Ισχυρό τροφοδοτικό με προστασία ρεύματος
Κάθε άτομο που συναρμολογεί ηλεκτρονικά κυκλώματα χρειάζεται μια καθολική πηγή τροφοδοσίας που του επιτρέπει να μεταβάλλει την τάση εξόδου σε μεγάλο εύρος, να ελέγχει το ρεύμα και, εάν χρειάζεται, να απενεργοποιεί την τροφοδοτούμενη συσκευή. Στα καταστήματα, τέτοια εργαστηριακά τροφοδοτικά είναι πολύ ακριβά, αλλά μπορείτε να συναρμολογήσετε μόνοι σας από κοινά εξαρτήματα ραδιοφώνου.
Το παρουσιαζόμενο τροφοδοτικό περιλαμβάνει:
- Ρύθμιση τάσης έως 24 βολτ.
- Το μέγιστο ρεύμα που παρέχεται στο φορτίο είναι έως 5 αμπέρ.
- Προστασία ρεύματος με επιλογή πολλών σταθερών τιμών.
- Ενεργή ψύξη για λειτουργία σε υψηλά ρεύματα.
- Ενδείξεις ρεύματος και τάσης κλήσης.
Κύκλωμα ρυθμιστή τάσης
Η απλούστερη και πιο προσιτή επιλογή για έναν ρυθμιστή τάσης είναι ένα κύκλωμα σε ένα ειδικό μικροκύκλωμα που ονομάζεται σταθεροποιητής τάσης. Η πιο κατάλληλη επιλογή είναι το LM338, παρέχει μέγιστο ρεύμα 5 A και ελάχιστο κυματισμό εξόδου. Τα LM350 και LM317 είναι επίσης κατάλληλα εδώ, αλλά το μέγιστο ρεύμα σε αυτήν την περίπτωση θα είναι 3 A και 1,5 A, αντίστοιχα.Για τη ρύθμιση της τάσης χρησιμοποιείται μια μεταβλητή αντίσταση, η τιμή της εξαρτάται από τη μέγιστη τάση που απαιτείται να ληφθεί στην έξοδο. Εάν η μέγιστη απαιτούμενη έξοδος είναι 24 βολτ, απαιτείται μεταβλητή αντίσταση με αντίσταση 4,3 kOhm. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να πάρετε ένα τυπικό ποτενσιόμετρο 4,7 kOhm και να συνδέσετε μια σταθερά 47 kOhm παράλληλα με αυτό, η συνολική αντίσταση θα είναι περίπου 4,3 kOhm. Για να τροφοδοτήσετε ολόκληρο το κύκλωμα, χρειάζεστε μια πηγή συνεχούς ρεύματος με τάση 24-35 βολτ, στην περίπτωσή μου αυτός είναι ένας κανονικός μετασχηματιστής με ενσωματωμένο ανορθωτή. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε φορτιστές φορητών υπολογιστών ή άλλες διάφορες πηγές παλμών που είναι κατάλληλες για ρεύμα.
Αυτός ο ρυθμιστής τάσης είναι γραμμικός, πράγμα που σημαίνει ότι ολόκληρη η διαφορά μεταξύ της τάσης εισόδου και εξόδου πέφτει σε ένα τσιπ και διαχέεται σε αυτό με τη μορφή θερμότητας. Σε υψηλά ρεύματα αυτό είναι πολύ κρίσιμο, επομένως το μικροκύκλωμα πρέπει να εγκατασταθεί σε ένα μεγάλο ψυγείο· ένα ψυγείο από έναν επεξεργαστή υπολογιστή, σε συνδυασμό με έναν ανεμιστήρα, είναι το καλύτερο για αυτό. Για να διασφαλίσετε ότι ο ανεμιστήρας δεν περιστρέφεται συνεχώς μάταια, αλλά ενεργοποιείται μόνο όταν θερμαίνεται το ψυγείο, είναι απαραίτητο να συναρμολογήσετε έναν μικρό αισθητήρα θερμοκρασίας.
Κύκλωμα ελέγχου ανεμιστήρα
Βασίζεται σε ένα θερμίστορ NTC, η αντίσταση του οποίου ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία - καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η αντίσταση μειώνεται σημαντικά και αντίστροφα. Ο λειτουργικός ενισχυτής λειτουργεί ως συγκριτής, καταγράφοντας αλλαγές στην αντίσταση του θερμίστορ. Όταν επιτευχθεί το κατώφλι λειτουργίας, εμφανίζεται τάση στην έξοδο του op-amp, το τρανζίστορ ξεκλειδώνει και ξεκινά τον ανεμιστήρα, μαζί με τον οποίο ανάβει ο ανεμιστήρας. Δίοδος εκπομπής φωτός. Η αντίσταση κοπής χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του ορίου απόκρισης· η τιμή της πρέπει να επιλέγεται με βάση την αντίσταση του θερμίστορ σε θερμοκρασία δωματίου. Ας υποθέσουμε ότι το θερμίστορ έχει αντίσταση 100 kOhm, η αντίσταση κοπής σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να έχει ονομαστική τιμή περίπου 150-200 kOhm. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του σχήματος είναι η παρουσία υστέρησης, δηλ. διαφορές μεταξύ των ορίων για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του ανεμιστήρα. Χάρη στην υστέρηση, ο ανεμιστήρας δεν ανάβει και σβήνει συχνά σε θερμοκρασίες κοντά στο κατώφλι. Το θερμίστορ συνδέεται απευθείας με το ψυγείο και εγκαθίσταται σε οποιοδήποτε κατάλληλο μέρος.
Κύκλωμα προστασίας ρεύματος
Ίσως το πιο σημαντικό μέρος ολόκληρου του τροφοδοτικού είναι η τρέχουσα προστασία. Λειτουργεί ως εξής: η πτώση τάσης κατά μήκος της διακλάδωσης (αντίσταση 0,1 Ohm) ενισχύεται σε επίπεδο 7-9 βολτ και συγκρίνεται με την αναφορά χρησιμοποιώντας έναν συγκριτή. Η τάση αναφοράς για σύγκριση ορίζεται από τέσσερις αντιστάσεις κοπής στην περιοχή από μηδέν έως 12 βολτ, η είσοδος του λειτουργικού ενισχυτή συνδέεται με τις αντιστάσεις μέσω ενός διακόπτη ανατροπής 4 θέσεων. Έτσι, αλλάζοντας τη θέση του διακόπτη μπισκότων, μπορούμε να επιλέξουμε από 4 προκαθορισμένες επιλογές για ρεύματα προστασίας. Για παράδειγμα, μπορείτε να ορίσετε τις ακόλουθες τιμές: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Εάν ξεπεραστεί το ρεύμα που έχει οριστεί από τον συρόμενο διακόπτη, η προστασία θα λειτουργήσει, η τάση θα σταματήσει να ρέει στην έξοδο και η Δίοδος εκπομπής φωτός. Για να επαναφέρετε την προστασία, απλώς πατήστε σύντομα το κουμπί, η τάση εξόδου θα εμφανιστεί ξανά.Η πέμπτη αντίσταση κοπής είναι απαραίτητη για τη ρύθμιση του κέρδους (ευαισθησίας)· πρέπει να ρυθμιστεί έτσι ώστε με ρεύμα μέσω της διακλάδωσης 1 Ampere, η τάση στην έξοδο του op-amp είναι περίπου 1-2 volt. Η αντίσταση ρύθμισης υστέρησης για την προστασία είναι υπεύθυνη για την «καθαρότητα» του μανδάλωσης του κυκλώματος· πρέπει να ρυθμιστεί εάν η τάση εξόδου δεν εξαφανιστεί τελείως. Αυτό το κύκλωμα είναι καλό επειδή έχει υψηλή ταχύτητα απόκρισης, ενεργοποιώντας αμέσως την προστασία όταν γίνεται υπέρβαση του ρεύματος.
Μονάδα ένδειξης ρεύματος και τάσης
Τα περισσότερα εργαστηριακά τροφοδοτικά είναι εξοπλισμένα με ψηφιακά βολτόμετρα και αμπερόμετρα που εμφανίζουν τις τιμές ως αριθμούς σε μια οθόνη. Αυτή η επιλογή είναι συμπαγής και παρέχει καλή ακρίβεια των μετρήσεων, αλλά είναι εντελώς άβολη στην ανάγνωση. Γι' αυτό αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθούν για ένδειξη κεφαλές βελών, οι αναγνώσεις των οποίων είναι εύκολα και ευχάριστα αντιληπτές. Στην περίπτωση ενός βολτόμετρου, όλα είναι απλά - συνδέεται με τους ακροδέκτες εξόδου του τροφοδοτικού μέσω μιας αντίστασης κοπής με αντίσταση περίπου 1-2 MOhm. Για τη σωστή λειτουργία του αμπερόμετρου απαιτείται ενισχυτής shunt, το κύκλωμα του οποίου φαίνεται παρακάτω.
Απαιτείται μια αντίσταση περικοπής για τη ρύθμιση της απολαβής· στις περισσότερες περιπτώσεις, αρκεί να την αφήσετε στη μεσαία θέση (περίπου 20-25 kOhm). Η κεφαλή του δείκτη συνδέεται μέσω ενός διακόπτη μπισκότων, με τον οποίο μπορείτε να επιλέξετε μία από τις τρεις αντιστάσεις κοπής, με τη βοήθεια των οποίων ρυθμίζεται το μέγιστο ρεύμα απόκλισης του αμπερόμετρου. Έτσι, το αμπερόμετρο μπορεί να λειτουργήσει σε τρεις περιοχές - έως 50 mA, έως 500 mA, έως 5A, αυτό εξασφαλίζει μέγιστη ακρίβεια των μετρήσεων σε οποιοδήποτε ρεύμα φορτίου.
Συγκρότημα πλακέτας τροφοδοσίας
Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος:Τώρα που έχουν ληφθεί υπόψη όλες οι θεωρητικές πτυχές, μπορούμε να ξεκινήσουμε τη συναρμολόγηση του ηλεκτρονικού τμήματος της δομής. Όλα τα στοιχεία του τροφοδοτικού - ρυθμιστής τάσης, αισθητήρας θερμοκρασίας ψυγείου, μονάδα προστασίας, ενισχυτής διακλάδωσης για το αμπερόμετρο - συναρμολογούνται σε μία πλακέτα, οι διαστάσεις της οποίας είναι 100x70 mm. Η πλακέτα είναι κατασκευασμένη με τη μέθοδο LUT· παρακάτω υπάρχουν αρκετές φωτογραφίες της διαδικασίας κατασκευής.
Συνιστάται να κασσιτερώνετε τις διαδρομές ισχύος κατά μήκος των οποίων ρέει το ρεύμα φορτίου με ένα παχύ στρώμα συγκόλλησης για μείωση της αντίστασης. Πρώτον, μικρά εξαρτήματα εγκαθίστανται στην πλακέτα.
Μετά από αυτό όλα τα άλλα εξαρτήματα. Το τσιπ 78L12, το οποίο τροφοδοτεί τον αισθητήρα θερμοκρασίας και το ψυγείο, πρέπει να εγκατασταθεί σε ένα μικρό ψυγείο, η θέση του οποίου παρέχεται στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Τέλος, τα καλώδια συγκολλούνται στην πλακέτα, στην οποία ο ανεμιστήρας, το θερμίστορ, το κουμπί επαναφοράς προστασίας, οι διακόπτες μπισκότου, LED, Τσιπ LM338, είσοδος και έξοδος τάσης. Είναι πιο βολικό να συνδέσετε την είσοδο τάσης μέσω βύσματος DC, αλλά πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι πρέπει να παρέχει μεγάλο ρεύμα. Όλα τα καλώδια ρεύματος πρέπει να χρησιμοποιούνται με διατομή κατάλληλη για το ρεύμα, κατά προτίμηση χαλκό. Η έξοδος συν από την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πηγαίνει στους ακροδέκτες εξόδου όχι απευθείας, αλλά μέσω ενός διακόπτη εναλλαγής με δύο ομάδες επαφών. Η δεύτερη ομάδα ενεργοποιείται και απενεργοποιείται Δίοδος εκπομπής φωτός, υποδεικνύοντας εάν τροφοδοτείται τάση στους ακροδέκτες.
Συναρμολόγηση κατοικιών
Η θήκη μπορεί να βρεθεί έτοιμη ή να συναρμολογηθεί μόνος σας. Μπορείτε να το φτιάξετε, για παράδειγμα, από κόντρα πλακέ και ινοσανίδες, όπως έκανα εγώ. Πρώτα απ 'όλα, κόβεται ένας ορθογώνιος μπροστινός πίνακας, στον οποίο θα εγκατασταθούν όλα τα χειριστήρια.
Στη συνέχεια κατασκευάζονται οι τοίχοι και το κάτω μέρος του κουτιού και η δομή στερεώνεται μαζί με βίδες με αυτοκόλλητη τομή. Όταν το πλαίσιο είναι έτοιμο, μπορείτε να εγκαταστήσετε όλα τα ηλεκτρονικά μέσα.
Χειριστήρια, κεφαλές δείκτη, LED εγκαθίστανται στις θέσεις τους στον μπροστινό πίνακα, η πλακέτα τοποθετείται στο εσωτερικό της θήκης, το ψυγείο και ο ανεμιστήρας είναι τοποθετημένα στον πίσω πίνακα. Για την τοποθέτηση των LED χρησιμοποιούνται ειδικές βάσεις. Συνιστάται να αντιγράψετε τους ακροδέκτες εξόδου, ειδικά επειδή το επιτρέπει ο χώρος. Οι διαστάσεις της θήκης αποδείχτηκαν 290x200x120 mm· υπάρχει ακόμα πολύς ελεύθερος χώρος μέσα στη θήκη και, για παράδειγμα, ένας μετασχηματιστής για την τροφοδοσία ολόκληρης της συσκευής μπορεί να χωρέσει εκεί.
Ρυθμίσεις
Παρά τις πολλές αντιστάσεις κοπής, η ρύθμιση της τροφοδοσίας είναι αρκετά απλή. Πρώτα απ 'όλα, βαθμονομούμε το βολτόμετρο συνδέοντας ένα εξωτερικό στους ακροδέκτες εξόδου. Περιστρέφοντας την αντίσταση κοπής που συνδέεται σε σειρά με την κεφαλή δείκτη του βολτόμετρου, επιτυγχάνουμε ισότητα ενδείξεων. Στη συνέχεια συνδέουμε κάποιο φορτίο με ένα αμπερόμετρο στην έξοδο και βαθμονομούμε τον ενισχυτή shunt. Περιστρέφοντας καθεμία από τις τρεις αντιστάσεις δείκτη, επιτυγχάνουμε σύμπτωση στις ενδείξεις σε καθεμία από τις τρεις περιοχές μέτρησης του αμπερόμετρου - στην περίπτωσή μου είναι 50 mA, 500 mA και 5A. Στη συνέχεια, ρυθμίζουμε τα απαραίτητα ρεύματα προστασίας χρησιμοποιώντας τέσσερις αντιστάσεις κοπής. Αυτό δεν είναι δύσκολο να γίνει, δεδομένου ότι το τυπικό αμπερόμετρο είναι ήδη βαθμονομημένο και δείχνει το ακριβές ρεύμα. Σταδιακά αυξάνουμε την τάση (ταυτόχρονα αυξάνεται και το ρεύμα) και βλέπουμε σε ποιο ρεύμα ενεργοποιείται η προστασία. Στη συνέχεια, περιστρέφουμε κάθε μία από τις αντιστάσεις, ρυθμίζοντας τα τέσσερα απαιτούμενα ρεύματα προστασίας, μεταξύ των οποίων μπορείτε να κάνετε εναλλαγή χρησιμοποιώντας έναν διακόπτη ανατροπής. Τώρα το μόνο που μένει είναι να ρυθμίσετε το επιθυμητό όριο απόκρισης του αισθητήρα θερμοκρασίας του ψυγείου - η ρύθμιση έχει ολοκληρωθεί.
