Krachtige stroombescherming voeding

Elke persoon die elektronische circuits verzamelt, heeft een universele stroombron nodig die een grote variatie van de uitgangsspanning, stroomregeling mogelijk maakt en, indien nodig, het aangedreven apparaat loskoppelt. In winkels zijn dergelijke laboratoriumvoedingen erg duur, maar je kunt er zelf een samenstellen uit gebruikelijke radiocomponenten. De gepresenteerde voeding omvat:

• Spanningsregeling tot 24 volt;
• De maximale stroom die aan de belasting wordt gegeven, is maximaal 5 ampère;
• Huidige bescherming met de keuze uit verschillende vaste waarden;
• Actieve koeling voor gebruik bij hoge stromen;
• Dial indicatoren van stroom en spanning;

Spanningsregelaar circuit

De eenvoudigste en goedkoopste versie van de spanningsregelaar is een circuit op een speciale chip, een spanningsregelaar. De meest geschikte optie is LM338, deze biedt een maximale stroom van 5 A en een minimale rimpel aan de uitgang. LM350 en LM317 zijn hier ook geschikt, maar de maximale stroom zal in dit geval respectievelijk 3 A en 1,5 A zijn. Een variabele weerstand dient om de spanning aan te passen, de rating hangt af van de maximale spanning die u nodig hebt om aan de uitgang te komen. Als de maximale uitgang 24 volt vereist, hebt u een variabele weerstand met een weerstand van 4,3 kOhm nodig. In dit geval moet u een standaardpotentiometer op 4,7 kOhm nemen en een constante op 47 kOhm parallel daarmee verbinden, de totale weerstand zal ongeveer 4,3 kOhm zijn. Om het hele circuit van stroom te voorzien, heb je een DC-bron nodig met een spanning van 24-35 volt, in mijn geval is het een normale transformator met een ingebouwde gelijkrichter. U kunt ook laptopladers of andere verschillende schakelbronnen gebruiken die geschikt zijn voor stroom.
Deze spanningsregelaar is lineair, wat betekent dat het hele verschil tussen de ingangs- en uitgangsspanning op één chip valt en erop wordt afgevoerd in de vorm van warmte. Bij hoge stromen is dit zeer kritisch, dus de microcircuit moet op een grote radiator worden geïnstalleerd, de radiator van de computerprocessor werkt in combinatie met de ventilator het beste hiervoor. Om ervoor te zorgen dat de ventilator niet tevergeefs draait, maar alleen wordt ingeschakeld wanneer de radiator aan het verwarmen is, is het noodzakelijk om een ​​kleine temperatuursensor te monteren.

Ventilatorregeling circuit

Het is gebaseerd op een NTC-thermistor, waarvan de weerstand varieert met de temperatuur - bij toenemende temperatuur neemt de weerstand aanzienlijk af en vice versa. De operationele versterker werkt als een comparator en registreert een verandering in de weerstand van de thermistor. Wanneer de drempel wordt bereikt, verschijnt de spanning aan de uitgang van de op-amp, de transistor ontgrendelt en start de ventilator, waarmee de LED oplicht. Een trimweerstand wordt gebruikt om de drempel aan te passen, de waarde ervan moet worden gekozen op basis van de weerstand van de thermistor bij kamertemperatuur. Stel dat een thermistor een weerstand heeft van 100 kOhm, in dit geval moet de afstemweerstand een nominale waarde hebben van ongeveer 150-200 kOhm. Het belangrijkste voordeel van dit schema is de aanwezigheid van hysterese, d.w.z. verschillen tussen de drempels voor het in- en uitschakelen van de ventilator. Vanwege de hysterese wordt de ventilator niet vaak in- en uitgeschakeld bij een temperatuur dicht bij de drempel. De thermistor wordt rechtstreeks op de bedrading van de radiator weergegeven en op elke geschikte plaats geïnstalleerd.
Huidige beveiligingsschakeling
Misschien is het belangrijkste onderdeel van de gehele stroomvoorziening de huidige beveiliging. Het werkt als volgt: de spanningsval over de shunt (weerstand met een weerstand van 0,1 Ohm) wordt versterkt tot een niveau van 7-9 volt en wordt vergeleken met een referentie met behulp van een comparator. De referentiespanning voor vergelijking wordt ingesteld door vier afstemweerstanden in het bereik van nul tot 12 volt, de ingang van de operationele versterker is verbonden met de weerstanden via een 4-positie sleutel schakelaar. Dus als we de positie van de koekjesschakelaar veranderen, kunnen we kiezen uit 4 vooraf gedefinieerde opties voor beschermingsstromen. U kunt bijvoorbeeld de volgende waarden instellen: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Als de stroom die door de draaischakelaar is ingesteld wordt overschreden, werkt de beveiliging, stopt de spanning met uitvoeren en gaat de LED branden. Om de beveiliging te resetten, drukt u kort op de knop, de uitgangsspanning verschijnt weer. De vijfde afstemweerstand is nodig om de versterking (gevoeligheid) in te stellen, deze moet zo worden ingesteld dat wanneer de stroom door de shunt 1 Ampere, de spanning aan de uitgang van de op-amp ongeveer 1-2 volt was. De weerstand voor het instellen van de beschermingshysterese is verantwoordelijk voor de "scherpte" van de schakeling, deze moet worden aangepast als de uitgangsspanning niet volledig verdwijnt. Dit circuit is goed omdat het een hoge reactiesnelheid heeft en onmiddellijk bescherming inschakelt wanneer de stroom wordt overschreden.

Stroom- en spanningsweergave-eenheid

De meeste laboratoriumvoedingen zijn uitgerust met digitale voltmeters en ampèremeters, die waarden in de vorm van getallen op het scorebord weergeven. Deze optie is compact en biedt een goede nauwkeurigheid van de metingen, maar het is volledig onhandig voor waarneming. Daarom werd besloten om ter indicatie pijlpunten te gebruiken, waarvan de waarden gemakkelijk en aangenaam kunnen worden waargenomen. In het geval van een voltmeter is alles eenvoudig - hij maakt verbinding met de uitgangsaansluitingen van de voeding via een trimweerstand met een weerstand van ongeveer 1-2 MOhm. Voor een correcte werking van de ampèremeter is een shuntversterker vereist, waarvan het circuit hieronder wordt weergegeven.
Een afstemweerstand is nodig om de versterking aan te passen, in de meeste gevallen is het voldoende om deze in de middelste positie te laten (ongeveer 20-25 kOhm). De schakelkop is verbonden via een draaischakelaar, waarmee u een van de drie afstemweerstanden kunt selecteren, waarmee de stroom van de maximale afwijking van de ampèremeter wordt ingesteld. De ampèremeter kan dus in drie bereiken werken - tot 50 mA, tot 500 mA, tot 5A, dit zorgt voor maximale nauwkeurigheid van de meetwaarden bij elke laadstroom.

Voeding printplaat

Printplaat:
Nu alle theoretische aspecten in aanmerking zijn genomen, kunnen we beginnen met het assembleren van het elektronische deel van de structuur. Alle elementen van de voeding - spanningsregelaar, radiatortemperatuursensor, beschermingseenheid, shuntversterker voor de ampèremeter zijn op één bord gemonteerd, waarvan de afmetingen 100x70 mm zijn. Het bord is gemaakt met de LUT-methode, hieronder staan ​​enkele foto's van het productieproces.
Krachtpaden waarlangs de laadstroom vloeit, is het wenselijk om te vertinnen met een dikke laag soldeer om de weerstand te verminderen. Eerst worden kleine onderdelen op het bord geïnstalleerd.
Daarna zijn alle andere componenten. Het 78L12-microcircuit dat de temperatuursensor en koeler voedt, moet op een kleine radiator worden geïnstalleerd, een plaats daarvoor op de printplaat. Ten slotte worden de draden aan het bord gesoldeerd, waarop de ventilator, thermistor, resetknop voor beveiliging, moersleutelschakelaars, LED's, LM338-chip, spanningsingang en uitgang worden uitgevoerd. De spanningsingang wordt het gemakkelijkst aangesloten via een DC-connector, terwijl er rekening mee moet worden gehouden dat deze een grote stroom moet leveren. Alle stroomdraden moeten worden gebruikt die overeenkomen met de stroomdoorsnede, bij voorkeur koper. Bovendien gaat de uitgang van de printplaat niet rechtstreeks naar de uitgangsklemmen, maar via een tuimelschakelaar met twee groepen contacten. De tweede groep schakelt de LED in en uit om aan te geven of er spanning op de klemmen staat.

Carrosserie

De behuizing kan kant-en-klaar worden gevonden of onafhankelijk worden gemonteerd. Je kunt het bijvoorbeeld van multiplex en vezelplaat maken, zoals ik deed. Allereerst wordt een rechthoekig voorpaneel uitgesneden, waarop alle bedieningselementen worden geïnstalleerd.
Vervolgens worden de wanden en de onderkant van de doos gemaakt, de structuur wordt aan elkaar bevestigd met zelftappende schroeven. Wanneer het frame klaar is, kunt u alle elektronica erin installeren.
Besturingselementen, pijlpunten, LED's worden op hun plaats in het voorpaneel geïnstalleerd, het bord wordt in de behuizing geplaatst, de radiator met ventilator is op het achterpaneel gemonteerd. Voor het monteren van de LED's worden speciale houders gebruikt. Het is wenselijk om de uitgangsklemmen te dupliceren, vooral omdat de plaats dit toelaat. De afmetingen van de behuizing zijn 290x200x120 mm, er is nog steeds veel vrije ruimte in de behuizing en er kan bijvoorbeeld een transformator passen voor het voeden van het hele apparaat.

Afstelling

Ondanks veel afstemweerstanden is het instellen van de voeding vrij eenvoudig. Kalibreer eerst de voltmeter door een externe aan te sluiten op de uitgangsklemmen. Door de afstemweerstand te roteren, in serie verbonden met de pijl van de voltmeter, bereiken we gelijke waarden. Vervolgens verbinden we elke belasting met een ampèremeter op de uitgang en kalibreren de shuntversterker. Door elke en drie interlineaire weerstanden te roteren, bereiken we toeval van metingen op elk van de drie meetbereiken van de ampèremeter - in mijn geval is dit 50 mA, 500 mA en 5A. Vervolgens stellen we de nodige beveiligingsstromen in met behulp van vier afstemweerstanden. Het is niet moeilijk om dit te doen, gezien het feit dat de standaard ampèremeter al is gekalibreerd en de exacte stroom toont. We verhogen geleidelijk de spanning (de stroom stijgt ook) en kijken naar de stroom waarbij de beveiliging wordt geactiveerd. Vervolgens roteren we elk van de weerstanden en stellen we de vier noodzakelijke beveiligingsstromen in, waartussen u kunt schakelen met de draaischakelaar. Nu blijft alleen de gewenste drempelwaarde voor de radiatortemperatuursensor ingesteld - de instelling is voltooid.