суть работы, как сделать самодельное понижающее устройство на 10 ампер

Для того чтобы понизить напряжение промышленной сети, используются трансформаторы 220 на 12 вольт. Такое значение амплитуды необходимо для питания различной техники, в том числе и осветительных приборов. Понижающий трансформатор может располагаться непосредственно в блоке питания или быть выполнен как отдельное устройство. Этот радиоэлектронный элемент можно приобрести в специализированных магазинах, но при желании несложно изготовить и своими руками.

Суть работы устройства

Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.

Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом.

Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочков фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.

Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.

Принцип действия

Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия. К ним относятся:

1. Сердечник. По-другому его называют магнитопровод. Его назначение проводить магнитный поток. По виду исполнения сердечники делятся на три группы: плоскостные, ленточные, формованные. Изготавливают из электротехнической стали, феррита или пермаллоя, то есть материалов, имеющих способность к высокой намагниченности и обладающих проводящими свойствами.
2. Обмотки. Представляют собой токопроводящую проволоку, намотанную витками. В качестве материала для её изготовления используется медь или алюминий.
3. Каркас. Служит для намотки на него обмоток, изготавливается из изоляционного материала.
4. Изоляция. Защищает катушки от межвиткового замыкания, а также их непосредственного контакта с токопроводящими частями конструкции. Чаще всего используется лак, клипперная лента, лакоткань.
5. Монтажные выводы. Для предотвращения обрыва обмоток во время монтажа в конструкции делаются специальные выводы, позволяющие подключать к трансформатору источник питания и нагрузку.

Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).

Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.

При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.

Характеристики и виды изделия

Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически

• U1, U2 — соответственно разность потенциалов на первичной и вторичной обмотке.
• N1, N2 — количество витков первичной и вторичной катушки.
• I1, I2 — сила тока в обмотках.

По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.

Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.

К основным параметрам изделия относят:

1. Мощность. Обозначает величину энергии, передающуюся через устройство, не приводя к его повреждению. Определяется толщиной провода, используемого при намотке катушек, а также размеров магнитопровода и частоты сигнала.
2. КПД. Определяется отношением мощности, затрачиваемой на полезную работу к потребляемой.
3. Коэффициент трансформации. Определяет способ преобразования.
4. Количество обмоток.
5. Ток короткого замыкания. Определяет максимальную силу тока, которую может выдержать устройство без перегорания обмоток.

Самостоятельное изготовление

Конструкция трансформатора довольно простая, поэтому его несложно сделать своими руками. Но перед тем как приступить непосредственно к его изготовлению необходимо не только подготовить материал и инструменты, но и выполнить предварительный расчёт.

Как сделать понижающий трансформатор своими руками можно рассмотреть на конкретном примере. Пускай стоит задача изготовить преобразователь с 220 В до 12 в с выходным током 10 А.

Сердечник самостоятельно вряд ли получится сделать, поэтому лучше воспользоваться ненужным трансформатором любого типа. Его понадобится аккуратно разобрать и извлечь оттуда «железо».

В программе можно выбрать тип сердечника, а также задать сечение сердечника, окна и мощность изделия. Затем нажать расчёт и получить готовый чертёж с размерами. Далее, останется перенести рисунок на текстолит и вырезать нужное количество деталей. После того как все элементы подготовлены они собираются в каркас.

Теперь можно переходить к заготовке изолирующих прокладок. Они будут необходимы для изолирования слоёв друг от друга. Вырезаются они полосками из лакоткани, фторопласта, майлара или даже плотной бумаги, например, которую используют для выпечки. Важно отметить, что ширина полоски делается на пару миллиметров больше, при этом размечать линии реза графитовым карандашом не рекомендуется (графит проводит ток).

На последнем этапе готовится провод. Так как будет необходимо намотать трансформатор 220 В 12 В 10а, то есть понижающий, вторичная катушка будет выполняться толстым проводом, а первичная тонким.

Расчёт конструкции

Расчёт конструкции начинают с нахождения мощности, которую должна выдерживать вторичная обмотка. Подставив в формулу: P = U * I, заданные условиям b значения для вторичной катушки, получится: P 2 = 12*10 = 120 Вт. Приняв, что КПД изделия будет около 80% (среднее значение для всех трансформаторов) можно определить первичную мощность: P = P 2/0,8 = 120/0,8 = 150 Вт.

Исходя из того, что мощность передаётся через сердечник, то величины P1 будет зависеть сечение магнитопровода. Находится сечение сердечника из выражения: S = (P 1)

Ток, протекающий через первичную катушку, будет равен: I = P / U = 150/220 = 0,68 А. Отсюда диаметр провода первичной обмотки вычисляемый по формуле: d = 0,8*(I)^½ будет 0,66 мм, а для вторичной — 2,5 мм. Площадь же поперечного сечения можно взять из справочных таблиц или рассчитать по формуле: S = 0,8* d ². Она соответственно составит — 0,3 мм² и 5 мм².

Если вдруг провод такого сечения трудно достать, то можно использовать несколько проводников соединённых друг с другом параллельно. При этом их суммарная площадь сечения должна быть немного больше расчётной.

Техника намотки

Для намотки изделия сделанный каркас необходимо зажать на оси и отцентровать. Проволку предварительно лучше намотать на какой-либо цилиндрический предмет. Например, катушку ниток или отрезок трубы. Напротив зажатого каркаса ставится катушка с проволокой. Проволока заводится на основание и выполняется несколько оборотов вокруг него. Затем начинают вращать корпус каркаса. При этом следует внимательно следить, чтобы каждый виток ложился рядом с другим, а не пересекал его. После каждого слоя наносится два витка изоляции.

Как только первична обмотка будет намотана, проволоку необходимо вывести в сторону для формирования вывода. Остаток проволоки отрезается. Перед нанесением вторичной обмотки прокладывается несколько слоёв изоляции и повторяется весь процесс, но уже с проводом более толстого сечения. По окончании работ свободные концы катушек распаиваются к клеммам. С помощью тестера катушки проверяются на разрыв.

Существуют некоторые нюансы при намотке которые желательно знать. Во время намотки может случайно порваться провод. В этом случае понадобится зачистить оборванные концы, скрутить их и спаять. Место пайки тщательно заизолировать, например, подложив два слоя изоляционной бумаги. При намотке для увеличения электрической прочности изделия рекомендуется выполнять пропитку каждого слоя. Это предотвращает вибрацию провода. В качестве пропитки используются лаки на эпоксидной основе или акриле.

Теперь останется только подключить трансформатор с 220 на 12 к источнику питания. Соединение с ним происходит по параллельной схеме. С помощью мультиметра можно проконтролировать выходное напряжение. Для этого он переключается в режим измерения переменного сигнала.

Если в дальнейшем необходимо получить постоянный сигнал, то к вторичной обмотке трансформатора подключается диодный мост (выпрямитель) с электролитическим конденсатором (сглаживающий фильтр). Но при этом следует учесть, что для тока 10 ампер понадобится соответственный и выпрямительный блок, способный выдержать такую силу тока с запасом порядка 15%.

Таким образом, самостоятельно изготовить понижающий трансформатор сможет даже начинающий радиолюбитель. Главное при этом выполнить правильный расчёт. А изготовленное изделие наверняка найдёт своё применение.

Самый маленький самодельный сварочный аппарат. Как сделать сварочный трансформатор своими руками

С помощью этого простого сварочного аппарата вы сможете резать тонкие металлы, сваривать медные провода, наносить гравировку на металлическую поверхность. Без проблем можно найти и другие применения. Такой мини сварочный аппарат возможно питать напряжением 12-24 В.

В основе сварочного аппарата лежит высоковольтный преобразователь высокой частоты. Построенный по принципу блокинг-генератора с глубокой трансформаторной обратной связью. Генератор формирует кратковременные электрические импульсы, повторяющиеся через сравнительно большие интервалы. Частота тактирования лежит в пределах 10-100 кГц.
Коэффициент трансформации этой схемы будет 1 к 25. Это значит, что если подать на схему напряжение 20 В, то на выходе должно быть порядка 500 В. Это не совсем так. Так как любой импульсный трансформаторный источник или генератор без нагрузки имеет мощные высоковольтные импульсы, достигающие напряжения 30000 В! Поэтому, если вы разберете любую импульсную китайскую зарядку, то увидите параллельно выходному конденсатору подпаянный резистор. Это и сеть нагрузка, без резистора выходной конденсатор быстро вытечет из-за превышения напряжение, или хуже того взорвется.
Поэтому, внимание! Напряжение на выходе трансформатора опасно для жизни!

Схема мини сварочного аппарата

• Трансформатор – самодельный, порядок изготовления описан ниже.
• Резисторы – мощностью 0,5-2 Вт.
• Транзистор был использован FP1016, но его трудно найти из-за его специфичности. Можно заменить на транзистор 2SB1587, КТ825, КТ837, КТ835 или кт829 с изменением полярности источника питания. Подойдет и другой транзистор с током коллектора от 7 А, напряжением коллектор-эмиттер от 150 В, с большим коэффициентом усиления (составной транзистор).

Изготовление трансформатора

• Обмотка коллектора – 20 витков провода 1 мм.
• Обмотка базы – 5 витков поводом 0,5-1 мм.
• Высоковольтная обмотка – 500 витков поводом 0,14-0,25 мм.

Испытания сварочного аппарата резкой и сваркой

Смотрите видео изготовления сварочного аппарата на блокинг-генераторе

Из статьи вы узнаете, какими бывают Своими руками изготовить их довольно просто, если имеются элементарные познания в электротехнике и необходимые инструменты. В качестве основы для сварочного автомата может быть взят как готовый трансформатор, так и самодельный.

Конечно, такие конструкции потребляют большую мощность, следовательно, в сети будет наблюдаться сильное падение напряжения. Это может сказаться на функционировании бытовых электроприборов. Именно по этой причине намного эффективнее оказываются конструкции, в основе которых находятся полупроводниковые элементы. Если сказать проще, то это аппараты.

Простейший сварочный аппарат

Так, первым делом стоит рассмотреть самые простые конструкции, которые может повторить любой. Конечно, это те устройства, в основе которых находятся трансформаторы. Конструкция, рассмотренная ниже, позволяет работать от напряжения 220 и 380 Вольт. Максимальный диаметр электрода, используемый при сварке, — 4 миллиметра. Толщина свариваемых металлических элементов колеблется в интервале от 1 до 20 миллиметров. О том, вы сейчас узнаете в полной мере. Причем продвигаться сможете от простого к сложному.

Несмотря на такие прекрасные характеристики, изготовление сварочного аппарата производится из легкодоступных материалов. Вам потребуется для сборки трансформатор понижающий, работающий от трехфазного напряжения. При этом его мощность должна составлять порядка 2 киловатт. Также стоит отметить, что вам необходимы будут не все обмотки. Поэтому в том случае, если одна из них вышла из строя, проблем с дальнейшим конструированием не возникнет.

Переделка трансформатора

Суть в том, что вам необходимо внести изменения лишь во вторичной обмотке. Для облегчения задачи ниже в статье приведена схема сварочного аппарата, подключение его к сети также описано.

Итак, первичную обмотку трогать не нужно, она имеет все характеристики, необходимые для работы от сети переменного тока 220 Вольт. Разбирать сердечник нет необходимости, достаточно непосредственно на нём разобрать вторичную обмотку, а вместо нее намотать новую.

На трансформаторе, который вы должны выбрать, присутствует несколько обмоток. Три первичных, столько же вторичных. Но имеются еще и средние обмотки. Их тоже три. Именно вместо средней необходимо намотать такой же провод, какой был использован для изготовления первичной. Причем необходимо от каждого тридцатого витка делать отводы. Около 300 витков в общей сложности должна иметь каждая обмотка. Благодаря правильной намотке провода можно увеличить мощность сварочного аппарата.

На обеих крайних катушках наматывается вторичная обмотка. Точное количество витков указать сложно, так как чем их больше, тем лучше. Провод используется сечением 6-8 квадратных миллиметров. Вместе с ним наматывается одновременно тонкий провод. В качестве силового кабеля нужно использовать многожильный в надежной изоляции. Именно так делаются своими руками.

Если проанализировать все конструкции, изготовленные по данной технологии, то оказывается, что примерное количество провода — около 25 метров. Если нет провода с большим сечением, можно использовать кабель с площадью 3-4 квадратных миллиметра. Но в этом случае его необходимо складывать вдвое при намотке.

Подключение трансформатора

Конструкцию имеет простую сварочный аппарат. Полуавтомат можно изготовить на его основе, если сделать еще одну обмотку для питания электропривода подачи электродов. Обратите внимание на то, что на выходе трансформатора будет очень большой ток. Поэтому все коммутационные разъемы необходимо выполнять максимально прочными.

Чтобы сделать клеммы для подключения к выводам вторичной обмотки, вам потребуется медная трубка. У нее должен быть диаметр 10 миллиметров, а длина 3-4 см. С одного конца ее нужно расклепать. Получиться должна пластина, в которой необходимо проделать отверстие. Диаметр его должен составлять около одного сантиметра. С другого конца вставляются провода. Независимо от того, сварочный аппарат постоянного тока или переменного, коммутация делается максимально жесткой и надежной.

Желательно их идеально зачистить, при необходимости обработать в кислоте и нейтрализовать ее. Для улучшения контакта второй край трубки должен быть слегка сплюснут при помощи молотка. Выводы первичной обмотки лучше всего крепить к текстолитовой плате. Толщина ее должна быть около трех миллиметров, можно больше. Она жестко крепится к трансформатору. Кроме того, в этой плате нужно сделать 10 отверстий, диаметр каждого около 6 миллиметров. Посмотрите, какая схема сварочного аппарата, как он включается в сеть 220 и 380 Вольт.

В них необходимо установить винты, гайки и шайбы. К ним производится подключение выводов всех первичных обмоток. В том случае, если требуется, чтобы сварка работала от бытовой сети 220 Вольт, соединяются параллельно крайние обмотки трансформатора. Последовательно с ними включается средняя обмотка. Идеально будет работать сварка при питании от 380 Вольт.

Чтобы произвести подключение первичных обмоток к питающей сети, нужно использовать другую схему. Обе крайние обмотки соединяются последовательно. Лишь после этого последовательно с ними включается средняя обмотка. Причина для этого кроется в следующем: средняя обмотка является дополнительным с ее помощью происходит снижение напряжения и тока во вторичной цепи. Благодаря этому работают в нормальном режиме сварочные аппараты, своими руками изготовленные по приведенной технологии.

Изготовление электрододержателя

Конечно, неотъемлемая часть любого сварочного аппарата — это электрододержатель. Нет необходимости покупать готовый, если сделать его можно из подручных материалов. Вам необходима трехчетвертная труба, ее суммарная длина должна быть около 25 сантиметров. С обоих концов необходимо сделать небольшие выемки, примерно на 1/2 диаметра. С таким держателем будет нормально работать сварочный аппарат. Для пластиковых элементов конструкции отдельное требование — они должны быть расположены как можно дальше от трансформатора и держателя.

Делать их нужно в трех-четырех сантиметрах от края. Затем возьмите кусок стальной проволоки, диаметр которой 6 миллиметров, приварите его к трубе напротив большей выемки. С другой стороны необходимо просверлить дырку, к ней прикрепите провод, который будет соединяться со вторичной обмоткой.

Подключение к сети

Стоит отметить, что нужно подключать сварочный аппарат по всем правилам. Во-первых, нужно использовать рубильник, с помощью которого можно без труда произвести отключение устройства от сети. Обратите внимание на то, что сварочные аппараты, своими руками изготовленные, по безопасности не должны уступать аналогам, выпускаемым промышленностью. Во-вторых, сечение проводов для подключения к сети должно быть не меньше полутора квадратных миллиметров. Ток потребления первичной обмотки составляет максимум 25 ампер. При этом во ток можно изменить в диапазоне 60. .120 ампер. Обратите внимание на то, что данная конструкция сравнительно простая, поэтому подходит она лишь для применения в быту.

Аппарат для точечной сварки

Полезным окажется и сварочный аппарат точечного типа. Конструкции таких устройств не менее простые, нежели предыдущих. Правда, величина тока на выходе очень большая. Зато имеется возможность производить контактную сварку металлов до трех миллиметров толщиной. В большинстве конструкций нет регулировки выходного тока. Но при желании это можно сделать. Правда, усложняется вся самоделка. Необходимость в регулировании выходного тока отпадает, так как можно контролировать процесс сварки визуально. Конечно, сварочные инверторные аппараты окажутся намного эффективнее. Но точечные могут выполнять то, чего не позволяет сделать любая другая конструкция.

Для изготовления вам потребуется трансформатор с мощностью около 1 киловатта. Первичная обмотка остается без изменений. Переделать потребуется только вторичную. И если используется трансформатор от бытовой микроволновки, то нужно выбить вторичную обмотку, вместо нее произвести намотку нескольких витков провода большого сечения. Если имеется возможность, лучше использовать медную шину. На выходе должно получиться около пяти вольт, но этого окажется достаточно для полноценной работы устройства.

Конструкция электрододержателя

Здесь она немножко отличается от той, которая была рассмотрена выше. Для изготовления вам потребуются небольшие дюралевые заготовки. Подойдут прутки с диаметром 3 сантиметра. Нижний должен быть неподвижен, полностью изолирован от контактов. В качестве изоляционного материала можно использовать шайбы из текстолита, а также лакоткань. Любой, даже простейший точечный сварочный аппарат нуждается в надежном электрододержателе, поэтому его конструированию уделите максимум внимания.

Электроды изготавливаются из меди, их диаметр — 10-12 миллиметров. Они прочно закрепляются в держателе с помощью прямоугольных латунных вставок. Исходное положение электрода держателя — его половины разведены. Для придания упругости можно использовать пружины. Идеально подходят от старых раскладушек.

Работа контактной сварки

Необходимо подключать такую сварку к электрической сети при помощи автоматического выключателя. Он должен иметь номинальный ток 20 ампер. Обратите внимание на то, что на входе (там, где у вас находится счетчик) автомат должен быть либо таким же по параметрам, либо большим. Чтобы произвести включение трансформатора, применяется простой магнитный пускатель. Несколько отличается работа сварочным аппаратом контактного типа от той, которая была рассмотрена выше. И эти особенности вы сейчас узнаете.

Для включения магнитного пускателя необходимо предусмотреть специальную педаль, которую вы будете нажимать ногой для выработки тока во вторичной цепи. Обратите внимание на то, что включается и выключается контактная сварка только в том случае, если электроды полностью сведены. Если пренебрегать этим правилом, то будет появляться очень много искр, как следствие, это приведет к пригоранию электродов, выходу их из строя. Старайтесь как можно чаще обращать внимание на температуру сварочного аппарата. Время от времени делайте небольшие перерывы. Не допускайте перегрева агрегата.

Инверторный сварочный аппарат

Он является наиболее современным, но сложнее в конструировании. В нем используется и полупроводниковые транзисторы с высокой мощностью. Пожалуй, это наиболее дорогие и дефицитные детали. В первую очередь делается блок питания. Он импульсный, поэтому необходимо изготовить специальный трансформатор. А теперь более подробно о том, из чего состоит такой сварочный аппарат. Характеристики его компонентов смотрите далее.

Конечно, трансформатор, используемый в инверторе, намного меньше по габаритам, нежели рассмотренные выше. Также потребуется сделать дроссель. Итак, вам следует обзавестись сердечником из феррита, каркасом для изготовления трансформатора, медными шинами, специальными скобами, чтобы произвести фиксацию двух половин ферритового сердечника, изолентой. Последнюю необходимо выбирать, исходя из данных ее термической стойкости. Придерживайтесь этих советов, когда делаете сварочные инверторные аппараты.

Намотка трансформатора

Наматывается трансформатор на всю ширину каркаса. Только при таком условии он способен будет выдержать любые падения напряжения. Для намотки используется либо медная шина, либо провода, собранные в пучок. Обратите внимание на то, что провод из алюминия использовать нельзя! Он не может выдерживать такую большую плотность электрического тока, которая имеется в инверторе. Такой сварочный аппарат для дачи способен выручить вас, причем его вес крайне мал. Витки наматываются максимально плотно. Вторичная обмотка — это два провода с толщиной порядка двух миллиметров, скрученных вместе.

Друг от друга они должны быть максимально изолированы. Если у вас большие запасы от старых телевизоров, можно их применить в конструкции. Требуется 5 штук, причем сделать из них нужно один общий магнитопровод. Чтобы устройство работало с максимальной эффективностью, нужно уделять внимание каждой мелочи. В частности, толщина провода выходной обмотки трансформатора влияет на его бесперебойность.

Конструкция инвертора

Чтобы изготовить сварочный аппарат 200, необходимо уделить максимальное внимание всем мелочам. В частности, силовые транзисторы необходимо закрепить на радиаторе. Причем использование термопасты приветствуется для передачи тепла от транзистора к радиатору. И рекомендуется ее время от времени менять, так как она имеет свойство высыхать. Передача тепла при этом ухудшается, есть вероятность, что полупроводники выйдут из строя. Кроме того, нужно сделать принудительное охлаждение. Для этой цели используются вытяжные кулеры. Диоды, служащие для выпрямления переменного тока, необходимо закрепить на алюминиевой пластине. Ее толщина должна быть 6 миллиметров.

Соединение выводов осуществляется при помощи неизолированного провода. Его сечение должно составлять 4 миллиметра. Обратите внимание на то, чтобы между проводами соединения было максимальное расстояние. Они не должны прикасаться друг другу, независимо от того, какое воздействие испытывает корпус сварочного аппарата. Дроссель необходимо закрепить на основании сварочного аппарата при помощи металлической пластины.

Причем последняя должна полностью повторять форму непосредственно дросселя. Чтобы уменьшить вибрацию, необходимо установить уплотнитель из резины между корпусом и дросселем. Силовые провода внутри устройства разводятся в разные стороны. В противном случае имеется вероятность того, что произойдет короткое замыкание. Необходимо установить вентилятор таким образом, чтобы он осуществлял обдув всех радиаторов единовременно. В противном случае, если не получается использовать один вентилятор, придется ставить несколько.

Но лучше заранее полностью рассчитать место установки всех элементов системы. Обратите внимание на то, что вторичная обмотка должна охлаждаться максимально эффективно. Как видите, не только радиаторы нуждаются в эффективном обдуве. На этой основе можно без затрат сделать аргонный сварочный аппарат. Но его конструкция потребует использования иных материалов.

Заключение

Теперь вы знаете о том, как сделать несколько типов сварочных аппаратов. Если у вас имеются навыки в конструировании радиоэлектронных средств, то лучше, конечно же, остановиться на инверторном сварочном аппарате. Вы потратите время, зато на выходе получите прекрасное устройство, которое не уступает даже дорогим японским аналогам. Причем обойдется его изготовление в сущие копейки.

Но если имеется необходимость сделать сварочный аппарат, что называется, на скорую руку, то окажется проще соединить два трансформатора от микроволновых печей с измененными вторичными обмотками. Впоследствии весь агрегат можно усовершенствовать, добавив к нему электрический привод для подачи электродов. Также можно установить баллон, наполненный углекислым газом, чтобы в его среде осуществлять сварку металлов.

Не секрет, что сварочный аппарат своими руками для человека, знакомого с электротехникой, сделать не так уж трудно. Особенно это имеет смысл, если он предназначен для использования в личном хозяйстве, где применяется лишь время от времени. В этом случае самодельный сварочный аппарат, себестоимость которого намного ниже заводского, вполне способен его заменить. Детали для его конструкции свободно можно снять с различных электрических бытовых устройств, вышедших из строя или, в случае необходимости, изготовить и собрать самому. Схемы таких аппаратов могут быть различными. Решающим фактором здесь обычно выступает доступность деталей и материалов.

Выбор подходящей схемы сварочного аппарата

Все сварочные аппараты дуговой электросварки делятся на инверторные и трансформаторные. Сразу необходимо отметить, что вопрос о том, как сделать сварочный аппарат самостоятельно, во многом зависит от возможности достать детали от определенной бытовой техники. Если все детали приобретать по рыночным ценам, то в результате себестоимость будет приближаться к цене фирменного аппарата, уступая ему в эффективности. Именно поэтому нужно иметь определенные знания в области электротехники и знать, где какая деталь ставится и где ее можно снять бесплатно или за небольшую цену.

Число витков на первичной обмотке должно быть порядка 240. При этом для обеспечения возможности регулировки сварочного тока с шагом от 20 до 25 витков делаются несколько отводов. Вторичную обмотку наматывают медной проволокой сечением от 30 до 35 мм в количестве от 65 до 70 витков. Для регулировки сварочного тока на ней тоже нужно сделать отводы. Изоляция вторичной обмотки должна быть особенно надежной и теплостойкой, поэтому ей стоит уделить особое внимание. Каждый из слоев необходимо проложить дополнительной изоляцией из хлопчатобумажной ткани.

Трансформаторный сварочный аппарат может использовать для работы переменный или постоянный ток. Первый из них самый простой по устройству, но сложнее в использовании. Для постоянного тока его достаточно несложно доработать, установив диодный мост. Подобный аппарат надежен, долговечен и неприхотлив в использовании, но имеет значительный вес и чувствителен к перепадам напряжения в электросети. Если оно падает ниже 200 В, становится очень сложно зажигать и удерживать электрическую дугу.

В отличие от трансформаторного инверторный сварочный аппарат, благодаря применению современных электронных деталей, имеет сравнительно небольшой вес. Его вполне может носить на плече один человек. Такой аппарат обладает устройством стабилизации тока, что очень облегчает работу при сварке. Понижение напряжения для него помех практически не создает, и он может работать от бытовой электросети. Однако инверторный аппарат очень чувствителен к перегреву и требует большой осторожности в работе, иначе он легко выходит из строя.

Сборка трансформаторного сварочного аппарата

Главной деталью такого аппарата является трансформатор. Основной характеристикой его должна быть способность стабильно держать рабочий ток, а это опирается на такой показатель, как внешняя вольт-амперная характеристика блока питания. Иными словами, ток сварки не должен значительно отличаться от тока, производимого коротким замыканием.

Для этого ток необходимо ограничить одним из таких способов, как увеличение магнитного рассеяния трансформатора, балластное сопротивление или установка дросселя. Сам трансформатор можно снять со сгоревшей высокочастотной микроволновой печи. Если доступа к нему нет, то можно изготовить сварочный трансформатор своими руками.

Для изготовления сердечника нужно приобрести пластины из трансформаторного железа. Площадь сердечника в идеале должна составить от 40 до 55 см², при таких показателях обмотка не будет излишне перегреваться. Первичные обмотки для самодельных сварочных трансформаторов должны состоять из толстой термостойкой медной проволоки сечением не менее 5 мм, а лучше более, заключенной в стеклотканевую или хлопчатобумажную изоляцию. Пластиковую или резиновую изоляцию для таких целей применять не рекомендуется, поскольку она менее стойка к перегреванию и легче пробивается, что вызывает короткое замыкание на первичной обмотке.

Нужно помнить, что вторичную обмотку сварочного трансформатора нужно наматывать на обеих сторонах сердечника. Ее можно соединить либо последовательно, либо встречно-параллельно. При этом нужно помнить, что обмотка должна производиться на обеих сторонах в одном направлении. После этого трансформатор помещается в металлический корпус. С его торца вырезаются отверстия для охлаждения аппарата, и ставится вытяжной вентилятор, снятый с блока питания устаревшего или сломанного компьютера. С противоположной стороны корпуса сверлится несколько десятков отверстий для циркуляции воздуха. После этого можно подсоединять кабели и держак для электродов.

Как собрать самодельный сварочный инверторный аппарат?

Инверторный сварочный аппарат можно вполне собрать из деталей от старых телевизоров. Для этого необходимы некоторые не только общие электротехнические знания, но и определенные познания в электронике. Его схема достаточно сложна. Инвертор представляет собой импульсный источник постоянного тока, и для его изготовления подойдет несколько ферритовых сердечников, которые стоят на строчных трансформаторах в старых телевизорах. Они складываются по три, и уже на них наматывается обмотка из медного или алюминиевого провода.

Поскольку первичная обмотка наиболее подвержена перегреву, между витками необходимо оставлять небольшие промежутки, чтобы облегчить процесс охлаждения. Стоит помнить, что алюминиевый провод нужно брать большего сечения, чем медный, поскольку его теплопроводность ниже. Для фиксации обмоток инвертора применяется проволочный бандаж из миллиметровой медной проволоки шириной 10 мм, наложенный на изоляцию из стеклоткани.

Конденсаторы тоже можно снять с телевизора, но только стоит помнить, что не рекомендуется брать бумажные конденсаторы от низкочастотных цепей, поскольку долго они работать при таких нагрузках не смогут. Тринисторы лучше взять достаточно маломощные и подсоединить их параллельно, чем брать один мощный, поскольку на них падает большая термическая нагрузка и их легче охлаждать. Тринисторы монтируются на металлической пластине толщиной не менее 3 мм, что облегчает отвод лишнего тепла. Диоды для сборки диодного моста тоже с легкостью можно набрать с нескольких старых телевизоров. Сам мост также монтируется на теплоотводящей пластине.

Некоторые детали для инверторного аппарата в телевизорах отсутствуют, и их приходится изготавливать самостоятельно. Прежде всего это дроссель. Его нетрудно сделать без каркаса из медного провода сечением не менее 4 мм, накрученного 11 витками с промежутками не менее 1 мм. Поскольку на дроссель будет падать основная термическая нагрузка, нужно поставить дополнительную систему воздушного охлаждения. В этом качестве вполне можно применить обычный бытовой вентилятор, монтируемый в корпусе сварочного аппарата таким образом, чтобы воздушная струя попадала прямо на дроссель.

Все элементы электронной схемы собираются на печатной плате из стеклотекстолита толщиной не менее 1,5 мм. К самой плате присоединяется теплоотвод, облегчающий охлаждение всей системы. В центре платы вырезается круглое отверстие для установки вентилятора, поскольку без принудительного воздушного охлаждения аппарат долго не проработает. Сварочный инвертор главным своим преимуществом имеет возможность делать мини-сварочные работы, сваривая тонкие металлические листы. Сам сварочный шов выходит более аккуратным, нежели у трансформаторного аппарата. Это имеет решающее значение при таком виде работ, как ремонт автомобиля своими руками.

Сварочный аппарат, сделанный самостоятельно, включает детали, полученные бесплатно или по бросовой цене, но вполне справляется со своими задачами.

Изготовить сварочный инвертор своими руками, даже не обладая глубокими знаниями в электронике и электротехнике, вполне возможно, главное – строго придерживаться схемы и постараться хорошо разобраться в том, по какому принципу работает такое устройство. Если сделать инвертор, технические характеристики и КПД которого будут мало отличаться от аналогичных параметров серийных моделей, можно сэкономить приличную сумму.

Не следует думать, что самодельный аппарат не даст вам возможности эффективно проводить сварочные работы. Такое устройство, даже собранное по простой схеме, позволит вам выполнять сварку электродами диаметром 3–5 мм и на длине дуги, равной 10 мм.

Характеристики самодельного инвертора и материалы для его сборки

Собрав сварочный инвертор своими руками по достаточно простой электрической схеме, вы получите эффективное устройство, обладающее следующими техническими характеристиками:

• величина потребляемого напряжения – 220 В;
• сила тока, поступающего на вход аппарата, – 32 А;
• сила тока, формируемого на выходе устройства, – 250 А.

В процессе работы диоды такого моста сильно нагреваются, поэтому их обязательно надо монтировать на радиаторах, в качестве которых можно использовать охлаждающие элементы от старых компьютеров. Для монтажа диодного моста необходимо использовать два радиатора: верхняя часть моста через слюдяную прокладку крепится к одному радиатору, нижняя через слой термопасты – ко второму.

Выводы диодов, из которых сформирован мост, должны быть направлены в ту же сторону, что и выводы транзисторов, при помощи которых постоянный ток будет преобразовываться в высокочастотный переменный. Провода, соединяющие эти выводы, должны быть не длиннее 15 см. Между блоком питания и инверторным блоком, основу которого и составляют транзисторы, располагается лист металла, прикрепляемый к корпусу аппарата при помощи сварки.

Силовой блок

Основой силового блока сварочного инвертора является трансформатор, за счет которого снижается величина напряжения высокочастотного тока, а его сила – увеличивается. Для того чтобы сделать трансформатор для такого блока, необходимо подобрать два сердечника Ш20х208 2000 нм. Для обеспечения зазора между ними можно использовать газетную бумагу.

Обмотки такого трансформатора выполняются не из провода, а из медной полосы толщиной 0,25 мм и шириной 40 мм.

Каждый ее слой для обеспечения термоизоляции обматывается лентой от кассового аппарата, которая демонстрирует хорошую износоустойчивость. Вторичная обмотка трансформатора формируется из трех слоев медных полос, которые изолируются между собой при помощи фторопластовой ленты. Характеристики обмоток трансформатора должны соответствовать следующим параметрам: 12 витков х 4 витка, 10 кв. мм х 30 кв. мм.

Многие пытаются сделать обмотки понижающего трансформатора из толстого медного провода, но это неверное решение. Такой трансформатор работает на токах высокой частоты, которые вытесняются на поверхность проводника, не нагревая его внутреннюю часть. Именно поэтому для формирования обмоток оптимальным вариантом является проводник с большой площадью поверхности, то есть широкая медная полоса.

В качестве термоизоляционного материала можно использовать и обычную бумагу, но она менее износоустойчива, чем лента от кассового аппарата. От повышенной температуры такая лента потемнеет, но ее износоустойчивость от этого не пострадает.

Трансформатор силового блока в процессе своей работы будет сильно нагреваться, поэтому для его принудительного охлаждения необходимо использовать кулер, в качестве которого может быть применено устройство, ранее использовавшееся в системном блоке компьютера.

Инверторный блок

Даже простой сварочный инвертор должен выполнять свою основную функцию – преобразовывать постоянный ток, сформированный выпрямителем такого аппарата, в переменный ток высокой частоты. Для решения этой задачи применяются силовые транзисторы, открывающиеся и закрывающиеся с высокой частотой.

Принципиальная схема инверторного блока (нажмите для увеличения)

Инверторный блок аппарата, отвечающий за преобразование постоянного тока в высокочастотный переменный, лучше собирать на основе не одного мощного транзистора, а нескольких менее мощных. Такое конструктивное решение позволит стабилизировать частоту тока, а также минимизировать шумовые эффекты при выполнении сварочных работ.

В электронной также присутствуют конденсаторы, соединенные последовательно. Они необходимы для решения двух основных задач:

• минимизации резонансных выбросов трансформатора;
• снижения потерь в транзисторном блоке, возникающих при его выключении и обусловленных тем, что транзисторы открываются гораздо быстрее, чем закрываются (в этот момент и могут возникать потери тока, сопровождаемые нагреванием ключей транзисторного блока).

Система охлаждения

Силовые элементы схемы самодельного сварочного инвертора сильно нагреваются в процессе работы, что может привести к их выходу из строя. Чтобы этого не произошло, кроме радиаторов, на которых монтируют наиболее нагревающиеся блоки, необходимо использовать вентиляторы, отвечающие за охлаждение.

Если у вас имеется в наличии мощный вентилятор, можно обойтись и им одним, направив поток воздуха от него на понижающий силовой трансформатор. Если же вы используете маломощные вентиляторы от старых компьютеров, их потребуется порядка шести штук. Одновременно три таких вентилятора следует установить рядом с силовым трансформатором, направив поток воздуха от них на него.

Для предотвращения перегрева самодельного сварочного инвертора следует также использовать термодатчик, установив его на самый нагревающийся радиатор. Такой датчик в случае достижения радиатором критической температуры отключит поступление электрического тока на него.
Чтобы система вентиляции инвертора работала эффективно, в его корпусе должны присутствовать правильно выполненные заборщики воздуха. Решетки таких заборщиков, через которые внутрь устройства будут поступать потоки воздуха, не должны ничем перекрываться.

Сборка инвертора своими руками

Для самодельного инверторного устройства необходимо подобрать надежный корпус или сделать его самостоятельно, используя для этого листовой металл толщиной не менее 4 мм. В качестве основания, на котором будет смонтирован трансформатор сварочного инвертора, можно использовать лист гетинакса толщиной не менее 0,5 см. Сам трансформатор крепится на таком основании при помощи скоб, которые можно изготовить своими руками из медной проволоки диаметром 3 мм.

Для создания электронных плат устройства можно использовать фольгированный текстолит толщиной 0,5–1 мм. При монтаже магнитопроводов, которые в процессе работы будут нагреваться, надо предусматривать зазоры между ними, необходимые для свободной циркуляции воздуха.

Для автоматического управления вам потребуется приобрести и установить в него ШИМ-контроллер, который будет отвечать за стабилизацию силы сварочного тока и величины напряжения. Чтобы вам было удобно работать с вашим самодельным аппаратом, в лицевой части его корпуса необходимо смонтировать органы управления. К таким органам относятся тумблер включения устройства, ручка переменного резистора, при помощи которой регулируется сварочный ток, а также зажимы для кабелей и сигнальные светодиоды.

Диагностика самодельного инвертора и его подготовка к работе

Сделать – это половина дела. Не менее важной задачей является его подготовка к работе, в процессе которой проверяется корректность функционирования всех элементов, а также их настройка.

Первое, что требуется сделать при проверке самодельного сварочного инвертора, – это подать напряжение 15 В на ШИМ-контроллер и один из охлаждающих вентиляторов. Это позволит одновременно проверить работоспособность контроллера и избежать его перегрева в процессе выполнения такой проверки.

После того как конденсаторы аппарата зарядились, к электрическому питанию подключают реле, которое отвечает за замыкание резистора. Если подать на резистор напряжение напрямую, минуя реле, может произойти взрыв. После того как реле сработает, что должно произойти в течение 2–10 секунд после подачи напряжения на ШИМ-контроллер, необходимо проверить, произошло ли замыкание резистора.

Когда реле электронной схемы сработают, на плате ШИМ должны сформироваться прямоугольные импульсы, поступающие к оптронам. Это можно проверить, используя осциллограф. Правильность сборки диодного моста устройства также необходимо проверить, для этого на него подают напряжение 15 В (сила тока при этом не должна превышать 100 мА).

Фазы трансформатора при сборке устройства могли быть неправильно подключены, что может привести к некорректной работе инвертора и возникновению сильных шумов. Чтобы этого не произошло, правильность подключения фаз необходимо проверить, для этого используется двухлучевой осциллограф. Один луч прибора подключается к первичной обмотке, второй – ко вторичной. Фазы импульсов, если обмотки подключены правильно, должны быть одинаковыми.

Правильность изготовления и подключения трансформатора проверяется при помощи осциллографа и подключения к диодному мосту электрических приборов с различным сопротивлением. Ориентируясь на шумы трансформатора и показания осциллографа, делают вывод о том, что необходимо доработать в электронной схеме самодельного инверторного аппарата.

Чтобы проверить, сколько можно непрерывно работать на самодельном инверторе, необходимо начать его тестировать с 10 секунд. Если при работе такой продолжительности радиаторы устройства не нагрелись, можно увеличить период до 20 секунд. Если и такой временной промежуток не сказался негативно на состоянии инвертора, можно увеличить продолжительность работы сварочного аппарата до 1 минуты.

Обслуживание самодельного сварочного инвертора

Чтобы инверторный аппарат служил длительное время, его необходимо правильно обслуживать.

В том случае, если ваш инвертор перестал работать, необходимо открыть его крышку и продуть внутренности пылесосом. Те места, где осталась пыль, можно тщательно почистить при помощи кисточки и сухой тряпки.

Первое, что необходимо сделать, проводя диагностику сварочного инвертора, – это проверить поступление напряжения на его вход. Если напряжение не поступает, следует продиагностировать работоспособность блока питания. Проблема в этой ситуации также может заключаться в том, что сгорели предохранители сварочного аппарата. Еще одним слабым звеном инвертора является температурный датчик, который в случае поломки подлежит не ремонту, а замене.

При выполнении диагностики необходимо обращать внимание на качество соединений электронных компонентов аппарата. Определить некачественно выполненные соединения можно визуально или при помощи тестера. Если такие соединения выявлены, их необходимо исправить, чтобы не столкнуться в дальнейшем с перегревом и выходом из строя сварочного инвертора.

Только в том случае, если вы уделяете должное внимание вопросам обслуживания инверторного устройства, можно рассчитывать на то, что оно прослужит вам долгое время и даст возможность выполнять сварочные работы максимально эффективно и качественно.

5 , средняя оценка: 3,20 из 5)

Сварочный аппарат является довольно востребованным устройством как среди профессионалов, так и среди домашних мастеров. Но для бытового использования порой нет смысла покупать дорогостоящий агрегат, поскольку он будет использоваться в редких случаях, например, если потребуется заварить трубу или поставить забор. Поэтому будет разумнее сделать сварочный аппарат своими руками, вложив в него минимальное количество средств.

Главной деталью любого сварочника, работающего по принципу электродуговой сварки, является трансформатор. Данную деталь можно извлечь из старой, ненужной бытовой техники и сделать из нее самодельный сварочный аппарат. Но в большинстве случаев трансформатору требуется небольшая доработка. Существует несколько способов, чтобы сделать сварочник, которые могут быть как самыми простыми, так и более сложными, требующими знания в радиоэлектронике.

Чтобы изготовить мини-сварочный аппарат, понадобится пара трансформаторов, снятых с ненужной микроволновой печи. Микроволновку несложно найти у друзей, знакомых, соседей и т.д. Главное, чтобы она обладала мощностью в пределах 650-800 Вт, и в ней был исправен трансформатор. Если печка будет иметь более мощный трансформатор, то и аппарат получится с более высокими показателями тока.

Итак, трансформатор, снятый с микроволновки, имеет 2 обмотки: первичную (первичку) и вторичную (вторичку).

Вторичка имеет больше витков и меньшее сечение провода. Поэтому, чтобы трансформатор стал пригодным для сварки, ее требуется убрать и заменить на проводник с большей площадью сечения. Чтобы извлечь данную обмотку из трансформатора, ее необходимо спилить с обеих сторон детали с помощью ножовки по металлу.

Делать это нужно с особой аккуратностью, чтобы случайно не задеть пилой первичную обмотку.

Когда катушка будет спилена, ее остатки потребуется извлечь из магнитопровода. Эта задача намного облегчится, если просверлить обмотки для снятия напряжения металла.

Проделайте такие же операции и с другим трансформатором. В итоге у вас получится 2 детали, имеющие первичную обмотку на 220 В.

Важно! Не забудьте удалить токовые шунты (показаны стрелками на фото ниже). Это процентов на 30 увеличит мощность аппарата.

Для изготовления вторички потребуется приобрести 11-12 метров провода. Он должен быть многожильным и иметь сечение не менее 6 квадратов .

Чтобы сделать сварочный аппарат, для каждого трансформатора потребуется намотать по 18 витков (6 рядов в высоту и 3 слоя в толщину).

Можно оба трансформатора мотать одним проводом либо по отдельности. Во втором случае катушки должны соединяться последовательно.

Намотку следует делать очень плотной, чтобы провода не болтались. Далее, первичные обмотки нужно соединить параллельно.

Чтобы детали соединить вместе, их можно прикрутить к небольшому обрезку деревянной доски.

Если измерить напряжение на вторичке трансформатора, то в данном случае оно будет равняться 31-32 В.

Таким самодельным сварочником без труда варится металл толщиной 2 мм электродами с диаметром 2,5 мм.

Следует помнить, что варить таким самодельным аппаратом следует с перерывами на отдых, поскольку его обмотки сильно нагреваются. В среднем, после каждого использованного электрода аппарат должен остывать в течение20-30 минут.

Тонкий металл агрегатом, сделанным из микроволновки, варить не получится, так как он его будет резать. Для регулировки тока к сварочнику можно подключить балластный резистор или дроссель. Роль резистора может выполнить отрезок стальной проволоки определенной длины (подбирается экспериментально), который подсоединяется к низковольтной обмотке.

Сварочник на переменном токе

Это самый распространенный вид аппаратов для сварки металлов. Его просто изготовить в домашних условиях, и он неприхотлив в эксплуатации. Но главный недостаток аппарата – это большая масса понижающего трансформатора , который является основой агрегата.

Для домашнего использования достаточно, чтобы аппарат выдавал напряжение 60 В и мог обеспечить силу тока в 120-160 А. Поэтому для первички , к которой идет подключение бытовой сети 220 В, потребуется провод с сечением от 3 мм 2 до 4 мм 2 . Но идеальный вариант — это проводник с сечением 7 мм 2 . При таком сечении перепады напряжения и возможные дополнительные нагрузки аппарату будут не страшны. Из этого следует, что для вторички нужен проводник, имеющий 3 мм в диаметре. Если брать алюминиевый проводник, то расчетное сечение медного умножается на коэффициент 1,6. Для вторички потребуется медная шина с сечением не менее 25 мм 2

Очень важно, чтобы проводник для намотки был покрыт тряпичной изоляцией, поскольку традиционная ПВХ оболочка при нагревании плавится, что может вызвать межвитковое замыкание.

Если вы не нашли провод с необходимым сечением, то его можно изготовить самостоятельно из нескольких более тонких проводников. Но при этом значительно увеличится толщина провода и, соответственно – габариты агрегата.

Первым делом, изготавливается основа трансформатора – сердечник . Его делают из металлических пластин (трансформаторной стали). Данные пластины должны иметь толщину 0,35-0,55 мм. Шпильки, соединяющие пластины, требуется хорошо изолировать от них. Перед сборкой сердечника просчитываются его размеры, то есть размеры “окна” и площадь сечения сердечника, так называемого “керна”. Для расчета площади используют формулу: S см 2 = a х b (см. рис. ниже).

Но из практики известно, что если сделать сердечник с площадью меньшей 30 см 2 , то таким аппаратом будет сложно получить качественный шов из-за недостатка запаса мощности. Да и нагреваться он будет очень быстро. Поэтому сечение сердцевины должно быть не менее 50 см 2 . Несмотря на то, что увеличится масса агрегата, он станет более надежным.

Для сборки сердечника лучше использовать Г-образные пластины и размещать их так, как показано на следующем рисунке, пока толщина детали не достигнет необходимого значения.

Пластины по окончанию сборки необходимо скрепить (по углам) с помощью болтов, после чего зачистить напильником и заизолировать тканевой изоляцией.

Теперь можно начать намотку трансформатора .

Следует учитывать один нюанс: соотношение витков на сердечнике должно быть 40% к 60%. Это значит, что на стороне, где размещена первичка, должно быть меньшее количество витков вторички. Благодаря этому при начале сварки обмотка, имеющая больше витков, частично отключится из-за возникновения вихревых токов. При этом повысится сила тока, что положительным образом скажется на качестве шва.

Когда намотка трансформатора будет завершена, сетевой кабель подключается к общему проводу и к ответвлению 215 витка. Сварочные кабели подключаются к вторичной обмотке. После этого контактный сварочный аппарат готов к работе.

Аппарат на постоянном токе

Чтобы варить чугун или нержавейку, требуется аппарат постоянного тока. Его можно сделать из обычного трансформаторного агрегата, если к его вторичной обмотке подсоединить выпрямитель . Ниже приведена схема сварочного аппарата с диодным мостом.

Схема сварочного аппарата с диодным мостом

Выпрямитель собирается на диодах Д161, способных выдерживать 200А. Они обязательно должны быть установлены на радиаторах. Также для выравнивания пульсации тока потребуется 2 конденсатора (С1 и С2) на 50 В и 1500 мкФ. Данная электросхема также имеет регулятор тока, роль которого выполняет дроссель L1. К контактам Х5 и Х4 подсоединяются сварочные кабели (прямой или обратной полярностью), в зависимости от толщины соединяемого металла.

Инвертор из блока питания компьютера

Сварочный аппарат из блока питания компьютера сделать невозможно. Но использовать его корпус и некоторые детали, а также вентилятор вполне реально. Итак, если сделать инвертор своими руками, то его легко можно разместить в корпусе БП от компьютера. Все транзисторы (IRG4PC50U) и диоды (КД2997А) необходимо устанавливать на радиаторы без использования прокладок. Для охлаждения деталей желательно использовать мощный вентилятор , такой как Thermaltake A2016. Несмотря на свои небольшие размеры (80 х 80 мм), кулер способен развивать 4800 об/мин. Также вентилятор имеет встроенный регулятор оборотов. Последние регулируются с помощью термопары, которую нужно закрепить на радиаторе с установленными диодами.

Совет! В корпусе БП рекомендуется просверлить несколько дополнительных отверстий для лучшей вентиляции и отведения тепла. Защита от перегрева, установленная на радиаторах транзисторов, настроена на срабатывание при температуре 70-72 градуса.

Ниже приведена принципиальная электрическая схема сварочного инвертора (в большом разрешении), по которой можно сделать аппарат, помещающийся в корпусе БП.

На следующих фото показано, из каких комплектующих состоит самодельный инверторный сварочный аппарат, и как он выглядит после сборки.

Сварочник из электромотора

Чтобы изготовить простой сварочный аппарат из статора электродвигателя, необходимо подобрать сам мотор, отвечающий определенным требованиям, а именно, чтобы его мощность была от 7 до 15 кВт.

Совет! Лучше всего использовать двигатель серии 2А, поскольку в нем будет большое окно магнитопровода.

Раздобыть нужный статор можно в местах, где принимают металлолом. Как правило, он будет очищен от проводов и после пары ударов кувалдой раскалывается. Но если корпус изготовлен из алюминия, то чтобы извлечь из него магнитопровод, потребуется отжечь статор .

Подготовка к работе

Поставьте статор отверстием вверх и подложите под деталь кирпичи. Далее, сложите внутрь дрова и подожгите их. После пары часов прожарки магнитопровод легко отделится от корпуса. Если в корпусе имеются провода, то их также после термообработки можно вынуть из пазов. В результате вы получите магнитопровод, очищенный от ненужных элементов.

Данную болванку следует хорошо пропитать масляным лаком и дать ей просохнуть. Для ускорения процесса можно использовать тепловую пушку. Пропитка лаком делается для того, чтобы после снятия стяжек не произошло рассыпание пакета.

Когда болванка полностью высохнет, используя болгарку, удалите стяжки , распложенные на ней. Если стяжки не удалить, они будут выполнять роль короткозамкнутых витков и забирать мощность трансформатора, а также вызывать его нагрев.

После очистки магнитопровода от ненужных частей потребуется изготовить две торцевые накладки (см. рисунок ниже).

Материалом для их изготовления может послужить либо картон, либо прессшпан. Также нужно изготовить из данных материалов две гильзы. Одна будет внутренней, а вторая – наружной. Далее, нужно:

• установить на болванке обе торцевые накладки;
• затем вставить (одеть) цилиндры;
• все эту конструкцию обмотать киперной или стеклолентой;
• пропитать получившуюся деталь лаком и высушить.

Изготовление трансформатора

После проведения вышеописанных действий из магнитопровода можно будет изготовить сварочный трансформатор. Для этих целей понадобится провод, покрытый тканевой либо стеклоэмалевой изоляцией. Чтобы намотать первичную обмотку, потребуется провод диаметром 2-2,5 мм. На вторичную обмотку потребуется около 60 метров медной шины (8 х 4 мм).

Итак, расчеты делаются следующим образом.

1. На сердечник следует намотать 20 витков провода, имеющего диаметр не ниже 1,5 мм, после чего, нужно подать на него напряжения 12 В.
2. Измерьте ток, протекающий в данной обмотке. Значение должно быть около 2 А. Если получилось значение больше требуемого, то количество витков нужно увеличить, если значение меньше 2А, то уменьшить.
3. Подсчитайте количество получившихся витков и разделите его на 12. В результате вы получите значение, которое указывает, сколько нужно витков на 1 В напряжения.

Для первичной обмотки подойдет проводник диаметром 2,36 мм, который требуется сложить вдвое. В принципе, можно взять любой провод с диаметром 1,5-2,5 мм. Но прежде нужно просчитать сечение проводников в витке. Сначала нужно намотать первичную обмотку (на 220 В), а затем – вторичную. Ее провод должен быть изолированным по всей длине.

Если во вторичной обмотке сделать отвод на участке, где получается 13 В, и поставить диодный мост, то данный трансформатор можно использовать вместо аккумулятора, если требуется завести автомобиль. Для сварки напряжение на вторичной обмотке должно быть в пределах 60-70 В, что позволит использовать электроды диаметром от 3 до 5 мм.

Если вы уложили обе обмотки, и в этой конструкции осталось свободное место, то можно добавить 4 витка шины из меди (40 х 5 мм). В данном случае вы получите обмотку для точечной сварки, которая позволит соединять листовой металл толщиной до 1,5 мм.

Для изготовления корпуса использовать металл не рекомендуется. Лучше его сделать из текстолита или пластика. В местах крепления катушки к корпусу нужно проложить резиновые прокладки для уменьшения вибрации и лучшей изоляции от токопроводящих материалов.

Самодельный аппарат точечной сварки

Готовый аппарат для точечной сварки имеет достаточно высокую цену, которая не оправдывает его внутреннюю “начинку”. Устроен он очень просто, и сделать его самому не составит большого труда.

Чтобы самостоятельно изготовить точечный сварочный аппарат, потребуется один трансформатор от микроволновки мощностью 700-800 Вт. С него нужно убрать вторичную обмотку способом, описанным выше, в разделе, где рассматривалось изготовление сварочного аппарата из микроволновки.

Аппарат для точечной сварки делается следующим способом.

1. Сделайте 2-3 витка внутри манитопровода кабелем с диаметром проводника не менее 1 см. Это будет вторичная обмотка, позволяющая получить ток в 1000 А.

2. На концах кабеля рекомендуется установить медные наконечники.

3. Если подключить к первичной обмотке 220 В, то на вторичной обмотке мы получим напряжение 2 В с силой тока около 800 А. Этого будет достаточно, чтобы за несколько секунд расплавить обычный гвоздь.

4. Далее, следует сделать корпус для аппарата . Для основания хорошо подойдет деревянная доска, из которой следует изготовить несколько элементов, как показано на следующем рисунке. Размеры всех деталей могут быть произвольными и зависят от габаритов трансформатора.

5. Чтобы придать корпусу более эстетичный вид, острые углы можно убрать с помощью ручного фрезера с установленной на него кромочной калевочной фрезой.

6. На одной части сварочных клещей необходимо вырезать небольшой клин . Благодаря ему клещи смогут подниматься выше.

7. Вырежьте на задней стенке корпуса отверстия под выключатель и сетевой провод.

8. Когда все детали будут готовы и отшлифованы, их можно покрасить черной краской или покрыть лаком.

9. От ненужной микроволновки потребуется отсоединить сетевой кабель и концевой выключатель. Также потребуется металлическая дверная ручка.

10. Если у вас дома не завалялся выключатель и медный прут, а также медные зажимы, то данные детали необходимо приобрести.

11. От медной проволоки отрежьте 2 небольших прутка, которые будут выполнять роль электродов, и закрепите их в зажимах.

12. Прикрутите выключатель к задней стенке корпуса аппарата.

13. Прикрутите к основанию заднюю стенку и 2 стойки, как показано на следующих фото.

14. Закрепите на основании трансформатор.

15. Далее, один сетевой провод подсоединяется к первичной обмотке трансформатора. Второй сетевой провод подсоединяется к первой клемме выключателя. Затем нужно прикрепить провод ко второй клемме выключателя и подсоединить его к другому выводу первички. Но на этом проводе следует сделать разрыв и установить в него прерыватель, снятый из микроволновки . Он будет выполнять роль кнопки включения сварки. Данные провода должны быть достаточной длины, чтобы ее хватило для размещения прерывателя на конце клещей.
16. Закрепите на стойках и задней стенке крышку аппарата с установленной ручкой.

17. Закрепите боковые стенки корпуса.

18. Теперь можно устанавливать сварочные клещи. Сначала просверлите на их концах по отверстию, в которые будут вкручиваться шурупы.

19. Далее, закрепите на конце выключатель.

20. Вставьте клещи в корпус, предварительно положив между ними для выравнивания квадратный брусок. Просверлите в клещах сквозь боковые стенки отверстия и вставьте в них длинные гвозди, которые будут служить в качестве осей.

21. На концах клещей закрепите медные электроды и выровняйте их так, чтобы концы стержней были друг напротив друга.

22. Чтобы верхний электрод поднимался автоматически, вкрутите 2 шурупа и закрепите на них резинку, как показано на следующих фото.

23. Включите агрегат, соедините электроды и нажмите кнопку пуска. Вы должны увидеть электрический разряд между медными стержнями.

24. Для проверки работы агрегата можно взять металлические шайбы и сварить их.

В данном случае результат оказался положительным. Поэтому создание точечного сварочного аппарата можно считать оконченным.

Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В

Изготовление повышающего трансформатора на 30000 Вольт

Схема генератора

Испытания высоковольтного трансформатора

Смотрите видео

Как рассчитать и намотать трансформатор своими руками? FAQ

Эта тема возникла в связи с написанием статьи о самодельном усилителе низкой частоты. Хотел продолжить повествование, рассказав о блоке питания и добавив ссылку на какую-нибудь популярную статью о перемотке трансформаторов, но не нашёл простого понятного описания. Что ж поделаешь, всё нужно делать самому. https://oldoctober.com/

В этом опусе я расскажу, на примере своей конструкции, как рассчитать и намотать силовой трансформатор для УНЧ. Все расчёты сделаны по упрощённой методике, так как в подавляющем большинстве случаев, радиолюбители используют уже готовые трансформаторы. Статья рассчитана на начинающих радиолюбителей.

Самые интересные ролики на Youtube

Те же, кто хочет углубиться в расчёты, может скачать очень хорошую книжку с примерами полного расчёта трансформатора, ссылка на которую есть в конце статьи. Также в конце статьи есть ссылка на несколько программ для расчёта трансформаторов.

Близкие темы.

Блок питания для усилителя низкой частоты из доступных деталей. УНЧ, часть 3.

Как подружить Блокнот с Калькулятором Windows, чтобы облегчить расчёты?

Оглавление статьи.

1. Как определить необходимую мощность силового трансформатора для питания УНЧ?
2. Какую схему питания УНЧ выбрать?
3. Расчёт выходного напряжения (переменного тока) трансформатора работающего на холостом ходу или без существенной нагрузки.
4. Расчёт напряжения (постоянного тока) на выходе блока питания работающего при максимальной нагрузке.
5. Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.
6. Как определить габаритную мощность трансформатора?
7. Где взять исходный трансформатор?
8. Как подключить неизвестный трансформатор к сети?
9. Как сфазировать обмотки трансформатора?
10. Как определить количество витков вторичной обмотки?
11. Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки?
12. Как измерить диаметр провода?
13. Как рассчитать количество витков первичной обмотки?
14. Как разобрать и собрать трансформатор?
15. Как намотать трансформатор?
16. Как закрепить выводы обмоток трансформатора?
17. Как изменить напряжение на вторичной обмотке не разбирая трансформатор?
18. Программы для расчёта силовых трансформаторов.
19. Дополнительные материалы к статье.

Страницы 1 2 3 4

Как определить необходимую мощность силового трансформатора для питания УНЧ?

Для колонок описанных здесь, я решил собрать простой усилитель мощностью 8-10 Ватт в канале, на самых дешёвых микросхемах, которые только удалось найти на местном радиорынке. Ими оказались – TDA2030 ценой всего по 0,38$.

Предполагаемая мощность в нагрузке должна составить 8-10 Ватт в канале:

10 * 2 = 20W

КПД микросхемы TDA2030 по даташиту (datasheet) – 65%.

20 / 0,65 = 31W

Я подобрал трансформатор с витым броневым магнитопроводом, так что, КПД можно принять равным – 90%.https://oldoctober.com/

31 / 0,9 = 34W

Приблизительно оценить КПД трансформатора можно по таблице.

Значит, понадобится сетевой трансформатор мощностью около 30-40 Ватт. Такой трансформатор должен весить около килограмма или чуть больше, что, на мой взгляд, прибавит моему мини усилителю устойчивости и он не будет «бегать» за шнурами.

Если мощность трансформатора больше требуемой, то это всегда хорошо. У более мощных трансформаторов выше КПД. Например, трансформатор мощностью 3-5 Ватт может иметь КПД всего 50%, в то время как у трансформаторов мощностью 50–100 Ватт КПД обычно около 90%.

Итак, с мощностью трансформатора вроде всё более или менее ясно.

Теперь нужно определиться с выходным напряжением трансформатора.

Вернуться наверх к меню

Какую схему питания УНЧ выбрать?

Для питания микросхемы, я решил использовать двухполярное питание.

При двухполярном питании не требуется бороться с фоном и щелчками при включении. Кроме того, отпадает необходимость в разделительных конденсаторах на выходе усилителя.

Ну, и самое главное, микросхемы, рассчитанные на однополярное питание и имеющие соизмеримый уровень искажений, в несколько раз дороже.

Это схема блока питания. В нём применён двухполярный двухполупериодный выпрямитель, которому требуются трансформатор с двумя совершенно одинаковыми обмотками «III» и «IV» соединёнными последовательно. Далее все основные расчёты будут вестись только для одной из этих обмоток.

Обмотка «II» предназначена для питания электронных регуляторов громкости, тембра и стереобазы, собранных на микросхеме TDA1524. Думаю описать темброблок в одной из будущих статей.

Ток, протекающий через обмотку «II» будет крайне мал, так как микросхема TDA1524 при напряжении питания 8,5 Вольта потребляет ток всего 35мА. Так что потребление здесь ожидается менее одного Ватта и на общей картине сильно не отразится.

Вернуться наверх к меню

Расчёт выходного напряжения (переменного тока) трансформатора работающего на холостом ходу или без существенной нагрузки.

Этот расчёт необходимо сделать, чтобы обезопасить микросхему от пробоя.

Максимальное допустимое напряжение питания TDA2030 – ±18 Вольт постоянного тока.

Для переменного тока, это будет:

18 / 1,41 ≈ 12,8 V

Падение напряжения на диоде* выпрямителя при незначительной нагрузке – 0,6 V.

12,8 + 0,6 = 13,4 V

*Схема применённого выпрямителя построена так, что протекающий в любом направлении ток создаёт падение напряжения только на одном из диодов. При использовании одной вторичной обмотки и мостового выпрямителя, таких диодов будет два.

При повышении напряжения сети, напряжение на выходе выпрямителя увеличится. По нормативам, напряжение сети должно быть в пределах – -10… +5% от 220-ти Вольт.

Уменьшаем напряжение на вторичной обмотке трансформатора для компенсации повышения напряжения сети на 5%.

13,4 * 0.95 ≈ 12,7 V

Мы получили значение максимального допустимого напряжения переменного тока на вторичной обмотке трансформатора при питании микросхемы TDA2030 от двухполярного источника без стабилизации напряжения.

Проще говоря, это чтобы напряжение не вылезло за пределы ±18V и не спалило микруху.

Те же значения для этой линейки микросхем.

Вернуться наверх к меню

Расчёт напряжения (постоянного тока) на выходе блока питания работающего при максимальной нагрузке.

Этот расчёт необходимо сделать, чтобы оценить максимальную мощность на нагрузке и ограничить её путём снижения напряжения, если она выйдет за допустимые пределы для данного типа микросхемы или нагрузки.

Под нагрузкой напряжение переменного тока на вторичной обмотке понижающего трансформатора может уменьшиться.

12,7 * 0.9 ≈ 11,4V

Падение напряжения на диоде* выпрямителя резко возрастёт под нагрузкой и может достигнуть, в зависимости от типа диода, – 0.8… 1,5V.

11,4 – 1,5 = 9,9V

*Схема применённого выпрямителя построена так, что протекающий в любом направлении ток создаёт падение напряжения только на одном из диодов. При использовании одной вторичной обмотки и мостового выпрямителя, таких диодов будет два.

После выпрямителя получаем на конденсаторе фильтра напряжение постоянного тока:

9,9 * 1,41 ≈ 14V

Но, под нагрузкой, конденсатор не будет успевать заряжаться до максимально возможного напряжения. Поэтому, и в этом случае, исходное напряжение увеличивают на 10%.

14 * 0.9 = 12,6V

В реальности, действующее напряжение может быть и выше, а 12,6 Вольта, это тот уровень, на котором предположительно возникнет ограничение аудио сигнала. На картинке изображён эпюр напряжения на нагрузке, снятый при воспроизведении частоты синусоидального сигнала. Сигнал ограничен напряжением питания УНЧ.

При ограничении сигнала возникают сильные искажения, которые фактически и ограничивают выходную мощность УНЧ.

По даташиту, при напряжении питания ±12,6 Вольта и нагрузке 4 Ω, микросхема TDA2030 развивает синусоидальную мощность 9 Ватт. Этой мощности вполне хватит для моих скромных колонок и она не выйдет за пределы допуска для TDA2030.

Выходная мощность микросхем этой серии на нагрузке 4 Ω при использовании нестабилизированного блока питания с максимальным допустимым напряжением.

Получив необходимые исходные данные, можно приступать к перемотке трансформатора.

Вернуться наверх к меню

Страницы 1 2 3 4

КАК НАМОТАТЬ ТРАНСФОРМАТОР — ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА СВОИМИ РУКАМИ

суть работы, как сделать самодельное понижающее устройство на 10 ампер

Чтобы преобразовать напряжение в какую-либо сторону, используют трансформаторы, понижающие либо повышающие ток. Они являют собой электрический прибор с повышенным КПД, их применяют во множестве производственных и бытовых областях.

Возможно изготовить данный прибор самостоятельно, пользуясь схемой устройства трансформатора.

Сборка устройства, повышающего напряжение, требует точного выполнения всего технологического процесса и соблюдения рекомендаций специалистов.

Каркас

Сделать каркас трансформатора своими руками не сложно. Подходящий материал для этого — картон. Полость внутри каркаса должна быть немного больше по размеру, чем тело сердечника, а боковины без труда входить в проём трансформатора. Используя круглый сердечник, наматываются две катушки, при использовании пластин в форме буквы «Е» — одну.

Применяя круглый сердечник от лабораторного автотрансформатора его нужно вначале обмотать изоляционной лентой и уже потом наматывать провод, по всему кругу распределяя витки необходимого количества.

Закончив намотку первичного слоя провода, ее надо заизолировать четырьмя слоями тканевой изоляцией, поверх начать накручивать витки вторичной обмотки. Затем такой же лентой полностью обматывают провод, оставив лишь окончания обмоток.

• выкраивается гильза с отгибами на торцах;
• вырезаются боковины из картона;
• по разметке сворачивают основу катушки в маленькую коробку;
• затем она заклеивается;
• снабжают гильзу боковинами;
• зафиксировав отворотами, приклеивают.

Испытание

Для проверки работоспособности П-образных или тороидальных трансформаторов в домашних условиях можно воспользоваться обычным мультиметром. Для этого переведите измерительный прибор в режим прозвона и проверьте целостность каждой из обмоток. Затем проверьте изоляцию между каждой из обмоток и магнитопроводом и сопротивление между обеими обмотками. Это наиболее простой комплекс испытаний, который даст общее представление об исправности самодельного агрегата.

Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков используется лампа, включающаяся последовательно к первичной обмотке.

Помимо этого электрические машины испытываются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Такие проверки показывают, насколько качественно собран преобразователь, но выполнять их в домашних условиях не обязательно.

Обмотки

На брусок из дерева, размерами как у стержня, одевают катушку. Но прежде нужно просверлить в нем отверстие для намоточного прутка.

Данный элемент вставляют в обмоточное приспособления и производят намотку:

• сначала на катушку нужно намотать лакоткань в два слоя;
• один из концов провода зафиксировать на боковине и произвести медленное вращение рукоятки станка;
• наматывание витков нужно производить вплотную, делая между слоями прослойки из тканевой изоляции;
• после этих действий, провод обкусывают и получившийся второй конец фиксируют на боковине вблизи с первым;
• оба конца оснащают изоляционными трубками;
• наружную часть обмотки изолируют;
• таким же образом делается вторичная обмотка.

Так производится намотка трансформатора своими руками.

Если все выполнено правильно, то трансформатор будет работать без перебоев.

При желании наглядно посмотреть трансформаторы, собранные своими руками можно найти фото в различных источниках.

Суть работы устройства

Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.

Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом. Его устройство было похоже на катушку для наматывания ниток, но вместо последних использовалась проволока. Внутри катушки располагалась другая такая же конструкция. При подаче тока на нижнюю катушку фиксировалось напряжение и на верхней. Объяснялось это явлением, названным индуктивностью.

Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочков фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.

Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.

Принцип действия

Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия. К ним относятся:

1. Сердечник. По-другому его называют магнитопровод. Его назначение проводить магнитный поток. По виду исполнения сердечники делятся на три группы: плоскостные, ленточные, формованные. Изготавливают из электротехнической стали, феррита или пермаллоя, то есть материалов, имеющих способность к высокой намагниченности и обладающих проводящими свойствами.
2. Обмотки. Представляют собой токопроводящую проволоку, намотанную витками. В качестве материала для её изготовления используется медь или алюминий.
3. Каркас. Служит для намотки на него обмоток, изготавливается из изоляционного материала.
4. Изоляция. Защищает катушки от межвиткового замыкания, а также их непосредственного контакта с токопроводящими частями конструкции. Чаще всего используется лак, клипперная лента, лакоткань.
5. Монтажные выводы. Для предотвращения обрыва обмоток во время монтажа в конструкции делаются специальные выводы, позволяющие подключать к трансформатору источник питания и нагрузку.

Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).

Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.

При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.

Характеристики и виды изделия

Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически это можно описать формулой: U2/U1 = n2/n1 = I1/I2, где:

• U1, U2 — соответственно разность потенциалов на первичной и вторичной обмотке.
• N1, N2 — количество витков первичной и вторичной катушки.
• I1, I2 — сила тока в обмотках.

По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.

Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.

К основным параметрам изделия относят:

1. Мощность. Обозначает величину энергии, передающуюся через устройство, не приводя к его повреждению. Определяется толщиной провода, используемого при намотке катушек, а также размеров магнитопровода и частоты сигнала.
2. КПД. Определяется отношением мощности, затрачиваемой на полезную работу к потребляемой.
3. Коэффициент трансформации. Определяет способ преобразования.
4. Количество обмоток.
5. Ток короткого замыкания. Определяет максимальную силу тока, которую может выдержать устройство без перегорания обмоток.

Фото советы как сделать трансформатор своими руками

0

Схемы подключения трансформаторов тока

Силового оборудования

Схема подключения для 110 кВ и выше:

Схема подключения для 6-10 кВ в ячейках КРУ:

Вторичные цепи

Схема включение трансформатора тока в полную звезду:

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(З а счет распределения токов на дополнительном приборе получается отобразить векторную сумму фаз А и С, которая противоположно направлена вектору фазы В при симметричном режиме нагрузки сети):

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(для контроля линейного тока с помощью реле):

Схема включение трансформатора тока в полную звезду с подключением обмотки реле к фильтру нулевой последовательности(ФТНП):

Технические требования к конденсатору

Для бестрансформаторного БП подойдет конденсатор, рассчитанный на амплитудное (или большее) значение переменного напряжения. Если действующее значение напряжения равно 220 В, то амплитудное рассчитывается по формуле 220 * = 311 В (номинальное 400 В). Конденсаторы лучше выбрать плёночные, оптимально подходят емкостные элементы серии К73-17.

Корпус для инвертора

Первое, что нужно учесть — потери преобразования электричества, выделяющиеся в виде тепла на ключах схемы. В среднем эта величина составляет 2–5% от номинальной мощности устройства, но показатель этот имеет свойство расти из-за неправильного подбора или старения комплектующих.

Отвод тепла от полупроводниковых элементов имеет ключевое значение: транзисторы очень чувствительны к перегреву и выражается это в быстрой деградации последних и, вероятно, их полному отказу. По этой причине основанием для корпуса должен служить теплоотвод — алюминиевый радиатор.

Из радиаторных профилей хорошо подойдёт обычная «расчёска» шириной 80–120 мм и длиной около 300–400 мм. к плоской части профиля винтами крепятся экраны полевых транзисторов — металлические пятачки на их задней поверхности. Но и с этим не всё просто: электрического контакта между экранами всех транзисторов схемы быть не должно, поэтому радиатор и крепления изолируются слюдяными плёнками и картонными шайбами, при этом по обе стороны диэлектрической прокладки металлсодержащей пастой наносится термоинтерфейс .

Популярные виды и стоимость трансформаторов

Бытового потребителя больше интересуют токовые трансформаторы, используемые для подключения электросчётчиков. В продаже предлагаются приборы типов:

• ТТИ;
• ТТН;
• ТОП;
• ТОЛ и другие.

Цена зависит от разновидности, конструкции, характеристик и напряжений на котором будет использоваться ТН:

• 0,66 кВ от 300 – 5000,
• 6-10 кВ 10000 – 45000,
• 35 кВ – около 50 000р,
• 110 кВ и выше – нужно уточнять у производителя.

Возможные неисправности

Указанные устройства чаще всего выходят из строя в результате повреждения изоляции, вызванного перегревом, непредусмотренным механическим воздействием или ошибкой при сборке.

Чтобы проверить состояние прибора, измеряют сопротивление межвитковой изоляции. Если она меньше установленного значения, оборудование нуждается в замене или ремонте.

Также для диагностики используются специальные приборы – тепловизоры, позволяющие проверить состояние всей действующей схемы. Наиболее сложные диагностические процедуры производятся в лабораторных условиях. Своевременная диагностика позволяет исключить аварийные ситуации и обеспечить нормальную работу устройств.

Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту

В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:

• аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
• стационарные насосы для полива огородов;
• аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
• системы видеонаблюдения и сигнализации;
• батареечные радиоприемники и плееры;
• ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
• галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;

• портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
• паяльные станции и электропаяльники;
• зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
• слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
• детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
• различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.

Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого. Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.

Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.

Преобразователь напряжения 12 220 своими руками из блока питания

• Что нужно знать и иметь для самостоятельной намотки трансформатора?
• Рабочий процесс изготовления каркасов катушек
• Изготовление обмоток повышающего трансформатора
• Сборка повышающего трансформатора
• Применяемые инструменты и материалы

Для преобразования напряжения из низкого уровня в высокий, и наоборот, применяются повышающие или понижающие трансформаторы. Они представляют собой электрические машины с высоким коэффициентом полезного действия и применяются во многих областях техники.

Можно ли сделать трансформатор своими руками в домашних условиях? Какие материалы и приспособления нужно использовать при производстве такой работы? Чтобы правильно собрать повышающий трансформатор, надо точно выполнить весь технологический процесс и рекомендации по сборке этого типа электрических машин, которые будут приведены ниже.

Что нужно знать и иметь для самостоятельной намотки трансформатора?

Если есть необходимость в этом аппарате, то надо иметь ответы на такие вопросы:

1. Для чего нужен трансформатор: повышать или понижать напряжение?
2. Какие напряжения должны быть на входе и выходе аппарата?
3. Работает аппарат от сети переменного тока 50 Гц или его надо рассчитывать на другую частоту?
4. Какова будет мощность самодельного трансформатора?

После получения ответов можно приступать к покупке нужных материалов. Для этого покупают ленточную изоляцию (лакоткань) для будущего трансформатора, сердечник для него (если есть подходящий по мощности от старого, сгоревшего телевизора, то можно использовать и его), нужное количество провода в эмалевой изоляции.

Для намотки обмоток можно сделать простейший намоточный станок. Для этого берут доску длиной 40 см и шириной 100 мм. На нее шурупами присоединяют два бруска 50 х 50 миллиметров так, чтобы расстояние между ними было 30 см. Они должны быть просверлены на одинаковой высоте сверлом диаметром 8 мм. В эти отверстия заводят пруток, на который предварительно надевается катушка будущего трансформатора.

С одной стороны на штыре должна быть нарезана резьба на длину 3 см и на нее с помощью двух гаек закреплена ручка, которой вращают пруток с катушкой при намотке трансформатора.

Размеры вышеописанного намоточного станка не критичны – все зависит от размеров сердечника. Если он сделан из ферросплавов и имеет форму кольца, то придется обмотку выполнять вручную.

Предварительный расчет количества витков можно сделать исходя из требуемой мощности аппарата. Например, если нужен повышающий трансформатор с 12 до 220 В, то требуемая мощность такого аппарата будет в пределах 90-150 Вт. Выбираем О-образный тип магнитопровода от старого телевизора или покупаем подобный в магазине. Сечение его должно быть выбрано по формуле из электротехнического справочника. В этом примере оно приблизительно равно 10-11 см².

Следующий этап – определение количества витков на 1 В, которое в данном случае равно 50 Гц, деленное на 10-11, что-то около 4,7- 5 единиц на вольт. Теперь можно посчитать количество витков первичной и вторичной обмотки: W1= 12 Х 5 = 60 и W2= 220 Х 5=1100.

Затем надо определить токи в них: I1 = 150:12=12,5 А и I2=150:220=0,7 А.

Найдем сечения и диаметры проводов обмоток по формулам из справочника.

Повышающий трансформатор предварительно рассчитан, можно приступать к его намотке.

Вернуться к оглавлению

Рабочий процесс изготовления каркасов катушек

Изготовляют их из картона. Внутренняя часть должна иметь размеры чуть больше, чем стержень сердечника, а щечки должны свободно входить в окно трансформатора. При использовании О-образного сердечника надо сделать две катушки, а при применении Ш-образных пластин – одну.

При применении круглого сердечника от ЛАТРА его предварительно обматывают ленточной изоляцией и затем прямо начинают мотать на него провод, распределяя нужное количество витков по всему кольцу. После того как закончена намотка первичной обмотки, ее закрывают 3-4 слоями лакоткани и затем сверху начинают накручивать витки вторичной ее части. После этого ленточной изоляцией закрывают провод, предварительно выведя наружу концы обмоток. При использовании обычных магнитопроводов каркас катушек делают так:

• делается выкройка гильзы с отворотами на сторонах торцов;
• из картона вырезают щечки;
• свертывают тело катушки по намеченным линиям в небольшую коробочку и заклеивают;
• надевают на гильзу верхние части (щечки) и, отогнув отвороты, приклеивают.

Вернуться к оглавлению

Изготовление обмоток повышающего трансформатора

Катушку надевают на деревянный брусок с размерами стержня магнитопровода. В нем предварительно сверлится отверстие для прутка намоточного. Эта деталь вставляется в станок, и начинается процесс изготовления обмотки:

• на катушку наматывают 2 слоя лакоткани;
• один конец провода закрепляют на щечке и начинают медленно вращать ручку станка;
• витки надо укладывать плотно, изолируя каждый намотанный слой от соседнего лакотканью;
• после того как намотана катушка первичной обмотки, провод обрезают и второй его конец закрепляют на щечке рядом с первым;
• На оба вывода надевают изоляционные трубки, а снаружи обмотку закрывают изоляцией;
• В такой же последовательности производится намотка катушки вторичной обмотки.

Бытовая электрическая сеть имеет напряжение 220 вольт, на которое рассчитано большинство электроприборов. При этом часто возникает необходимость понижения напряжения до 12 В для питания отдельных потребителей – низковольтных нагревателей, галогенных ламп и питания других устройств (светодиодные ленты и т. д.), рассчитанных на переменный ток. Такое обеспечивается трансформатором, который имеет небольшие размеры и цельный корпус.

Устройство можно подобрать и приобрести в торговых сетях, и при необходимости изготовить своими руками.

Конструкция, принцип работы

Стандартный трансформатор для понижения напряжения состоит из 2х обмоток (первичной и вторичной), намотанных на ферримагнитный сердечник медным проводом. Первичную подсоединяют в сеть, а вторичную к нагрузке. Принцип работы такого устройства заключается в следующем:

1. Напряжение, поданное на первичную обмотку, генерирует вокруг сердечника переменное поле.
2. Магнитная индукция при подсоединении к нагрузке создает в витках вторичной обмотки напряжение, а от первичной обмотки будет поступать энергия, отдаваемая в цепь вторичной.

На величину выходного напряжения оказывает влияние соотношение и число витков каждой обмотки. Регулируя этот показатель, можно добиться любого значения тока на вторичной обмотке, и получить как понижающий, так и . При этом нужно иметь в виду, что прибор, подключенный к бытовой сети 220 В, выдаст переменное напряжение, которое после при необходимости можно преобразовать выпрямителем.

В настоящее время широко применяются понижающие устройства электронного типа, изготовленные на основе полупроводников , работу которых дополняет интегральная схема. Они имеют определенные преимущества в виде малых размеров, высокого КПД, небольшого веса, отсутствия нагрева и шума, возможности осуществления регулировки тока, защиты от короткого замыкания. Но традиционный трансформатор продолжает активно применяться из-за надежности и простоты конструкции.

Выбор готового решения, критерии

Магазины электротехники и электроники предлагают готовые бытовые трансформаторы для различных нужд. Выбирая необходимое устройство, нужно руководствоваться следующими критериями :

1. Параметрами входного напряжения. Корпус прибора должен быть отмечен маркировкой 220 или 380 В. В данном случае необходим бытовой вариант для сети 220 вольт.
2. Параметрами входного напряжения, которые должны соответствовать 12 В.
3. Мощностью. Для этого предварительно подсчитывают суммарную нагрузку, которая будет запитана через трансформатор. Данный показатель устройства должен превышать расчетное значение минимум на 20%.

При помощи трансформатора, преобразующего 220 до 12 В, можно хорошо сэкономить на защитных материалах и кабеле, реализовав на его основе бытовую систему освещения, применив галогеновые лампы и светодиодные ленты. Это безопасная схема в плане поражения электротоком, к тому же защищенная от перепадов напряжения и короткого замыкания. Подобные системы исключают возможность возникновения пожаров.

На видео рассказ про покупку готового решения

Разновидности

Понижающие трансформаторы классифицируются, исходя из вида исполнения (открытые или имеющие корпус) и по применению (промышленные, бытовые). Также устройства делятся по способу крепления :

1. Стержневой, в котором обмотки собирают вокруг стержня, а его самого устанавливают только в вертикальном положении.
2. Броневой, в котором применяется броневая обмотка, позволяющая устанавливать прибор в любом положении.

Обзор готовых моделей

Среди готовых моделей устройств , представленных в магазинах электротехники для преобразования тока бытовой сети 220 в 12 вольт, можно отметить следующие:

Средние цены по регионам

В зависимости от местоположения региона, цена на один и тот же трансформатор может различаться. К примеру, трансформатор ОСО 0,25 220/12 в различных городах будет иметь разную стоимость :

Самостоятельное изготовление

При необходимости изготовления понижающего трансформатора с 220 до 12 В, после проведения расчетов мощности изделия приступают к приобретению необходимых материалов. Для этого понадобятся:

1. Сердечник. Можно использовать эту часть подходящего размера от вышедшего из строя телевизионного трансформатора.
2. Эмалированный медный провод необходимого сечения.
3. Ленточную изоляцию (лакоткань), пропарафиненную бумагу и картон.

Намотку витков можно производить вручную или изготовить для этого своими руками простой намоточный станок, схема которого находится в свободном доступе в сети. Размер изделия будет зависеть от размера сердечника. Если он имеет форму кольца, то намотку витков придется производить вручную.

Процесс самостоятельного изготовления трансформатора состоит из следующих этапов:

Расчет характеристик и количества витков будущего устройства . Расчет ведется от напряжения первичной сети (220В), а также его параметров на выходе и сечения сердечника. К примеру, если его площадь равна 6 см 2 , то константа для среднего трансформаторного металла, равная 60, делится на сечение. В нашем случае выходит, что на единицу напряжения (1В) придется по 10 витков. Результат умножают на 220 и получают кол-во витков. Вторичную считают по тому же принципу: 10 витков умножают на 12 В.

Для первичной обмотки берут провод с лаковой изоляцией и небольшим сечением (около 0,3). Вторичной подойдет сечение 1 мм. Сердечник очищается от налета, лакируется, и оклеивается пропарафиненной бумагой.

Изготавливают каркас для катушки . Для этого берут толстый картон, по внутренним размерам он должен быть немного больше стержня сердечника, и легко заходить в окно трансформатора.

Наматывается первичная обмотка , которую после 2-3 рядов изолируют накладыванием бумаги. Концы обмотки закрепляют на каркасе, и кладут слои пропарафиненной бумаги.

Вторичная обмотка мотается в направлении, аналогичном первичной. После закрепления выводов, сверху на витки наклеивают бумагу.

Изготавливают основание . Для этого подойдет доска, толщиной до 5 см, прикрепленная к сердечнику металлическими скобами, огибающими его снизу. На основание выводятся и закрепляются концы обмоток.

Схема подключения устройства достаточно проста, так как изделие, изготовленное на заводе, обязательно маркируется. Нулевой провод обозначают «N» или «0», а фазу «L» или «220», на выходе чаще всего пишут параметры выходного напряжения. Если на приборе схема стерта, или он изготовлен своими руками, обмотка распознается по сечению провода: в понижающем трансформаторе первичная всегда будет тоньше вторичной.

Эксплуатация, нюансы

Главное требование правильной эксплуатации трансформатора – это место, специально оборудованное для его установки или использования.

Обслуживание и ремонт

Обслуживание понижающего трансформатора производится с периодичностью, установленной в зависимости от конкретного устройства.

Как правило, оно заключается в следующих процедурах :

1. Наружный осмотр с устранением загрязнений.
2. Осмотр уплотняющих деталей (прокладок и колец) и подтяжка их при необходимости.

В устройстве могут возникать неполадки и поломки в виде повреждения витков и трещин секций обмотки, что не требует демонтажа обмоток, и устраняется наложением на поврежденный участок лакоткани. При коротком замыкании в обмотках или их обрыве, производится демонтаж с последующим ремонтом, представляющим собой последовательность операций, аналогичных самостоятельному изготовлению устройства.

Трансформатор – это электроприбор, состоящий из стального сердечника и пары катушек-обмоток. Устройство преобразует поданный на первичную обмотку ток до нужного напряжения, исходя из характеристик сердечника, диаметра провода и числа витков. Прибор для понижения тока с 220 до 12 В можно приобрести в магазине или изготовить самостоятельно, если стоимость материалов дешевле стоимости готового изделия, после чего использовать для подключения потребителей, использующих переменный ток 12 В, которыми являются светодиодные ленты, лампы и другие осветительные приборы, электронагревателя или блоки питания.

Трансформатор — это устройство, которое представляет собой сердечник с двумя обмотками. На них должно быть одинаковое количество витков, а сам сердечник набирается из электротехнической стали.

На входе устройства подаётся напряжение, в обмотке появляется электродвижущая сила, которая создаёт магнитное поле. Через это поле проходят витки одной из катушек, благодаря чему возникает сила самоиндукции. В другой же возникает напряжение, отличающееся от первичного на столько раз, на сколько отличается число витков обеих обмоток.

Действие трансформатора происходит так:

• Ток проходит по первичной катушке, которая создаёт магнитное поле .
• Все силовые линии замыкаются возле проводников катушки. Некоторые из этих силовых линий замыкаются возле проводников другой катушки. Получается, что обе связаны между собой при помощи магнитных линий .
• Чем дальше расположены обмотки друг от друга, тем с меньшей силой возникает между ними магнитная связь, так как меньшее количество силовых линий первой цепляется за силовые линии второй.
• Через первую проходит переменный ток (который меняется во времени и по определённому закону), значит, магнитное поле, которое создаётся, тоже будет переменным, то есть меняться во времени и по закону.
• Из-за изменения тока в первой в обе катушки поступает магнитный поток, который меняет величину и направление .
  Происходит индукция переменной электродвижущей силы. Об этом говорится в законе электромагнитной индукции.
• Если концы второй соединить с приёмниками электроэнергии, то в цепочке приёмников появится ток. К первой от генератора будет поступать энергия которая равная энергии, отдаваемой в цепочку второй. Энергия передаётся посредством переменного магнитного потока .

Понижающий трансформатор необходим для преобразования электроэнергии, а именно для понижения её показателей, чтобы можно было предотвратить сгорание электротехники.

Порядок сборки и подключение

Несмотря на то, что данный прибор кажется на первый взгляд сложным устройством, его можно собрать самостоятельно. Для этого надо выполнить такие шаги:

Пример схемы подключения понижающего трансформатора 220 на 12 В:

Чтобы было легче наматывать катушки (на заводах для этого используют специальное оборудование), можно использовать две деревянные стойки, закреплённые на доске, и ось из металла, продетую между отверстиями в стойках. На одном конце следует металлический прутик изогнуть в виде рукоятки.

Простые советы о том, на работоспособность, читайте в следующем обзоре.

В 1891 г Никола Тесла разработал трансформатор (катушку), при помощи которого он ставил эксперименты с электрическими разрядами высоких напряжений. Как сделать трансформатор Тесла своими руками, узнайте .

Полезная и интересная информация о подключении галогенных ламп через трансформатор — .

Итоги

• Трансформатором называется прибор с сердечником и двумя катушками-обмотками . На входе прибора подаётся электроэнергия, которая понижается до необходимых показателей.
• Принцип работы понижающего трансформатора заключается в создании электродвижущей силы, которая создаёт магнитное поле . Витки одной из катушек проходят через это поле, и появляется сила самоиндукции. Ток изменяется, меняется его величина и направление. Энергия подаётся при помощи переменного магнитного поля.
• Такой прибор нужен для преобразования энергии, благодаря чему предотвращается сгорание электротехники и выход её из строя.
• Порядок сборки подобного устройства очень простой . Сначала следует сделать некоторые расчёты и можно приступать к работе. Чтобы можно было быстро и просто производить намотку катушек, необходимо сделать простое приспособление из доски, стоек и рукоятки.

В заключение предлагаем вашему вниманию ещё один способ сборки и подключения понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт:

Скамья-трансформер своими руками (фото + чертежи) | Своими руками

Садовая скамейка, которую можно превратить в стол со скамейкой, для упрощения.

Вам потребуется металлическая труба 40х25х2 мм — 3,7 м, труба 25х25х2 мм — 5,7 м и деревянная доска 25х80х1240 мм — 11 шт. Также потребуются специальные оси и упоры, сделанные поворотом по чертежу.

Я сделал геометрию размеров и шарнирных соединений в графическом редакторе Compass, затем улучшил соединения и получил список деталей и сборочных единиц.Мне понадобились 2 каркаса стола, 1 каркас скамейки, 1 подставка для стола, 7 шт. столовые ящики и 4 шт. скамейки обрешетки, 2 оси, 2 упора и 44 самореза по металлу 4х40 мм.

Первым делом вырезал детали (1,2, 3) из трубы 25х40 мм и сварил два L-образных кронштейна откидного столика, приварил концы стальными заглушками, разметил и просверлил отверстия. петель и упоров. Затем вырезал детали (с 5-й по 10-ю) из трубы 25 × 40 мм и 25 × 25 мм и сварил правую и левую части каркаса скамейки, приварил заглушки.После этого разметил и просверлил отверстия под петли и упоры и приварил соединительную стойку.

Из трубы 25х25 мм вырезал детали опоры стола для складной П-образной ножки и приварил к ним торцевые заглушки, просверлил отверстия под петли и приварил соединительную стойку.

На этом этапе самое время зачистить сварочные швы на всех деталях, а сами рамы покрасить краской по металлу.

Деревянные планки реек нарезаются по размеру, шлифуются, окрашиваются пропитанной древесиной приятного оттенка и прикручиваются к каркасу скамейки и откидной спинке стола.

Вставив топоры и упоры, раздвинул их на место — и в саду появилась удобная скамейка, превратившаяся в скамейку со столом. Пара таких трансформеров образует банкетный стол, а четыре — большой банкетный стол. Такие скамейки удобно располагать в гардеробной и на террасе.

Смотрите также: Стол трансформатор своими руками: фото и чертежи

Скамья-трансформер своими руками — чертежи

1. Столешницы из трубок; 2.наклонная труба; 3. заглушка 24 × 24 мм; 4. столешница; 5. верхняя труба скамейки; 6. опорная труба скамейки; 7. наклонная нога; 8. прямая нога; 9. опорная труба; 10. распорная труба; 11. тарелка; 12. заглушка 24 × 44 мм

Покрытие — грунтовка-эмаль серая

© Автор: А. МАТВЕЙЧУК, Заводоуковск

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

Подписывайтесь на обновления в наших группах и делитесь.

Давай дружить!

трансформаторов — не только как, но и почему они так хорошо работают | автор: Кетан Доши

РУКОВОДСТВО ПО УМОЛЧАНИЮ, СЕРИЯ ИНТУИТИВНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ NLP

Краткое руководство по тому, как вычисление показателя внимания фиксирует отношения между словами в последовательности на простом английском языке.

Трансформеры штурмом захватили мир НЛП в последние несколько лет. Теперь они с успехом используются и в приложениях, выходящих за рамки НЛП.

Трансформатор получает свою мощность благодаря модулю внимания. И это происходит потому, что он фиксирует отношения между каждым словом в последовательности с каждым другим словом.

Но самый важный вопрос — , как именно это делает?

В этой статье мы попытаемся ответить на этот вопрос и понять , почему выполняет те же вычисления.

В моей серии статей о трансформерах есть еще несколько статей. В этих статьях мы узнали об архитектуре Transformer и пошагово рассмотрели их работу во время обучения и вывода.Мы также изучили внутреннее устройство и подробно поняли, как они работают.

Наша цель — понять не только, как что-то работает, но и почему это работает.

1. Обзор функциональности ( Как используются трансформаторы и почему они лучше, чем RNN. Компоненты архитектуры и поведение во время обучения и вывода )
2. Как это работает ( Внутренние операции на всех этапах. Как потоки данных и то, какие вычисления выполняются, включая представления матриц )
3. Multi-head Attention ( Внутренняя работа модуля Attention в преобразователе )

И если вас интересуют приложения NLP в целом, у меня есть другие статьи, которые могут вам понравиться.

1. Поиск луча (Алгоритм, обычно используемый приложениями преобразования речи в текст и NLP для улучшения прогнозов)
2. Оценка Bleu (оценка Bleu и частота ошибок в словах — два важных показателя для моделей NLP )

Чтобы понять Что заставляет Трансформатор работать, мы должны сосредоточить внимание на внимании. Давайте начнем с вводимых данных, а затем посмотрим, как они обрабатываются.

Модуль внимания присутствует в каждом кодировщике в стеке кодировщика, а также в каждом декодере в стеке декодера.Сначала мы обратим внимание на кодировщик.

В качестве примера предположим, что мы работаем над проблемой перевода с английского на испанский, где один пример исходной последовательности — «Мяч синий». Целевая последовательность — «La bola es azul».

Исходная последовательность сначала проходит через уровень внедрения и кодирования положения, который генерирует векторы внедрения для каждого слова в последовательности. Вложение передается в кодировщик, где сначала достигает модуля внимания.

Внутри Attention встроенная последовательность проходит через три линейных уровня, которые создают три отдельные матрицы, известные как запрос, ключ и значение. Это три матрицы, которые используются для вычисления показателя внимания.

Важно помнить, что каждая «строка» этих матриц соответствует одному слову в исходной последовательности.

Чтобы понять, что происходит с вниманием, мы начнем с отдельных слов в исходной последовательности, а затем проследим их путь по мере их прохождения. Трансформатор.В частности, мы хотим сосредоточиться на том, что происходит внутри модуля внимания.

Это поможет нам четко увидеть, как каждое слово в исходной и целевой последовательностях взаимодействует с другими словами в исходной и целевой последовательностях.

Итак, по мере прохождения этого объяснения, сконцентрируйтесь на том, какие операции выполняются с каждым словом и как каждый вектор отображается на исходное входное слово. Нам не нужно беспокоиться о многих других деталях, таких как формы матриц, особенности арифметических вычислений, множественное внимание и т. Д., Если они не имеют прямого отношения к тому, куда идет каждое слово.

Итак, чтобы упростить объяснение и визуализацию, давайте проигнорируем измерение встраивания и будем отслеживать только строки для каждого слова.

Каждая такая строка была сгенерирована из соответствующего исходного слова посредством серии преобразований — встраивания, позиционного кодирования и линейного уровня.

Все эти преобразования можно обучить. Это означает, что веса, используемые в этих операциях, не определены заранее, а изучаются моделью таким образом, чтобы они давали желаемые прогнозы выходных данных.

Ключевой вопрос заключается в том, как преобразователь определяет, какой набор весов даст ему наилучшие результаты? Держите этот момент в памяти, поскольку мы вернемся к нему немного позже.

Внимание выполняет несколько шагов, но здесь мы сосредоточимся только на линейном слое и оценке внимания.

Как видно из формулы, первым шагом в рамках «Внимание» является умножение матрицы (т. Е.скалярный продукт) между матрицей запроса (Q) и транспонированием матрицы ключа (K). Смотрите, что происходит с каждым словом.

Мы производим промежуточную матрицу (назовем ее «факторной» матрицей), где каждая ячейка представляет собой матричное умножение двух слов.

Например, каждый столбец в четвертой строке соответствует скалярному произведению между четвертым словом запроса и каждым ключевым словом.

Следующим шагом является матричное умножение между этой промежуточной матрицей «факторов» и матрицей значений (V), чтобы получить оценку внимания, которая выводится модулем внимания. .Здесь мы можем видеть, что четвертая строка соответствует четвертой матрице слов запроса, умноженной на все остальные ключевые слова и значения.

Это дает вектор оценки внимания (Z), который выводится модулем внимания.

Можно думать о выходной оценке так, что для каждого слова это закодированное значение каждого слова из матрицы «Значение», взвешенное с помощью матрицы «факторов». Факторная матрица — это скалярное произведение значения запроса для этого конкретного слова на значение ключа всех слов.

Слово запроса можно интерпретировать как слово , для которого мы вычисляем Внимание. Слово «ключ и значение» — это слово , на которое мы обращаем внимание , т.е. насколько это слово соответствует слову запроса.

Например, для предложения «Мяч синий» строка для слова «синий» будет содержать оценки внимания. на «синий» с каждым вторым словом.Здесь «синий» — это слово запроса, а другие слова — «ключ / значение».

Выполняются и другие операции, такие как деление и softmax, но мы можем проигнорировать их в этой статье. Они просто изменяют числовые значения в матрицах, но не влияют на положение каждой строки слов в матрице. Они также не предполагают никаких межсловных взаимодействий.

Итак, мы увидели, что оценка внимания отражает некоторое взаимодействие между определенным словом и каждым другим словом в предложении, производя скалярное произведение и затем складывая их.Но как матрица умножения помогает Преобразователю определить релевантность между двумя словами?

Чтобы понять это, помните, что строки запроса, ключа и значения на самом деле являются векторами с измерением встраивания. Давайте посмотрим, как вычисляется умножение матриц между этими векторами.

Когда мы производим скалярное произведение между двумя векторами, мы умножаем пары чисел и затем суммируем их.

• Если два парных числа (например, «a» и «d» выше) оба положительные или оба отрицательные, тогда произведение будет положительным. Произведение увеличит итоговую сумму.
• Если одно число положительное, а другое отрицательное, произведение будет отрицательным. Произведение уменьшит итоговую сумму.
• Если произведение положительное, то чем больше два числа, тем больше они вносят вклад в окончательное суммирование.

Это означает, что если знаки соответствующих чисел в двух векторах выровнены, итоговая сумма будет больше.

Это понятие точечного произведения также применимо к оценке внимания. Если векторы для двух слов более выровнены, оценка внимания будет выше.

Итак, какое поведение мы хотим от трансформатора?

Мы хотим, чтобы оценка внимания была высокой для двух слов, имеющих отношение друг к другу в предложении. И мы хотим, чтобы оценка двух слов, не связанных друг с другом, была низкой.

Например, для предложения «Черная кошка выпила молоко» слово «молоко» очень актуально для «выпил», возможно, немного менее актуально для «кошки» и не имеет отношения к «черному».Мы хотим, чтобы «молоко» и «выпил» давали высокий балл внимания, чтобы «молоко» и «кошка» давали немного более низкий балл, а для «молоко» и «черный» — незначительный балл.

Это результат, который мы хотим, чтобы модель научилась выдавать.

Чтобы это произошло, векторы слов «молоко» и «выпил» должны быть выровнены. Векторы «молоко» и «кот» несколько разойдутся. А для «молочного» и «черного» они будут совершенно разными.

Давайте вернемся к тому моменту, о котором мы думали, — как Трансформатор определяет, какой набор весов даст ему наилучшие результаты?

Векторы слов генерируются на основе вложений слов и весов линейных слоев.Следовательно, преобразователь может изучить эти вложения, линейные веса и т. Д. Для создания векторов слов, как требуется выше.

Другими словами, он будет изучать эти вложения и веса таким образом, что если два слова в предложении релевантны друг другу, то их векторы слов будут выровнены. И, следовательно, получить более высокий балл внимания. Для слов, которые не имеют отношения друг к другу, векторы слов не будут выровнены, и оценка внимания будет ниже.

Следовательно, вложения слов «молоко» и «выпил» будут очень согласованными и обеспечат высокую оценку внимания.Они будут несколько отличаться для «молока» и «кошки», чтобы получить немного более низкий балл, и будут совершенно разными для «молока» и «черного», чтобы получить низкий балл.

Это принцип работы модуля «Внимание».

Точечный продукт между запросом и ключом вычисляет релевантность между каждой парой слов. Эта релевантность затем используется как «фактор» для вычисления взвешенной суммы всех слов значения. Эта взвешенная сумма выводится как оценка внимания.

Преобразователь изучает вложения и т. Д. Таким образом, чтобы слова, относящиеся друг к другу, были более согласованы.

Это одна из причин для введения трех линейных слоев и создания трех версий входной последовательности для запроса, ключа и значения. Это дает модулю «Внимание» еще несколько параметров, которым он может научиться настраивать создание векторов слов.

Внимание используется в преобразователе в трех местах:

• Собственное внимание в кодировщике — исходная последовательность обращает внимание на себя
• Собственное внимание в декодере — целевая последовательность обращает внимание на себя
• Кодировщик-декодер -внимание в декодере — целевая последовательность обращает внимание на исходную последовательность

В кодировщике Self Attention мы вычисляем релевантность каждого слова в исходном предложении каждому другому слову в исходном предложении.Это происходит во всех энкодерах в стеке.

Большая часть того, что мы только что видели в кодировщике «Собственное внимание», применимо и к вниманию в декодере, с некоторыми небольшими, но существенными отличиями.

В декодере «Собственное внимание» мы вычисляем релевантность каждого слова в целевом предложении каждому другому слову в целевом предложении.

В режиме внимания кодировщика-декодера запрос получается из целевого предложения, а ключ / значение — из исходного предложения.Таким образом, он вычисляет релевантность каждого слова в целевом предложении каждому слову в исходном предложении.

Надеюсь, это даст вам хорошее представление об элегантности конструкции Transformer. Прочтите также другие статьи о Transformer из моей серии, чтобы получить более полное представление о том, почему Transformer теперь стал предпочтительной архитектурой для столь многих приложений глубокого обучения.

И, наконец, если вам понравилась эта статья, вам также может понравиться моя другая серия статей о глубоком обучении аудио, машинном обучении геолокации и пакетной норме.

Продолжаем учиться!

Как спроектировать свой собственный инверторный трансформатор

Проектирование инверторного трансформатора может быть сложной задачей. Однако с помощью различных формул и одного практического примера, показанного здесь, необходимые операции, наконец, становятся очень простыми.

В данной статье на практическом примере объясняется процесс применения различных формул для создания инверторного трансформатора. Различные формулы, необходимые для проектирования трансформатора, уже обсуждались в одной из моих предыдущих статей.

Обновление: подробное объяснение можно также изучить в этой статье: Как сделать трансформаторы

Проектирование инверторного трансформатора

Инвертор — это ваша личная электростанция, которая может преобразовать любой сильный источник постоянного тока в легко используемый Мощность переменного тока очень похожа на мощность, получаемую от розеток переменного тока в вашем доме.

Хотя инверторы сегодня широко доступны на рынке, разработка собственного индивидуального инверторного блока может доставить вам огромное удовлетворение и, более того, это очень весело.

В Bright Hub я уже опубликовал множество схем инверторов, от простых до сложных синусоидальных и модифицированных синусоидальных схем.

Однако люди продолжают спрашивать меня о формулах, которые можно легко использовать для проектирования инверторного трансформатора.

Популярный спрос побудил меня опубликовать одну такую ​​статью, в которой подробно рассматриваются расчеты конструкции трансформатора. Хотя объяснение и содержание были на должном уровне, к большому сожалению, многие из вас просто не смогли понять процедуру.

Это побудило меня написать эту статью, которая включает в себя один пример, подробно иллюстрирующий, как использовать и применять различные шаги и формулы при разработке собственного трансформатора.

Давайте быстро рассмотрим следующий прилагаемый пример: Предположим, вы хотите спроектировать инверторный трансформатор для инвертора на 120 ВА, используя автомобильный аккумулятор 12 В в качестве входа и требуя 230 В в качестве выхода. Теперь, если просто разделить 120 на 12, получится 10 ампер, это станет требуемым вторичным током.

Хотите узнать, как спроектировать основные схемы инвертора?

В следующем пояснении первичная сторона называется стороной трансформатора, которая может быть подключена к стороне батареи постоянного тока, в то время как вторичная сторона означает выходную сторону 220 В переменного тока.

Имеющиеся данные:

• Вторичное напряжение = 230 Вольт,
• Первичный ток (выходной ток) = 10 Ампер.
• Первичное напряжение (выходное напряжение) = 12-0-12 вольт, что равно 24 вольт.
• Выходная частота = 50 Гц

Расчет напряжения инверторного трансформатора, тока, количества витков

Шаг № 1 : Сначала нам нужно найти площадь сердечника CA = 1,152 × √ 24 × 10 = 18 кв. См, где 1,152 — постоянная величина.

Мы выбираем CRGO в качестве основного материала.

Шаг № 2 : Расчет оборотов на вольт TPV = 1 / (4,44 × 10 ^–4 × 18 × 1,3 × 50) = 1,96, за исключением 18 и 50, все являются константами.

Шаг № 3 : Расчет вторичного тока = 24 × 10/230 × 0,9 (предполагаемый КПД) = 1,15 А,

Сопоставив вышеуказанный ток в таблице A, мы получаем приблизительное значение вторичного медного провода. толщина = 21 SWG.

Следовательно, количество витков вторичной обмотки рассчитывается как = 1,96 × 230 = 450

Шаг 4: Затем Площадь вторичной обмотки становится = 450/137 (из таблицы A) = 3 .27 кв. См.

Теперь требуемый ток в первичной обмотке составляет 10 ампер, поэтому из таблицы A мы подбираем эквивалентную толщину медного провода = 12 SWG.

Шаг № 5 : Расчет первичного числа витков = 1.04 (1.96 × 24) = 49. Значение 1.04 включено, чтобы обеспечить добавление нескольких дополнительных витков к общей сумме, чтобы компенсировать потери в обмотке.

Шаг № 6 : Расчет площади первичной обмотки = 49/12.8 (из таблицы A) = 3,8 кв. См.

Следовательно, Общая площадь намотки составляет = (3,27 + 3,8) × 1,3 (площадь изоляции добавлена ​​на 30%) = 9 кв. См.

Шаг № 7 : Расчет общей площади получаем = 18 / 0,9 = 20 кв. См.

Шаг 8: Далее ширина языка становится = √20 = 4,47 см.

Снова сверяясь с таблицей B, мы завершаем тип ядра примерно равным 6 (E / I) , используя указанное выше значение.

Шаг # 9 : Наконец рассчитывается стек as = 20 / 4,47 = 4,47 см

Таблица A

SWG ——- (AMP) ——- Обороты за кв. см.
10 ———— 16,6 ———- 8,7
11 ———— 13,638 ——- 10,4
12- ———- 10,961 ——- 12,8
13 ———— 8,579 ——— 16,1
14 —— —— 6,487 ——— 21,5
15 ———— 5,254 ——— 26,8
16 ——- —- 4,151 ——— 35,2
17 ———— 3,178 ——— 45.4
18 ———— 2,335 ——— 60,8
19 ———— 1,622 ——— 87,4
20 ———— 1,313 ——— 106
21 ———— 1,0377 ——— 137
22— ——— 0,7945 ——— 176
23 ———— 0,5838 ——— 42
24 —— —— 0,4906 ——— 286
25 ———— 0,4054 ——— 341
26 ——- —- 0,3284 ——— 415
27 ———— 0,2726 ——— 504
28 ——— — 0,2219 ——— 609
29 ———— 0,1874 ——— 711
30 ———— 0,1558 ——— 881
31 ———— 0.1364 ——— 997
32 ———— 0,1182 ——— 1137
33 ———— 0,1013- ——— 1308
34 ———— 0,0858 ——— 1608
35 ———— 0,0715 — —— 1902
36 ———— 0,0586 ———- 2286
37 ———— 0,0469 —- —— 2800
38 ———— 0,0365 ———- 3507
39 ———— 0,0274 —- —— 4838
40 ———— 0,0233 ———- 5595
41 ———— 0,0197 —- —— 6543
42 ———— 0,0162 ———- 7755
43 ———— 0,0131 —- —— 9337
44 ———— 0.0104 ——— 11457
45 ———— 0,0079 ——— 14392
46 ———— 0,0059- ——— 20223
47 ———— 0,0041 ——— 27546
48 ———— 0,0026 — —— 39706
49 ———— 0,0015 ——— 62134
50 ———— 0,0010 —— —- 81242

Таблица B

Тип ——————- Язык ———- Обмотка
№—- —————— Ширина ————- Площадь
17 (E / I) ———— ——— 1,270 ———— 1,213
12A (E / 12I) ————— 1,588 —- ——- 1.897
74 (E / I) ——————— 1,748 ———— 2,284
23 (E / I) — —————— 1.905 ———— 2.723
30 (E / I) ———— ——— 2.000 ———— 3.000
21 (E / I) ——————— 1.588- ———- 3,329
31 (E / I) ——————— 2,223 ———— 3,703
10 (E / I) ——————— 1,588 ———— 4,439
15 (E / I) — ——————- 2.540 ———— 4.839
33 (E / I) ———— ———- 2,800 ———- 5,880
1 (E / I) ——————— —2.461 ———- 6.555
14 (E / I) ——————— 2.540 ———- 6.555
11 (E / I) ——————— 1.905 ——— 7,259
34 (U / T) ——————— 1/588 ——— 7,259
3 (E / I) — ——————— 3,175 ——— 7,562
9 (Е / Т) ———— ———— 2,223 ———- 7,865
9А (U / T) ——————— 2,223 ———- 7,865
11A (E / I) ——————- 1,905 ———— 9.072
4A (E / I) ——————— 3.335 ———— 10.284
2 (E / I) — ———————- 1.905 ———— 10.891
16 (английский / русский) ——— ————- 3.810 ———— 10.891
5 (E / I) ———————- 3,810 ———— 12,704
4AX (U / T) —————- 2.383 ———— 13.039
13 (E / I) ————— —— 3,175 ———— 14,117
75 (U / T) ——————- 2,540 —- ——- 15,324
4 (E / I) ———————- 2,540 ———- 15,865
7 (E / I) ———————- 5.080 ———— 18.969
6 (E / I) — ——————— 3.810 ———- 19.356
35A (U / T) ———— —— 3,810 ———- 39,316
8 (E / I) ——————— 5,080 — ——- 49.803

Использование Transformers для создания музыки в AWS DeepComposer Music studio

AWS DeepComposer предоставляет творческий и практический опыт для обучения генеративному искусственному интеллекту и машинному обучению (ML).Недавно мы запустили модель на основе трансформатора, которая итеративно увеличивает вашу входную мелодию до 20 секунд. Это недавно созданное расширение будет использовать стиль и музыкальные мотивы, присутствующие в вашей входной мелодии, и создавать дополнительные ноты, которые звучат так, как будто они исходят из вашей входной мелодии. В этом посте мы покажем вам, как модель Transformer увеличивает продолжительность ваших существующих композиций. Вы можете создавать новые интересные музыкальные партитуры, используя различные параметры, включая функцию Edit melody .

Знакомство с трансформаторами

The Transformer — это новейшая модель глубокого обучения для использования с последовательными данными, такими как текст, временные ряды, музыка и геномы. В то время как старые модели последовательностей, такие как рекуррентные нейронные сети (RNN) или сети с долговременной краткосрочной памятью (LSTM), обрабатывают данные последовательно, Transformer обрабатывает данные параллельно. Это позволяет им обрабатывать огромные объемы доступных обучающих данных с помощью мощных вычислительных ресурсов на базе графического процессора.

Кроме того, традиционные RNN и LSTM могут испытывать трудности при моделировании долгосрочных зависимостей последовательности, потому что они могут забыть более ранние части последовательности.Преобразователи используют механизм внимание , чтобы преодолеть этот недостаток памяти, направляя каждый шаг выходной последовательности, чтобы уделять «внимание» соответствующим частям входной последовательности. Например, когда модель диалогового ИИ на основе Transformer спрашивают: «Как сейчас погода?» и модель отвечает: «Сегодня тепло и солнечно», механизм внимания заставляет модель сосредоточиться на слове «погода», отвечая «тепло» и «солнечно», и сосредоточиться на «сейчас», когда отвечает «сегодня». .Это отличается от традиционных RNN и LSTM, которые обрабатывают предложения слева направо и забывают контекст каждого слова по мере увеличения расстояния между словами.

Обучение модели Transformer для создания музыки

Для работы с музыкальными наборами данных первым шагом является преобразование данных в последовательность токенов. Каждый жетон представляет собой отдельное музыкальное событие в партитуре. Маркер может представлять собой что-то вроде отметки времени, когда происходит удар по ноте, или высоты звука.Отношения между этими токенами и музыкальными нотами аналогичны отношениям между словами в предложении или абзаце. Жетоны в музыке могут представлять ноты или другие музыкальные особенности, точно так же, как жетоны в языке могут представлять слова или знаки препинания. Это отличается от предыдущих моделей, поддерживаемых AWS DeepComposer, таких как GAN и AR-CNN, которые рассматривают создание музыки как проблему создания изображений.

Эти последовательности токенов затем используются для обучения модели Transformer.Во время обучения модель пытается изучить распределение, которое соответствует базовому распределению обучающего набора данных. Во время вывода модель генерирует последовательность токенов путем выборки из распределения, полученного во время обучения. Новая музыкальная партитура создается путем преобразования последовательности жетонов обратно в музыку. Music Transformer и MuseNet — это примеры других алгоритмов, использующих архитектуру Transformer для создания музыки.

В AWS DeepComposer мы используем архитектуру TransformerXL для создания музыки, поскольку она способна фиксировать долгосрочные зависимости, равные 4.В 5 раз дольше, чем у традиционного трансформатора. Кроме того, во время вывода было показано, что он в 18 раз быстрее, чем традиционный трансформатор. Это означает, что AWS DeepComposer может предоставить вам высококачественные музыкальные композиции с меньшей задержкой при создании новых композиций.

Расширение входной мелодии с помощью AWS DeepComposer

Технология Transformers продлевает вашу входную мелодию до 20 секунд. На следующем снимке экрана показан вид вашей входной мелодии на консоли AWS DeepComposer.

Чтобы расширить входную мелодию, выполните следующие действия:

1. На консоли AWS DeepComposer на панели навигации выберите Music studio .
2. Щелкните стрелку рядом с Введите мелодию , чтобы развернуть этот раздел.
3. Для Sample track выберите мелодию, специально рекомендованную для техники Transformers.

Эти параметры представляют собой виды сложных мелодий классического жанра, которые лучше всего работают с техникой Transformer.Вы также можете импортировать MIDI-файл или создать свою собственную мелодию с помощью MIDI-клавиатуры.

4. В разделе Генеративный метод AI , для параметров модели выберите Трансформаторы.

Доступная модель TransformerXLClassical предварительно выбрана.

5. В разделе Расширенные параметры , для параметров модели , у вас есть семь параметров, которые вы можете настроить (более подробная информация об этих параметрах представлена ​​в следующем разделе этого сообщения).
6. Выберите Расширить входную мелодию.
7. Чтобы прослушать новую композицию, выберите Play (►).

Эта модель работает за счет увеличения длины входящей мелодии до 20 секунд.

8. После выполнения логического вывода вы можете использовать инструмент Edit melody для добавления или удаления нот, а также для изменения высоты тона или длины нот в созданной дорожке.
9. Вы можете повторить эти шаги для создания композиций продолжительностью до 2 минут.

Следующие композиции были созданы с использованием модели TransformersXLClassical в AWS DeepComposer:

Бетховен:

Моцарт:

Бах:

В следующем разделе этого поста мы рассмотрим, как различные параметры вывода влияют на ваш результат и как мы можем эффективно использовать эти параметры для создания интересной и разнообразной музыки.

Настройка дополнительных параметров для трансформаторов

В AWS DeepComposer Music studio можно выбрать один из семи различных расширенных параметров , которые можно использовать для изменения способа создания расширенной мелодии:

• Методика отбора проб и порог отбора
• Творческий риск
• Длительность ввода
• Продолжительность продления пути
• Максимальное время отдыха
• Максимальная длина банкноты

Методика отбора проб и порог отбора

У вас есть три метода выборки на выбор: TopK , Nucleus и Random .Вы также можете установить значение Порог выборки для выбранной вами техники. Сначала мы обсудим каждый метод и приведем несколько примеров того, как он влияет на результат ниже.

Когда вы выбираете метод выборки TopK, модель выбирает K-токены с наибольшей вероятностью появления. Чтобы установить значение K, измените порог выборки .

Если установлен высокий порог выборки, количество доступных токенов (K) велико.Большое количество доступных жетонов означает, что модель может выбирать из более широкого спектра музыкальных жетонов. В вашей расширенной мелодии это означает, что генерируемые ноты, вероятно, будут более разнообразными, но это возможно за счет создания менее связной музыки.

С другой стороны, если вы выбираете слишком низкое пороговое значение, модель ограничивается выбором из меньшего набора токенов (который, по мнению модели, имеет более высокую вероятность быть правильным). В расширенной мелодии вы можете заметить меньшее музыкальное разнообразие и более повторяющиеся результаты.

На высоком уровне выборка Nucleus очень похожа на TopK. Установка более высокого порога выборки позволяет добиться большего разнообразия за счет согласованности или последовательности. Между этими двумя подходами есть небольшая разница. Выборка ядра выбирает верхние маркеры вероятности, которые в сумме составляют значение, установленное для порога выборки. Мы делаем это, сортируя вероятности от наибольшей к наименьшей и вычисляя совокупную сумму для каждого токена.

Например, у нас может быть шесть музыкальных жетонов с вероятностями {0,3, 0,3, 0,2, 0,1, 0,05, 0,05}. Если мы выбираем TopK с порогом выборки, равным 0,5, мы выбираем три токена (всего шесть музыкальных токенов * 0,5). Затем мы делаем выборку между токенами с вероятностями, равными 0,3, 0,3 и 0,2. Если мы выбираем выборку ядра с порогом выборки 0,5, мы выбираем только между двумя токенами {0,3, 0,3}, поскольку совокупная вероятность (0,6) превышает порог (0,5).

Случайная выборка — это самый простой метод выборки.При случайной выборке модель может свободно выбирать между всеми доступными токенами и «случайным образом» выбирается из выходного распределения. Результат этого метода выборки идентичен выходу выборки TopK или Nucleus, когда порог выборки установлен на 1. Ниже приведены некоторые аудиоклипы, созданные с использованием разных пороговых значений выборки в паре с порогом выборки TopK.

В следующем звуке используется TopK и порог дискретизации , равный 0.1:

Обратите внимание, как ноты быстро начинают формировать узор.

В следующем звуке используется TopK и порог дискретизации , равный 0,9:

Вы можете решить, какой из них звучит лучше, но вы слышали разницу?

Ноты очень разнообразны, но в целом ноты теряют связность и иногда звучат несколько хаотично. Эта общая тенденция сохраняется и для выборки Nucleus, но результаты отличаются от TopK в зависимости от формы выходного распределения.Поиграйте и убедитесь сами!

Творческий риск — это параметр, используемый для контроля случайности прогнозов. Низкий творческий риск делает модель более уверенной, но при этом более консервативной в ее выборках (вероятность выборки из маловероятных токенов-кандидатов снижается). С другой стороны, высокий творческий риск приводит к более мягкому (более плоскому) распределению вероятностей по списку музыкальных токенов, поэтому модель берет на себя больше рисков в своих выборках (с большей вероятностью выборка из маловероятных токенов-кандидатов), что приводит к большему разнообразию и наверное больше ошибок.Ошибки могут включать создание более длинных или более коротких нот, более длительные или более короткие периоды отдыха в сгенерированной мелодии или добавление неправильных нот к сгенерированной мелодии.

Этот параметр сообщает модели, какую часть входной мелодии использовать во время логического вывода. Используемая часть определяется как количество секунд, выбранных в обратном отсчете от конца входной дорожки. При расширении мелодии модель обуславливает генерируемый ею вывод на основе предоставленной вами части входной мелодии.Например, если вы выбираете 5 секунд в качестве продолжительности ввода, модель использует только последние 5 секунд входной мелодии для кондиционирования и игнорирует оставшуюся часть при выполнении логического вывода. Следующие аудиоклипы были созданы с использованием различной длительности ввода.

Следующий звук имеет длительность ввода 5 секунд:

Следующий звук имеет длительность ввода 30 секунд:

Выход, обусловленный 30 секундами ввода, черпает вдохновение из входной мелодии.

При расширении мелодии Transformer непрерывно генерирует токены до тех пор, пока сгенерированная часть не достигнет выбранной вами продолжительности расширения дорожки. Причина, по которой модель иногда генерирует меньше выбранного вами значения, заключается в том, что модель генерирует значения в терминах токенов, а не времени. Жетоны, однако, могут представлять разную продолжительность времени. Например, токен может представлять длительность ноты 0.1 секунда или 1 секунда в зависимости от того, что модель считает подходящим. Однако этот токен требует того же времени выполнения для создания модели. Поскольку модель может генерировать сотни токенов, эта разница складывается. Чтобы убедиться, что модель не имеет экстремальных задержек во время выполнения, иногда модель останавливается до генерации всего вывода.

Во время логического вывода модель Трансформеров может создавать музыкальные артефакты.Изменение значения максимального времени отдыха ограничивает периоды молчания в секундах, которые модель может генерировать при выполнении логического вывода.

Изменение значения максимальной длины ноты ограничивает количество времени, в течение которого отдельная нота может удерживаться при выполнении логического вывода. Следующие аудиоклипы представляют собой несколько примеров треков, созданных с использованием разного максимального времени отдыха и максимальной длины ноты.

В первом примере аудио мы установили максимальную длину ноты 10 секунд.

Во втором примере мы установили его на 1 секунду, но установили максимальный период отдыха на 11 секунд.

В третьем примере мы установили максимальную длину ноты на 1 секунду и максимальный период отдыха на 2 секунды.

Первый образец содержит очень длинные ноты. Второй образец не содержит длинных нот, но содержит много пропусков в музыке. С другой стороны, третий образец содержит как более короткие ноты, так и более короткие промежутки.

Создание композиций с использованием различных методов AWS DeepComposer

В AWS DeepComposer замечательно то, что вы можете смешивать и сочетать новую технику Transformers с другими методами, присутствующими в AWS DeepComposer, такими как методы AR-CNN и GAN.

Для создания выборки мы выполнили следующие шаги:

1. Выберите образец мелодии Pathétique.
2. Используйте технику трансформеров, чтобы расширить мелодию.

В этом треке мы увеличили мелодию до 11 тактов. Transformers пытается расширить мелодию до значения, которое вы выбираете для продолжительности продления.

3. Методы AR-CNN и GAN работают только с восемью тактами ввода, поэтому мы используем функцию Edit melody , чтобы сократить дорожку до восьми тактов.

4. Используйте технику AR-CNN для заполнения нот и усиления мелодии.

Для этого поста мы установили итераций выборки равными 100 .

5. Мы используем технику GAN в сочетании с алгоритмом MuseGAN и моделью Rock для создания аккомпанементов.

Следующий звук является нашим окончательным результатом:

Мы думаем, что результат звучит довольно впечатляюще.Что вы думаете? Поиграйте и посмотрите, какую композицию вы сможете создать сами!

Заключение

Теперь вы узнали о модели Transformer и о том, как AWS DeepComposer использует ее для расширения входной мелодии. Вы также можете лучше понять, как каждый параметр техники Трансформеров может повлиять на характеристики вашей композиции.

Чтобы продолжить изучение AWS DeepComposer, примите во внимание следующее:

• Выберите другую входную мелодию.Вы можете попробовать импортировать трек или записать свой собственный.
• Используйте функцию редактирования мелодии, чтобы помочь своему ИИ или исправить ошибки.
• Попробуйте передать вывод модели AR-CNN в модель Transformers.
• Итеративно расширяйте вашу мелодию, чтобы создать музыкальную композицию продолжительностью до 2 минут.

Хотя для экспериментов с AWS DeepComposer вам не нужно физическое устройство, вы можете воспользоваться ограниченным по времени предложением и приобрести клавиатуру AWS DeepComposer по специальной цене в 79 долларов.20 (скидка 20%) на Amazon.com. Цена включает клавиатуру и трехмесячную бесплатную пробную версию AWS DeepComposer.

Мы рады, что вы опробуете различные комбинации для создания своего творческого музыкального произведения. Начните писать в AWS DeepComposer Music Studio прямо сейчас!

Об авторах

Рахул Суреш — технический менеджер в AWS AI org, где он работал над продуктами на основе искусственного интеллекта, чтобы сделать машинное обучение доступным для всех разработчиков.До прихода в AWS Рахул был старшим разработчиком программного обеспечения в Amazon Devices и помогал запускать очень успешные продукты для умного дома. Рахул увлечен созданием систем машинного обучения в больших масштабах и всегда стремится передать эти передовые технологии в руки клиентов. Помимо своей профессиональной карьеры, Рахул заядлый читатель и любитель истории.

Уэйн Чи — инженер машинного обучения и исследователь искусственного интеллекта в AWS.Он занимается исследованием интересных проблем машинного обучения, чтобы обучать новых разработчиков, а затем воплощает эти идеи в жизнь. До прихода в AWS он был инженером-программистом и исследователем искусственного интеллекта в JPL, НАСА, где он работал над системами планирования и планирования искусственного интеллекта для марсохода Mars 2020 (Perseverance). В свободное время он любит играть в теннис, смотреть фильмы и узнавать больше об ИИ.

Лян Ли — исследователь искусственного интеллекта в AWS, где она работает над продуктами на основе искусственного интеллекта, чтобы привнести новые передовые идеи в области глубокого обучения для обучения разработчиков.Перед тем, как присоединиться к AWS, Лян окончила Университет Теннесси в Ноксвилле со степенью доктора философии в области энергоэффективности, с момента окончания которой она занимается проектами машинного обучения. В свободное время она любит готовить и гулять.

S ури Ядданапуди — исследователь искусственного интеллекта и инженер машинного обучения в AWS. Он занимается исследованием и внедрением современных алгоритмов машинного обучения в различных областях, а также обучением их клиентам в увлекательной игровой форме.До прихода в AWS Сури получил степень доктора философии. получил степень в Университете Цинциннати, а его диссертация была посвящена внедрению методов искусственного интеллекта в перепрофилирование лекарств. В свободное время он любит читать, смотреть аниме и играть в футзал.

Аашик Мухамед — исследователь искусственного интеллекта и инженер машинного обучения в AWS. Он считает, что ИИ может изменить мир, и что демократизация ИИ является ключом к этому.В AWS он работает над созданием значимых продуктов искусственного интеллекта и воплощением идей академических кругов в промышленность. До прихода в AWS он был аспирантом Стэнфорда, где работал над сокращением моделей в робототехнике, обучении и управлении. В свободное время он любит играть на скрипке и думать о здравоохранении на MARS.

Патрик Л. Кэвинс — программист-писатель для DeepComposer и DeepLens. Ранее он работал в радиохимии, используя соединения, меченные изотопами, для изучения того, как растения общаются.В свободное время он любит кататься на лыжах, играть на пианино и писать.

Марьям Резапур — старший менеджер по продукту в группе AWS AI Devices. Как бывший биомедицинский исследователь и предприниматель, она находит свое увлечение в работе в обратном направлении от потребностей клиентов для создания новых эффективных решений. Вне работы она увлекается пешими прогулками, фотографией и садоводством.

Полное руководство по Hugging Face: как построить и обучить преобразователь зрения

Эта статья служит комплексным руководством по экосистеме Hugging Face.Мы рассмотрим различные библиотеки, разработанные командой Hugging Face, такие как преобразователи и наборы данных. Мы увидим, как их можно использовать для разработки и обучения трансформаторов с минимальным стандартным кодом. Чтобы лучше проработать базовые концепции, мы продемонстрируем весь процесс создания и обучения Vision Transformer (ViT).

Я предполагаю, что вы уже знакомы с архитектурой, поэтому мы не будем подробно ее анализировать. Несколько вещей, которые следует запомнить:

• В ViT мы представляем изображение как последовательность патчей.

• Архитектура напоминает оригинальный Трансформер из знаменитой бумаги «Внимание — это все, что вам нужно».

• Модель обучается с использованием помеченного набора данных в соответствии с полностью контролируемой парадигмой.

• Обычно он точно настраивается на нисходящем наборе данных для классификации изображений.

Если вас интересует целостный взгляд на архитектуру ViT, посетите одну из наших предыдущих статей по теме: Как работает Vision Transformer (ViT) за 10 минут: изображение лучше 16×16 слов.

Источник: блог Google AI

Назад к обнимающемуся лицу, что является основной целью статьи. Мы будем стремиться представить фундаментальные принципы библиотек, охватывающих весь конвейер машинного обучения: от загрузки данных до обучения и оценки.

Начнем?

Наборы данных

Библиотека наборов данных от Hugging Face — это набор готовых к использованию наборов данных и оценочных показателей для НЛП. На момент написания этого хаб наборов данных насчитывает более 900 различных наборов данных.Давайте посмотрим, как мы можем использовать это в нашем примере.

Чтобы загрузить набор данных, нам нужно импортировать функцию load_dataset и загрузить нужный набор данных, как показано ниже:

 
 из наборов данных import load_dataset 
 
 train_ds, test_ds = load_dataset ('cifar10', split = ['train [: 5000] ',' test [: 2000] ']) 
 

Обратите внимание, что здесь мы загружаем только часть набора данных CIFAR10. Используя load_dataset , мы можем загружать наборы данных из Hugging Face Hub, читать из локального файла или загружать из данных в памяти.Мы также можем настроить его для использования специального сценария, содержащего функцию загрузки.

Обычно набор данных возвращается как объект datasets.Dataset , который представляет собой не что иное, как таблицу со строками и столбцами. Запрос строки вернет словарь Python с ключами, соответствующими именам столбцов, и значениями для значения в этой конкретной ячейке столбца строки. Другими словами, каждая строка соответствует точке данных, а каждый столбец — функции. Мы можем получить всю структуру набора данных, используя наборов данных.особенности .

Объект Dataset ведет себя как список Python, поэтому мы можем запрашивать, как обычно делаем с Numpy или Pandas:

Все является объектом Python, но это не означает, что его нельзя преобразовать в NumPy , панды, PyTorch или TensorFlow. Это очень легко сделать с помощью наборов данных .Dataset.set_format () , где формат — один из 'numpy', 'pandas', 'torch', 'tensorflow' .

Нечего и говорить, что есть поддержка всех типов операций.Назовем несколько: sort , shuffle , filter , train_test_split , shard , cast , flatten и map . map — это, конечно, основная функция для выполнения преобразований, и, как и следовало ожидать, ее можно распараллеливать.

В нашем примере нам сначала нужно разделить данные обучения на набор данных для обучения и проверки:

 
 splits = train_ds.train_test_split (test_size = 0.1) 
 
 train_ds = splits ['train'] 
 
 val_ds = splits ['test'] 
 

Metrics

Библиотека наборов данных также предоставляет широкий список показателей, которые можно использовать при обучении моделей.Основным объектом здесь является наборов данных. Показатель может использоваться двумя способами:

1. Мы можем либо загрузить существующую метрику из концентратора, используя наборов данных. Load_metric ('metric_name')

2. Или мы можно определить настраиваемую метрику в отдельном скрипте и загрузить ее с помощью: `load_metric (‘PATH / TO / MY / METRIC / SCRIPT’)` « `

 
 из наборов данных import load_metric 
 
 metric = load_metric (" точность " ) 
 

Transformers

Transformers — это основная библиотека компании Hugging Face.Он предоставляет интуитивно понятные и высоко абстрактные функции для создания, обучения и тонкой настройки трансформаторов. Он поставляется с почти 10000 предварительно обученными моделями, которые можно найти на Hub. Эти модели могут быть построены в Tensorflow, Pytorch или JAX (очень недавнее дополнение), и любой может загрузить свою собственную модель.

Наряду с нашим примером кода, мы немного углубимся в основные классы и особенности библиотеки трансформаторов.

Конвейеры

Конвейеры Абстракция — это интуитивно понятный и простой способ использования модели для вывода.Они абстрагируют большую часть кода из библиотеки и предоставляют специальный API для множества задач. Примеры включают: AutomaticSpeechRecognitionPipeline , QuestionAnsweringPipeline , TranslationPipeline и другие.

Конвейер Объект позволяет нам также определять предварительно обученную модель, а также токенизатор, экстрактор функций, базовую структуру и многое другое. Токенизатор и экстракторы функций? Что это? Сохраните эту мысль для следующего раздела.

В нашем случае мы можем использовать преобразователи .ImageClassificationPipeline , как показано ниже:

 
 из трансформаторов import ViTForImageClassification 
 
 model = ViTForImageClassification.from_pretrained ('google / vit-base-patch0003-224') 9.ee () 
 

Модель теперь можно использовать для вывода. Все, что нам нужно сделать, это загрузить изображение, и все готово.

Однако во многих случаях нам также необходимо обучить или настроить модель. Возможно, мы также хотим лучше контролировать весь конвейер.Следовательно, нам может потребоваться разработать код самостоятельно. В образовательных целях мы этим и займемся.

Подготовка набора данных

Первым шагом к любому жизненному циклу машинного обучения является преобразование набора данных. В нашем случае нам нужно предварительно обработать изображения CIFAR10, чтобы мы могли передать их нашей модели. Hugging Face имеет два основных класса для обработки данных. Токенизаторы и экстракторы функций.

Токенизаторы

В большинстве задач NLP мы используем токенизатор .Токенизатор преобразует текст в токены, а затем в числовые входные данные, которые могут быть введены в модель. Каждая модель поставляется со своим собственным токенизатором, основанным на классе PreTrainedTokenizer .

Поскольку мы имеем дело с изображениями, мы не будем использовать здесь Tokenizer . Мы рассмотрим их более подробно в будущих уроках.

Однако мы будем использовать другой класс, называемый экстракторами признаков. Экстрактор признаков обычно отвечает за подготовку входных функций для моделей, которые не попадают в стандартные модели НЛП.Они отвечают за такие вещи, как обработка аудиофайлов и манипулирование изображениями. Большинство моделей машинного зрения поставляются с дополнительным экстрактором функций.

 
 из трансформаторов импорт ViTFeatureExtractor 
 
 feature_extractor = ViTFeatureExtractor.from_pretrained ('google / vit-base-patch26-224-in21k') 
 

Этот экстрактор функций изменит размер каждого изображения до разрешения, которое ожидает модель. . Здесь вы можете найти всю функциональность обработки.

Теперь мы можем определить всю функциональность обработки, как показано ниже:

 
 def preprocess_images (examples): 
 
 images = examples ['img'] 
 
 images = [np.array (image, dtype = np.uint8) для изображения в изображениях] 
 
 изображений = [np.moveaxis (изображение, источник = -1, назначение = 0) для изображения в изображениях] 
 
 входов = feature_extractor (images = images) 
 
 примеров ['pixel_values'] = входы ['pixel_values'] 
 
 возвращают примеры 
 
 из набора данных импортируют Features, ClassLabel, Array3D 
 
 features = Features ({
 
 'label': ClassLabel (names = ['airplane', 'car', 'bird', ' cat ',' олень ',' собака ',' лягушка ',' лошадь ',' корабль ',' грузовик ']), 
 
' img ': Array3D (dtype = "int64", shape = (3,32, 32)), 
 
 'pixel_values': Array3D (dtype = "float32", shape = (3, 224, 224)), 
 
}) 
 
 preprocessed_train_ds = train_ds.map (preprocess_images, batched = True, features = features) 
 
 preprocessed_val_ds = val_ds.map (preprocess_images, batched = True, features = features) 
 
 preprocessed_test_ds = test_ds.map (preprocess_images, batched = True, features = features) 
 

Здесь следует отметить несколько моментов:

• Нам нужно самостоятельно определить Features , чтобы убедиться, что ввод будет в правильном формате. pixel_values ​​ — это основные входные данные, которые ожидает модель ViT, поскольку ее можно проверить при прямом проходе модели.

• Мы используем функцию map () для применения преобразований.

• ClassLabel и Array3D — это типы объектов из библиотеки наборов данных .

Сборщик данных

Еще одним важным этапом конвейера предварительной обработки является пакетирование. Обычно мы хотим формировать пакеты из нашего набора данных при обучении нашей модели. Сборщики данных — это объекты, которые помогают нам в этом.

В нашем случае сопоставителя данных по умолчанию, предоставленного из библиотеки, должно быть достаточно.

 
 из трансформаторов import default_data_collator 
 
 data_collator = default_data_collator 
 

Мы передадим подборщик данных в качестве аргумента в цикл обучения. Подробнее об этом через некоторое время.

Определение модели

Предварительно обученные модели трансформатора можно загрузить с помощью функции from_pretrained (‘model_name’) . Это создаст экземпляр выбранной модели и назначит обучаемые параметры. Модель по умолчанию находится в режиме оценки модель.eval () , поэтому нам нужно выполнить model.train () , чтобы обучить его.

 
 из трансформаторов импорт ViTForImageClassification 
 
 model = ViTForImageClassification.from_pretrained ('google / vit-base-patch26-224-in21k') 
 
 model.train () 
 

Предварительно обученные модели могут использоваться в качестве базы для улучшенных моделей . Пример можно найти ниже:

 
 из трансформаторов import ViTModel 
 
 class ViTForImageClassification2 (nn.Module): 
 
 def __init __ (self, num_labels = 10): 
 
 super (ViTForImageClassification2, self).__init __ () 
 
 self.vit = ViTModel.from_pretrained ('google / vit-base-patch26-224-in21k') 
 
 self.classifier = nn.Linear (self.vit.config.hidden_size, num_labels) 
 
 self .num_labels = num_labels 
 
 def forward (self, pixel_values, labels): 
 
 output = self.vit (pixel_values ​​= pixel_values) 
 
 logits = self.classifier (output) 
 
 loss = None 
 
 if labels is not None : 
 
 loss_fct = nn.CrossEntropyLoss () 
 
 loss = loss_fct (logits.view (-1, self.num_labels), labels.view (-1)) 
 
 return SequenceClassifierOutput (
 
 loss = loss, 
 
 logits = logits, 
 
 hidden_states) outputs.hidden_states, 
 
 Внимание = outputs.attentions, 
 
) 
 

Здесь мы расширяем VitModel , добавляя линейный слой в конце, надеясь получить лучшее представление входного изображения.Как вы понимаете, мы можем модифицировать сеть по своему усмотрению.

Результаты моделирования

Вы заметили SequenceClassifierOutput в конце модели?

Библиотека преобразователей заставляет все модели создавать выходные данные, которые наследуют класс file_utils.ModelOutput . Модель ModelOutput - это структура данных, которая содержит всю информацию, возвращаемую моделью. В зависимости от поставленной задачи существует множество различных подклассов.

Обычно выход модели содержит выходные данные модели и, при необходимости, скрытые состояния. Во многих моделях также предусмотрены гири. Здесь мы используем SequenceClassifierOutput , который является основным выходом для моделей классификации.

Обучение модели

Из-за отсутствия стандартизированного цикла обучения в Pytorch, Hugging Face предоставляет собственный учебный класс. Trainer специально оптимизирован для трансформаторов и предоставляет API как для обычного, так и для распределенного обучения. Trainer позволяет нам использовать наши собственные оптимизаторы, потери, планировщики скорости обучения и т.д.

eval_dataset = preprocessed_val_ds,

data_collator = data_collator,

compute_metrics = compute_metrics,

)

 
 def compute_metrics (eval_pred): 
 
 прогнозов, метки = eval_pred 
 
 прогнозов = np.argmax (прогнозы, ось = 1) 
 
 return metric.compute (прогнозы = прогнозы, ссылки = метки) 
 

 
 args = TrainingArguments (
 
 "test-cifar-10", 
 
 eval_strategy = "epoch", 
 
 Learning_rate = 2e-5, 
 
 per_device_sizein_ 
 per_device_eval_batch_size = 4, 
 
 num_train_epochs = 3, 
 
 weight_decay = 0.01, 
 
 load_best_model_at_end = True, 
 
 metric_for_best_model = metric_name, 
 
 logging_dir = 'logs', 
 
) 
 
 trainer.train () 
 

 
 из трансформаторов import WandbCallback 
 
 callbacks = [WandbCallback (...)] 
 

 
 $ tensorboard --logdir logs / 
 

 
 output = trainer.predict (preprocessed_test_ds) 
 
 y_pred = outputs.predictions.argmax (1) 
 

 
 transformers.logging.set_verbosity_info () 
 

 
 model = DeiTForImageClassification.from_pretrained ('facebook / deit-base-distilled-patch26-224') 
 

 
 модель = AutoModel.from_pretrained ('facebook / deit-base-distilled-patch26-224') 
 

 
 feature_extractor = AutoFeatureExtractor.from_pretrained ('facebook / deit-base-distilled-patch26-224') 
 

 
 
 из трансформаторов import BertTokenizer 
 
 tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained ('bert-base-uncased', do_lower_case = True) 
 
 max_length_test = 20 
 
 test_sentence предложение = 'test_sentence. За ним следует другое предложение: «
 
 test_sentence_with_special_tokens = '[CLS]' + test_sentence + '[SEP]' 
 
 tokenized = tokenizer.tokenize (test_sentence_with_special_tokens) 
 
 print ('tokenized', tokenized) 
 
 input_ids = tokenizer.convert_tokens_to_ids (tokenized) 
 
 padding_length = max_length_test - len (inputlength_ids) 9_0003 Внимание! = [1] * len (input_ids) 
 
 Внимание_mask = внимание_mask + ([0] * padding_length) 
 
 token_type_ids = [0] * max_length_test 
 
 bert_input = {
 
 «token_ids»: input_ids, 
 
 token_type_ids, 
 
 «маска внимания»: маска внимания 
 
} print (bert_input) 
 

 
 
 tokenized ['[CLS]', 'test', 'token', '## ization', 'предложение', '.', 'Followed', 'by', 'another', 'offer', '[SEP]'] 
 
 {
 
 'token_ids': [101, 3231, 19204, 3989, 6251, 1012, 2628, 2011, 2178, 6251, 102, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], 
 
 'token_type_ids': [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], 
 
 'маска_ внимания': [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] 
 
} 
 

 
 
 bert_input = tokenizer.encode_plus (
 
 test_sentence, 
 
 add_special_tokens = True, 
 
 max_length = max_length_test, 
 
 pad_to_max_length = True, 
 
 return_attention_mask = True, 
 
 '
 
 
' 
 
 
) print то же, что и наш код выше. 
  
 Предварительная подготовка 
  
 Предварительная подготовка - это первая фаза обучения BERT.Это делается неконтролируемым образом
и состоит из двух основных задач: 
 
 
 моделирование маскированного языка (MLM) 
 
 прогнозирование следующего предложения (NSP) 
 
 
 С высокого уровня в задаче MLM мы заменяем определенное количество токенов в последовательности
по  [МАСКА]  токен. Затем мы пытаемся предсказать замаскированные токены. Есть некоторые
дополнительные правила для MLM, поэтому описание не совсем точное, но чувствуется
Вы можете бесплатно проверить исходную статью (Devlin et al., 2018) для получения более подробной информации.
 
 При выборе пар предложений для предсказания следующего предложения мы выберем 50%
времени фактическое предложение, которое следует за предыдущим предложением, и пометьте его
как  IsNext . Остальные 50% мы выбираем другое предложение из корпуса, а не
относится к предыдущему и помечает его как  NotNext . 
 
 Обе эти задачи могут быть выполнены с текстовым корпусом без помеченных примеров,
поэтому авторы использовали такие наборы данных, как BooksCorpus (800 млн слов), английский
Википедия (2500 млн слов).
  
 Точная настройка 
  
 После того, как мы либо предварительно обучили нашу модель самостоятельно, либо
загружена уже предварительно обученная модель, например На основе BERT без корпуса мы можем приступить к тонкой настройке модели на
последующие задачи, такие как ответы на вопросы или классификация текста. Мы можем увидеть
что BERT можно применять ко многим различным задачам, добавляя слой для конкретной задачи
поверх предварительно обученного слоя BERT. Для классификации текста мы просто добавим
простой классификатор softmax в топ BERT. 
 
 Фаза предварительного обучения требует значительных вычислительных мощностей (база BERT: 4 дня
на 16 ТПУ; BERT big 4 дня на 64 TPU), поэтому очень полезно экономить
предварительно обученные модели, а затем настроить один конкретный набор данных.Отключить
предварительное обучение, точная настройка не требует больших вычислительных мощностей.
Процесс тонкой настройки может быть выполнен за пару часов даже на одном графическом процессоре. это
Рекомендуется иметь как минимум 12 ГБ видеопамяти, чтобы размер пакета поместился в память.
При тонкой настройке классификации текста мы можем выбрать несколько путей, см. Рисунок ниже (Sun et al.2019). 
  
 Набор данных IMDB 
  
 Решим проблему классификации текста для известного IMDB
набор данных обзора фильмов. Набор данных состоит из 50 тыс. Обзоров с назначенными
сентиментальность к каждому.Учитываются только сильно поляризационные обзоры и не более
30 обзоров включены в фильм. Ниже приведены два образца из набора данных: 
 
 
 
 
 Review 
 
 Sentiment 
 
 
 
 
 
 Один из других обозревателей упомянул, что после просмотра всего эпизода в 1 унцию вы будете увлечены. Они правы, ведь именно это и произошло со мной. Первое, что меня поразило: 
 
 позитив 
 
 
 
 «Любовь во время денег» Петтера Маттеи - визуально ошеломляющий фильм, который стоит посмотреть.Г-н Маттеи предлагает нам яркий портрет человеческих отношений. Это фильм, который, кажется, говорит нам, какие деньги, p ... 
 
 отрицательный 
 
 
 
 
 Отзыв может быть только положительным или отрицательным, и может быть присвоен только один ярлык
за каждый отзыв. Это приводит нас к формулировке проблемы в виде двоичного файла .
Классификация . Кроме того, мы определяем тональность каждого отзыва,
поэтому мы решим подзадачу классификации текста - тональность .
анализ .
 
 Когда мы посмотрим на уже достигнутые результаты, мы увидим, что XLNet, как и BERT, являются
модели машинного обучения на основе трансформаторов, которые достигли лучших результатов на наборе данных IMDB. 
 
 
 
 
 Таблицы 
 
 Точность 
 
 
 
 
 
 XLNet (Янг и др., 2019) 
 
 96,21 
 
 
 
 BERT_large + ITPT (Sun et al., 2019) 
167 9_1672 9_1667 B3 + ITPT (Sun et al., 2019) 
 
 95.63 
 
 
 
 ULMFiT (Howard and Ruder, 2018) 
 
 95,4 
 
 
 
 Блочно-разреженный LSTM (Gray et al., 2017) 
 
 94,99 
 
 
 
 
 Источник: nlpprogress2.com 
 ULMFit (Howard and Ruder, 2018) и LSTM с разреженными блоками (Gray et al.
al., 2017) основаны на LTSM, а не на языковых моделях-трансформерах. Похожий
подходы также имеют отличные результаты, но постепенно заменяются для некоторых задач на
трансформеры языковых моделей. BERT и XLNet стабильно занимают лидирующие позиции
также на других тестах классификации текста, таких как AG
Новости, Yelp или DBpedia
набор данных.В этой статье мы сосредоточимся на пошаговой подготовке фреймворка.
для тонкой настройки BERT для классификации текста (анализ тональности). Этот фреймворк и код могут быть
также используется для других моделей трансформаторов с небольшими изменениями. Мы будем использовать
наименьшая модель BERT (на базе берта) как пример точной настройки
процесс. 
  
 Тонкая настройка BERT с помощью TensorFlow 2 и Keras API 
  
 Во-первых, код можно скачать в Google
Колаб
а также на
GitHub. 
 
 Давайте воспользуемся API набора данных TensorFlow для загрузки набора данных IMDB 
 
 
 
 импортируем tenorflow_datasets как tfds 
 
 (ds_train, ds_test), ds_info = tfds.load ('imdb_reviews', 
 
 split = (tfds.Split.TRAIN, tfds.Split.TEST), 
 
 as_supervised = True, 
 
 with_info = True) 
 
 print ('info', ds_info) 
 
 
Информация о наборе данных выглядит следующим образом:
 
 
 tfds.core.DatasetInfo (
 
 name = 'imdb_reviews', 
 
 version = 1.0.0, 
 
 description = 'Large Movie Review Dataset.
 
 Это набор данных для бинарная классификация тональности, содержащая значительно больше данных, чем предыдущие эталонные наборы данных.Мы предоставляем набор из 25 000 обзоров высокополярных фильмов для обучения и 25 000 для тестирования. Также можно использовать дополнительные немаркированные данные. ', 
 
 homepage =' http: //ai.stanford.edu/~amaas/data/sentiment/ ', 
 
 features = FeaturesDict ({
 
' label ': ClassLabel (shape = (), dtype = tf.int64, num_classes = 2), 
 
 'text': Text (shape = (), dtype = tf.string), 
 
}), 
 
 total_num_examples = 100000, 
 
 splits = {
 
 'test': 25000, 
 
 'train': 25000, 
 
 'unsupervised': 50000, 
 
}, 
 
 supervised_keys = ('text', 'label'), 
 
 citation = InProceedings {maas-EtAl: 2011: ACL-HLT2011, 
 
 автор = {Маас, Эндрю Л.and Daly, Raymond E. and Pham, Peter T. and Huang, Dan and Ng, Andrew Y. and Potts, Christopher}, 
 
 title = {Learning Word Vectors for Sentiment Analysis}, 
 
 booktitle = {Proceedings of the 49th Ежегодное собрание Ассоциации компьютерной лингвистики: технологии человеческого языка}, 
 
 месяц = ​​{июнь}, 
 
 год = {2011}, 
 
 адрес = {Портленд, Орегон, США}, 
 
 publisher = {Association for Computational Лингвистика}, 
 
 страниц = {142-150}, 
 
 url = {http: \ / \ / www.aclweb.org \ / anthology \ / P11-1015} 
 
}, 
 
 redistribution_info =, 
 
) 
 
 Мы видим, что обучающие и тестовые наборы данных разделены 50:50, а примеры представлены в виде  (метка, текст) , которая может быть дополнительно подтверждена:
 
 
 для проверки, метка в tfds.as_numpy (ds_train.take (5)): 
 
 print ('review', review.decode () [0: 50], этикетка) 
 
 << 
 
 обзор Это был абсолютно ужасный фильм.Не будьте lu 0 
 
 обзор Известно, что я засыпал во время съемок фильмов, но 0 
 
 обзора Манн фотографирует Скалистые горы Альберты в обзоре 0 
 
 Это фильм для снежного воскресенья после обеда 1 
 
 обзор Как уже упоминалось другими, все женщины, которые идут nu 1 
 
 Положительное настроение представлено  1 , а отрицательное -  0 .
 Теперь нам нужно применить токенизатор BERT во всех примерах.Мы составим карту
токены во вложения WordPiece. Как сказано, это можно сделать с помощью encode_plus
функция.
 
 
 def map_example_to_dict (input_ids, Внимание_masks, token_type_ids, label): 
 
 return {
 
 «input_ids»: input_ids, 
 
 «token_type_ids»: token_type_ids, 
 
: «Внимание label» 
 def encode_examples (ds, limit = -1): 
 
 input_ids_list = [] 
 
 token_type_ids_list = [] 
 
 Внимание_mask_list = [] 
 
 label_list = [] 
 
 if (limit> 0): 
 
 .take (limit) 
 
 для проверки, метка в tfds.as_numpy (ds): 
 
 bert_input = convert_example_to_feature (review.decode ()) 
 
 input_ids_list.append (bert_input ['input_ids']) 
put_tlist_append ['token_type_ids']) 
 
 Внимание_mask_list.append (bert_input ['Внимание_mask']) 
 
 label_list.append ([label]) 
 
 return tf.data.Dataset.from_tensor_slices ((input_ids_list, label_mask_list) .map (map_example_to_dict) 
 
 Мы можем закодировать набор данных, используя следующие функции:
 
 
 ds_train_encoded = encode_examples (ds_train) .shuffle (10000) .batch (batch_size) (batch_size). ) 
 
 
 
 из трансформаторов import TFBertForSequenceClassification 
 
 import tensorflow as tf 
 
 learning_rate = 2e-5 
 
 number_of_epochs = 1 
 
 model = TFBertForSequenceClassification.from_pretrained ('bert-base-uncased') 
 
 optimizer = tf.keras.optimizers.Adam (learning_rate = learning_rate, epsilon = 1e-08) 
 
 потеря = tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy (from_logits 
 True) 
 metric = tf.keras.metrics.SparseCategoricalAccuracy ('precision') 
 
 model.compile (optimizer = optimizer, loss = loss, metrics = [metric]) 
 
 Мы выбрали гораздо меньшую скорость обучения  2e-5  и всего  1 эпоха . BERT переоснащен довольно
быстро на этом наборе данных, поэтому, если мы хотим сделать 2 и более эпох, было бы полезно
добавить несколько дополнительных уровней регуляризации или использовать, например, оптимизатор Adam с
снижение веса.
 Теперь у нас есть все необходимое для того, чтобы приступить к тонкой настройке. Мы будем использовать Керас
API  model.fit  метод:
 
 
 bert_history = model.fit (ds_train_encoded, epochs = number_of_epochs, validation_data = ds_test_encoded) 
 
 Мы достигли точности  на нашем тестовом наборе данных на 93%.
 
 
 4167/4167 [==============================] - 4542 с 1 с / шаг 
 
 - потеря: 0,2456 - точность: 0,9024 
 
 - val_loss: 0.1892 - val_accuracy: 0.9326 
 
 Это выглядит разумным по сравнению с текущими результатами. Согласно (Sun C et
al. 2019) мы можем достичь точности  до 95,79  с большим BERT в этой задаче. В
Только лучшую точность, чем у BERT large, в этой задаче имеет XLNet от Google AI Brain. XLNet также может быть
легко использовать с библиотекой трансформаторов с небольшими изменениями в коде.
 Заключение 
 Мы разработали сквозной процесс для использования трансформаторов в тексте
классификационная задача.Мы добились отличных результатов с дополнительными возможностями
для улучшения либо с помощью XLNet, либо с помощью большой модели BERT. Мы также можем улучшить
точность с многозадачной тонкой настройкой, настройкой гиперпараметров или дополнительными
регуляризация. Процесс можно адаптировать к другим задачам НЛП с помощью всего лишь
мелкие изменения в коде.
 Ссылки 
 Изображения для иллюстрации взяты из оригинальной статьи BERT (Devlin et al. 2018). Другие ссылки:
 Джейкоб Девлин, Минг-Вей Чанг, Кентон Ли и Кристина Тутанова, Берт: Предварительная подготовка глубоких двунаправленных преобразователей для понимания языка, 2018.
 Скотт Грей, Алек Рэдфорд и Дидерик П. Кингма, Ядра графических процессоров для блокового разреженного веса, 2017 г.
 Джереми Ховард и Себастьян Рудер, Тонкая настройка универсальной языковой модели для классификации текста, 2018 г.
 Зепп Хохрайтер и Юрген Шмидхубер, Долговременная кратковременная память, Нейронные вычисления9 (1997), нет. 8, 1735–1780.
 Алек Рэдфорд, Джефф Ву, Ревон Чайлд, Дэвид Луан, Дарио Амодеи и Илья Суцкевер, языковые модели - это ученики, обучающиеся в многозадачном режиме без учителя.
 Чи Сун, Сипенг Цю, Йиге Сю и Сюаньцзин Хуан, Как настроить классификацию текста ?, 2019.
 Ашиш Васвани, Ноам Шазир, Ники Пармар, Якоб Ушкорейт, Ллион Джонс, Эйдан Н. Гомес, Лукаш Кайзер и Илья Полосухин, Attentionis all you need, 2017.
 Алекс Ван, Аманприт Сингх, Джулиан Майкл, Феликс Хилл, Омер Леви и Сэмюэл Р. Боуман, Glue: платформа для многозадачных тестов и анализа для понимания естественного языка, 2018.Дэвид Мраз (Atheros.ai) Трансформеры в TensorFlow 2 15 апреля 2020 г. 13/15
 Чжилин Ян, Зиханг Дай, Иминь Ян, Хайме Карбонелл, Руслан Салахутдинов и Куок В. Ле, Xlnet: обобщенная авторегрессия
 для понимания языка, 2019
 Вам понравился этот пост? Вы можете клонировать репозиторий с примерами и настройкой проекта. Не стесняйтесь присылать любые вопросы по теме на [email protected] и подписаться, чтобы получить больше знаний о создании систем на основе ИИ.
 Застрял, пытаясь понять Custom Transformers в sklearn, Geron's Hands on ML: learnmachinelearning 
 Привет, ребята, я просматривал книгу Geron's Hands on ML вместе с двумя курсами.
 Мне сложно понять, как создавать свои собственные трансформаторы в sklearn, используя BaseEstimator и TransformerMixin в качестве базовых классов, как описано в главе 2 книги.
 Вот объяснение из книги:
 Хотя Scikit-Learn предоставляет множество полезных преобразователей, вам нужно будет написать свои собственные для таких задач, как пользовательские операции очистки или комбинирование определенных атрибутов.Вам нужно, чтобы ваш преобразователь без проблем работал с функциями Scikit-Learn (такими как конвейеры), а поскольку Scikit-Learn полагается на утиную типизацию (а не на наследование), все, что вам нужно, - это создать класс и реализовать три метода: fit () ( возвращая себя), transform () и fit_transform (). Вы можете получить последний бесплатно, просто добавив TransformerMixin в качестве базового класса. Кроме того, если вы добавите BaseEstima tor в качестве базового класса (и избегаете * args и ** kargs в вашем конструкторе), вы получите два дополнительных метода (get_params () и set_params ()), которые будут полезны для автоматической настройки гиперпараметров.
 Вот нестандартный преобразователь:
 
  из sklearn.base import BaseEstimator, TransformerMixin  # индекс столбца
комнат_ix, спальни_ix, население_ix, домочадцев_ix = 3, 4, 5, 6  класс CombinedAttributesAdder (BaseEstimator, TransformerMixin):
 def __init __ (self, add_bedrooms_per_room = True): # no * args или ** kargs
 self.add_bedrooms_per_room = add_bedrooms_per_room
 def fit (self, X, y = None):
 return self # больше нечего делать
 def transform (self, X):
 rooms_per_household = X [:, rooms_ix] / X [:, homes_ix]
 Population_per_household = X [:, Population_ix] / X [:, Homes_ix]
 если сам.