Kraftig strømforsyning med strømbeskyttelse

Hver person som samler elektroniske kretsløp trenger en universell strømkilde som tillater en bred variasjon av utgangsspenningen, strømstyring og om nødvendig koble fra den drevne enheten. I butikker er slike laboratoriekraftforsyninger veldig dyre, men du kan montere en selv fra vanlige radiokomponenter. Den presenterte strømforsyningen inkluderer:

• Spenningsregulering opptil 24 volt;
• Maksimal strøm som er gitt til lasten er opptil 5 ampere;
• Nåværende beskyttelse med valg av flere faste verdier;
• Aktiv kjøling for drift ved høye strømmer;
• Ring indikatorer for strøm og spenning;

Spenningsreguleringskrets

Den enkleste og rimeligste versjonen av spenningsregulatoren er en krets på en spesiell brikke som kalles en spenningsregulator. Det mest passende alternativet er LM338, det gir en maksimal strøm på 5 A og et minimum av krusning ved utgangen. LM350 og LM317 er også egnet her, men maksimal strøm i dette tilfellet vil være henholdsvis 3 A og 1,5 A. En variabel motstand tjener til å justere spenningen, dens rangering avhenger av hvilken maksimal spenning du trenger for å få ved utgangen. Hvis maksimal effekt krever 24 volt, trenger du en variabel motstand med en motstand på 4,3 kOhm. I dette tilfellet må du ta et standard potensiometer ved 4,7 kOhm og koble en konstant ved 47 kOhm parallelt med det, den totale motstanden vil være omtrent 4,3 kOhm. For å drive hele kretsen trenger du en likestrømskilde med en spenning på 24-35 volt, i mitt tilfelle er det en normal transformator med en innebygd likeretter. Du kan også bruke bærbare lader eller andre forskjellige byttekilder som er egnet for strøm.
Denne spenningsregulatoren er lineær, noe som betyr at hele forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen faller på en brikke og blir spredt på den i form av varme. Ved høye strømmer er dette veldig kritisk, så mikrokretsen må installeres på en stor radiator, radiatoren fra datamaskinprosessoren, som fungerer i takt med viften, er best for dette. For at viften ikke skal rotere hele tiden forgjeves, men bare skal slås på når radiatoren varmer, er det nødvendig å montere en liten temperatursensor.

Viftekontrollkrets

Den er basert på en NTC-termistor, hvis motstand varierer med temperatur - med økende temperatur reduseres motstanden betydelig, og omvendt. Operasjonsforsterkeren fungerer som en komparator, og registrerer en endring i motstanden til termistoren. Når terskelen er nådd, vises spenningen ved utgangen til op-forsterkeren, transistoren låser opp og starter viften, som lysdioden lyser opp med. En beskjæringsmotstand brukes for å justere terskelen, dens verdi bør velges basert på motstanden til termistoren ved romtemperatur. Anta at en termistor har en motstand på 100 kOhm, i dette tilfellet bør innstillingsmotstanden ha en nominell verdi på omtrent 150-200 kOhm. Den viktigste fordelen med dette skjemaet er tilstedeværelsen av hysterese, d.v.s. forskjeller mellom terskler for å slå viften av og på. På grunn av hysteresen slås ikke viften av og på ofte ved en temperatur nær terskelen. Termistoren vises på ledningene direkte til radiatoren og installeres på et hvilket som helst praktisk sted.
Strømbeskyttelseskrets
Kanskje er den viktigste delen av hele strømforsyningen strømbeskyttelse. Det fungerer som følger: spenningsfallet over shunten (motstand med en motstand på 0,1 Ohm) forsterkes til et nivå på 7-9 volt og sammenlignes med en referanse ved bruk av en komparator. Referansespenningen for sammenligning settes av fire innstillingsmotstander i området fra null til 12 volt, inngangen til driftsforsterkeren er koblet til motstandene gjennom en 4-stillings skiftenøkkelbryter. Ved å endre posisjonen til kjeksbryteren, kan vi velge mellom 4 forhåndsdefinerte alternativer for beskyttelsesstrømmer. For eksempel kan du stille inn følgende verdier: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Hvis strømmen som er valgt av talltastbryteren overskrides, vil beskyttelsen fungere, spenningen vil ikke lenger bli sendt ut og LED-en vil lyse. For å tilbakestille beskyttelsen, trykk bare kort på knappen, utgangsspenningen vises igjen. Den femte innstillingsmotstanden er nødvendig for å stille inn forsterkningen (følsomhet), den må være innstilt slik at når strømmen gjennom shunt 1 Ampere, spenningen ved utgangen til op-amp var omtrent 1-2 volt. Motstanden for å stille inn beskyttelseshysteresen er ansvarlig for "skarpheten" i kretsen som smekker inn, den må justeres hvis utgangsspenningen ikke forsvinner helt. Denne kretsen er god fordi den har en høy responshastighet, og øyeblikkelig slår på beskyttelsen når strømmen overskrides.

Strøm- og spenningsvisningsenhet

De fleste laboratoriekraftforsyninger er utstyrt med digitale voltmetre og ammetre, og viser verdier i form av tall på resultattavlen. Dette alternativet er kompakt og gir god nøyaktighet i avlesningene, men det er fullstendig upraktisk for oppfatning. Derfor ble det besluttet å bruke pilspisser hvis avlesninger lett og behagelig oppfattes. Når det gjelder et voltmeter, er alt enkelt - det kobles til utgangsterminalene til strømforsyningen gjennom en beskjæringsmotstand med en motstand på omtrent 1-2 MΩ. For at ammeteret skal fungere ordentlig, kreves en shuntforsterker, hvis krets er vist nedenfor.
En avstemningsmotstand er nødvendig for å justere forsterkningen, i de fleste tilfeller er det nok å la den være i midtstilling (ca. 20-25 kOhm). Bryterhodet er koblet til via en bryter, som du kan velge en av tre avstemningsmotstander, som strømmen for maksimalt avvik for ammeteret er satt inn med. Dermed kan ammeteret fungere i tre områder - opp til 50 mA, opp til 500 mA, opp til 5A, dette sikrer maksimal nøyaktighet av avlesningene ved enhver belastningsstrøm.

Forsamling for strømforsyning

Trykt kretskort:
Nå som alle teoretiske aspekter er tatt i betraktning, kan vi begynne å sette sammen den elektroniske delen av strukturen. Alle elementene i strømforsyningen - spenningsregulator, radiatortemperaturføler, beskyttelsesenhet, shuntforsterker for ampereren er samlet på ett brett, hvis dimensjoner er 100x70 mm. Brettet er laget av LUT-metoden, nedenfor er noen bilder av produksjonsprosessen.
Kraftveier langs som belastningsstrømmen flyter, er det ønskelig å tinse med et tykt lag lodd for å redusere motstanden. Først installeres små deler på brettet.
Etter det alle de andre komponentene. 78L12-mikrokretsen som forsyner temperatursensoren og kjøleren, må installeres på en liten radiator, som er plassert på kretskortet. Til slutt blir ledningene loddet på tavlen, der viften, termistoren, beskyttelses-tilbakestillingsknappen, skiftenøkkelbryterne, lysdioder, LM338-brikke, spenningsinngang og utgang sendes ut. Spenningsinngangen er mest praktisk tilkoblet via en DC-kontakt, mens det må huskes at den må gi en stor strøm. Alle strømkabler må brukes tilsvarende dagens tverrsnitt, helst kobber. I tillegg går ikke utskriften fra det trykte kretskortet direkte til utgangsterminalene, men gjennom en vippebryter med to grupper av kontakter. Den andre gruppen slår LED av og på, og indikerer om spenning tilføres terminalene.

Kroppssamling

Huset kan enten være ferdige eller montert uavhengig. Du kan lage den for eksempel av kryssfiner og fiberplater, som jeg gjorde. Først av alt er et rektangulært frontpanel kuttet ut, som alle kontroller vil bli installert på.
Så lages veggene og bunnen av boksen, strukturen festes sammen med selvskruende skruer. Når rammen er klar, kan du installere all elektronikken inni.
Kontroller, pilspisser, lysdioder er installert på sine steder i frontpanelet, brettet er plassert inne i saken, radiatoren med vifte er montert på bakpanelet. For å montere lysdiodene brukes spesielle holdere. Det er ønskelig å duplisere utgangsterminalene, spesielt siden stedet tillater det. Dimensjonene på saken er 290x200x120 mm, det er fremdeles mye ledig plass inne i saken, og det kan for eksempel passe til en transformator for å drive hele enheten.

Justering

Til tross for mye avstemningsmotstander, er det ganske enkelt å sette inn strømforsyningen. Først av alt, kalibrer voltmeteret ved å koble en ekstern til utgangsterminalene. Roterende avstemningsmotstand, koblet i serie med pilens hode på voltmeteret, oppnår vi like avlesninger. Deretter kobler vi all belastning med et ammeter til utgangen og kalibrerer shuntforsterkeren. Ved å rotere hver og tre interlinjære motstander oppnår vi sammenfall av avlesninger på hvert av de tre måleområdene til ampereren - i mitt tilfelle er det 50 mA, 500 mA og 5A. Deretter setter vi nødvendige beskyttelsesstrømmer ved hjelp av fire innstillingsmotstander. Det er ikke vanskelig å gjøre dette, gitt at standard ammeteret allerede er kalibrert og viser nøyaktig strøm. Vi øker gradvis spenningen (strømmen stiger også) og ser på strømmen beskyttelsen utløses til. Deretter roterer vi hver av motstandene, og setter de fire nødvendige beskyttelsesstrømmene, mellom hvilke du kan bytte mellom med bryteren. Nå gjenstår det bare å stille ønsket terskel for radiatemperaturføleren - innstillingen er fullført.