Tehokas virtasuojausvirtalähde

Jokainen henkilö, joka kerää elektronisia piirejä, tarvitsee yleismaailmallisen virtalähteen, joka mahdollistaa lähtöjännitteen, virranhallinnan laajan vaihtelun ja tarvittaessa irrottaa virransyöttöisen laitteen. Kaupoissa sellaiset laboratorion teholähteet ovat erittäin kalliita, mutta voit koota yhden itse yleisistä radiokomponenteista. Esitetty virtalähde sisältää:

• Jännitteen säätö enintään 24 volttia;
• Kuormalle annettu maksimivirta on jopa 5 ampeeria;
• Nykyinen suojaus valitsemalla useita kiinteitä arvoja;
• Aktiivinen jäähdytys käytettäväksi suurilla virroilla;
• Dial indikaattorit virran ja jännitteen;

Jännitesäätimen piiri

Yksinkertaisin ja edullisin jännitesäätimen versio on piiri erityisellä sirulla, jota kutsutaan jännitesäätimeksi. Sopivin vaihtoehto on LM338, se tarjoaa maksimivirran 5 A ja vähintään aaltoilun lähdössä. LM350 ja LM317 ovat myös sopivia tähän, mutta maksimivirta on tässä tapauksessa vastaavasti 3 A ja 1,5 A. Muuttuva vastus toimii jännitteen säätämisessä, sen nimellisarvo riippuu siitä, mikä maksimijännite sinun täytyy saada lähtöön. Jos maksimiteho vaatii 24 volttia, tarvitset muuttuvan vastuksen, jonka resistanssi on 4,3 kOhm. Tässä tapauksessa sinun on otettava vakio potentiometri 4,7 kOhm: lla ja kytkettävä vakio 47 kOhm: n rinnalla sen kanssa, kokonaisvastus on noin 4,3 kOhm. Koko piirin virran saamiseksi tarvitaan tasavirtalähde, jonka jännite on 24-35 volttia, minun tapauksessani se on normaali muuntaja, jossa on sisäänrakennettu tasasuuntaaja. Voit käyttää myös kannettavia tietokoneiden latureita tai muita virtalähteeseen sopivia kytkentälähteitä.
Tämä jännitesäädin on lineaarinen, mikä tarkoittaa, että koko tulo- ja lähtöjännitteen välinen ero putoaa yhdelle sirulle ja häviää siitä lämmön muodossa. Suurilla virroilla tämä on erittäin kriittinen, joten mikropiiri on asennettava suureen patteriin, tuulettimen kanssa työskentelevä tietokoneprosessorin jäähdytin on paras tähän. Jotta tuuletin ei pyöri koko ajan turhaan, vaan se kytkeytyy päälle vain kun lämpöpatteri lämpenee, on tarpeen asentaa pieni lämpötila-anturi.

Tuulettimen ohjauspiiri

Se perustuu NTC-termistoriin, jonka resistanssi vaihtelee lämpötilan mukaan - lämpötilan noustessa vastus vähenee merkittävästi ja päinvastoin. Operaatiovahvistin toimii vertailijana ja rekisteröi termistorin vastusmuutoksen. Kun kynnysarvo on saavutettu, jännite näkyy op-vahvistimen ulostulossa, transistori lukittuu ja käynnistää tuulettimen, jonka kanssa LED syttyy. Rajausvastusta käytetään kynnyksen säätämiseen, sen arvo tulisi valita termistorin vastuksen perusteella huoneenlämpötilassa. Oletetaan, että termistorin resistanssi on 100 kOhm, tällöin viritysvastuksen nimellisarvon tulisi olla noin 150-200 kOhm. Tämän järjestelmän tärkein etu on hystereesin esiintyminen, ts. tuulettimen kytkemisen ja sammuttamisen kynnysarvojen väliset erot. Hystereesi takia tuuletin ei käynnisty ja sammu usein lämpötilassa, joka on lähellä kynnystä. Termistori näkyy johtimissa suoraan jäähdyttimeen ja asennetaan mihin tahansa sopivaan paikkaan.
Virtasuojapiiri
Ehkä tärkein osa koko virtalähdettä on nykyinen suojaus. Se toimii seuraavasti: Jännitteen pudotus shuntin läpi (vastus, jonka resistanssi on 0,1 ohmia) vahvistetaan tasolle 7-9 volttia ja sitä verrataan referenssiin vertailun avulla. Vertailun vertailujännite asetetaan neljällä viritysvastuksella alueella 0 - 12 volttia, operaatiovahvistimen tulo on kytketty vastuisiin 4-asentoisella jakoavaimella. Siten muuttamalla keksikytkimen asentoa voimme valita 4 ennalta määritellystä vaihtoehdosta suojavirroille. Voit esimerkiksi asettaa seuraavat arvot: 100 mA, 500 mA, 1.5 A, 3 A. Jos valintakytkimen asettama virta ylitetään, suojaus toimii, jännite loppuu ja LED syttyy. Palauttaaksesi suojauksen, paina vain lyhyesti painiketta, lähtöjännite tulee jälleen näkyviin. Viides viritysvastus on tarpeen vahvistuksen (herkkyyden) asettamiseksi, se on asetettava siten, että kun virta shuntin 1 ampeerin läpi oli, jännite op-amp: n ulostulossa oli noin 1-2 volttia. Suojahystereesin asettamiseen tarkoitettu vastus on vastuussa piirin napsahduksen "terävyydestä", se on säädettävä, jos lähtöjännite ei katoa kokonaan. Tämä piiri on hyvä, koska sillä on korkea vastenopeus, joka käynnistää suojauksen heti, kun virta ylitetään.

Virran ja jännitteen näyttöyksikkö

Suurin osa laboratorion virtalähteistä on varustettu digitaalisilla volttimittarilla ja ampeerimittarilla, jotka osoittavat arvot tulostaulussa numeroiden muodossa. Tämä vaihtoehto on kompakti ja tarjoaa lukemiin oikean tarkkuuden, mutta se on täysin hankalaa havaita. Siksi indikaatiota varten päätettiin käyttää nuolenpäät, joiden lukemat havaitaan helposti ja miellyttävästi. Voltimetrin tapauksessa kaikki on yksinkertaista - se kytkeytyy virtalähteen lähtöliittimiin leikkausvastuksen kautta, jonka resistanssi on noin 1-2 MOhm. Jotta ampeerimittari toimisi kunnolla, tarvitaan shunttivahvistin, jonka piiri esitetään alla.
Viritysvastus tarvitaan vahvistuksen säätämiseen, useimmissa tapauksissa riittää, kun jätetään se keskiasentoon (noin 20-25 kOhm). Kytkinpää on kytketty valintakytkimen kautta, jolla voit valita yhden kolmesta viritysvastuksesta, joilla ampeerimittarin maksimipoikkeaman virta asetetaan. Siten ampeerimittari voi toimia kolmella alueella - korkeintaan 50 mA, jopa 500 mA, jopa 5A, tämä varmistaa lukemien maksimaalisen tarkkuuden missä tahansa kuormavirrassa.

Virtalähdekokoonpano

Painettu piirilevy:
Nyt kun kaikki teoreettiset näkökohdat on otettu huomioon, voimme alkaa koota rakenteen elektronisen osan. Virtalähteen kaikki elementit - jännitesäädin, lämpöpatterin lämpötila-anturi, suojayksikkö ja ampeerimikron vahvistin on koottu yhdelle levylle, jonka mitat ovat 100x70 mm. Levy on tehty LUT-menetelmällä, alla on joitain valokuvia valmistusprosessista.
Voimareittejä, joita pitkin kuormavirta virtaa, on toivottavaa tinata paksulla juotoskerroksella vastuksen vähentämiseksi. Ensin pienet osat asennetaan levylle.
Sen jälkeen kaikki muut komponentit. Lämpötila-anturia ja jäähdytinä toimittava 78L12-mikropiiri on asennettava pieneen jäähdyttimeen, joka on tarkoitettu painetulle piirilevylle. Viimeiseksi johdot juotetaan levyyn, jolle tuuletin, termistori, suojauksen palautuspainike, jakoavainkytkimet, LEDit, LM338-siru, jännitesyöttö ja -lähtö annetaan. Jännitetulo on sopivimmin kytketty tasavirtaliittimen kautta, kunhan on pidettävä mielessä, että sen on tuotettava suuri virta. Kaikkia virtajohtoja on käytettävä nykyistä poikkileikkausta vastaavasti, mieluiten kuparia. Lisäksi painetun piirilevyn lähtö ei mene suoraan lähtöliittimiin, vaan kytkentäkytkimen kautta, jossa on kaksi kontaktiryhmää. Toinen ryhmä kytkee LEDin päälle ja pois päältä osoittaen, syötetäänkö jännite liittimiin.

Korin kokoonpano

Kotelo voidaan löytää joko valmiina tai koota itsenäisesti. Voit tehdä sen esimerkiksi vanerista ja kuitulevystä, kuten minäkin tein. Ensinnäkin leikataan suorakulmainen etupaneeli, johon kaikki ohjaimet asennetaan.
Sitten laatikon seinät ja pohja valmistetaan, rakenne kiinnitetään yhteen itsekelausruuveilla. Kun kehys on valmis, voit asentaa kaiken elektroniikan sisälle.
Säätimet, nuolenpäät, LEDit asennetaan paikoilleen etupaneeliin, paneeli sijoitetaan kotelon sisäpuolelle, jäähdytin ja tuuletin asennetaan takapaneeliin. LEDien asentamiseen käytetään erityisiä pidikkeitä. On toivottavaa kopioida lähtöliittimet, varsinkin kun paikka sallii. Kotelon mitat ovat 290x200x120 mm, kotelon sisällä on vielä paljon vapaata tilaa, ja siihen mahtuu esimerkiksi muuntaja, joka antaa virran koko laitteelle.

Säätö

Huolimatta monista viritysvastuksista, virtalähteen asettaminen on melko yksinkertaista. Kalibroi ensin voltmetri kytkemällä ulkoinen lähtöliittimiin. Kiertämällä virranvastusta, joka on kytketty sarjaan volttimittarin nuolenpään kanssa, saavutamme samat lukemat. Yhdistämme sitten minkä tahansa kuorman ampeerimittarilla lähtöön ja kalibroimme šuntinvahvistimen. Kiertämällä kutakin ja kolmea linjaista välivastetta saavutamme lukemien sattuman molemmilla ampeerimittarin kolmella mittausalueella - minun tapauksessani se on 50 mA, 500 mA ja 5A. Seuraavaksi asetamme tarvittavat suojavirrat neljän viritysvastuksen avulla. Tätä ei ole vaikea tehdä, kun otetaan huomioon, että standardimittari on jo kalibroitu ja näyttää tarkan virran. Lisäämme jännitettä vähitellen (myös virta nousee) ja katsomme sitä virtaa, jolla suojaus laukeaa. Sitten kierrämme jokaista vastuksia asettamalla neljä tarvittavaa suojavirtaa, joiden välillä voit vaihtaa valintakytkimen avulla. Nyt jää vain asettaa haluttu kynnysarvo jäähdyttimen lämpötila-anturille - asetus on valmis.