Spēcīgs barošanas avots ar strāvas aizsardzību

Katrai personai, kas montē elektroniskās shēmas, ir nepieciešams universāls barošanas avots, kas ļauj mainīt izejas spriegumu plašā diapazonā, kontrolēt strāvu un, ja nepieciešams, izslēgt barošanas ierīci. Veikalos šādi laboratorijas barošanas avoti ir ļoti dārgi, taču jūs varat tos pats samontēt no parastajiem radio komponentiem.

Piedāvātajā barošanas avotā ietilpst:

• Sprieguma regulēšana līdz 24 voltiem;
• Slodzei pievadītā maksimālā strāva ir līdz 5 ampēriem;
• Strāvas aizsardzība ar vairāku fiksētu vērtību izvēli;
• Aktīvā dzesēšana darbam ar lielu strāvu;
• Ciparu strāvas un sprieguma indikatori;

Sprieguma regulatora ķēde

Vienkāršākā un pieejamākā sprieguma regulatora iespēja ir ķēde uz īpašas mikroshēmas, ko sauc par sprieguma stabilizatoru. Vispiemērotākais variants ir LM338, tas nodrošina maksimālo strāvu 5 A un minimālo izejas pulsāciju. Šeit ir piemēroti arī LM350 un LM317, taču maksimālā strāva šajā gadījumā būs attiecīgi 3 A un 1,5 A.Sprieguma regulēšanai tiek izmantots mainīgs rezistors, tā vērtība ir atkarīga no maksimālā sprieguma, kas jāiegūst izejā. Ja maksimālā nepieciešamā jauda ir 24 volti, ir nepieciešams mainīgs rezistors ar pretestību 4,3 kOhm. Šajā gadījumā jums ir jāņem standarta 4,7 kOhm potenciometrs un paralēli tam jāpievieno 47 kOhm konstante, kopējā pretestība būs aptuveni 4,3 kOhm. Lai darbinātu visu ķēdi, jums ir nepieciešams līdzstrāvas avots ar spriegumu 24–35 volti, manā gadījumā tas ir parasts transformators ar iebūvētu taisngriezi. Varat arī izmantot klēpjdatoru lādētājus vai citus dažādus impulsu avotus, kas ir piemēroti strāvai.

Šis sprieguma regulators ir lineārs, kas nozīmē, ka visa starpība starp ieejas un izejas spriegumu krīt uz vienu mikroshēmu un tiek izkliedēta uz tās siltuma veidā. Pie lielām strāvām tas ir ļoti svarīgi, tāpēc mikroshēma ir jāuzstāda uz liela radiatora; tam vislabāk piemērots datora procesora radiators, kas savienots pārī ar ventilatoru. Lai ventilators negrieztos visu laiku veltīgi, bet ieslēgtos tikai tad, kad radiators uzsilst, ir nepieciešams salikt nelielu temperatūras sensoru.

Ventilatora vadības ķēde

Tā pamatā ir NTC termistors, kura pretestība mainās atkarībā no temperatūras – temperatūrai paaugstinoties, pretestība ievērojami samazinās un otrādi. Operacionālais pastiprinātājs darbojas kā salīdzinājums, reģistrējot termistora pretestības izmaiņas. Kad tiek sasniegts darbības slieksnis, operētājsistēmas pastiprinātāja izejā parādās spriegums, tranzistors atbloķējas un iedarbina ventilatoru, līdz ar to iedegas ventilators. Gaismas diode. Apgriešanas rezistoru izmanto, lai pielāgotu reakcijas slieksni; tā vērtība jāizvēlas, pamatojoties uz termistora pretestību istabas temperatūrā. Pieņemsim, ka termistora pretestība ir 100 kOhm, apgriešanas rezistora nominālvērtībai šajā gadījumā jābūt aptuveni 150-200 kOhm. Šīs shēmas galvenā priekšrocība ir histerēzes klātbūtne, t.i. atšķirības starp ventilatora ieslēgšanas un izslēgšanas sliekšņiem. Pateicoties histerēzei, ventilators bieži neieslēdzas un neizslēdzas temperatūrā, kas ir tuvu slieksnim. Termistors tiek pieslēgts tieši pie radiatora un uzstādīts jebkurā ērtā vietā.

Strāvas aizsardzības ķēde

Varbūt vissvarīgākā visa barošanas avota daļa ir strāvas aizsardzība. Tas darbojas šādi: sprieguma kritums pāri šuntam (0,1 Ohm rezistors) tiek pastiprināts līdz 7-9 voltu līmenim un tiek salīdzināts ar atsauci, izmantojot salīdzinājumu. Atsauces spriegumu salīdzināšanai nosaka četri apgriešanas rezistori diapazonā no nulles līdz 12 voltiem, darbības pastiprinātāja ieeja ir savienota ar rezistoriem caur 4 pozīciju flip slēdzi. Tādējādi, mainot biskvīta slēdža pozīciju, mēs varam izvēlēties no 4 iepriekš iestatītām aizsardzības strāvu opcijām. Piemēram, varat iestatīt šādas vērtības: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Ja tiek pārsniegta ar slīdslēdzi iestatītā strāva, aizsardzība darbosies, spriegums pārtrauks plūst uz izeju un Gaismas diode. Lai atiestatītu aizsardzību, vienkārši īsi nospiediet pogu, un atkal parādīsies izejas spriegums.Piektais apgriešanas rezistors ir nepieciešams, lai iestatītu pastiprinājumu (jutību); tas jāiestata tā, lai ar strāvu caur 1 ampēra šuntu spriegums operētājsistēmas pastiprinātāja izejā būtu aptuveni 1-2 volti. Aizsardzības histerēzes iestatīšanas rezistors ir atbildīgs par ķēdes fiksācijas “skaidrību”, tas ir jāpielāgo, ja izejas spriegums nepazūd pilnībā.Šī shēma ir laba, jo tai ir augsts reakcijas ātrums, uzreiz ieslēdzot aizsardzību kad strāva ir pārsniegta.

Strāvas un sprieguma displeja vienība

Lielākā daļa laboratorijas barošanas avotu ir aprīkoti ar digitāliem voltmetriem un ampērmetriem, kas displejā parāda vērtības kā skaitļus. Šī opcija ir kompakta un nodrošina labu rādījumu precizitāti, taču ir pilnīgi neērta lasīšanai. Tāpēc indikācijai tika nolemts izmantot bultu uzgaļus, kuru rādījumi ir viegli un patīkami uztverami. Voltmetra gadījumā viss ir vienkārši - tas ir savienots ar barošanas avota izejas spailēm caur apgriešanas rezistoru ar pretestību aptuveni 1-2 MOhm. Pareizai ampērmetra darbībai ir nepieciešams šunta pastiprinātājs, kura shēma ir parādīta zemāk.

Pastiprinājuma regulēšanai ir nepieciešams apgriešanas rezistors, vairumā gadījumu pietiek atstāt to vidējā stāvoklī (apmēram 20-25 kOhm). Rādītāja galviņa ir savienota caur biskvīta slēdzi, ar kuru var izvēlēties vienu no trim triminga rezistoriem, ar kuru palīdzību tiek iestatīta maksimālā ampērmetra novirzes strāva. Tādējādi ampērmetrs var darboties trīs diapazonos - līdz 50 mA, līdz 500 mA, līdz 5A, tas nodrošina maksimālu rādījumu precizitāti pie jebkuras slodzes strāvas.

Barošanas paneļa montāža

Tagad, kad ir ņemti vērā visi teorētiskie aspekti, mēs varam sākt montēt konstrukcijas elektronisko daļu. Visi barošanas bloka elementi - sprieguma regulators, radiatora temperatūras sensors, aizsardzības bloks, šunta pastiprinātājs ampērmetram - ir salikti uz vienas plates, kuras izmēri ir 100x70 mm. Plāksne ir izgatavota pēc LUT metodes, zemāk ir vairākas fotogrāfijas no ražošanas procesa.

Strāvas ceļus, pa kuriem plūst slodzes strāva, vēlams skārdināt ar biezu lodēšanas kārtu, lai samazinātu pretestību. Pirmkārt, uz tāfeles tiek uzstādītas mazas detaļas.

Pēc tam visas pārējās sastāvdaļas. 78L12 mikroshēma, kas darbina temperatūras sensoru un dzesētāju, jāuzstāda uz maza radiatora, kuram vieta ir paredzēta iespiedshēmas platē. Visbeidzot uz tāfeles tiek pielodēti vadi, uz kuriem ventilators, termistors, aizsardzības atiestatīšanas poga, cepumu slēdži, Gaismas diodes, LM338 mikroshēma, sprieguma ieeja un izeja. Sprieguma ievadi visērtāk pieslēgt caur līdzstrāvas savienotāju, taču jāņem vērā, ka tam jānodrošina liela strāva. Visi strāvas vadi jāizmanto ar strāvai atbilstošu šķērsgriezumu, vēlams vara. Plus izvade no iespiedshēmas plates nonāk izejas spailēs nevis tieši, bet caur pārslēgšanas slēdzi ar divām kontaktu grupām. Otrā grupa ieslēdzas un izslēdzas Gaismas diode, kas norāda, vai spailēm tiek piegādāts spriegums.

Korpusa montāža

Korpusu var atrast gatavu vai salikt pats. Jūs varat to izgatavot, piemēram, no saplākšņa un kokšķiedru plātnes, kā es to darīju. Vispirms tiek izgriezts taisnstūrveida priekšējais panelis, uz kura tiks uzstādītas visas vadības ierīces.

Pēc tam tiek izgatavotas kastes sienas un dibens, un konstrukcija tiek piestiprināta kopā ar pašvītņojošām skrūvēm. Kad rāmis ir gatavs, jūs varat uzstādīt visu elektroniku iekšpusē.

Vadības ierīces, rādītāju galviņas, Gaismas diodes ir uzstādīti savās vietās priekšējā panelī, dēlis ir ievietots korpusa iekšpusē, radiators un ventilators ir uzstādīti uz aizmugurējā paneļa. Gaismas diožu uzstādīšanai tiek izmantoti speciāli turētāji. Ir ieteicams dublēt izvades spailes, jo īpaši tāpēc, ka to atļauj vieta. Korpusa izmēri izrādījās 290x200x120 mm, korpusa iekšpusē vēl ir daudz brīvas vietas, un, piemēram, tur var ietilpt transformators visas ierīces barošanai.

Iestatījumi

Neskatoties uz daudzajiem trimmera rezistoriem, barošanas avota iestatīšana ir diezgan vienkārša. Pirmkārt, mēs kalibrējam voltmetru, pievienojot ārēju izejas spailēm. Pagriežot apgriešanas rezistoru, kas virknē savienots ar voltmetra rādītāja galvu, mēs panākam rādījumu vienādību. Tad mēs pievienojam izejai kādu slodzi ar ampērmetru un kalibrējam šunta pastiprinātāju. Pagriežot katru no trim apakšindeksa rezistoriem, mēs panākam rādījumu sakritību katrā no trim ampērmetra mērījumu diapazoniem - manā gadījumā tas ir 50 mA, 500 mA un 5A. Tālāk mēs iestatām nepieciešamās aizsardzības strāvas, izmantojot četrus apgriešanas rezistorus. To nav grūti izdarīt, ņemot vērā, ka standarta ampērmetrs jau ir kalibrēts un parāda precīzu strāvu. Mēs pakāpeniski palielinām spriegumu (vienlaikus palielinās arī strāva) un skatāmies, pie kādas strāvas tiek iedarbināta aizsardzība. Pēc tam mēs pagriežam katru no rezistoriem, iestatot četras nepieciešamās aizsardzības strāvas, starp kurām var pārslēgties, izmantojot flip slēdzi. Tagad atliek tikai iestatīt vēlamo radiatora temperatūras sensora reakcijas slieksni - iestatīšana ir pabeigta.

Skatīties video