элементной Yagi и обеспечивал уверенный прием до 500...1000 м.
Была предпринята попытка превратить его в приемник прямого преобразования
Гетеродин был выполнен по схеме из "Радио" N 10 за 1981 г., стр.27 на
боковой стенке поверхности корпуса. Сам корпус был выполнен из
двухстороннего стеклотекстолита. К катушке L2 был подключен усилитель
на транзисторе КТ368. Использовались диод КД514, а также транзистор
КТ368 в диодном включении.
Приемник показал высокую чувствительность, но низкую стабильность
частоты. Очевидно есть смысл попробовать использовать гетеродин с
кварцевой стабилизацией. Были проведены эксперименты по превращению его
в супергетеродин с ПЧ=90 МГц (использовался перестроенный УКВ блок от
радиовещательного приемника). При применении ЧМ в ТХ, приемник с
помощью ФАПЧ подстраивался под частоту передатчика. Также была показана
высокая чувствительность.
Эту
статью было решено подготовить специально для начинающих, а точнее
самых начинающих жукоделов. Поэтому постараюсь внести побольше практики и
поменьше теории. И так, что нам потребуется для сборки, и если
понадобится, настройки нашего первого жука на тот случай, если он сразу
не заработает. Первым делом выбираем схему, по которой будем собирать. Вот она. Самая простая, самая рабочая, самая популярная и т.д. и т.п. Многие,
собрав первый раз такую схему, так и не смогли ее запустить. Но это не
из-за того, что схема плохая или не удачная, как говорят многие. Главное
нужно быть внимательней и аккуратней при сборке, все правильно собрать,
без ошибок в монтаже. Сразу замечу, что схема работает и при более
низком напряжении питания (1.5в), номиналы резисторов могут отклоняться
плюс-минус 20%, конденсаторов плюс-минус 10%. При этом все должно
работать. И так, схему мы выбрали, идем дальше… Смотрим на схему и прикидываем, что нам нужно из деталей. Первым делом нам нужен микрофон. Электретный. Вот такой: Вид спереди>> Вид сзади>> и полярность подключения. Минус питания - он же корпус микрофона. Такие
штуки стоят в китайских магнитолах-балалайках, в телефонах, в
гарнитурах наушников и… лежат на многих прилавках радиомагазинов. В
конструкции, приведенной ниже, я использовал микрофон от мобильника.
Такие тоже годятся. Но конструкция платы была разработана как раз под
обычный микрофон, так что место для него есть. Кстати, небольшая
поправочка по этим микрофонам. На той картинке, что приведена выше,
подложка микрофона зеленого цвета. Сразу замечу, что микрофоны с зеленой
подложкой имеют низкую чувствительность. Более чувствительные микрофоны
имеют коричневую подложку, и если вам нужен более чувствительный по
звуку жук, то нужно брать микрофон именно с коричневой подложкой.
Далее, резисторы… Они
и в Африке резисторы, тут можно мало что сказать. Серии МЛТ, если наши,
совковые, либо импортные, в полоску. Номиналы их указанны на схеме, а
мощностью они 0,125 Вт.
Теперь конденсаторы. Конденсаторы бывают разные. Нам нужны вот такие, керамические. Самый доступный вариант, на мой взгляд. В любом Китай-приемнике можно нарыть, если покупать не хочется. Не
в коем случае не используйте конденсаторы красного цвета. Они имеют
низкий ТКЕ (температурный коэффициент емкости), частота вашего жука
будет сильно плавать при изменении окружающей температуры при
использовании таких конденсаторов.
Теперь тоже немаловажная деталь – транзистор. В
нашей схеме мы используем транзистор S9018. Довольно распространенный
прибор, не дорогой, имеет отличные характеристики для таких типов жуков,
как наш. Этому транзистору есть замена, наш совковый. Это КТ368,
подойдет с любой буквой. Цоколевка и того, и другого – она у них различается!
Цоколевка транзисторов S9018 и КТ368. И еще один из часто задаваемых вопросов. Какие транзисторы можно использовать помимо приведенных выше? Основным
параметром нужно считать граничную частоту применяемого транзистора. В
данном случае она должна быть не ниже 300 МГц, иначе с запуском жука на
частотах выше 80 -100 мегагерц могут возникнуть проблемы. Так же
немало важен и коэффициент усиления транзистора, желательно чтобы от 100
и выше. Это даст хорошую чувствительность по микрофону и более надежный
запуск генератора ВЧ.
Далее. Катушка индуктивности. Нам придется изготовить ее самостоятельно. Возьмем медный провод в лаковой изоляции, диаметром 0.6мм. Сразу зачистим один кончик провода на расстоянии ~5мм и облудим его. Так нам легче потом. Берем оправку для катушки подходящего диаметра (5мм). Наматываем на ней 5 витков. Намотав, откусываем лишний провод, и, не снимая с оправки, зачищаем и облуживаем другой кончик. Все, катушка готова.
Источник питания. Берем трехвольтовую литиевую «таблетку» марки CR2032 .
Печатная плата. Текстолит – двухсторонний, фольгированный. На
одной стороне платы будем устанавливать детали, а вторая сторона будет
служить минусовой обкладкой батареи питания и следовательно, общим
экранирующим проводом схемы. Рисуем и травим дорожки любым доступным способом. Я
обычно на подобные схемы не трачу время на рисование и травление. А
просто беру и вырезаю то, что нужно, резаком из ножовочного полотна. Ниже привожу фото печатной платы По диаметру плата совпадает с литиевой батареей. Если кого-то не устраивает такая плата, могу предложить вот эту: Теперь пришло время устанавливать детальки. Сначала
устанавливаем транзистор (особое внимание обратите на цоколевку
транзистора). Если не правильно впаяете, то в лучшем случае жук не
заработает. В худшем – сгорит транзистор и еще чего-нибудь в схеме. Припаиваем
резисторы, затем конденсаторы. Потом впаиваем катушку. Припаиваем в
плату микрофон (соблюдайте полярность подключения микрофона, иначе жук
не заработает). После того как все детали установлены, необходимо
прозвонить все дорожки платы и убедиться, что нет замыканий между ними
(проверить не на глазок, а как положено, мультиметром!). Все. Припаиваем антенну (для начала можно кусок провода длиной 15см). Теперь делаем крепление для батареи:
Прижимной контакт можно вырезать из обычной консервной жести.
Фольга с обратной стороны служит минусом питания жука. Для
этого от нее к противоположной дорожке (которая является минусом
питания схемы, со стороны монтажа деталей) припаивается проволочная
перемычка Ну, вот и все. С этим закончили. Дальше начинается самое интересное. Сейчас мы подадим на жука питание, и если сразу повезет, то сумеем поймать его на приемник с диапазоном FM 88-108мгц. Питание на него подаем по такой схеме: Миллиамперметр
(мультиметр) здесь включается для того, чтобы контролировать работу
жука. И при необходимости делать его подстройку для получения нужных нам
параметров (потребление тока, в частности). Ток потребления исправной схемы должен быть в пределах 3 – 6 ма. Вот, у меня получилось 3.2 миллиампера. Подобрать его можно( если потребуется) резистором R1 в схеме. И еще, как с помощью миллиамперметра определить наличие генерации? Для
этого касаемся рукой антенны, или непосредственно коллектора
транзистора пинцетом. Если в эти моменты потребление тока изменяется
(пусть даже в небольших пределах) значит генератор работает, и требуется
только подстройка катушки. Если изменений нет, значит генератор
схемы не работает. Чтобы его запустить, необходимо подобрать емкость
конденсатора обратной связи, в нашем случае это С4. Его емкость может
быть в пределах 5 -30пф.
Итак, генерацию мы получили. Далее, берем приемник, располагая его рядом с жуком, медленно! идем по диапазону, пытаясь отловить вещание жука.
(
Кстати, для постройки жуков и настройки лучше использовать
приемник-супергетеродин, с ручной настройкой на станции. Китайский
сканер хорош только с уже отстроенным жуком).
Если пройдя по диапазону не удалось поймать сигнал, значит настало время настройки контура, загон катушки в нужный диапазон. Для
определения, в какую сторону нам «плясать» для попадания в нужный
диапазон, необязательно мучать катушку, играя на ней, как на баяне.
Тоесть сжимать-разжимать. Для этого существует простейший инструмент, с
помощью которого можно определить, растягивать нам катушку или сжимать
(убавлять витки или добавлять). Выглядит этот подручник примерно так: Установим настройку приемника в желаемое место по частоте, т.е. где нет станций. Берем
этот подручник, и медленно! вставляем его концом ферритового сердечника
в катушку. В каком-то определенном положении шумы в приемнике пропадут,
значит кое-что мы уже поймали. Если-же, никакого эффекта не будет,
вставляем (медленно!) латунный кончик подручника и пытаемся настроиться
на диапазон. Какие выводы можно сделать после проведения этих операций? Если
мы поймали жука в момент вставки ферритового сердечника – значит для
получения того –же эффекта витки катушки нужно сжимать (или добавлять,
заново зделав катушку). Если же такая же камасутра получилась с латунным сердечником – значит витки нужно растягивать. Вот и все, и не надо лишний раз почем-зря дергать катушку. Диапазон
жука так же можно изменять емкостью конденсатора С3, в пределах 10 – 30
пикофарад. Уменьшение емкости ведет к повышению частоты вверх,
увеличение емкости – понижение частоты вниз. А лучше всего для
настройки рекомендую воспользоваться простейшим частотомером из
китайского приемника. Информация о нем есть на этом сайте. Тогда всю процедуру с определением рабочей частоты и настройкой на нужный диапазон можно заметно сократить по времени.
В заключение хочу привести несколько фотографий устройств, собранных по данной схеме. Все
они прекрасно зпаработали сразу после сборки. Требовалась только точная
подстройка контуров. Настройка точно такая же, как описана выше.
Жук на 1.5 вольта. Питание от часовой «таблетки» LR43H. Вариант SMD. Можно было сделать и меньше, но это демонстрационный вариант. Жук
3В питания, 112 мгц. Тоже вариант для начинающих. SMD не используется,
миниатюризация не преследовалась, т.к. для работы с компонентами нужен
определенный опыт. Которого у многих пока еще нет. Но надеюсь пока…
А
сейчас постараюсь ответить на наиболее часто задаваемые вопросы
начинающих, и немного продемонстрирую их ошибки при постройке жуков.
1). Как проверить электретный микрофон и определить его полярность?Элементарно,
обычным мультиметром. Мультиметр поставить на прозвонку (режим проверки
диодов). Подключаем и проверяем продутием в микрофон. Если показания
прибора меняются, значит микрофон исправен. И полярность определена
правильно (см. на кончики мультиметра, красный – это плюс). 2). Как узнать, исправен ли транзистор? Если умеете проверять диоды, то транзистор проверить будет несложно ( это относится к биполярным транзисторам). Транзистор можно представить так: Если
переходы целы, то на 90% можно быть уверенным, что транзистор исправен.
Редкие случаи бывают когда переходы вроде бы целы, прозваниваются
нормально, но транзистор на самом деле не работает. 3). Самый частый вопрос: «Жук не работает, почему?». Читаем
внимательно описание к схеме. По возможности стараемся использовать те
материалы и детали, предложенные автором схемы. Монтаж ведем аккуратно.
При пайке не допускаем «соплей» припоя. Не перегреваем паяльником выводы
деталей, особенно транзисторов. Смываем канифоль с платы, чтобы было
видно дорожки ( часто бывает так,что под слоем канифоли скрывается
замыкание дорожек). Первое включение жука обязательно через
миллиамперметр, чтобы контролировать состояние схемы и не сжечь случайно
транзистор. Не допускайте тока потребления однотранзисторной схемы
более 30 миллиампер.
Что касается монтажа, то уже помоему все сказано. Разве что это: Вот так никогда не делайте! Схема в таком виде никогда не заработает!
Главное назначение блоков питания - преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов компьютера. Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянные напряжения +5 и +12 В, а в некоторых системах и в +3,3 В. Как правило, для питания цифровых схем (системной платы, плат адаптеров и дисковых накопителей) используется напряжение +3,3 или +5 В, а для двигателей (дисководов и различных вентиляторов) -- +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения в этих цепях не выходят за установленные пределы.
Сигнальные функции
Напряжение +12 В предназначено в основном для питания двигателей дисковых накопителей. Источник питания по этой цепи должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с множеством отсеков для дисководов. Напряжение 12 В подается также на вентиляторы, которые, как правило, работают постоянно. Обычно двигатель вентилятора потребляет от 100 до 250 мА, но в новых компьютерах это значение ниже 100 мА. В большинстве компьютеров вентиляторы работают от источника +12 В, но в портативных моделях для них используется напряжение +5 В (или даже 3,3 В). Блок питания не только вырабатывает необходимое для работы узлов компьютера напряжение, но и приостанавливает функционирование системы до тех пор, пока величина этого напряжения не достигнет значения, достаточного для нормальной работы. Иными словами, блок питания не позволит компьютеру работать при "нештатном" уровне напряжения питания. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После этого на системную плату посылается специальный сигнал Power_Good (питание в норме). Если такой сигнал не поступил, компьютер работать не будет. Напряжение сети может оказаться слишком высоким (или низким) для нормальной работы блока питания, и он может перегреться. В любом случае сигнал Power_Good исчезнет, что приведет либо к перезапуску, либо к полному отключению системы. Если ваш компьютер не подает признаков жизни при включении, но вентиляторы и двигатели накопителей работают, то, возможно, отсутствует сигнал Power_Good . Столь радикальный способ зашиты был предусмотрен фирмой IBM, исходя из тех соображений, что при перегрузке или перегреве блока питания его выходные напряжения могут выйти за допустимые пределы и работать на таком компьютере будет невозможно. Иногда сигнал Power_Good используется для сброса вручную. Он подается на микросхему тактового генератора. Эта микросхема управляет формированием тактовых импульсов и вырабатывает сигнал начальной перезагрузки. Если сигнальную цепь Power_Good заземлить каким-либо переключателем, то генерация тактовых сигналов прекращается и процессор останавливается. После размыкания переключателя вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается нормальное прохождение сигнала Power_Good, В результате выполняется аппаратная перезагрузка компьютера. В компьютерах с формфакторами системной платы (типа ATX, micro-ATX и NLX) предусмотрен другой специальный сигнал. Этот сигнал, называемый PS_ON, может использоваться программой для отключения источника питания (и, таким образом, всего компьютера). Сигнал PS_ON используется операционной системой (например, Windows 9x), которая поддерживает расширенное управление питанием (Advanced Power Management - APM). Когда вы выбираете команду Завершение работы из главного меню, Windows автоматически отключает источник питания компьютера. Система, не обладающая этой особенностью, только отображает сообщение о том, что можно выключить компьютер.
Сигнал Power_Good
Уровень напряжения сигнала Power_Good - около +5 В (нормальной считается величина от +3 до +6 В). Он вырабатывается блоком питания после выполнения внутренних проверок и выхода на номинальный режим и обычно появляется через 0,1-0,5 с после включения компьютера. Сигнал подается на системную плату, где микросхемой тактового генератора формируется сигнал начальной установки процессора. При отсутствии сигнала Power_Good микросхема тактового генератора постоянно подает на процессор сигнал сброса, не позволяя компьютеру работать при "нештатном" или нестабильном напряжении питания. Когда Power_Good подается на генератор, сигнал сброса отключается и начинается выполнение программы, записанной по адресу: FFFF:0000 (обычно в ROM BIOS). Если выходные напряжения блока питания не соответствуют номинальным (например, при снижении напряжения в сети), сигнал Power_Good отключается и процессор автоматически перезапускается. При восстановлении выходных напряжений снова формируется сигнал Power_Good и компьютер начинает работать так, как будто его только что включили. Благодаря быстрому отключению сигнала Power_Good компьютер "не замечает" неполадок в системе питания, поскольку останавливает работу раньше, чем могут появиться ошибки четности и другие проблемы, связанные с неустойчивостью напряжения питания. В правильно спроектированном блоке питания выдача сигнала Power_Good задерживается до стабилизации напряжений во всех цепях после включения компьютера. В плохо спроектированных блоках питания (которые устанавливаются во многих дешевых моделях) задержка сигнала Power_Good часто недостаточна и процессор начинает работать слишком рано. Обычно задержка сигнала Power_Good составляет 0,1-0,5 с. В некоторых компьютерах ранняя подача сигнала Power_Good приводит к искажению содержимого CMOS-памяти. В некоторых дешевых блоках питания схемы формирования сигнала Power_Good нет вообще и эта цепь просто подключена к источнику напряжения питания на +5 В. Одни системные платы более чувствительны к неправильной подаче сигнала Power_Good, чем другие. Проблемы, связанные с запуском, часто возникают именно из-за недостаточной задержки этого сигнала. Иногда бывает так, что после замены системной платы компьютер перестает нормально запускаться. В такой ситуации довольно трудно разобраться, особенно неопытному пользователю, которому кажется, что причина кроется в новой плате. Но не торопитесь списывать ее в неисправные - часто оказывается, что виноват блок питания: либо он не обеспечивает достаточной мощности для питания новой системной платы, либо не подведен или неправильно вырабатывается сигнал Power_Good. В такой ситуации лучше всего заменить блок питания.
Мощность блоков питания
В большинстве совместимых блоков питания выходная мощность колеблется от 150 до 300 Вт. Блоки малой мощности непрактичны, и при желании вы можете заказать блок питания мощностью до 500 Вт, который будет вполне соответствовать вашим потребностям. Блоки питания мощностью более 300 Вт предназначены для тех энтузиастов, которые "набивают" системы Desktop или Tower всевозможными устройствами. Они могут обеспечить работу системной платы с любым набором адаптеров и множеством дисковых накопителей. Однако превысить паспортную мощность блока питания вам не удастся, потому что в компьютере просто не останется места для новых устройств.
Параметры блоков питания
Качество блоков питания определяется не только выходной мощностью. Опыт показывает, что, если в одной комнате стоит несколько компьютеров и качество электрической сети невысокое (часто пропадает напряжение, возникают помехи и т.п.), системы с мощными блоками питания работают гораздо лучше систем с дешевыми блоками, устанавливаемыми в некоторых моделях невысокого класса. Обратите внимание, гарантирует ли фирма-производитель исправность блока питания (и подключенных к нему систем) при следующих обстоятельствах:
полном отключении сети на любое время;
любом понижении сетевого напряжения;
кратковременных выбросах с амплитудой до 2 500 В (!) на входе блока питания (например, при разряде молнии).
Хорошие блоки питания отличаются высоким качеством изоляции: ток утечки - не более 500 мкА, что бывает важно в том случае, если сетевая розетка плохо заземлена или вовсе не заземлена. Как видите, требования, предъявляемые к высококачественным устройствам, очень жесткие. Разумеется, желательно, чтобы ваш блок питания им соответствовал. Для оценки качества блока питания используются различные критерии. Многие потребители при покупке компьютера пренебрегают значением источника питания, и поэтому некоторые сборщики персональных компьютеров сокращают расходы на него. Ведь не секрет, что гораздо чаще цена компьютера увеличивается за счет дополнительной памяти или жесткого диска большей емкости, а не более совершенного источника питания. При покупке компьютера (или замене блока питания) необходимо обратить внимание на ряд параметров источника питания.
Среднее время наработки на отказ (среднее время безотказной работы), или среднее время работы до первого отказа (параметр MTBF (Mean Time Between Failures) либо MTTF (Mean Time To Failure)). Это расчетный средний интервал времени в часах, в течение которого ожидается, что источник питания будет функционировать корректно. Среднее время безотказной работы источников питания (например, 100 тыс. часов или больше) как правило определяется не в результате эмпирического испытания, а иначе. Фактически изготовители применяют ранее разработанные стандарты, чтобы вычислить вероятность отказов отдельных компонентов источника питания. При вычислении среднего времени безотказной работы для источников питания часто используются данные о нагрузке блока питания и температуре среды, в которой выполнялись испытания.
Диапазон изменения входного напряжения (или рабочий диапазон) , при котором может работать источник питания. Для напряжения 110 В диапазон изменения входного напряжения обычно составляют значения от 90 до 135 В; для входного напряжения 220 В - от 180 до 270 В.
Пиковый ток включения . Это самое большое значение тока, обеспечиваемое источником питания в момент его включения; выражается в амперах (А). Чем меньше ток, тем меньший тепловой удар испытывает система.
Время (в миллисекундах) удержания выходного напряжения в пределах точно установленных диапазонов напряжений после отключения входного напряжения . Обычно 15-25 мс для современных блоков питания.
Переходная характеристика . Количество времени (в микросекундах), которое требуется источнику питания, чтобы установить выходное напряжение в точно определенном диапазоне после резкого изменения тока на выходе. Другими словами, количество времени, требуемое для стабилизации уровней выходных напряжений после включения или выключения системы. Источники питания рассчитаны на равномерное (в определенной степени) потребление тока устройствами компьютера. Когда устройство прекращает потребление мощности (например, в дисководе останавливается вращение дискеты), блок питания может подать слишком высокое выходное напряжение в течение короткого времени. Это явление называется выбросом; переходная характеристика - это время, которое источник питания затрачивает на то, чтобы значение напряжения возвратилось к точно установленному уровню. За последние годы удалось достичь значительных успехов в решении проблем, связанных с явлениями выбросов в источниках питания.
Защита от перенапряжений . Это значения (для каждого вывода), при которых срабатывают схемы защиты и источник питания отключает подачу напряжения на конкретный вывод. Значения могут быть выражены в процентах (например, 120% для +3,3 и +5 В) или так же, как и напряжения (например, +4,6 В для вывода +3,3 В; 7,0 В для вывода +5 В).
Максимальный ток нагрузки . Это самое большое значение тока (в амперах), который может быть подан на конкретный вывод (без нанесения ущерба системе). Этот параметр указывает конкретное значение силы тока для каждого выходного напряжения. По этим данным вычисляется не только общая мощность, которую может выдать блок питания, но и количество устройств, которые можно подключить к нему.
Минимальный ток нагрузки . Самое меньшее значение тока (в амперах), который может быть подан на конкретный вывод (без нанесения ущерба системе). Если ток, потребляемый устройствами на конкретном выводе, меньше указанного значения, то источник питания может быть поврежден или может автоматически отключиться.
Стабилизация по нагрузке (или стабилизация напряжения по нагрузке). Когда ток на конкретном выводе увеличивается или уменьшается, слегка изменяется и напряжение. Стабилизация по нагрузке - изменение напряжения для конкретного вывода при перепадах от минимального до максимального тока нагрузки (и наоборот). Значения выражаются в процентах, причем обычно они находятся в пределах от ±1 до ±5% для выводов +3,3, +5 и +12 В.
Стабилизация линейного напряжения . Это характеристика, описывающая изменение выходного напряжения в зависимости от изменения входного напряжения (от самого низкого до самого высокого значения). Источник питания должен корректно работать при любом переменном напряжении в диапазоне изменения входного напряжения, причем на выходе оно может изменяться на 1% или меньше.
Эффективность (КПД). Отношение мощности, подводимой к блоку питания, к выходной мощности; выражается в процентах. Для современных источников питания значение эффективности обычно равно 65-85%. Оставшиеся 15-35% подводимой мощности преобразуются в тепло в процессе превращения переменного тока в постоянный. Хотя увеличение эффективности (КПД) означает уменьшение количества теплоты внутри компьютера (это всегда хорошо) и более низкие счета за электричество, оно не должно достигаться за счет точности стабилизации независимо от нагрузки на блок питания и других параметров.
Пульсация (Ripple) (или пульсация и шум (Ripple and Noise) , или пульсация напряжения (AC Ripple) , или PARD (Periodic and Random Deviation - периодическая и случайная девиация) , или шум, уровень шума) . Среднее значение пиковых (максимальных) отклонений напряжения на выводах источника питания; измеряется в милливольтах (среднеквадратичное значение). Эти колебания напряжения могут быть вызваны переходными процессами внутри источника питания, колебаниями частоты подводимого напряжения и другими случайными помехами.
Расчет потребляемой мощности
Чтобы выяснить, можно ли модернизировать компьютер, сначала вычислите мощность, потребляемую его отдельными узлами, а затем определите мощность блока питания. После этого станет ясно, нужно ли заменять блок питания более мощным. К сожалению, эти расчеты не всегда удается выполнить, потому что многие фирмы-производители не сообщают, какую мощность потребляют их изделия. Довольно сложно определить этот параметр для устройств с напряжением питания +5 В, включая системную плату и платы адаптеров. Мощность, потребляемая системной платой, зависит от нескольких факторов. Большинство системных плат потребляют ток около 5 А, но будет лучше, если вы как можно точнее вычислите значение тока для вашей конкретной платы. Хорошо, если вам удастся найти точные данные для плат расширения; если их нет, то проявите разумный консерватизм и исходите из максимальной мощности потребления для плат адаптеров, допускаемой стандартом используемой шины. Обычно превышение допустимой мощности происходит при заполнении разъемов и установке дополнительных дисководов. Некоторые жесткие диски, CD-ROM, накопители на гибких дисках и другие устройства могут перегрузить блок питания компьютера. Обязательно проверьте, достаточно ли мощности источника +12 В для питания всех дисководов. Особенно это относится к компьютерам с корпусом Tower, в котором предусмотрено много отсеков для накопителей. Проверьте также, не окажется ли перегруженным источник +5 В при установке всех адаптеров, особенно при использовании плат для шин PCI. С одной стороны, лучше перестраховаться, а с другой - имейте в виду, что большинство плат потребляет меньшую мощность, чем максимально допустимая стандартом шины. Многие пользователи компьютеров заменяют блок питания только после того, как он сгорит. Конечно, при ограниченном бюджете принцип "не сломался - не трогай" в какой-то мере оправдан. Однако часто блоки ломаются не совсем: они продолжают работать, перио дически отключаясь или подавая на свои разъемы нештатные значения напряжений. Компьютер при этом работает, но его поведение абсолютно непредсказуемо. Вы будете искать причину в программе, хотя действительным виновником является перегруженный блок питания. Опытные пользователи персональных компьютеров предпочитают не применять метод расчета мощности. Они просто покупают компьютеры с высококачественным источником питания, рассчитанным на 300 или 350 Вт (или устанавливают такой источник самостоятельно) и затем при модернизации системы не задумываются о потребляемой мощности. Если вы не планируете собрать систему с шестью дисководами SCSI и дюжиной других внешних устройств, то, вероятно, не превысите возможности такого блока питания.
Проблемы, связанные с блоками питания
Чтобы найти неисправности в блоке питания, не стоит его вскрывать и пытаться ремонтировать, поскольку через него проходят высокие напряжения. Подобные работы должны выполнять только специалисты, знающие толк в этом деле. О неисправности блока питания можно судить по многим признакам. Например, сообщения об ошибках четности часто свидетельствуют о неполадках в блоке питания. Это может показаться странным, поскольку подобные сообщения должны появляться при неисправностях ОЗУ. Однако связь в данном случае очевидна: микросхемы памяти получают напряжение от блока питания, и, если это напряжение не соответствует определенным требованиям, происходят сбои. Нужен некоторый опыт, чтобы достоверно определить, когда причина этих сбоев состоит в неправильном функционировании самих микросхем памяти, а когда скрыта в блоке питания. Ниже перечислены проблемы, возникающие при неисправности блока питания.
Любые ошибки и зависания при включении компьютера.
Спонтанная перезагрузка или периодические зависания во время обычной работы.
Хаотичные ошибки четности или другие ошибки памяти.
Одновременная остановка жесткого диска и вентилятора (нет напряжения +12 В).
Перегрев компьютера из-за выхода из строя вентилятора.
Перезапуск компьютера из-за малейшего снижения напряжения в сети.
Удары электрическим током во время прикосновения к корпусу компьютера или к разъемам.
Небольшие статические разряды, нарушающие работу системы.
Практически любые сбои в работе компьютера могут быть вызваны неисправностью блока питания. Есть, конечно, и более очевидные признаки, например:
компьютер вообще не работает (не работает вентилятор, на дисплее нет курсора);
появился дым;
на распределительном щитке сгорел сетевой предохранитель.
Перегрузка блока питания
Недостаточно мощный блок питания может ограничить возможности расширения компьютера. Многие компьютеры выпускаются с довольно мощными блоками питания, которые рассчитаны на то, что в будущем в систему будут установлены новые (дополнительные) узлы. Однако в некоторых компьютерах блоки питания имеют настолько низкую мощность, что попытки установить в них мало-мальски приемлемый набор дополнительных модулей заранее обречены на провал. Паспортное значение мощности, указанное на блоке питания, не должно вводить вас в заблуждение. Не все блоки питания, например на 200 Вт, одинаковы. Дешевые блоки питания наверняка могут развивать мощность, указанную в паспорте, а как обстоят дела с помехами и качеством напряжений в цепях питания? Одни блоки питания с трудом "вытягивают" свои параметры, а другие работают с большим запасом. Многим дешевым блокам питания свойственны нестабильные выходные напряжения, в них также присутствуют шумы и помехи, что может привести к многочисленным проблемам. Кроме того, они обычно сильно нагреваются сами и нагревают все остальные узлы. Большинство специалистов рекомендуют заменять установленные в компьютерах блоки питания более мощными. Поскольку конструкции этих блоков стандартизованы, найти замену для большинства систем не составит особого труда.
Ремонт блоков питания
По-настоящему ремонтом блока питания занимаются редко - дешевле заменить его новым. Дефектный блок питания обычно выбрасывают, если, конечно, он не является высококачественным или дорогим. В последнем случае лучше отправить его на фирму, специализирующуюся на ремонте блоков питания и других компонентов. Если у вас есть опыт работы с высокими напряжениями, то вы сможете отремонтировать блок питания собственными силами. Правда, для этого понадобится его открыть, но делать это не рекомендуется. Большинство фирм-производителей стараются воспрепятствовать "проникновению" в блок питания, применяя при сборке специальные винты типа Torx. В то же время фирмы, производящие инструменты, выпускают комплекты отверток, которыми можно отвернуть винты с защитой. Некоторые блоки питания собраны на заклепках, и при вскрытии блока их приходится высверливать. Учтите, что производители создают все эти препятствия с одной целью - защитить неопытных людей от высокого напряжения. Считайте, что вы предупреждены! В большинстве блоков питания для защиты от перегрузки установлен внутренний плавкий предохранитель. Если он перегорит, блок питания работать не будет. Открыв корпус, его можно заменить, но в большинстве случаев замена ничего не даст - если не устранена основная неисправность, перегорит и новый предохранитель. В этом случае лучше всего отправить блок питания в ремонтную мастерскую. Источники питания персональных компьютеров имеют встроенные регулировки напряжения, которое калибруется и устанавливается при изготовлении. Через какое-то время параметры некоторых узлов (компонентов) могут измениться, тогда изменятся и выходные напряжения. Если дело обстоит именно так, можно с помощью средств настройки снова установить правильные значения напряжений. Несколько средств корректировки напряжений находятся внутри источника питания, обычно они представляют собой переменные резисторы. Вы также должны найти для каждого напряжения свой подстроечный резистор. Это можно установить эмпирическим путем. Вы можете отметить текущие позиции всех резисторов, а затем измерять выходное напряжение, одновременно (по очереди) слегка изменяя положение органов управления каждого подстроечного устройства, пока не увидите изменение напряжения. Если вы изменяете положение органов управления подстроечного устройства, а наблюдаемое вами напряжение не изменяется, восстановите положение в исходную позицию. (Для этого пригодится метка, которую вы поставили перед началом эксперимента.) С помощью этого метода можно скорректировать величину каждого напряжения, установив его значение равным стандартному, т.е. 3,3, 5 или 12 В.
