Mocny zasilacz do ochrony prądu

Każda osoba, która zbiera obwody elektroniczne, potrzebuje uniwersalnego źródła zasilania, które pozwala na szeroką zmianę napięcia wyjściowego, kontrolę prądu i, w razie potrzeby, odłączenie zasilanego urządzenia. W sklepach takie zasilacze laboratoryjne są bardzo drogie, ale możesz sam je zmontować ze zwykłych komponentów radiowych. Prezentowany zasilacz obejmuje:

• Regulacja napięcia do 24 woltów;
• Maksymalny prąd podawany do obciążenia wynosi do 5 amperów;
• Obecna ochrona z wyborem kilku stałych wartości;
• Aktywne chłodzenie do pracy przy dużych prądach;
• Wskaźniki prądu i napięcia;

Obwód regulatora napięcia

Najprostszą i najtańszą wersją regulatora napięcia jest obwód na specjalnym układzie scalonym zwanym regulatorem napięcia. Najbardziej odpowiednią opcją jest LM338, zapewnia maksymalny prąd 5 A i minimum tętnienia na wyjściu. LM350 i LM317 są również odpowiednie tutaj, ale maksymalny prąd w tym przypadku będzie wynosił odpowiednio 3 A i 1,5 A. Rezystor zmienny służy do regulacji napięcia, jego moc znamionowa zależy od tego, jakie maksymalne napięcie należy uzyskać na wyjściu. Jeśli maksymalna moc wyjściowa wymaga 24 woltów, potrzebujesz rezystora zmiennego o rezystancji 4,3 kOhm. W takim przypadku musisz wziąć standardowy potencjometr na 4,7 kOhm i podłączyć stałą przy 47 kOhm równolegle z nim, całkowita rezystancja wyniesie około 4,3 kOhm. Aby zasilić cały obwód, potrzebujesz źródła prądu stałego o napięciu 24-35 woltów, w moim przypadku jest to normalny transformator z wbudowanym prostownikiem. Możesz także użyć ładowarek do laptopa lub innych różnych źródeł przełączania odpowiednich do prądu.
Ten regulator napięcia jest liniowy, co oznacza, że ​​cała różnica między napięciem wejściowym i wyjściowym spada na jeden układ i jest rozpraszana na nim w postaci ciepła. Przy wysokich prądach jest to bardzo krytyczne, dlatego mikroukład musi być zainstalowany na dużym grzejniku, najlepiej do tego jest podłączony grzejnik z procesora komputerowego pracujący w parze z wentylatorem. Aby wentylator nie obracał się cały czas na próżno, ale włączał się tylko, gdy grzejnik się nagrzewa, konieczne jest zamontowanie małego czujnika temperatury.

Obwód sterowania wentylatora

Opiera się na termistorze NTC, którego rezystancja zmienia się w zależności od temperatury - wraz ze wzrostem temperatury rezystancja znacznie maleje i odwrotnie. Wzmacniacz operacyjny działa jako komparator, rejestrując zmianę rezystancji termistora. Po osiągnięciu progu napięcie pojawia się na wyjściu wzmacniacza operacyjnego, tranzystor odblokowuje się i uruchamia wentylator, z którym zapala się dioda LED. Rezystor przycinający służy do dostosowania progu, jego wartość należy wybrać na podstawie rezystancji termistora w temperaturze pokojowej. Załóżmy, że termistor ma rezystancję 100 kOhm, w takim przypadku rezystor strojenia powinien mieć wartość nominalną około 150-200 kOhm. Główną zaletą tego schematu jest obecność histerezy, tj. różnice między progami włączania i wyłączania wentylatora. Z powodu histerezy wentylator nie włącza się i nie wyłącza często w temperaturze zbliżonej do progu. Termistor jest wyświetlany na okablowaniu bezpośrednio do grzejnika i instalowany w dowolnym dogodnym miejscu.
Obwód ochrony prądu
Być może najważniejszą częścią całego zasilacza jest ochrona przed prądem. Działa w następujący sposób: spadek napięcia na boczniku (rezystorze o rezystancji 0,1 Ohm) jest wzmacniany do poziomu 7-9 woltów i porównywany z odniesieniem za pomocą komparatora. Napięcie odniesienia do porównania jest ustalane przez cztery rezystory dostrajające w zakresie od zera do 12 woltów, wejście wzmacniacza operacyjnego jest podłączone do rezystorów za pomocą 4-pozycyjnego przełącznika klucza. Tak więc, zmieniając pozycję przełącznika ciastek, możemy wybierać spośród 4 predefiniowanych opcji dla prądów ochronnych. Na przykład można ustawić następujące wartości: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Jeśli prąd ustawiony za pomocą przełącznika zostanie przekroczony, zabezpieczenie zadziała, napięcie przestanie być wysyłane, a dioda LED zaświeci się. Aby zresetować ochronę, wystarczy krótko nacisnąć przycisk, napięcie wyjściowe pojawi się ponownie. Piąty rezystor dostrajający jest konieczny do ustawienia wzmocnienia (czułości), należy go ustawić tak, aby przy prądzie bocznikowym 1 ampera napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego wynosiło około 1-2 woltów. Rezystor do ustawiania histerezy ochronnej odpowiada za „ostrość” przyciągania obwodu, należy go wyregulować, jeśli napięcie wyjściowe nie zniknie całkowicie. Obwód jest dobry, ponieważ ma wysoką szybkość reakcji, natychmiast włączając ochronę po przekroczeniu prądu.

Wyświetlacz prądu i napięcia

Większość zasilaczy laboratoryjnych jest wyposażona w woltomierze cyfrowe i amperomierze, pokazujące wartości w postaci liczb na tablicy wyników. Ta opcja jest kompaktowa i zapewnia dobrą dokładność odczytów, ale jest całkowicie niewygodna dla postrzegania. Dlatego dla orientacji zdecydowano się na groty strzał, których odczyty są łatwo i przyjemnie odbierane. W przypadku woltomierza wszystko jest proste - łączy się z zaciskami wyjściowymi zasilacza za pomocą rezystora przycinającego o rezystancji około 1-2 MOhm. Aby amperomierz działał poprawnie, wymagany jest wzmacniacz bocznikowy, którego obwód pokazano poniżej.
Aby wyregulować wzmocnienie, potrzebny jest rezystor dostrajający, w większości przypadków wystarczy pozostawić go w środkowej pozycji (około 20-25 kOhm). Głowica przełącznika jest połączona za pomocą przełącznika tarczowego, za pomocą którego można wybrać jeden z trzech rezystorów strojenia, za pomocą których ustawiany jest prąd maksymalnego odchylenia amperomierza. Zatem amperomierz może pracować w trzech zakresach - do 50 mA, do 500 mA, do 5 A, co zapewnia maksymalną dokładność odczytów przy dowolnym prądzie obciążenia.

Zespół płyty zasilacza

Płytka drukowana:
Teraz, gdy wszystkie aspekty teoretyczne zostały wzięte pod uwagę, możemy zacząć montować elektroniczną część konstrukcji. Wszystkie elementy zasilacza - regulator napięcia, czujnik temperatury chłodnicy, moduł zabezpieczający, wzmacniacz bocznikowy amperomierza są zmontowane na jednej płycie, której wymiary wynoszą 100x70 mm. Tablica wykonana jest metodą LUT, poniżej znajdują się zdjęcia z procesu produkcyjnego.
Ścieżki zasilania, wzdłuż których przepływa prąd obciążenia, pożądane jest cynowanie grubą warstwą lutu, aby zmniejszyć opór. Najpierw małe części są instalowane na płycie.
Następnie wszystkie pozostałe elementy. Mikroukład 78L12 zasilający czujnik temperatury i chłodnicę należy zainstalować na małym grzejniku, którego miejsce znajduje się na płytce drukowanej. Na koniec przewody są wlutowane na płytkę, na której wyprowadzany jest wentylator, termistor, przycisk resetowania zabezpieczenia, przełączniki klucza, diody LED, układ LM338, napięcie wejściowe i wyjściowe. Wejście napięciowe jest najwygodniej połączone za pomocą złącza prądu stałego, przy czym należy pamiętać, że musi on zapewniać duży prąd. Należy stosować wszystkie przewody zasilające odpowiadające aktualnemu przekrojowi, najlepiej miedzi. Ponadto wyjście z płytki drukowanej nie trafia bezpośrednio do zacisków wyjściowych, ale za pomocą przełącznika z dwiema grupami styków. Druga grupa włącza i wyłącza diodę LED, wskazując, czy napięcie jest przyłożone do zacisków.

Montaż nadwozia

Obudowę można znaleźć jako gotową lub zamontować niezależnie. Możesz zrobić to na przykład ze sklejki i płyty pilśniowej, tak jak ja. Przede wszystkim wycięty jest prostokątny panel przedni, na którym zostaną zainstalowane wszystkie elementy sterujące.
Następnie wykonuje się ściany i spód skrzynki, konstrukcja jest mocowana razem za pomocą wkrętów samogwintujących. Gdy rama będzie gotowa, możesz zainstalować całą elektronikę w środku.
Kontrolki, groty strzałek, diody LED są zainstalowane w odpowiednich miejscach na panelu przednim, tablica jest umieszczona wewnątrz obudowy, chłodnica z wentylatorem jest zamontowana na panelu tylnym. Do montażu diod LED stosuje się specjalne uchwyty. Pożądane jest zduplikowanie zacisków wyjściowych, zwłaszcza, że ​​pozwala na to miejsce. Wymiary obudowy wynoszą 290 x 200 x 120 mm, wewnątrz obudowy wciąż jest dużo wolnego miejsca i można na przykład zmieścić transformator do zasilania całego urządzenia.

Personalizacja

Pomimo wielu rezystorów tuningowych konfiguracja zasilacza jest dość prosta. Przede wszystkim skalibruj woltomierz, podłączając zewnętrzny zacisk do zacisków wyjściowych. Obracając rezystor tuningowy, połączony szeregowo z głowicą strzałkową woltomierza, uzyskujemy równe odczyty. Następnie podłączamy dowolne obciążenie amperomierzem do wyjścia i kalibrujemy wzmacniacz bocznikowy. Obracając każdy z trzech oporników międzyliniowych, uzyskujemy zbieżność odczytów dla każdego z trzech zakresów pomiarowych amperomierza - w moim przypadku jest to 50 mA, 500 mA i 5A. Następnie ustawiamy niezbędne prądy ochronne za pomocą czterech rezystorów tuningowych. Nie jest to trudne, biorąc pod uwagę, że standardowy amperomierz jest już skalibrowany i pokazuje dokładny prąd. Stopniowo zwiększamy napięcie (prąd również rośnie) i patrzymy na prąd, przy którym wyzwalane jest zabezpieczenie. Następnie obracamy każdy z rezystorów, ustawiając cztery niezbędne prądy ochronne, między którymi można przełączać za pomocą przełącznika tarczowego. Teraz pozostaje tylko ustawić żądany próg dla czujnika temperatury chłodnicy - ustawienie jest zakończone.