Всеки човек, който сглобява електронни схеми, се нуждае от универсален източник на захранване, който му позволява да променя изходното напрежение в широк диапазон, да контролира тока и, ако е необходимо, да изключва захранваното устройство. В магазините такива лабораторни захранвания са много скъпи, но можете сами да ги сглобите от обикновени радиокомпоненти.
Представеното захранване включва:
- Регулиране на напрежението до 24 волта;
- Максималният ток, подаван към товара, е до 5 ампера;
- Токова защита с избор на няколко фиксирани стойности;
- Активно охлаждане за работа при големи токове;
- Циферблатни индикатори за ток и напрежение;
Верига на регулатора на напрежението
Най-простият и най-достъпен вариант за регулатор на напрежението е верига на специална микросхема, наречена стабилизатор на напрежението. Най-подходящият вариант е LM338, той осигурява максимален ток от 5 A и минимални изходни пулсации. Тук също са подходящи LM350 и LM317, но максималният ток в този случай ще бъде съответно 3 A и 1,5 A.За регулиране на напрежението се използва променлив резистор, чиято стойност зависи от максималното напрежение, което трябва да се получи на изхода. Ако максималната необходима мощност е 24 волта, е необходим променлив резистор със съпротивление от 4,3 kOhm. В този случай трябва да вземете стандартен потенциометър от 4,7 kOhm и да свържете паралелно с него константа от 47 kOhm, общото съпротивление ще бъде приблизително 4,3 kOhm. За да захранвате цялата верига, имате нужда от източник на постоянен ток с напрежение 24-35 волта, в моя случай това е обикновен трансформатор с вграден токоизправител. Можете също така да използвате зарядни устройства за лаптоп или други различни източници на импулси, които са подходящи за ток.
Този регулатор на напрежение е линеен, което означава, че цялата разлика между входното и изходното напрежение пада върху един чип и се разсейва върху него под формата на топлина. При високи токове това е много критично, така че микросхемата трябва да бъде инсталирана на голям радиатор; радиатор от компютърен процесор, свързан с вентилатор, е най-подходящ за това. За да се гарантира, че вентилаторът не се върти напразно през цялото време, а се включва само когато радиаторът се загрее, е необходимо да се сглоби малък температурен датчик.
Верига за управление на вентилатора
Базиран е на NTC термистор, чието съпротивление варира в зависимост от температурата - с повишаване на температурата съпротивлението намалява значително и обратно. Операционният усилвател действа като компаратор, регистриращ промени в съпротивлението на термистора. При достигане на работния праг на изхода на операционния усилвател се появява напрежение, транзисторът се отпушва и стартира вентилатора, заедно с което вентилаторът светва. Светодиод. Подстригващият резистор се използва за регулиране на прага на реакция; неговата стойност трябва да бъде избрана въз основа на съпротивлението на термистора при стайна температура. Да кажем, че термисторът има съпротивление от 100 kOhm, резисторът за подстригване в този случай трябва да има номинална стойност от приблизително 150-200 kOhm. Основното предимство на тази схема е наличието на хистерезис, т.е. разлики между праговете за включване и изключване на вентилатора. Благодарение на хистерезиса вентилаторът не се включва и изключва често при температури, близки до прага. Термисторът се свързва директно към радиатора и се монтира на всяко удобно място.
Верига за токова защита
Може би най-важната част от цялото захранване е токовата защита. Работи по следния начин: спадът на напрежението през шунта (0,1 Ohm резистор) се усилва до ниво от 7-9 волта и се сравнява с еталонното с помощта на компаратор. Референтното напрежение за сравнение се задава от четири подстригващи резистора в диапазона от нула до 12 волта, входът на операционния усилвател е свързан към резисторите чрез 4-позиционен превключвател. По този начин, чрез промяна на позицията на превключвателя за бисквити, можем да избираме от 4 предварително зададени опции за защитни токове. Например, можете да зададете следните стойности: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Ако токът, зададен от плъзгача, бъде превишен, защитата ще работи, напрежението ще спре да тече към изхода и Светодиод. За да нулирате защитата, просто натиснете за кратко бутона, изходното напрежение ще се появи отново.Петият подстригващ резистор е необходим за настройка на усилването (чувствителността); той трябва да бъде настроен така, че при ток през шунт от 1 ампер напрежението на изхода на операционния усилвател да е приблизително 1-2 волта. Резисторът за настройка на хистерезис за защита е отговорен за "чистотата" на заключването на веригата, трябва да се регулира, ако изходното напрежение не изчезне напълно. Тази схема е добра, защото има висока скорост на реакция, незабавно включва защитата когато токът е превишен.
Устройство за показване на ток и напрежение
Повечето лабораторни захранвания са оборудвани с цифрови волтметри и амперметри, които показват стойности като числа на дисплея. Тази опция е компактна и осигурява добра точност на показанията, но е напълно неудобна за четене. Ето защо беше решено да се използват стрелки за индикация, чиито показания са лесни и приятни за възприемане. В случай на волтметър всичко е просто - той е свързан към изходните клеми на захранването чрез подстригващ резистор със съпротивление приблизително 1-2 MOhm. За правилната работа на амперметъра е необходим шунтов усилвател, чиято верига е показана по-долу.
За регулиране на усилването е необходим резистор за регулиране, в повечето случаи е достатъчно да го оставите в средно положение (приблизително 20-25 kOhm). Главата на показалеца е свързана чрез бисквитен превключвател, с който можете да изберете един от три тримерни резистора, с помощта на които се задава максималния ток на отклонение на амперметъра. По този начин амперметърът може да работи в три диапазона - до 50 mA, до 500 mA, до 5A, което осигурява максимална точност на показанията при всякакъв ток на натоварване.
Монтаж на захранваща платка
Печатна електронна платка:Сега, след като всички теоретични аспекти са взети под внимание, можем да започнем да сглобяваме електронната част на структурата. Всички елементи на захранването - регулатор на напрежението, сензор за температура на радиатора, защитен блок, шунтов усилвател за амперметър - са сглобени на една платка, чиито размери са 100x70 mm. Платката е направена по метода LUT; по-долу има няколко снимки на производствения процес.
Препоръчително е да калайдисвате захранващите пътища, по които протича товарният ток, с дебел слой спойка, за да намалите съпротивлението. Първо, на дъската се монтират малки части.
След това всички останали компоненти. Чипът 78L12, който захранва температурния сензор и охладителя, трябва да бъде инсталиран на малък радиатор, мястото за което е предвидено на печатната платка. И накрая, проводниците са запоени върху платката, на която вентилаторът, термисторът, бутонът за нулиране на защитата, превключвателите за бисквити, светодиоди, чип LM338, вход и изход за напрежение. Най-удобно е да свържете входа за напрежение чрез DC конектор, но трябва да се има предвид, че той трябва да осигурява голям ток. Всички захранващи проводници трябва да се използват с напречно сечение, подходящо за тока, за предпочитане медни. Плюс изходът от печатната платка отива към изходните клеми не директно, а чрез превключвател с две групи контакти. Втората група се включва и изключва Светодиод, показващ дали към клемите се подава напрежение.
Сглобяване на корпуса
Кутията може да бъде намерена готова или сглобена сами. Можете да го направите например от шперплат и фазер, както направих аз. Първо се изрязва правоъгълен преден панел, върху който ще бъдат монтирани всички контроли.
След това се правят стените и дъното на кутията, а конструкцията се закрепва заедно с самонарезни винтове. Когато рамката е готова, можете да инсталирате цялата електроника вътре.
Контроли, глави на показалеца, светодиоди са монтирани на местата си в предния панел, платката е поставена вътре в корпуса, радиатора и вентилатора са монтирани на задния панел. За монтаж на светодиоди се използват специални държачи. Препоръчително е да дублирате изходните клеми, особено след като пространството позволява. Размерите на кутията се оказаха 290x200x120 mm, все още има много свободно пространство вътре в кутията и, например, трансформатор за захранване на цялото устройство може да се побере там.
Настройки
Въпреки многото тримерни резистори, настройката на захранването е доста проста. Първо, калибрираме волтметъра, като свързваме външен към изходните клеми. Чрез въртене на подстригващия резистор, свързан последователно с стрелката на волтметъра, постигаме равенство на показанията. След това свързваме някакъв товар с амперметър към изхода и калибрираме шунтовия усилвател. С въртене на всеки от трите резистора с индекс постигаме съвпадение на показанията на всеки от трите обхвата на измерване на амперметъра - в моя случай това е 50 mA, 500 mA и 5A. След това задаваме необходимите защитни токове, като използваме четири подстригващи резистора. Това не е трудно да се направи, като се има предвид, че стандартният амперметър вече е калибриран и показва точния ток. Постепенно увеличаваме напрежението (в същото време токът също се увеличава) и виждаме при какъв ток се задейства защитата. След това завъртаме всеки от резисторите, задавайки четирите необходими защитни тока, между които можете да превключвате с помощта на превключвател. Сега остава само да зададете желания праг на реакция на температурния сензор на радиатора - настройката е завършена.
