Svaka osoba koja sastavlja elektroničke sklopove treba univerzalni izvor napajanja koji mu omogućuje variranje izlaznog napona u širokom rasponu, kontrolu struje i, ako je potrebno, isključivanje napajanog uređaja. U trgovinama su takva laboratorijska napajanja vrlo skupa, ali možete ih sami sastaviti od uobičajenih radio komponenti.
Predstavljeno napajanje uključuje:
- Podešavanje napona do 24 volta;
- Maksimalna struja koja se dovodi do opterećenja je do 5 ampera;
- Strujna zaštita s izborom nekoliko fiksnih vrijednosti;
- Aktivno hlađenje za rad pri velikim strujama;
- Pokazivači struje i napona;
Krug regulatora napona
Najjednostavnija i najpovoljnija opcija za regulator napona je krug na posebnom mikrokrugu koji se naziva stabilizator napona. Najprikladnija opcija je LM338, pruža maksimalnu struju od 5 A i minimalnu izlaznu valovitost. Ovdje su također prikladni LM350 i LM317, ali maksimalna struja u ovom slučaju bit će 3 A, odnosno 1,5 A.Za regulaciju napona koristi se promjenjivi otpornik čija vrijednost ovisi o maksimalnom naponu koji je potrebno dobiti na izlazu. Ako je maksimalni potrebni izlaz 24 volta, potreban je promjenjivi otpornik s otporom od 4,3 kOhm. U ovom slučaju morate uzeti standardni potenciometar od 4,7 kOhm i paralelno s njim spojiti konstantu od 47 kOhm, ukupni otpor će biti otprilike 4,3 kOhm. Za napajanje cijelog kruga potreban vam je istosmjerni izvor s naponom od 24-35 volti, u mom slučaju to je obični transformator s ugrađenim ispravljačem. Također možete koristiti punjače za prijenosna računala ili druge različite izvore impulsa koji su prikladni za struju.
Ovaj regulator napona je linearan, što znači da cjelokupna razlika između ulaznog i izlaznog napona pada na jedan čip i na njemu se rasipa u obliku topline. Pri velikim strujama to je vrlo kritično, tako da se mikro krug mora instalirati na veliki radijator; za to je najprikladniji radijator iz računalnog procesora, uparen s ventilatorom. Kako bi se osiguralo da se ventilator ne vrti cijelo vrijeme uzalud, već se uključuje samo kada se radijator zagrije, potrebno je sastaviti mali senzor temperature.
Upravljački krug ventilatora
Temelji se na NTC termistoru, čiji otpor varira ovisno o temperaturi - kako temperatura raste, otpor se značajno smanjuje i obrnuto. Operacijsko pojačalo djeluje kao komparator, registrirajući promjene u otporu termistora. Kada se dostigne prag rada, na izlazu op-amp se pojavljuje napon, tranzistor se otključava i pokreće ventilator, uz koji se pali ventilator. Dioda koja emitira svjetlo. Otpornik za podešavanje koristi se za podešavanje praga odziva; njegovu vrijednost treba odabrati na temelju otpora termistora na sobnoj temperaturi. Recimo da termistor ima otpor od 100 kOhm, otpornik za podrezivanje u ovom slučaju trebao bi imati nominalnu vrijednost od približno 150-200 kOhm. Glavna prednost ove sheme je prisutnost histereze, tj. razlike između pragova za uključivanje i isključivanje ventilatora. Zahvaljujući histerezi, ventilator se ne uključuje i gasi često na temperaturama blizu praga. Termistor je spojen izravno na radijator i instaliran na bilo kojem prikladnom mjestu.
Strujni zaštitni krug
Možda najvažniji dio cjelokupnog napajanja je strujna zaštita. Radi na sljedeći način: pad napona preko shunta (otpornik od 0,1 Ohma) pojačava se na razinu od 7-9 volti i uspoređuje se s referentnim pomoću komparatora. Referentni napon za usporedbu postavljen je pomoću četiri otpornika za podešavanje u rasponu od nula do 12 volti, ulaz operacijskog pojačala povezan je s otpornicima preko sklopke s 4 položaja. Tako promjenom položaja biskvitne sklopke možemo birati između 4 unaprijed postavljene opcije struja zaštite. Na primjer, možete postaviti sljedeće vrijednosti: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Ako se prekorači struja postavljena kliznim prekidačem, zaštita će raditi, napon će prestati teći do izlaza i Dioda koja emitira svjetlo. Za poništavanje zaštite samo kratko pritisnite tipku, ponovno će se pojaviti izlazni napon.Peti otpornik za podešavanje potreban je za postavljanje pojačanja (osjetljivosti); mora se postaviti tako da sa strujom kroz shunt od 1 ampera napon na izlazu op-amp bude približno 1-2 volta. Otpornik za podešavanje histereze za zaštitu odgovoran je za "čistoću" zaključavanja kruga; treba ga podesiti ako izlazni napon ne nestane u potpunosti. Ovaj krug je dobar jer ima veliku brzinu odziva, trenutno uključuje zaštitu kada je struja prekoračena.
Jedinica za prikaz struje i napona
Većina laboratorijskih izvora napajanja opremljena je digitalnim voltmetrima i ampermetrima koji prikazuju vrijednosti kao brojeve na zaslonu. Ova je opcija kompaktna i pruža dobru točnost očitanja, ali je potpuno nezgodna za čitanje. Zbog toga je odlučeno da se za indikaciju koriste vrhovi strelica, čija su očitanja laka i ugodna za percipiranje. U slučaju voltmetra, sve je jednostavno - spojen je na izlazne stezaljke napajanja preko otpornika za podrezivanje s otporom od približno 1-2 MOhm. Za ispravan rad ampermetra potrebno je šantno pojačalo čiji je krug prikazan u nastavku.
Za podešavanje pojačanja potreban je trim otpornik, u većini slučajeva dovoljno ga je ostaviti u srednjem položaju (otprilike 20-25 kOhm). Glava kazaljke je spojena preko biskvitne sklopke, s kojom se može odabrati jedan od tri trimerna otpornika, uz pomoć kojih se podešava maksimalna struja odstupanja ampermetra. Dakle, ampermetar može raditi u tri raspona - do 50 mA, do 500 mA, do 5A, što osigurava maksimalnu točnost očitanja pri bilo kojoj struji opterećenja.
Sklop ploče za napajanje
Isprintana matična ploča:Sada kada su svi teorijski aspekti uzeti u obzir, možemo početi sastavljati elektronički dio strukture. Svi elementi napajanja - regulator napona, senzor temperature radijatora, zaštitna jedinica, shunt pojačalo za ampermetar - sastavljeni su na jednoj ploči, čije su dimenzije 100x70 mm. Ploča je izrađena LUT metodom, au nastavku je nekoliko fotografija procesa izrade.
Preporučljivo je pokositriti staze napajanja duž kojih teče struja opterećenja debelim slojem lema kako bi se smanjio otpor. Prvo se na ploču ugrađuju mali dijelovi.
Nakon toga sve ostale komponente. Čip 78L12, koji napaja senzor temperature i hladnjak, mora biti instaliran na malom radijatoru, čije je mjesto predviđeno na tiskanoj pločici. Na kraju, žice su zalemljene na pločicu, na kojoj su ventilator, termistor, tipka za resetiranje zaštite, biskvitni prekidači, LED diode, LM338 čip, naponski ulaz i izlaz. Naponski ulaz najpovoljnije je spojiti preko DC konektora, ali treba voditi računa da on mora osigurati veliku struju. Sve žice za napajanje moraju se koristiti s presjekom koji odgovara struji, po mogućnosti bakrene. Plus izlaz s tiskane ploče ide na izlazne stezaljke ne izravno, već preko prekidača s dvije grupe kontakata. Druga grupa se uključuje i isključuje Dioda koja emitira svjetlo, koji pokazuje da li se na stezaljkama dovodi napon.
Montaža kućišta
Kućište možete pronaći već spremno ili sami sastaviti. Možete ga napraviti, na primjer, od šperploče i vlaknaste ploče, kao što sam ja učinio. Prije svega, izrezana je pravokutna prednja ploča na kojoj će biti instalirane sve kontrole.
Zatim se izrađuju zidovi i dno kutije, a konstrukcija se pričvršćuje zajedno sa samoreznim vijcima. Kada je okvir spreman, možete instalirati svu elektroniku unutra.
Kontrole, glave pokazivača, LED diode ugrađeni su na svoja mjesta na prednjoj ploči, ploča je smještena unutar kućišta, radijator i ventilator su postavljeni na stražnjoj ploči. Za montažu LED dioda koriste se posebni držači. Preporučljivo je duplicirati izlazne stezaljke, pogotovo jer to prostor dopušta. Ispostavilo se da su dimenzije kućišta 290x200x120 mm, u kućištu još uvijek ima puno slobodnog prostora, a tamo može stati, na primjer, transformator za napajanje cijelog uređaja.
postavke
Unatoč brojnim trimer otpornicima, postavljanje napajanja je vrlo jednostavno. Prije svega, kalibriramo voltmetar spajanjem vanjskog na izlazne stezaljke. Okretanjem otpornika za podešavanje spojenog u seriju s glavom kazaljke voltmetra postižemo jednakost očitanja. Zatim spojimo neko opterećenje s ampermetrom na izlaz i kalibriramo shunt pojačalo. Okretanjem svakog od tri indeksna otpornika postižemo podudarnost očitanja na svakom od tri mjerna područja ampermetra - u mom slučaju to je 50 mA, 500 mA i 5A. Zatim postavljamo potrebne zaštitne struje pomoću četiri otpornika za podešavanje. To nije teško učiniti, s obzirom da je standardni ampermetar već kalibriran i pokazuje točnu struju. Postupno povećavamo napon (istodobno se povećava i struja) i vidimo pri kojoj struji se aktivira zaštita. Zatim okrećemo svaki od otpornika, postavljajući četiri potrebne zaštitne struje, između kojih se možete prebacivati pomoću sklopke. Sada preostaje samo postaviti željeni prag odziva senzora temperature radijatora - podešavanje je završeno.
