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電魚機制作流程 電子捕魚器的制作步驟與方法附圖詳解

時間:2018-12-22 08:29來源:海獵人
    一款輕便大功率高壓低頻脈沖機(打魚時稱電魚機、捕魚機或捕魚器)制作過程    

一、簡介
 1、技術指標:(本機只適用于淡水)
(1)輸入電壓12V蓄電池(>20AH)
(2)輸入電流20-48A連續可調(設定值約54A時電流?;ざ?,空載電流≈286mA(風扇15mA)
(3)輸出電壓:直流端800V限壓
(4)輸出型式:單硅脈沖輸出.
2、有相對健全的?;すδ?
(1)輸入電流?;?采用電流互感取樣,不消耗有限的電池電能,也是最快的納秒(ns)級電流?;?
(2)輸出電壓?;?直流電壓自動限壓在800V左右.保證在空載時開機不損壞機子.
(3)欠壓?;し?電池低于8.5V時關機,既?;ち嘶右脖;さ緋夭恢掠謁鴰?
(4)防反接?;?在機器內部不再加入電子類防反接電路,在使用時需要自己在電瓶線上加裝63A空氣開關作為電池線接反時?;た?
(5)冗余量大:用12只功率場管,最大電流ID=50*12=600A,最大功率PW=12*131=1572W;大功率變壓器磁芯(823.13W),在連續長時間通電時只有微熱,無需過熱?;?
3、重量:0.83Kg左右
4、體積:20cm*12cm*7cm(長*寬*高)

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  (1)將功率管安裝在散熱器上
 


【圖1 功率管加裝散熱片】
 
  (2)將小個頭元件(電阻、電容、二極管等)安裝在PCB板上,以及裝好的散熱器的功率管安裝在PCB板.
 



 
【圖2 散熱片安裝在PCB板上】
  (3)將變器安裝在PCB板上
 


【圖3 變器安裝在PCB板上】
  (4)將其它所有的元件安裝完畢后,如下圖4。


【圖4 安裝完成的元器件】

  (5)調試.如果用12V蓄電池作為調試電源時在輸入端要串接63A的空氣開關和50A的電流表,最好是用可調直流電源作為調試輸入電源.注意檢查安全問題,一是輸出端有高壓,防止無意碰觸,二是防止元器件傷人,不要將PCB板上安裝的元器件對著人。

  (6)輸出電壓檢測:輸出端帶上負載,一般用200W的燈泡,將輸出調節器調到最大位置上.間隔通電,看燈泡能否發光,如正常,燈泡發光.無論正常與否,先檢測輸出端直流電壓是否在設定值,因為輸出端的電容器耐壓只有900V,余量不多,萬一電壓閉環出錯,輸出電壓將超出電容耐壓;將輸出調節器調置最小,再檢測電壓,如果還是在設定值上,輸出自動穩定基本正常,但還必須作最后的空載檢測,三次的電壓檢測都不能超過設定值,更不能超過電容耐壓.會計算變器的人都知道,有電壓回環的計算,是按照最低的輸入電壓帶最大負載時輸出電壓計算.如果輸入電在最高且輸出為空載且電壓環失效時,輸出電壓將高出很多,容易使濾波電容過壓而爆炸傷人.

  (7)輸入電流設定:將調節電阻R31暫用100歐的可調電位器替上,調節電位器,使輸入電流在設定值時?;?/p>

  (8)首次通電不正常,空氣開關跳閘.則電流太大,第一步,將功率管推動信號斷開后再通電,檢測推動輸出端,可用視波器觀察波形或測其電壓在3.8-5V,第二步,斷開變壓器高壓輸出端再測,第三步,斷開輸出硅再測,用分塊檢測排除

  (9)首次通電不正常,空氣開關不跳閘,無任何動靜.首先檢測IC電流?;ざ說繆?一般為0V.其次檢IC是否正常工作

  (10)裝上外殼,完工.整機外形,如下圖5.


 

二、技術問題(以下是指單硅淡水機)
1、變壓器
    變壓器與頻率關系很大,第一次做這東西時用的是EE40舊磁芯,20KHz都老出問題,不穩定,漏感太大,輸入端并上3只2200UF/50V電解、2只2UF/200V滌綸電容器都不行,總把電容腿燒斷,接著燒風扇,再就是炸管了.后來改用TDK全新PC40 系列的EC42,上到190KHz都能穩定.初級用0.4*16的紫銅帶繞2+2T.給絕緣紙包著,看不到.電源端只并2只10UF/100V的滌綸電容就可以了.

 

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    變壓器是令很多愛好者頭痛的部分,因變器的磁芯除了看得見的外形及尺寸外還有很多看不見的重要參數,并具這些參數在沒有專業設備下也難以測出.另外磁芯材料重要參數之一的磁導率Ue允許偏差范圍很大,是±25%.在計算的時候就要先考慮到這個,所以同一個線圈,將不同磁芯時的電感量有很大的不同.如果是買一批新的磁芯回來,一般要用標準線包對磁芯進行篩選分類.國產的磁芯一般在2000-4000±25%之間,TDK的磁芯,現在最高的是4800±25%.

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    另外買磁芯時,如果數量比量多,要問清是用什么包裝的,常見的是用紙板包裝和泡沫包裝,在收貨時一定要當場打包檢查會不會損壞,特別是用紙板包裝的.我有一回在TDK亞太地區代理處買了一件(共135付)磁芯,全一快遞送的貨,回來就忘了驗貨,結果有30付全碎了.找供貨商,他的回答是“我們是TDK廠家專車送貨,專人裝卸,這里絕對沒問題,你找快送吧”;快遞說:包裝完好無損,你找供貨商吧.
 

2、輸出電感、電容(后級關斷電感、電容)
      輸出電感發熱嚴重,輸出電感要多少圈,電感量取多少,空心電感好,還是鐵芯電感好;關斷電容多大……要弄好這些之前,我著得要明白以下幾點:

1)捕魚靠的是在魚身上流過的電流大小,是電流把魚擊暈;
2)輸出電壓的高低主要決定有效的距離的大小,與捕魚效果關系不是很大;
3)水不是阻性負載,中間還有脈沖電路,輸出電流不完全由輸出電壓決定,輸出電容與輸出電流的關系比輸出電壓與輸出電流的關系更為緊密.

    在設計電魚機的第一步應該考慮好輸出電流的最小值或最佳值.因為輸出電流小于此值時,捕不到魚,機子也就沒有實用價值了.那么這個輸出電流值以多大為好?這也不是單純的問題,還要考慮相關的幾個因素,第1是,所在地理位置,因為南方比北方要求要高;第2是季節問題,夏秋季比冬春季要求要高2位左右;第3是魚類問題,在南方最頑強的是羅非魚(也叫福壽魚、非洲鯽);第4,水的深度相關.在南方比較理想的電流值在1.0A-2A左右.把電流設計得大一點好不好,太大了,魚還沒反應過來就安樂死于深水中,太小了,它跑得比“蘿卜絲”還瀟灑,比劉翔還快.

    確定好輸出電流之后,接著確定輸出電壓了,這個就容易了.如果前級已經確定,比如是300W,那么將前級乘以逆變效率,比如是90%,那么后級能夠得到的有效功率就是300*0.90=270W,輸出電壓就是270W/1A=270V了,這電壓是帶滿載時的電壓了.如果不先考慮前級,就先考慮輸出電壓了,比如是600V,那么后級要求600V*1A=600W的功率,再將600W/0.9=667W,得出了前級必須提供667W以上的功率了.
那么270V與600V的電壓是否都可以捕魚,答案是肯定的,它們的區別就在于有效范圍大小.

看了也許你不信,再看看下面兩個相關例子吧,

1)用500W-1000W的UPS捕魚,直接捕魚,效果不理想;加單硅后級之后捕魚,效果好,但很容易使UPS進入?;ぷ刺?
2)海水機,輸出電壓才80V左右,電流10A以上.

    從上面兩個例子,我們是否應該得到啟發,捕魚效果起關鍵的參數在于輸出電流.確定了輸出電流與電壓之后,整機和變壓器等參數也就基本確定了.
 

后級電路參數要怎樣確定?

    從上面可以知道實以上幾個都是有關聯的,首先說一下匝數問題,在反復試驗中發現,匝數在80-92之間時效果為最佳.匝數少了不好關斷并容易損壞關斷電容器;圈數太多了,容易關斷,但容易發熱并使頻率升高.電感量大小與關斷電容量有密切關系,電容量在2.4UF時電感量在0.50-0.75mH之間,電感量太小,不好關斷且容易損壞關斷電容器,大了容易關斷但發熱利害.隨著關斷電容量的不斷加大,電感量相應的減小并且電感線徑要相應的加大.在8UF的關斷電容時,電感與電容相聯接處有25A左右的電流.用空心電感時,無法同時達到上述兩個條件,用磁芯電感一定要調節其間隙來調節其電感量.

    輸出電容量問題,輸出電容量的大小與輸出電流有很密切的關系,一般在4uF-10uF.當輸出電壓值越低時,要保證輸出電流不變,輸出電容量就越大.調整輸出電容量,使輸出電流能輕松達到設定值為準.我用1200V25A的硅,磁芯是EI33,用大線徑的線繞不下多少圈,我改用3股0.53的線并繞,繞80圈左右,直接將磁芯裝上時,電感量有22.1mH,再將磁芯的兩邊敲掉,只用中心部分,電感量在0.3mH左右.

3、硅的問題
    有人說用雙向硅,有人說用單向硅.用雙向硅,硅和電感都極度發熱,并嚴重干擾電源,我用電瓶試機時,電瓶邊充電,調到在某一頻率處,充電器突然發生極嚴重的嗡嗡嚎叫.現在用單向硅,硅和電感基本上未覺發熱

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4、輸出電壓
    輸出電壓是多少,直接輸出還是倍壓輸出?
    輸出電在理想狀態下當然是越高越好,但機器偏偏要在現實中使用.輸出壓在850V時,人雙手拿著魚桿作業時已有微麻的感覺了,如穿上半身高的防水連衣靴還是安全的,再高也就安全就很難保障了,并且在實際使用時,魚桿難免會弄濕,就更沒有安全保障了.另外輸出電解電容耐壓單只高的也只有450V,再高的就沒見過了.我見過幾種機子中,在空載或輕載時,電壓都很高,將近900V或以上,但一帶上負載或重一點負載時,直流端電壓迅速下降,只有380-450V之間,所以這些機子一但下水稍深點點就只能趕魚了,因為下水越深負載越重.這類機子作業時也不可能象UPS和EPS那樣時刻在檢測電池電壓,電池電壓變化也較大,輸出電壓就更低了.其主要原因就在于輸出電壓完全開環,電壓沒有閉環,輸出電壓是虛的.萬用表測輸出端電壓時只能反映出脈沖電壓的平均值,就更低了,它一般作為參考用.如果用倍壓輸出,效率不如直接輸出,負載越重效率越低.

5、功率、效率問題
    很多人問,功率多大好,我個人認為輸入功率在300W-500W轉換效率高就很好了.大家都知道,功率大了,耗電就大,500W時,輸入電流有42A了,35AH的電池半小時就沒電了,大于35AH的電池一個人就很難帶著電池作業了.半個小時,也許魚都還沒找到就要收工了.如果用大電池在船上用,還不如直接弄部發電機更好.還有一個就是轉換效率很重要,這樣的脈沖機有兩次換能過程,第一次是將低壓直流變成高壓直流電,第二次是將高壓直流電變成高壓脈沖電.第一次轉換時,如果用高頻,則效率要高很多,高出四分之一以上,第二次轉換效率很重要,但一般不如第一次高.
    市面很多機子外殼做得很大,標著20管800W/40管1600W之類,20管機,如下圖:



 

    我看了這樣機都不知說什么好,它用了20只3DD303A功率管(3DD303A金封;NPN TO-3;150V;2A;40W),檔位手動調壓.實測,全部最小(低)輸入12V/12A時脈沖輸出57V/275mA (220歐負載);全部最大(高)輸入12V/24.2A時脈沖輸出102V/405mA(220歐負載),大家可以算一下其功率及效率,我就不多說了.還說有什么短路?;ぶ?這機與下面的原理圖連參數都一模一樣.這些人也太逗了,這樣的玩笑也會開……
 

     話歸正傳,我自己的機在輸入30A電流時帶220歐負(200W/200燈炮)載脈沖電壓約165V,燈泡雪白,換100燈泡就很容易燒掉;如果輸入電流在40A時,再帶100W/220V燈炮,有多少燒多少.在大功率時第二次轉換的效率顯然很重要.初級端的電流較大,線耗也不能忽略,盡量要短,電池夾一般是鐵制,接線也就要考究了,在輸入電流30A時電池夾會發熱,所以要讓電源引線盡量焊接在與電池極相接觸的位置上.

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