Kraftig strømforsyning med strømbeskyttelse

Hver person som setter sammen elektroniske kretser trenger en universell strømkilde som lar dem variere utgangsspenningen over et bredt spekter, kontrollere strømmen og om nødvendig slå av den drevne enheten. I butikker er slike laboratoriestrømforsyninger svært dyre, men du kan sette sammen en selv fra vanlige radiokomponenter.

Den presenterte strømforsyningen inkluderer:

• Spenningsjustering opp til 24 volt;
• Den maksimale strømmen som leveres til lasten er opptil 5 ampere;
• Strømbeskyttelse med valg av flere faste verdier;
• Aktiv kjøling for drift ved høye strømmer;
• Skivestrøm og spenningsindikatorer;

Spenningsregulatorkrets

Det enkleste og rimeligste alternativet for en spenningsregulator er en krets på en spesiell mikrokrets kalt en spenningsstabilisator. Det mest passende alternativet er LM338, det gir en maksimal strøm på 5 A og et minimum av utgangsrippel. LM350 og LM317 er også egnet her, men den maksimale strømmen i dette tilfellet vil være henholdsvis 3 A og 1,5 A.En variabel motstand brukes til å regulere spenningen; verdien avhenger av den maksimale spenningen som kreves for å oppnås ved utgangen. Hvis maksimal utgangseffekt er 24 volt, kreves en variabel motstand med en motstand på 4,3 kOhm. I dette tilfellet må du ta et standard 4,7 kOhm potensiometer og koble en 47 kOhm konstant parallelt med det, den totale motstanden vil være omtrent 4,3 kOhm. For å drive hele kretsen trenger du en DC-kilde med en spenning på 24-35 volt, i mitt tilfelle er dette en vanlig transformator med innebygd likeretter. Du kan også bruke bærbare ladere eller andre ulike pulskilder som passer for strøm.

Denne spenningsregulatoren er lineær, noe som betyr at hele forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen faller på én brikke og avledes på den i form av varme. Ved høye strømmer er dette svært kritisk, så mikrokretsen må installeres på en stor radiator; en radiator fra en dataprosessor, sammen med en vifte, er best egnet for dette. For å sikre at viften ikke snurrer forgjeves hele tiden, men slår seg på bare når radiatoren varmes opp, er det nødvendig å montere en liten temperatursensor.

Viftekontrollkrets

Den er basert på en NTC-termistor, hvis motstand varierer avhengig av temperaturen - når temperaturen øker, synker motstanden betydelig, og omvendt. Operasjonsforsterkeren fungerer som en komparator, og registrerer endringer i termistorens motstand. Når driftsterskelen er nådd, vises spenning ved utgangen av op-ampen, transistoren låser opp og starter viften, sammen med at viften lyser opp. Lysdiode. Trimmemotstanden brukes til å justere responsterskelen; verdien bør velges basert på motstanden til termistoren ved romtemperatur. La oss si at termistoren har en motstand på 100 kOhm, trimmemotstanden bør i dette tilfellet ha en nominell verdi på omtrent 150-200 kOhm. Hovedfordelen med denne ordningen er tilstedeværelsen av hysterese, dvs. forskjeller mellom tersklene for å slå viften av og på. Takket være hysterese slår ikke viften seg på og av ofte ved temperaturer nær terskelen. Termistoren kobles direkte til radiatoren og installeres på et passende sted.

Strømbeskyttelseskrets

Den kanskje viktigste delen av hele strømforsyningen er strømbeskyttelsen. Det fungerer som følger: Spenningsfallet over shunten (0,1 Ohm motstand) forsterkes til et nivå på 7-9 volt og sammenlignes med referansen ved hjelp av en komparator. Referansespenningen for sammenligning er satt av fire trimmemotstander i området fra null til 12 volt, inngangen til operasjonsforsterkeren er koblet til motstandene gjennom en 4-posisjons vippebryter. Ved å endre posisjonen til kjeksbryteren kan vi således velge mellom 4 forhåndsinnstilte alternativer for beskyttelsesstrømmer. For eksempel kan du stille inn følgende verdier: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Hvis strømmen som er satt av skyvebryteren overskrides, vil beskyttelsen fungere, spenningen vil slutte å strømme til utgangen og Lysdiode. For å tilbakestille beskyttelsen, trykk bare kort på knappen, utgangsspenningen vises igjen.Den femte trimmemotstanden er nødvendig for å stille inn forsterkningen (følsomheten); den må stilles inn slik at med en strøm gjennom shunten på 1 Ampere er spenningen ved utgangen av op-ampen omtrent 1-2 volt. Hysterese-innstillingsmotstanden for beskyttelsen er ansvarlig for "klarheten" av kretsens låsing; den må justeres hvis utgangsspenningen ikke forsvinner helt. Denne kretsen er god fordi den har høy responshastighet, og slår på beskyttelsen umiddelbart når strømmen overskrides.

Strøm- og spenningsvisningsenhet

De fleste laboratoriestrømforsyninger er utstyrt med digitale voltmetre og amperemetre som viser verdier som tall på en skjerm. Dette alternativet er kompakt og gir god avlesningsnøyaktighet, men er helt upraktisk å lese. Derfor ble det besluttet å bruke pilhoder for indikasjon, hvis avlesninger er enkle og behagelige å oppfatte. Når det gjelder et voltmeter, er alt enkelt - det er koblet til utgangsterminalene til strømforsyningen gjennom en trimmemotstand med en motstand på omtrent 1-2 MOhm. For riktig drift av amperemeteret kreves en shuntforsterker, hvis krets er vist nedenfor.

En trimmotstand er nødvendig for å justere forsterkningen; i de fleste tilfeller er det nok å la den stå i midtposisjon (omtrent 20-25 kOhm). Pekerhodet er koblet til via en kjeksbryter, som du kan velge en av tre trimmemotstander med, ved hjelp av hvilken den maksimale avviksstrømmen til amperemeteret stilles inn. Dermed kan amperemeteret operere i tre områder - opptil 50 mA, opptil 500 mA, opptil 5A, dette sikrer maksimal nøyaktighet av avlesninger ved enhver belastningsstrøm.

Strømforsyningskortenhet

Nå som alle teoretiske aspekter er tatt i betraktning, kan vi begynne å sette sammen den elektroniske delen av strukturen. Alle elementene i strømforsyningen - spenningsregulator, radiatortemperatursensor, beskyttelsesenhet, shuntforsterker for amperemeteret - er satt sammen på ett brett, hvis dimensjoner er 100x70 mm. Brettet er laget ved hjelp av LUT-metoden; nedenfor er flere bilder av produksjonsprosessen.

Det er tilrådelig å tinne kraftbanene som laststrømmen flyter langs med et tykt lag loddemetall for å redusere motstanden. Først installeres små deler på brettet.

Etter det alle andre komponenter. 78L12-brikken, som driver temperatursensoren og kjøleren, må installeres på en liten radiator, stedet for det er gitt på kretskortet. Til slutt loddes ledninger på brettet, hvor viften, termistoren, beskyttelsesreset-knappen, kjeksbrytere, LED-er, LM338-brikke, spenningsinngang og utgang. Det er mest praktisk å koble spenningsinngangen via en DC-kontakt, men det må tas hensyn til at den må gi stor strøm. Alle strømledninger må brukes med et tverrsnitt som passer for strømmen, fortrinnsvis kobber. Plussutgangen fra kretskortet går ikke direkte til utgangsterminalene, men gjennom en vippebryter med to grupper av kontakter. Den andre gruppen slås av og på Lysdiode, som indikerer om spenning leveres til terminalene.

Boligmontering

Kofferten kan enten finnes ferdig eller monteres selv. Du kan lage den for eksempel av kryssfiner og fiberplater, slik jeg gjorde. Først av alt er et rektangulært frontpanel kuttet ut, hvor alle kontrollene vil bli installert.

Deretter lages veggene og bunnen av boksen, og strukturen festes sammen med selvskruende skruer. Når rammen er klar, kan du installere all elektronikk inni.

Kontroller, pekerhoder, LED-er er installert på sine steder i frontpanelet, brettet er plassert inne i saken, radiator og vifte er montert på bakpanelet. Spesielle holdere brukes til å montere lysdioder. Det anbefales å duplisere utgangsterminalene, spesielt siden plassen tillater det. Dimensjonene på saken viste seg å være 290x200x120 mm; det er fortsatt mye ledig plass inne i saken, og for eksempel kan en transformator for å drive hele enheten passe der.

Innstillinger

Til tross for de mange trimmermotstandene er det ganske enkelt å sette opp strømforsyningen. Først av alt kalibrerer vi voltmeteret ved å koble en ekstern til utgangsterminalene. Ved å rotere trimmemotstanden koblet i serie med pekerhodet til voltmeteret, oppnår vi lik avlesning. Deretter kobler vi litt last med et amperemeter til utgangen og kalibrerer shuntforsterkeren. Ved å rotere hver av de tre subscript-motstandene oppnår vi tilfeldigheter i avlesningene på hvert av de tre måleområdene til amperemeteret – i mitt tilfelle er det 50 mA, 500 mA og 5A. Deretter setter vi de nødvendige beskyttelsesstrømmene ved hjelp av fire trimmemotstander. Dette er ikke vanskelig å gjøre, gitt at standard amperemeter allerede er kalibrert og viser den nøyaktige strømmen. Vi øker gradvis spenningen (samtidig øker også strømmen) og ser ved hvilken strøm beskyttelsen utløses. Deretter roterer vi hver av motstandene og stiller inn de fire nødvendige beskyttelsesstrømmene, som du kan bytte mellom med en vippebryter. Nå gjenstår det bare å stille inn ønsket responsterskel for radiatortemperatursensoren - oppsettet er fullført.

Se videoen