Электрорадиотехника
Зачем нужен стабилизатор напряжения
Еще несколько лет назад, когда домашняя электроника зарубежных производителей являлась большой редкостью для отечественного потребителя, почти в каждом доме, как правило, около телевизора стоял стабилизатор напряжения. Зачем он нужен?
Мы уже объясняли, что напряжение зависит от электродвижущей силы, разности потенциалов. Так вот, этот параметр электрического тока имеет свойство быть непостоянным, что приводит к износу электроники, а также влияет на качество обработки сигнала.
Причин может быть много. Во-первых, электродвижущая сила, вырабатываемая ГЭС и АЭС, может быть неоднородной. Эта проблема решается на подстанции, где имеются мощные индукционные катушки, отсеивающие токи соответствующих частот. Однако даже при этом напряжение в сети часто бывает выше или ниже установленного стандарта.
Во-вторых, потребление электрической энергии также влияет на уровень напряжения в сети. Как правило, по соседству с промышленными предприятиями, больницами, торговыми учреждениями, где потребляется много электрической энергии напряжение также может не соответствовать стандарту.
Все это отрицательно сказывается на работе домашней электроники. Скачки напряжения являются причиной преждевременного износа деталей, влияют на качество обработки сигнала.
Раньше, когда электроника была далека от совершенства, вместо полупроводников применялись лампы, данную проблему было трудно решать, так как лампы занимали достаточно много места, а потому аппаратура выпускалась без дросселей, стабилизирующих напряжение.
Чтобы обезопасить аппаратуру от скачков напряжения, в ней обязательно ставилось гнездо для плавкого предохранителя, рассчитанного так, чтобы он успевал перегореть раньше, чем перегреются детали микросхем.
Однако эти меры хотя и давали уверенность в том, что техника не испортится от скачков напряжения, но все же никак не улучшали работу аппаратуры. Поэтому к телевизору, как правило, прилагался еще и стабилизатор напряжения.
Стабилизатор представляет собой устройство, имеющее вольтметр, а также устройство, регулирующее напряжение. В зависимости от устройства стабилизация напряжения может производиться компенсационным и параметрическим методом. Параметрический метод основан на том, что при изменении параметров электричества стабилизирующий элемент компенсирует дестабилизирующие факторы. Самым простым параметрическим стабилизатором является устройство с дросселем (индукционной катушкой, не пропускающей токи определенных частот).
Другой метод – компенсационный – заключается в следующем. Выходное напряжение постоянно измеряется, в соответствии с отклонениями в параметрах происходит управление исполнительным элементом, который повышает или понижает напряжение. Этот вид стабилизаторов имеет более сложное устройство по сравнению с параметрическими, менее надежен, а потому применяется редко.
Применение стабилизатора напряжения значительно облегчило пользование аппаратурой, хотя нередки были случаи, когда и оно не помогало: стоило кому-нибудь из соседей включить пылесос, на экране телевизора появлялся так называемый «снег», а скачки напряжения в сети иногда были настолько ощутимыми, что стрелка вольтметра предательски подскакивала вверх, а экран телевизора растерянно моргал.
Однако со временем эти проблемы отступили на второй план, и единственной заботой потребителя стало лишь улавливание четкого сигнала. Что же произошло?
Лампы были заменены полупроводниками, которые позволили собирать аппаратуру более компактно, в результате чего высвободилось место и для стабилизатора напряжения. Теперь, как отечественные, так и импортные марки телевизоров имеют встроенный стабилизатор напряжения, и не имеют плавких предохранителей, так как в этом нет необходимости.
Со временем стабилизатор напряжения стал большой редкостью для обычной квартиры, и его теперь можно увидеть только у пожилых людей, которые каким-то чудом умудрились сохранить в полной исправности допотопный телевизор «Чайка» или «Горизонт».
Что такое источник бесперебойного питания
Однако, как это часто бывает, устройство, о котором мы говорили в предыдущей главе, не умерло окончательно. Оно было доработано, немного изменено и появилось снова. Речь пойдет об источнике бесперебойного питания.
Когда компьютер перестал работать на перфокартах и стал таким, как мы привыкли видеть его сейчас, он начал появляться в домах на правах домашней электроники. Компьютер выполняет множество функций: на нем можно играть в компьютерные игры, слушать музыку, просматривать видеофильмы, печатать документы и т. д.
Однако компьютер очень чувствителен к скачкам напряжения и часто отказывается работать, зависает по непонятным для пользователя причинам. Это может быть обусловлено и помехами, исходящими от источника питания, в частности, скачками напряжения. Чтобы решить эти проблемы, было разработано устройство, имеющее маркировку UPS, которое принято называть источником бесперебойного питания.
В принципе, это тот же стабилизатор напряжения, только без вольтметра. Вместо него был установлен аккумулятор электрической энергии.
Дело в том, что компьютер представляет собой большой, сложный калькулятор, который с очень большой скоростью (которая зависит от тактовой частоты процессора), считывает машинные коды, состоящие из восьми знакомест (бит). Таким образом получается, что все программное обеспечение выглядит в виде логических команд, которые обрабатываются процессором в виде цифровых комбинаций. Если по каким-то причинам неожиданно отключится питание, то логическая цепь будет прервана, а это может отрицательно сказаться на программном обеспечении. Именно поэтому компьютер необходимо выключать в строго установленном порядке: выйти из всех прикладных программ и запустить программу выключения.
Теперь представьте, что где-нибудь произошла авария, для устранения которой надо отключить электричество. Как правило, об этом не предупреждают, так как это было бы очень хлопотно, поэтому электричество всегда отключается неожиданно, как говорится, «на самом интересном месте».
После этого компьютер включается с трудом. Он сканирует жесткий диск в поисках незавершенных программ, и иногда находит в своей памяти разрушенные файлы. Поэтому возникла необходимость создания такого устройства, которое позволяло бы компьютеру работать еще некоторое время даже при отсутствии электричества в сети.
Это устройство и есть бесперебойный источник питания. Аккумулятор, который в нем установлен, рассчитан на несколько минут работы без источника энергии. В случае, если электричество по каким-то причинам отключается, UPS издает сигнал, который свидетельствует о том, что электричество закончилось, пора принимать меры по выключению компьютера.
Как уже упоминалось, в источнике бесперебойного питания имеется дроссель, который отсеивает посторонние токи. Его принято называть фильтром, так как это название соответствует действительности и более понятно обывателю.
Иван Дубровин