Toute personne qui collecte des circuits électroniques a besoin d’une source d’alimentation universelle qui permet une grande variation de la tension de sortie, un contrôle du courant et, si nécessaire, une déconnexion du dispositif alimenté. Dans les magasins, ces alimentations de laboratoire coûtent très cher, mais vous pouvez en assembler une à partir de composants radio courants. L’alimentation présentée comprend:
- Régulation de tension jusqu'à 24 volts;
- Le courant maximal donné à la charge peut atteindre 5 ampères;
- Protection actuelle avec le choix de plusieurs valeurs fixes;
- Refroidissement actif pour le fonctionnement à des courants élevés;
- Indicateurs à cadran de courant et de tension;
Circuit régulateur de tension
La version la plus simple et la plus abordable du régulateur de tension est un circuit sur une puce spéciale appelée régulateur de tension. L’option la mieux adaptée est la LM338, elle fournit un courant maximal de 5 A et un minimum d’ondulation à la sortie. LM350 et LM317 conviennent également ici, mais le courant maximal dans ce cas sera de 3 A et 1,5 A, respectivement. Une résistance variable sert à ajuster la tension, sa valeur dépend de la tension maximale que vous devez obtenir à la sortie. Si la sortie maximale nécessite 24 volts, vous avez besoin d’une résistance variable d’une résistance de 4,3 kOhm. Dans ce cas, vous devez utiliser un potentiomètre standard à 4,7 kOhm et connecter une constante à 47 kOhm en parallèle, la résistance totale étant d'environ 4,3 kOhm. Pour alimenter l'ensemble du circuit, vous avez besoin d'une source de courant continu avec une tension de 24 à 35 volts. Dans mon cas, il s'agit d'un transformateur normal avec un redresseur intégré. Vous pouvez également utiliser des chargeurs pour ordinateur portable ou d'autres sources de commutation adaptées au courant.
Ce régulateur de tension est linéaire, ce qui signifie que toute la différence entre les tensions d’entrée et de sortie tombe sur une puce et qu’elle s’y dissipe sous forme de chaleur. Ceci est très important lorsque les courants sont élevés. Le microcircuit doit donc être installé sur un gros radiateur. Le radiateur du processeur de l'ordinateur, fonctionnant en tandem avec le ventilateur, est le meilleur choix pour cela. Pour que le ventilateur ne tourne pas tout le temps en vain, mais ne s'allume que lorsque le radiateur est en train de chauffer, il est nécessaire de monter un petit capteur de température.
Circuit de commande de ventilateur
Il est basé sur une thermistance NTC dont la résistance varie avec la température - à mesure que la température augmente, la résistance diminue de manière significative, et inversement. L'amplificateur opérationnel agit comme un comparateur, enregistrant un changement de la résistance du thermistor. Lorsque le seuil est atteint, la tension apparaît à la sortie de l'ampli-op, le transistor se déverrouille et démarre le ventilateur avec lequel la LED s'allume. Une résistance d'ajustage est utilisée pour ajuster le seuil; sa valeur doit être choisie en fonction de la résistance du thermistor à la température ambiante. Supposons qu'une thermistance ait une résistance de 100 kOhms, dans ce cas, la résistance d'accord doit avoir une valeur nominale d'environ 150 à 200 kOhms. Le principal avantage de ce schéma est la présence d’une hystérésis, c’est-à-dire différences entre les seuils pour allumer et éteindre le ventilateur. En raison de l'hystérésis, le ventilateur ne s'allume et ne s'éteint pas fréquemment à une température proche du seuil.La thermistance est affichée sur le câblage directement au radiateur et installée à n’importe quel endroit convenable.
Circuit de protection de courant
La partie la plus importante de l’alimentation est peut-être la protection contre le courant. Cela fonctionne comme suit: la chute de tension à travers le shunt (résistance avec une résistance de 0,1 Ohm) est amplifiée à un niveau de 7-9 volts et est comparée à une référence à l'aide d'un comparateur. La tension de référence à comparer est définie par quatre résistances d’accord dans la plage de zéro à 12 volts, l’entrée de l’amplificateur opérationnel est reliée aux résistances par un commutateur à clé à 4 positions. Ainsi, en changeant la position du commutateur à biscuits, nous pouvons choisir parmi 4 options prédéfinies pour les courants de protection. Par exemple, vous pouvez définir les valeurs suivantes: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Si le courant défini par le commutateur à cadran est dépassé, la protection fonctionnera, la tension cessera d'être émise et le voyant LED s'allumera. Pour réinitialiser la protection, appuyez brièvement sur le bouton, la tension de sortie réapparaîtra. La cinquième résistance d’accord est nécessaire pour régler le gain (sensibilité), elle doit être réglée de sorte que, lorsque le courant traversant le shunt de 1 Ampère, la tension à la sortie de l’op-amp soit d’environ 1 à 2 volts. La résistance pour le réglage de l'hystérésis de protection est responsable de la «netteté» du circuit, elle doit être ajustée si la tension de sortie ne disparaît pas complètement. Ce circuit est bon car il a une vitesse de réponse élevée, activant instantanément la protection lorsque le courant est dépassé.
Unité d'affichage de courant et de tension
La plupart des alimentations de laboratoire sont équipées de voltmètres et ampèremètres numériques, affichant les valeurs sous forme de chiffres sur le tableau de bord. Cette option est compacte et offre une bonne précision de lecture, mais elle est tout à fait gênante pour la perception. C'est pourquoi, à titre indicatif, il a été décidé d'utiliser des pointes de flèches dont les lectures sont facilement et agréablement perçues. Dans le cas d'un voltmètre, tout est simple: il se connecte aux bornes de sortie de l'alimentation via une résistance d'ajustage d'une résistance d'environ 1-2 MOhm. Pour que l'ampèremètre fonctionne correctement, vous avez besoin d'un amplificateur shunt dont le circuit est présenté ci-dessous.
Une résistance de réglage est nécessaire pour ajuster le gain. Dans la plupart des cas, il suffit de le laisser en position médiane (environ 20-25 kOhm). La tête de commutation est connectée via un commutateur à cadran, avec lequel vous pouvez sélectionner l’une des trois résistances d’accord, avec laquelle le courant de la déviation maximale de l’ampèremètre est réglé. Ainsi, l'ampèremètre peut fonctionner dans trois plages - jusqu'à 50 mA, jusqu'à 500 mA et jusqu'à 5 A, ce qui garantit une précision maximale des lectures à tout courant de charge.
Assemblage de la carte d'alimentation
Circuit imprimé:
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Maintenant que tous les aspects théoriques ont été pris en compte, nous pouvons commencer à assembler la partie électronique de la structure. Tous les éléments de l’alimentation - régulateur de tension, capteur de température du radiateur, unité de protection, amplificateur shunt de l’ampèremètre - sont réunis sur une carte de dimensions 100x70 mm. La carte est fabriquée selon la méthode LUT. Vous trouverez ci-dessous quelques photos du processus de fabrication.
Les chemins de puissance le long desquels circule le courant de charge, il est souhaitable d’étamer avec une épaisse couche de soudure pour réduire la résistance. Tout d'abord, de petites pièces sont installées sur le tableau.
Après cela, tous les autres composants. Le microcircuit 78L12 alimentant la sonde de température et le refroidisseur doit être installé sur un petit radiateur dont l'emplacement est prévu sur le circuit imprimé. Enfin, les fils sont soudés à la carte sur laquelle sont générés le ventilateur, la thermistance, le bouton de réinitialisation de la protection, les commutateurs à clé, les LED, la puce LM338, la tension d'entrée et la sortie.L'entrée de tension est connectée de manière plus commode via un connecteur CC, tout en gardant à l'esprit qu'elle doit fournir un courant élevé. Tous les câbles d'alimentation doivent être utilisés en fonction de la section du courant, de préférence en cuivre. De plus, la sortie de la carte de circuit imprimé ne va pas directement aux bornes de sortie, mais via un commutateur à bascule à deux groupes de contacts. Le second groupe allume et éteint la LED, indiquant si une tension est appliquée aux bornes.
Corps assemblée
Le boîtier peut être trouvé prêt à l'emploi ou assemblé indépendamment. Vous pouvez le fabriquer, par exemple, en contreplaqué et en panneaux de fibres, comme je l'ai fait. Tout d'abord, un panneau avant rectangulaire est découpé, sur lequel toutes les commandes seront installées.
Ensuite, les parois et le fond de la boîte sont fabriqués, la structure est fixée à l’aide de vis autotaraudeuses. Lorsque le cadre est prêt, vous pouvez installer toute l'électronique à l'intérieur.
Les commandes, les pointes de flèche et les LED sont installés à leur emplacement sur le panneau avant, la carte est placée à l'intérieur du boîtier, le radiateur avec ventilateur est monté sur le panneau arrière. Pour monter les LED, des supports spéciaux sont utilisés. Il est souhaitable de dupliquer les terminaux de sortie, d'autant plus que la place le permet. Les dimensions du boîtier sont de 290x200x120 mm. Il reste encore beaucoup d’espace libre à l’intérieur du boîtier et un transformateur permettant d’alimenter l’ensemble du dispositif.
Personnalisation
Malgré de nombreuses résistances d’accord, la configuration de l’alimentation est relativement simple. Tout d’abord, calibrez le voltmètre en connectant une borne externe aux bornes de sortie. En tournant la résistance de syntonisation, connectée en série avec la tête de flèche du voltmètre, nous obtenons des lectures égales. Ensuite, nous connectons n'importe quelle charge avec un ampèremètre à la sortie et calibrons l'amplificateur shunt. En faisant tourner chaque résistance et trois résistances inter-linéaires, nous obtenons une coïncidence de lectures sur chacune des trois plages de mesure de l'ampèremètre - dans mon cas, il s'agit de 50 mA, 500 mA et 5A. Ensuite, nous définissons les courants de protection nécessaires à l'aide de quatre résistances de réglage. Ce n'est pas difficile à faire, étant donné que l'ampèremètre standard est déjà étalonné et affiche le courant exact. Nous augmentons progressivement la tension (le courant augmente également) et examinons le courant auquel la protection est déclenchée. Ensuite, nous faisons tourner chacune des résistances, en définissant les quatre courants de protection nécessaires, entre lesquels vous pouvez commuter à l'aide du commutateur à cadran. Maintenant, il ne reste plus qu’à définir le seuil souhaité pour le capteur de température du radiateur - le réglage est terminé.
