Erőteljes áramvédő tápegység

Mindenkinek, aki elektronikus áramköröket gyűjt, egy univerzális áramforrásra van szüksége, amely lehetővé teszi a kimeneti feszültség széles körű változtatását, az áramszabályozást és szükség esetén a tápellátás leválasztását. Az üzletekben az ilyen laboratóriumi tápegységek nagyon drágák, ám ezeket össze lehet szerelni a szokásos rádióelemekből. A bemutatott tápegység a következőket tartalmazza:

• Feszültségszabályozás 24 V-ig;
• A terhelés maximális árama 5 amper;
• Áramvédelem több rögzített érték választásával;
• Aktív hűtés nagy áramokon történő működéshez;
• Az áram és a feszültség tárcsás kijelzői;

Feszültségszabályozó áramkör

A feszültségszabályozó legegyszerűbb és legolcsóbb változata egy speciális chip áramköre, amelyet feszültségszabályozónak hívnak. A legmegfelelőbb lehetőség az LM338, amely maximális 5 A áramot és minimális hullámosságot biztosít a kimeneten. Az LM350 és az LM317 szintén alkalmasak, de a maximális áram ebben az esetben 3 A és 1,5 A lesz. A változó ellenállás a feszültség beállítására szolgál, névleges értéke attól függ, hogy milyen maximális feszültségre van szüksége a kimeneten. Ha a maximális teljesítmény 24 V-ot igényel, akkor 4,3 kOhm ellenállású változó ellenállásra van szüksége. Ebben az esetben el kell vetnie egy 4,7 kOhm-es standard potenciométert, és ezzel párhuzamosan kell csatlakoztatnia egy 47 kOhm-es állandót, a teljes ellenállás körülbelül 4,3 kOhm lesz. A teljes áramkör táplálásához szükség van egy 24-35 V feszültségű egyenáramú forrásra, az én esetemben ez egy normál transzformátor beépített egyenirányítóval. Használhat laptop töltőket vagy más, az áramhoz megfelelő kapcsolóforrást is.
Ez a feszültségszabályozó lineáris, ami azt jelenti, hogy a bemeneti és a kimeneti feszültség közötti teljes különbség egy chipre esik, és hő formájában eloszlik rajta. Nagy áramerősségnél ez nagyon kritikus, ezért a mikroáramkört nagy radiátorra kell telepíteni, erre a legjobb a számítógépes processzorból származó, a ventilátorral párhuzamosan működő radiátor. Annak érdekében, hogy a ventilátor ne forogjon folyamatosan hiába, hanem csak a radiátor fűtésekor kapcsoljon be, össze kell szerelnie egy kis hőmérséklet-érzékelőt.

Ventilátor vezérlő áramkör

Egy NTC termisztoron alapszik, amelynek ellenállása a hőmérséklettől függ - a hőmérséklet növekedésével az ellenállás jelentősen csökken, és fordítva. Az operációs erősítő komparátorként működik, regisztrálva a termisztor ellenállásának változását. A küszöb elérésekor a feszültség megjelenik az op-amp kimenetén, a tranzisztor feloldja és elindítja a ventilátort, amellyel a LED kigyullad. A küszöb beállításához egy vágóellenállást kell használni, annak értékét a termisztor szobahőmérsékleti ellenállása alapján kell kiválasztani. Tegyük fel, hogy egy termisztor ellenállása 100 kOhm, ebben az esetben a hangoló ellenállás névleges értékének kb. 150-200 kOhm kell lennie. Ennek a sémanak a fő előnye a hiszterézis jelenléte, azaz a ventilátor be- és kikapcsolásának küszöbértékei közötti különbségek. A hiszterézis miatt a ventilátor a küszöbértékhez közeli hőmérsékleten nem kapcsol be és ki gyakran. A termisztor közvetlenül a radiátor vezetékén jelenik meg, és bármilyen kényelmes helyre beszerelhető.
Áramvédő áramkör
A teljes tápegység talán a legfontosabb része az áramvédelem. A következőképpen működik: a feszültségcsökkenés a söntben (ellenállás ellenállás 0,1 Ohm) 7-9 V-os szintre erősödik, és összehasonlítóval összehasonlítja a referenciával. Az összehasonlításhoz szükséges referenciafeszültséget négy hangoló ellenállás állítja be nulla és 12 V frekvenciatartományban, az operációs erősítő bemenete egy 4-helyzetű csavarkulcs-kapcsolóval kapcsolódik az ellenállásokhoz. Így a kekszkapcsoló helyzetének megváltoztatásával 4 előre meghatározott lehetőség közül választhatunk a védelmi áramokhoz. Például beállíthatja a következő értékeket: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Ha a tárcsakapcsoló által beállított áramot túllépik, akkor a védelem működni fog, a feszültség többé nem kerül kiadásra, és a LED kigyullad. A védelem visszaállításához csak röviden nyomja meg a gombot, a kimeneti feszültség újra megjelenik. Az ötödik hangoló ellenállásra van szükség az erősítés (érzékenység) beállításához, úgy kell beállítani, hogy amikor az 1 amper sunton átáramló áram az op-amp kimenetének kimeneti feszültsége körülbelül 1-2 volt volt. A védő hiszterézis beállítására szolgáló ellenállás felelős az áramlás „élességéért”, ezt be kell állítani, ha a kimeneti feszültség nem tűnik el teljesen.

Áram- és feszültségkijelző

A legtöbb laboratóriumi tápegység digitális voltmérővel és ampermérővel van felszerelve, az értékek számjegy formájában jelennek meg az eredménytáblán. Ez az opció kompakt és jó pontosságot nyújt a leolvasásokhoz, de teljesen kényelmetlen az észlelés szempontjából. Ezért jelölésre került a nyílhegyek használata, amelyek leolvasása könnyen és kellemesen észlelhető. Voltmérő esetén minden egyszerű - a tápegység kimeneti kivezetéseire egy körülbelül 1-2 MOhm ellenállású ellenálláson keresztül kapcsolódik. Ahhoz, hogy az ampermérő megfelelően működjön, szükség van egy söntőerősítőre, amelynek áramköre az alább látható.
Hangolási ellenállásra van szükség az erősítés beállításához, a legtöbb esetben elegendő, ha középső helyzetben hagyja (kb. 20-25 kOhm). A kapcsolófejet egy tárcsás kapcsolón keresztül csatlakoztatják, amellyel kiválaszthatja a három hangoló ellenállást, amelyekkel az ampermérő maximális eltérésének áramát állítják be. Így az ampermérő három tartományban működhet - 50 mA-ig, 500 mA-ig, legfeljebb 5A-ig, ez biztosítja a leolvasások maximális pontosságát bármilyen terhelési áram mellett.

Tápegység panel

Nyomtatott áramköri kártya:
Most, hogy az összes elméleti szempontot figyelembe vettük, megkezdhetjük a szerkezet elektronikus részének összeszerelését. Az áramellátás minden elemét - feszültségszabályzót, radiátorhőmérséklet-érzékelőt, védőegységet és az ampermérő sunterősítőjét - egy táblára szereljük össze, amelynek mérete 100x70 mm. A táblát LUT módszerrel készítik, az alábbiakban néhány fotó található a gyártási folyamatról.
Az erőátviteli utak mentén, amelyek mentén a terhelőáram áramlik, kívánatos ónozni vastag forraszréteggel az ellenállás csökkentése érdekében. Először, a kis alkatrészeket be kell szerelni a táblára.
Ezután az összes többi alkatrész. A hőmérsékleti érzékelőt és a hűtőt ellátó 78L12 mikroáramkört egy kisméretű radiátorra kell felszerelni, amelyre a nyomtatott áramköri lap rendelkezik. Végül a vezetékeket a lapra forrasztják, amelyen a ventilátor, a termisztor, a védelem alaphelyzetbe állításának gombja, a csavarkulcs-kapcsolók, a LED-ek, az LM338 lapka, a feszültség be- és kimenete kerül kimenetre. A bemeneti feszültséget legkényelmesebben egyenáramú csatlakozón keresztül lehet csatlakoztatni, szem előtt kell tartani, hogy nagy áramot kell biztosítania. Az összes tápvezetéket az aktuális keresztmetszetnek megfelelően kell használni, lehetőleg rézből. Ráadásul a nyomtatott áramköri kártya kimenete nem közvetlenül a kimeneti csatlakozókhoz vezet, hanem egy kapcsolóval, két érintkezőcsoporttal. A második csoport be- és kikapcsolja a LED-et, jelezve, hogy feszültség van-e a csatlakozókra.

Karosszéria összeszerelés

A ház megtalálható készen is vagy függetlenül összeszerelhető. Készítheti például rétegelt lemezből és farostlemezből, mint én. Mindenekelőtt egy téglalap alakú előlapot vágunk ki, amelyre az összes vezérlőt beépítjük.
Ezután a doboz falait és alját megmunkálják, a szerkezetet önmetsző csavarokkal rögzítik. Amikor a keret készen áll, az összes elektronikát be lehet szerelni a belsejébe.
A kezelőszervek, a nyílhegyek és a LED-ek a helyükre vannak felszerelve az előlapon, a táblát a tok belsejébe helyezik, a radiátort és a ventilátort a hátsó panelre szerelik. A LED-ek felszereléséhez speciális tartókat használnak. Kívánatos a kimeneti terminálok másolása, különösen mivel a hely megengedi. A tok mérete 290x200x120 mm, még mindig sok szabad hely van a tok belsejében, és beilleszthető például egy transzformátor az egész készülék tápellátására.

Beállítás

A sok hangoló ellenállás ellenére a tápegység beállítása egyszerű. Először kalibrálja a voltmérőt úgy, hogy egy külső csatlakozót csatlakoztat a kimeneti csatlakozókhoz. A voltmérő nyílfejjel sorosan csatlakoztatott hangolási ellenállás forgatásával egyenlő leolvasást kapunk. Ezután bármilyen terhelést ampermérővel összekapcsolunk a kimenettel és kalibráljuk a sönterősítőt. Mindegyik és három interlineáris ellenállás elforgatásával az ampermérő mindhárom mérési tartományánál a mérések egybeesését érjük el - az én esetemben ez 50 mA, 500 mA és 5A. Ezután négy hangoló ellenállás segítségével állítottuk be a szükséges védelmi áramokat. Ezt nem nehéz megtenni, mivel a standard ampermérő már kalibrálva van, és a pontos áramot mutatja. Fokozatosan növeljük a feszültséget (az áram is növekszik) és megnézjük azt az áramot, amelyen a védelem beindul. Ezután elforgatjuk az ellenállásokat, beállítva a négy szükséges védőáramot, amelyek között válthat a tárcsás kapcsolóval. Most csak a radiátorhőmérséklet-érzékelő kívánt küszöbértékének beállítása - a beállítás befejeződött.