Võimas voolukaitse toiteallikas

Iga inimene, kes kogub elektroonilisi vooluahelaid, vajab universaalset toiteallikat, mis võimaldab väljundpinge ulatuslikku muutmist, voolu juhtimist ja vajadusel toitega seadme lahti ühendamist. Kauplustes on sellised laboratoorsed toiteallikad väga kallid, kuid saate need ise tavalistest raadiokomponentidest ise kokku panna. Esitatud toiteallikas sisaldab:

• Pinge reguleerimine kuni 24 volti;
• Maksimaalne koormusel saadav vool on kuni 5 amprit;
• Praegune kaitse mitmete fikseeritud väärtuste valimisel;
• Aktiivne jahutamine suure voolu korral töötamiseks;
• Voolu ja pinge valimisnäidikud;

Pinge regulaatori vooluring

Pingeregulaatori kõige lihtsam ja taskukohasem versioon on spetsiaalse kiibi ahel, mida nimetatakse pingeregulaatoriks. Kõige sobivam variant on LM338, see annab maksimaalse voolu 5 A ja väljundis minimaalse pulsatsiooni. Siia sobivad ka LM350 ja LM317, kuid maksimaalne vool on sel juhul vastavalt 3 A ja 1,5 A. Muutuva takisti abil saab pinget reguleerida, selle nimiväärtus sõltub sellest, millist maksimaalset pinget peate väljundis saama. Kui maksimaalne väljund nõuab 24 volti, on teil vaja muutujatakistit, mille takistus on 4,3 kOhm. Sel juhul peate võtma tavalise potentsiomeetri 4,7 kOhm juures ja ühendama sellega paralleelselt konstandi 47 kOhm, kogu takistus on umbes 4,3 kOhm. Kogu vooluahela toiteks vajate alalisvooluallikat, mille pinge on 24-35 volti, minu puhul on see tavaline trafo, millel on sisseehitatud alaldi. Võite kasutada ka sülearvuti laadijaid või muid erinevaid voolu jaoks sobivaid lülitusallikaid.
See pingeregulaator on lineaarne, mis tähendab, et kogu sisend- ja väljundpinge erinevus langeb ühele kiibile ja hajub sellel soojuse kujul. Suure voolu korral on see väga kriitiline, seetõttu tuleb mikroskeem paigaldada suurele radiaatorile, selleks sobib kõige paremini ventilaatoriga paralleelselt töötav radiaator arvutiprotsessorist. Selleks, et ventilaator ei pöörleks kogu aeg asjata, vaid lülitaks sisse ainult radiaatori kuumutamisel, on vaja kokku panna väike temperatuuriandur.

Ventilaatori juhtimisahel

See põhineb NTC termistoril, mille takistus varieerub sõltuvalt temperatuurist - temperatuuri tõustes väheneb takistus märkimisväärselt ja vastupidi. Operatiivvõimendi toimib võrdlusena, registreerides termistori takistuse muutuse. Kui läve on saavutatud, ilmub op-amp-i väljundisse pinge, transistor avab lukustuse ja käivitab ventilaatori, millega LED süttib. Künnise reguleerimiseks kasutatakse kärbitakistit, selle väärtus tuleks valida termistori takistuse alusel toatemperatuuril. Oletame, et termistori takistus on 100 kOhm, sel juhul peaks häälestustakisti nimiväärtus olema umbes 150-200 kOhm. Selle skeemi peamine eelis on hüstereesi olemasolu, s.t. erinevused ventilaatori sisse- ja väljalülitamise künniste vahel. Hüstereesi tõttu ei lülitu ventilaator lävelähedasel temperatuuril sageli sisse ega välja. Termistor kuvatakse otse radiaatori juhtmestikul ja paigaldatakse mis tahes sobivasse kohta.
Voolukaitse vooluring
Võib-olla on kogu toiteallika kõige olulisem osa praegune kaitse. See toimib järgmiselt: pingelangus šundis (takisti takistusega 0,1 oomi) võimendatakse tasemele 7-9 volti ja seda võrreldakse võrdlusvahendi abil. Võrdluseks ette nähtud võrdluspinge on seatud nelja häälestustakistiga vahemikus null kuni 12 volti, operatsioonivõimendi sisend on takistidega ühendatud 4-positsioonilise mutrivõtmega lüliti kaudu. Seega, muutes küpsiselüliti asendit, saame valida 4 kaitsevoogude eelmääratud valiku hulgast. Näiteks saate seada järgmised väärtused: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Kui valimislüliti poolt seatud vool ületatakse, töötab kaitse, pinget enam ei väljastata ja LED süttib. Kaitse lähtestamiseks vajutage lihtsalt korraks nuppu, väljundpinge ilmub uuesti. Viies häälestustakisti on vajalik võimenduse (tundlikkuse) seadistamiseks, see tuleb seadistada nii, et kui vool läbi šundi 1 ampri oli pinge op-ampi väljundis umbes 1-2 volti. Kaitsehüstereesi seadistamiseks mõeldud takisti eest vastutab vooluringi "teravus", seda tuleb reguleerida, kui väljundpinge ei kao täielikult. See vooluahel on hea, kuna sellel on suur reageerimiskiirus, lülitades kaitse hetkega sisse, kui vool on ületatud.

Voolu ja pinge kuvamise seade

Enamik laboritoiteallikaid on varustatud digitaalsete voltmeetrite ja ampermeetritega, mis näitavad väärtusi tulemustabelil numbrite kujul. See valik on kompaktne ja tagab näitude hea täpsuse, kuid selle tajumine on täiesti ebamugav. Seetõttu otsustati näitamiseks kasutada noolepäid, mille näidud on hõlpsalt ja meeldivalt tajutavad. Voltmeetri puhul on kõik lihtne - see ühendatakse toiteallika väljundklemmidega läbi kärpimistakisti, mille takistus on umbes 1-2 MOhm. Ampermeetri nõuetekohaseks tööks on vaja šundi võimendit, mille vooluahel on näidatud allpool.
Võimenduse reguleerimiseks on vaja häälestustakistit, enamasti piisab sellest, kui jätta see keskmisesse asendisse (umbes 20-25 kOhm). Lülitipea on ühendatud valimislüliti kaudu, mille abil saate valida ühe kolmest häälesustakistist, millega on määratud ampermeetri maksimaalse kõrvalekalde vool. Seega võib ampermeeter töötada kolmes vahemikus - kuni 50 mA, kuni 500 mA, kuni 5A, see tagab näitude maksimaalse täpsuse igal koormusvoolul.

Toiteallika juhatuse kokkupanek

Trükkplaat:
Nüüd, kui kõik teoreetilised aspektid on arvestatud, saame hakata kokku panema struktuuri elektroonilist osa. Kõik toiteallika elemendid - pingeregulaator, radiaatori temperatuuriandur, kaitseüksus ja ampermeetri šuntvõimendi on kokku pandud ühele tahvlile, mille mõõtmed on 100x70 mm. Plaat on valmistatud LUT-meetodil, allpool on mõned fotod tootmisprotsessist.
Jõuteed, mööda mida koormusvool voolab, on vastupidavuse vähendamiseks soovitav tinutada paksu joodise kihiga. Esiteks paigaldatakse tahvlile väikesed detailid.
Pärast seda kõik ülejäänud komponendid. Temperatuuri andurit ja jahutit varustav mikrolülitus 78L12 tuleb paigaldada väikesele radiaatorile, mille koht on ette nähtud trükiplaadil. Lõpuks joodetakse juhtmed tahvli külge, millel väljastatakse ventilaator, termistor, kaitse lähtestamise nupp, mutrivõtmete lülitid, LED-id, kiip LM338, pinge sisend ja väljund. Pinge sisend on kõige mugavam ühendada alalisvoolu pistiku kaudu, kuid tuleb arvestada, et see peab andma suure voolu. Kõiki toitejuhtmeid tuleb kasutada vastavalt praegusele ristlõikele, eelistatavalt vask. Lisaks ei lähe trükkplaadi väljund otse väljundklemmidele, vaid kahe lülituskontaktiga lülituslüliti kaudu. Teine rühm lülitab LED-i sisse ja välja, näidates, kas klemmidele rakendatakse pinget.

Kere kokkupanek

Korpuse võib leida nii valmis kui ka iseseisvalt kokku pandud. Saate seda teha näiteks vineerist ja puitkiudplaadist, nagu ma tegin. Kõigepealt lõigatakse välja ristkülikukujuline esipaneel, millele paigaldatakse kõik juhtnupud.
Seejärel tehakse kasti seinad ja põhi, konstruktsioon kinnitatakse isekeermestavate kruvidega. Kui raam on valmis, saate installida kogu elektroonika.
Juhtimisseadmed, nooleotsad, LED-id paigaldatakse nende kohtadesse esipaneelile, laud asetatakse korpuse sisse, radiaator koos ventilaatoriga paigaldatakse tagapaneelile. Valgusdioodide paigaldamiseks kasutatakse spetsiaalseid hoidjaid. Soovitav on väljundklemmid dubleerida, eriti kuna koht seda võimaldab. Korpuse mõõtmed on 290x200x120 mm, korpuse sees on veel palju vaba ruumi ja sinna mahub näiteks trafo, mis on ette nähtud kogu seadme toiteks.

Kohandamine

Hoolimata paljudest takistite häälestamisest, on toiteallika seadistamine üsna lihtne. Kõigepealt kalibreerige voltmeeter, ühendades väljundi väljundklemmidega. Voltmeetri noolepeaga järjestikku ühendatud häälestustakisti pöörlemisel saavutame võrdsed näidud. Seejärel ühendame väljundiga suvalise koormuse ampermeetriga ja kalibreerime šundi võimendi. Mõlemat ja kolme joontevahelist takistit pöörledes saavutame kõigil kolmel ampermeetri mõõtevahemikul näitude kokkulangevuse - minu puhul on see 50 mA, 500 mA ja 5A. Järgmisena seadsime nelja häälestustakisti abil vajalikud kaitsevoolud. Seda pole keeruline teha, arvestades, et tavaline ampermeeter on juba kalibreeritud ja näitab täpset voolu. Suurendame pinget järk-järgult (ka vool tõuseb) ja vaatame voolu, millel kaitse käivitatakse. Seejärel pöörame iga takistit, seades neli vajalikku kaitsevoolu, mille vahel saate lülituslülitit vahetada. Nüüd jääb ainult radiaatori temperatuuriandurile soovitud künnis seada - seade on valmis.