Tehokas virtalähde virtasuojalla

Jokainen elektroniikkapiirejä kokoava henkilö tarvitsee yleisen virtalähteen, jonka avulla he voivat vaihdella lähtöjännitettä laajalla alueella, ohjata virtaa ja tarvittaessa sammuttaa virtalähteen. Kaupoissa tällaiset laboratoriovirtalähteet ovat erittäin kalliita, mutta voit koota sellaisen itse tavallisista radiokomponenteista.

Esitetty virtalähde sisältää:

• Jännitteen säätö 24 volttiin asti;
• Kuormaan syötettävä enimmäisvirta on enintään 5 ampeeria;
• Virtasuojaus useiden kiinteiden arvojen valinnalla;
• Aktiivinen jäähdytys toimimaan suurilla virroilla;
• Valintavirran ja jännitteen ilmaisimet;

Jännitteensäätimen piiri

Yksinkertaisin ja edullisin vaihtoehto jännitteensäätimelle on piiri erityisellä mikropiirillä, jota kutsutaan jännitteen stabilisaattoriksi. Sopivin vaihtoehto on LM338, se tarjoaa maksimivirran 5 A ja minimilähdön aaltoilua. LM350 ja LM317 sopivat myös tähän, mutta maksimivirta on tässä tapauksessa 3 A ja 1,5 A.Jännitteen säätämiseen käytetään muuttuvaa vastusta, jonka arvo riippuu lähdössä saavutettavasta maksimijännitteestä. Jos vaadittava enimmäisteho on 24 volttia, tarvitaan säädettävä vastus, jonka resistanssi on 4,3 kOhm. Tässä tapauksessa sinun on otettava tavallinen 4,7 kOhm potentiometri ja kytkettävä sen kanssa 47 kOhm vakio, kokonaisvastus on noin 4,3 kOhm. Koko piirin syöttämiseksi tarvitset tasavirtalähteen, jonka jännite on 24-35 volttia, minun tapauksessani tämä on tavallinen muuntaja, jossa on sisäänrakennettu tasasuuntaaja. Voit myös käyttää kannettavan tietokoneen latureita tai muita erilaisia ​​virralle sopivia pulssilähteitä.

Tämä jännitteensäädin on lineaarinen, mikä tarkoittaa, että koko tulo- ja lähtöjännitteen välinen ero putoaa yhdelle sirulle ja hajoaa sille lämmön muodossa. Suurilla virroilla tämä on erittäin kriittistä, joten mikropiiri on asennettava suurelle jäähdyttimelle; tähän sopii parhaiten tietokoneen prosessorin jäähdytin yhdistettynä tuulettimeen. Sen varmistamiseksi, että tuuletin ei pyöri koko ajan turhaan, vaan käynnistyy vain, kun jäähdytin lämpenee, on tarpeen koota pieni lämpötila-anturi.

Tuulettimen ohjauspiiri

Se perustuu NTC-termistoriin, jonka vastus vaihtelee lämpötilan mukaan - lämpötilan noustessa resistanssi pienenee merkittävästi ja päinvastoin. Operaatiovahvistin toimii komparaattorina ja rekisteröi termistorin resistanssin muutokset. Kun toimintakynnys saavutetaan, operaatiovahvistimen lähtöön ilmestyy jännite, transistori avautuu ja käynnistää tuulettimen, minkä myötä tuuletin syttyy. Valodiodi. Trimmausvastusta käytetään vastekynnyksen säätämiseen, sen arvo tulee valita termistorin resistanssin perusteella huoneenlämpötilassa. Oletetaan, että termistorin resistanssi on 100 kOhm, trimmausvastuksen nimellisarvon tulisi tässä tapauksessa olla noin 150-200 kOhm. Tämän järjestelmän tärkein etu on hystereesin läsnäolo, ts. erot tuulettimen käynnistyksen ja sammutuksen kynnysarvojen välillä. Hystereesin ansiosta puhallin ei kytkeydy päälle ja pois usein, kun lämpötila on lähellä kynnystä. Termistori kytketään suoraan patteriin ja asennetaan mihin tahansa sopivaan paikkaan.

Virran suojapiiri

Ehkä tärkein osa koko virtalähdettä on virtasuojaus. Se toimii seuraavasti: jännitehäviö shuntin yli (0,1 ohmin vastus) vahvistetaan tasolle 7-9 volttia ja sitä verrataan referenssiin vertailijan avulla. Vertailun referenssijännite asetetaan neljällä trimmausvastuksella alueella nollasta 12 volttiin, operaatiovahvistimen tulo on kytketty vastuksiin 4-asentoisen flip-kytkimen kautta. Siten muuttamalla keksikytkimen asentoa voimme valita 4 esiasetetusta suojavirtojen vaihtoehdosta. Voit esimerkiksi asettaa seuraavat arvot: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Jos liukukytkimellä asetettu virta ylittyy, suojaus toimii, jännite lakkaa virtaamasta lähtöön ja Valodiodi. Voit nollata suojauksen painamalla painiketta lyhyesti, jolloin lähtöjännite tulee uudelleen näkyviin.Viides trimmausvastus on tarpeen vahvistuksen (herkkyyden) asettamiseksi; se on asetettava niin, että 1 ampeerin shuntin läpi kulkevalla virralla jännite operaatiovahvistimen lähdössä on noin 1-2 volttia. Suojauksen hystereesin asetusvastus vastaa piirin lukituksen ”selvyydestä”, sitä on säädettävä, jos lähtöjännite ei katoa kokonaan. Tämä piiri on hyvä, koska sillä on korkea vastenopeus, jolloin suojaus kytkeytyy välittömästi päälle kun virta ylittyy.

Virran ja jännitteen näyttöyksikkö

Useimmat laboratoriovirtalähteet on varustettu digitaalisilla volttimittarilla ja ampeerimittareilla, jotka näyttävät arvot numeroina näytöllä. Tämä vaihtoehto on kompakti ja tarjoaa hyvän lukemien tarkkuuden, mutta se on täysin hankala lukea. Tästä syystä indikaatioon päätettiin käyttää nuolenpäitä, joiden lukemat on helppo ja miellyttävä havaita. Volttimittarin tapauksessa kaikki on yksinkertaista - se on kytketty virtalähteen lähtöliittimiin trimmausvastuksen kautta, jonka resistanssi on noin 1-2 MOhm. Ampeerimittarin oikeaan toimintaan tarvitaan shunttivahvistin, jonka piiri on esitetty alla.

Vahvistuksen säätämiseen tarvitaan trimmivastus, useimmissa tapauksissa riittää, että se jätetään keskiasentoon (noin 20-25 kOhm). Osoitinpää on kytketty keksikytkimellä, jolla voit valita yhden kolmesta trimmausvastuksesta, joiden avulla asetetaan ampeerimittarin maksimipoikkeamavirta. Siten ampeerimittari voi toimia kolmella alueella - jopa 50 mA, jopa 500 mA, jopa 5A, mikä varmistaa lukemien maksimaalisen tarkkuuden millä tahansa kuormitusvirralla.

Virtalähdelevyn kokoonpano

Nyt kun kaikki teoreettiset näkökohdat on otettu huomioon, voidaan aloittaa rakenteen elektronisen osan kokoaminen. Kaikki virtalähteen elementit - jännitesäädin, patterin lämpötila-anturi, suojayksikkö, ampeerimittarin shunttivahvistin - on koottu yhdelle levylle, jonka mitat ovat 100x70 mm. Levy on valmistettu LUT-menetelmällä, alla on useita valokuvia valmistusprosessista.

Tehoreitit, joita pitkin kuormitusvirta kulkee, on suositeltavaa tinata paksulla juotekerroksella vastuksen vähentämiseksi. Ensin levylle asennetaan pienet osat.

Sen jälkeen kaikki muut komponentit. Lämpötila-anturia ja jäähdytintä syöttävä 78L12-siru on asennettava pieneen patteriin, jonka paikka on piirilevyllä. Lopuksi levylle juotetaan johdot, joissa tuuletin, termistori, suojauksen palautuspainike, keksikytkimet, LEDit, LM338-siru, jännitteen tulo ja lähtö. Jännitetulo on kätevintä kytkeä tasavirtaliittimen kautta, mutta on otettava huomioon, että sen tulee tuottaa suuri virta. Kaikkia virtajohtoja tulee käyttää poikkileikkaukseltaan sopivalla virralla, mieluiten kuparilla. Painetun piirilevyn plus-lähtö ei mene ulostuloliittimiin suoraan, vaan vaihtokytkimen kautta, jossa on kaksi kosketinryhmää. Toinen ryhmä kytkeytyy päälle ja pois päältä Valodiodi, joka osoittaa, syötetäänkö liittimiin jännitettä.

Asunnon kokoonpano

Kotelo löytyy joko valmiina tai koottu itse. Voit tehdä sen esimerkiksi vanerista ja kuitulevystä, kuten tein. Ensinnäkin leikataan suorakaiteen muotoinen etupaneeli, johon kaikki ohjaimet asennetaan.

Sitten valmistetaan laatikon seinät ja pohja, ja rakenne kiinnitetään yhteen itsekierteittävillä ruuveilla. Kun runko on valmis, voit asentaa kaiken elektroniikan sisälle.

Säätimet, osoitinpäät, LEDit on asennettu paikoilleen etupaneeliin, levy sijoitetaan kotelon sisään, jäähdytin ja tuuletin on asennettu takapaneeliin. LED-valojen kiinnittämiseen käytetään erityisiä pidikkeitä. On suositeltavaa kopioida lähtöliittimet, varsinkin kun tilaa riittää. Kotelon mitat osoittautuivat 290x200x120 mm, kotelon sisällä on vielä paljon vapaata tilaa ja sinne mahtuu esimerkiksi muuntaja koko laitteen virtaa varten.

asetukset

Monista trimmerin vastuksista huolimatta virransyötön asentaminen on melko yksinkertaista. Ensinnäkin kalibroimme volttimittarin kytkemällä ulkoisen mittarin lähtöliittimiin. Pyöritämällä trimmausvastusta, joka on kytketty sarjaan volttimittarin osoitinpään kanssa, saavutamme lukemien yhtäläisyyden. Sitten kytkemme ampeerimittarilla kuormaa ulostuloon ja kalibroimme shunttivahvistimen. Pyörittämällä kutakin kolmesta alaindeksivastuksesta saavutamme ampeerimittarin jokaisella kolmella mittausalueella lukemien yhtäläisyyden - minun tapauksessani se on 50 mA, 500 mA ja 5A. Seuraavaksi asetimme tarvittavat suojavirrat käyttämällä neljää trimmausvastusta. Tämä ei ole vaikea tehdä, koska vakioampeerimittari on jo kalibroitu ja näyttää tarkan virran. Lisäämme vähitellen jännitettä (samaan aikaan myös virta kasvaa) ja katsomme, millä virralla suoja laukeaa. Sitten pyöritämme kutakin vastusta asettamalla neljä vaadittua suojavirtaa, joiden välillä voit vaihtaa kääntökytkimellä. Nyt on vain asetettava jäähdyttimen lämpötila-anturin haluttu vastekynnys - asennus on valmis.

Katso video