Fiecare persoană care asamblează circuite electronice are nevoie de o sursă de alimentare universală care să le permită să varieze tensiunea de ieșire într-o gamă largă, să controleze curentul și, dacă este necesar, să oprească dispozitivul alimentat. În magazine, astfel de surse de alimentare de laborator sunt foarte scumpe, dar o puteți asambla singur din componente radio obișnuite.
Sursa de alimentare prezentată include:
- Reglarea tensiunii până la 24 volți;
- Curentul maxim furnizat sarcinii este de până la 5 amperi;
- Protecție curentă cu o alegere a mai multor valori fixe;
- Răcire activă pentru funcționare la curenți mari;
- Indicatoare de curent și tensiune cu cadran;
Circuit regulator de tensiune
Cea mai simplă și mai accesibilă opțiune pentru un regulator de tensiune este un circuit pe un microcircuit special numit stabilizator de tensiune. Cea mai potrivită opțiune este LM338, acesta oferă un curent maxim de 5 A și o ondulație minimă de ieșire. LM350 și LM317 sunt de asemenea potrivite aici, dar curentul maxim în acest caz va fi de 3 A și, respectiv, 1,5 A.Pentru reglarea tensiunii se folosește un rezistor variabil; valoarea acestuia depinde de tensiunea maximă necesară pentru a fi obținută la ieșire. Dacă ieșirea maximă necesară este de 24 volți, este necesar un rezistor variabil cu o rezistență de 4,3 kOhm. În acest caz, trebuie să luați un potențiometru standard de 4,7 kOhm și să conectați o constantă de 47 kOhm în paralel cu acesta, rezistența totală va fi de aproximativ 4,3 kOhm. Pentru a alimenta întregul circuit, aveți nevoie de o sursă de curent continuu cu o tensiune de 24-35 volți, în cazul meu acesta este un transformator obișnuit cu redresor încorporat. De asemenea, puteți utiliza încărcătoare pentru laptop sau alte diverse surse de puls care sunt potrivite pentru curent.
Acest regulator de tensiune este liniar, ceea ce înseamnă că întreaga diferență dintre tensiunea de intrare și de ieșire cade pe un cip și este disipată pe acesta sub formă de căldură. La curenți mari, acest lucru este foarte critic, astfel încât microcircuitul trebuie instalat pe un radiator mare; un radiator de la un procesor de computer, asociat cu un ventilator, este cel mai potrivit pentru aceasta. Pentru a vă asigura că ventilatorul nu se învârte tot timpul în zadar, ci pornește numai când radiatorul se încălzește, este necesar să asamblați un mic senzor de temperatură.
Circuit de control al ventilatorului
Se bazează pe un termistor NTC, a cărui rezistență variază în funcție de temperatură - pe măsură ce temperatura crește, rezistența scade semnificativ și invers. Amplificatorul operațional acționează ca un comparator, înregistrând modificări ale rezistenței termistorului. Când pragul de funcționare este atins, tensiunea apare la ieșirea amplificatorului operațional, tranzistorul se deblochează și pornește ventilatorul, împreună cu care ventilatorul se aprinde. Dioda electro luminiscenta. Rezistorul de reglare este utilizat pentru a regla pragul de răspuns; valoarea acestuia trebuie selectată pe baza rezistenței termistorului la temperatura camerei. Să presupunem că termistorul are o rezistență de 100 kOhm, rezistența de tăiere în acest caz ar trebui să aibă o valoare nominală de aproximativ 150-200 kOhm. Principalul avantaj al acestei scheme este prezența histerezii, adică. diferențele dintre pragurile de pornire și oprire a ventilatorului. Datorită histerezisului, ventilatorul nu pornește și nu se oprește frecvent la temperaturi apropiate de prag. Termistorul este conectat direct la radiator și instalat în orice loc convenabil.
Circuit de protecție a curentului
Poate cea mai importantă parte a întregii surse de alimentare este protecția curentă. Funcționează după cum urmează: căderea de tensiune pe șunt (rezistor de 0,1 Ohm) este amplificată la un nivel de 7-9 volți și este comparată cu referința folosind un comparator. Tensiunea de referință pentru comparație este setată de patru rezistențe de reglare în intervalul de la zero la 12 volți, intrarea amplificatorului operațional este conectată la rezistențe printr-un comutator flip cu 4 poziții. Astfel, prin schimbarea poziției comutatorului biscuit, putem alege dintre 4 opțiuni prestabilite pentru curenții de protecție. De exemplu, puteți seta următoarele valori: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Dacă este depășit curentul setat de comutatorul glisant, protecția va funcționa, tensiunea nu va mai curge la ieșire și Dioda electro luminiscenta. Pentru a reseta protecția, apăsați scurt butonul, tensiunea de ieșire va apărea din nou.Al cincilea rezistor de reglare este necesar pentru a seta câștigul (sensibilitatea); acesta trebuie setat astfel încât, cu un curent prin șunt de 1 Amperi, tensiunea la ieșirea amplificatorului operațional să fie de aproximativ 1-2 volți. Rezistorul de setare a histerezisului pentru protecție este responsabil pentru „claritatea” blocării circuitului; trebuie ajustat dacă tensiunea de ieșire nu dispare complet. Acest circuit este bun deoarece are o viteză mare de răspuns, pornind instantaneu protecția când curentul este depăşit.
Unitate de afișare a curentului și a tensiunii
Majoritatea surselor de alimentare de laborator sunt echipate cu voltmetre și ampermetre digitale care afișează valorile ca numere pe un afișaj. Această opțiune este compactă și oferă o precizie bună a citirilor, dar este complet incomod de citit. De aceea s-a decis folosirea capetelor de săgeți pentru indicație, ale căror citiri sunt ușor și plăcut de perceput. În cazul unui voltmetru, totul este simplu - este conectat la bornele de ieșire ale sursei de alimentare printr-un rezistor de reglare cu o rezistență de aproximativ 1-2 MOhm. Pentru funcționarea corectă a ampermetrului, este necesar un amplificator de șunt, al cărui circuit este prezentat mai jos.
Este necesar un rezistor de reglare pentru a regla câștigul; în cele mai multe cazuri, este suficient să îl lăsați în poziția de mijloc (aproximativ 20-25 kOhm). Capul indicatorului este conectat printr-un comutator biscuit, cu ajutorul căruia puteți selecta unul dintre cele trei rezistențe de tăiere, cu ajutorul cărora este setat curentul maxim de abatere al ampermetrului. Astfel, ampermetrul poate funcționa în trei domenii - până la 50 mA, până la 500 mA, până la 5A, acest lucru asigură precizia maximă a citirilor la orice curent de sarcină.
Ansamblu placa de alimentare
Placă de circuit imprimat:Acum că au fost luate în considerare toate aspectele teoretice, putem începe asamblarea părții electronice a structurii. Toate elementele sursei de alimentare - regulatorul de tensiune, senzorul de temperatură al radiatorului, unitatea de protecție, amplificatorul de șunt pentru ampermetru - sunt asamblate pe o singură placă, ale cărei dimensiuni sunt 100x70 mm. Placa este realizată folosind metoda LUT; mai jos sunt câteva fotografii ale procesului de fabricație.
Este recomandabil să se coaceze căile de alimentare de-a lungul cărora curge curentul de sarcină cu un strat gros de lipit pentru a reduce rezistența. În primul rând, piesele mici sunt instalate pe placă.
După aceea toate celelalte componente. Cipul 78L12, care alimentează senzorul de temperatură și răcitorul, trebuie instalat pe un calorifer mic, al cărui loc este prevăzut pe placa de circuit imprimat. În cele din urmă, firele sunt lipite pe placă, pe care ventilatorul, termistorul, butonul de resetare a protecției, comutatoarele de biscuiți, LED-uri, cip LM338, tensiune de intrare și de ieșire. Cel mai convenabil este să conectați intrarea de tensiune printr-un conector DC, dar trebuie luat în considerare faptul că trebuie să furnizeze un curent mare. Toate firele de alimentare trebuie utilizate cu o secțiune transversală adecvată curentului, de preferință cupru. Ieșirea plus de la placa de circuit imprimat merge la bornele de ieșire nu direct, ci printr-un comutator cu două grupuri de contacte. Al doilea grup se aprinde și se oprește Dioda electro luminiscenta, indicând dacă bornele este alimentată cu tensiune.
Ansamblu de carcasă
Carcasa poate fi găsită fie gata făcută, fie asamblată singur. O poți face, de exemplu, din placaj și plăci de fibre, așa cum am făcut eu. În primul rând, este decupat un panou frontal dreptunghiular, pe care vor fi instalate toate comenzile.
Apoi se realizează pereții și fundul cutiei, iar structura este fixată împreună cu șuruburi autofiletante. Când cadrul este gata, puteți instala toate componentele electronice în interior.
Comenzi, capete indicator, LED-uri sunt instalate la locurile lor în panoul frontal, placa este plasată în interiorul carcasei, radiatorul și ventilatorul sunt montate pe panoul din spate. Pentru montarea LED-urilor se folosesc suporturi speciale. Este indicat să duplicați bornele de ieșire, mai ales că spațiul permite. Dimensiunile carcasei s-au dovedit a fi de 290x200x120 mm; există încă mult spațiu liber în interiorul carcasei și, de exemplu, un transformator pentru alimentarea întregului dispozitiv poate încăpea acolo.
Setări
În ciuda numeroaselor rezistențe trimmer, configurarea sursei de alimentare este destul de simplă. În primul rând, calibrăm voltmetrul conectând unul extern la bornele de ieșire. Prin rotirea rezistorului de reglare conectat în serie cu capul indicatorului voltmetrului, obținem egalitatea citirilor. Apoi conectăm o sarcină cu un ampermetru la ieșire și calibrăm amplificatorul de șunt. Prin rotirea fiecăruia dintre cele trei rezistențe în indice, obținem coincidență în citirile pe fiecare dintre cele trei intervale de măsurare ale ampermetrului - în cazul meu este de 50 mA, 500 mA și 5A. Apoi, setăm curenții de protecție necesari folosind patru rezistențe de reglare. Acest lucru nu este greu de făcut, având în vedere că ampermetrul standard este deja calibrat și arată curentul exact. Creștem treptat tensiunea (în același timp crește și curentul) și vedem la ce curent se declanșează protecția. Apoi rotim fiecare dintre rezistențe, setând cei patru curenți de protecție necesari, între care puteți comuta folosind un comutator basculant. Acum, tot ce rămâne este să setați pragul de răspuns dorit al senzorului de temperatură al radiatorului - configurarea este completă.
