Laboratórne napájanie - nevyhnutné zariadenie v amatérskej dielni, v elektrotechnickej praxi. Autor nevykonáva pravidelnú prácu s tenkou a jemnou elektronikou, ale niekedy je to nevyhnutné. A keď je zariadenie pripravené, začne sa hľadať vhodný model CREN a LM („pešia“ dedinná sieť). V poslednej dobe je potrebné pravidelne sa zaoberať aj LED pásikmi (vstavané podsvietenie). LED pásik v takýchto žiarovkách sa často používa dosť bizarne a v dôsledku tohto druhu inštalačných prác došlo k poškodeniu viac ako jednej normálnej spínacej jednotky. Stručne povedané, potreba dozrievala.
Podmienky zadania
Napájanie sa považovalo za lineárne (nízkofrekvenčný transformátor) za odolnejšie, jednoduchšie a udržiavateľnejšie. Hmotnosť a rozmery stacionárneho spotrebiča nie sú veľmi dôležité. Napájací zdroj musí byť nastaviteľný tak, aby poskytoval konštantné stabilizované napätie až do, povedzme +20 V, so záťažovým prúdom do niekoľkých ampérov. Napájací zdroj musí byť určite vybavený ochranou proti skratu a je tiež žiaduca nastaviteľná ochrana proti preťaženiu. Zdroj napájania môže byť jednokanálový, unipolárny.
Je veľmi dobré mať „na palube“ súpravu meracích prístrojov - voltmeter-ampérmeter. Tým sa výrazne zvyšuje pohodlie pri práci, umožnia sa ďalšie práce a merania, uvoľní sa pracovný priestor na stole od nepotrebných externých zariadení a vodičov.
Výroba svietidiel pre dizajnérov znamená pravdepodobnosť ich predaja, a to aj do krajín, ktorých elektrické siete sú. Našťastie majú pulzné napájacie zdroje rozsah vstupného napätia, ktorý pokrýva všetky pravdepodobné hodnoty - ~ 100 ... 240 V. Zostáva iba dodať vhodný sieťový adaptér. Sieťové napätie blízke 240 V nie je v našej sieti neobvyklé (na jednej z fáz). Nižšiu hodnotu rozsahu nie je potrebné brať. Vzhľadom na kvalitu väčšiny čínskych zdrojov napájania, ktoré k nám prichádzajú, je veľmi žiaduce skontrolovať fungovanie jednotky PSU pri nízkom napätí. Výkonový transformátor TS-180-2 používaný v laboratórnej napájacej jednotke má sieťové vinutia na dvoch cievkach (rozdelených na dve rovnaké časti). Toto veľmi uľahčilo získanie požadovaného napätia ~ 110 V.
Čo bolo potrebné pre prácu
Sada náradia pre elektrickú inštaláciu, multimeter, spájkovačka s príslušenstvom, sada náradia pre kovoobrábanie.
Okrem rádiových prvkov sa začalo obchodovať aj s puzdrom zo starého PC-shniku, kusom plexiskla, kúskom strešnej ocele, hrubým PCB a hliníkom. KPT-8 pasta, upevňovacie prvky, montážny a medený drôt, termoska, nylonové pásky, náterové materiály.
strojárstvo
Bolo rozhodnuté zostaviť zdroj energie na základe špecializovaného mikročipu nastaviteľného stabilizátora KR142EN12 (LM317). To umožnilo získať celkom slušné parametre s veľmi jednoduchým obvodom zariadenia.
Okruh má nasledujúce vlastnosti - prepínateľné (spínač SA2) sekundárne vinutie transformátora TV1 na zníženie zahrievania regulačného prvku stabilizátora. Zosilnenie diaľkového tranzistora VT1 stabilizačného čipu DA1. Regulátor prúdu aktivačného prúdu mikroobvodov na prvkoch R5 ... R9, SA3.
Sieťový transformátor - TS180-2 s prevíjaným sekundárnym vinutím. Okrem výkonových sekundárnych vinutí boli navinuté dve relatívne nízkoprúdové vinutia pre bipolárne stabilizátory meracieho prístroja. Transformátorové cievky sú lakované, čo umožnilo minimalizovať jeho zvukový šum (bzučanie) a umožnilo nám dúfať v dlhodobú prácu so starým vinutím drôtu.
Napájacia jednotka využíva domáce meracie prístroje - digitálny voltmeter a ampérmeter na mikroobvode KR572PV2 (ICL7107) [3]. Sedemsegmentové indikátory na uľahčenie rýchleho rozpoznania, rôznych veľkostí a rôznych farieb. Obvody prístrojov vyžadujú bipolárne napájanie +5 V, -5 V. Každé zariadenie vyžaduje svoje vlastné napájanie, napájanie ampérmetra musí byť úplne izolované od hlavného obvodu.
Kontakty spínačov SA2, SA3 musia viesť prúd až do 3A. Ako tieto spínače sa použili sušienky PGC [2] s keramickými doskami. Prípustný prúd cez skupinu kontaktov je 3 A. Na zvýšenie spoľahlivosti napájania sú kontakty synchrónnych pracovných skupín zapojené paralelne.
Napájanie je zostavené v starej železnej skrinke zo systémovej jednotky PC na procesore 80286. Je tiež bez radiátorov a dúchadiel. Puzdro je malej veľkosti, vyrobené z ocele značnej hrúbky. Je to zváraná skriňa a kryt v tvare písmena U. Malá uhlová brúska bola schopná rezať vnútorné oddelenia, kovová základňa pre inštaláciu základnej dosky bola spájkovaná na miesto pomocou plynového horáka. Tým sa zvýšila tuhosť konštrukcie.
Hlavný radiátor na inštaláciu regulačných prvkov bol vyrobený nezávisle od hrubého hliníkového plechu s nitovanými časťami toho istého rohu. Spoje boli upevnené hliníkovými slepými nitmi a boli namazané tepelne vodivou pastou KTP-8.
Pravidelný panel puzdra, budúcnosť v prednom dizajne, sa ukázalo, že má vetracie otvory a otvory, museli sme vytvoriť falošný panel. Vysvetlivky, stupnice atď. nakreslené v AutoCADe a vytlačené fotografickou kvalitou na špeciálny hrubý papier. Otvory a otvory sú vyrezávané skalpelom. Predný panel je pokrytý priehľadným panelom z organického skla. Panel je rezaný pílkou na kov, vnútorné diery sú rezané pílkou na drevo a malé sú vŕtané. Panely neobsahujú špeciálne upevňovacie prvky, všetko držia bežné upevňovacie prvky inštalačných prvkov.
Vnútorné otvory a otvory v paneli z 0,5 mm strešnej ocele sa odrezali pomocou klenotníckej pílky, do štandardnej vŕtačky alebo malého brúsneho kotúča s malou uhlovou brúskou. Otvory sú vyvŕtané a vyvŕtané okrúhlym pilníkom.
Výstupné svorky - záporná svorka sa priskrutkuje priamo na kovové puzdro, zvnútra sa na ňu pripája kus hrubého pocínovaného drôtu, na ktorý sa redukujú všetky „uzemňovacie“ konce. Pozitívny terminál je podlhovastý a izolovaný - k nemu je pripájaný kus skrutky M4 a je vyrobený izolátor z textitu.
Časti izolátora sa vyrezajú z dosky pomocou priamočiarych píl na drevo a zapnú sa na vŕtacom stroji.
Po montáži predného panela som nainštaloval hlavné ovládacie prvky zariadenia. Nainstaloval som meracie prístroje na improvizované stojany z dlhých skrutiek M3.Široká maskovacia páska sa použila ako svetelný filter maskujúci nečinné segmenty indikátorov.
LED diódy (zatiaľ sa nepoužívajú - predný panel sa používa z predchádzajúceho nedokončeného dizajnu) sú pevne namontované v dierach. Držia sa hrubým pocínovaným drôtom, ktorý sa umiestni medzi termoskúmne izolované svorky LED a spájkuje sa s kovovým panelom. Šošovka na koncoch diód LED je orámovaná súborom v jednej rovine s priehľadným panelom.
Paralelné spojenie skupín kontaktov spínačov pevného disku sa vykonáva pomocou hrubého pocínovaného drôtu. Pred inštaláciou sú spínače nakonfigurované pohybom obmedzovača. Na okvetných lístkoch spínača SA3 boli namontované odpory R5 ... R8. Ukázalo sa, že môj prepínač má dve skupiny po piatich kontaktoch. Paralelne sa zapojili synchronne spínané kontakty, podobné SA2, piaty kontakt sa používa pre ďalší rozsah 10 mA. V tomto prípade je rozsah 4 pevný (premenlivý rezistor R9 odstránený) pri 100 mA. Hodnoty odporov nastavujúcich prúd a ich výkon sa môžu vypočítať podľa vzorcov uvedených v [1].
Transformátor a blok oxidových kondenzátorov C5 (2x10 000 x 50 V) sú inštalované na kovovej základni. Napájací kábel je dočasne spojený s plátkami transformátora, napájacie káble sekundárneho vinutia sú spájkované na SA2 a je pripojený usmerňovač. Skúšobným zaradením som bol presvedčený o funkčnosti tejto časti okruhu.
Na domáci chladiaci radiátor sú nainštalované mikroobvody (voliteľné), diódový mostík a externý riadiaci tranzistor (2xTIP147). Výmena výkonného polovodičového zariadenia za niekoľko menej výkonných je výhodná z hľadiska chladenia - rovnomerne rozdeľujeme zdroje tepla cez radiátor.
Odpory vyrovnávajúce prúd 0,25 ohmu sú vyrobené z kusov (asi 10 cm) oceľového drôtu (vyrobených z rebrovanej plastovej hadice na zapojenie). Drôt je žíhaný v plameni plynového horáka, jeho konce sú odizolované a pocínované chloridom zinočnatým (spájkovacou kyselinou). Miesta spájkovania sa dôkladne umyjú vodou, potom sa drôt rezistora spájkuje živicou.
Na pevné vodiče montážnych prvkov je namontovaných niekoľko malých prvkov s tenkými vodičmi. Po skontrolovaní funkčnosti je časť obvodu umiestnená na chladiči nainštalovaná v skrinke a spojená s krátkymi vodičmi významnej (ak je to potrebné) časti. Kontrola stavu.
Zahrnutie meracích prístrojov. Ako už bolo uvedené, špecializovaný mikroobvod KR572PV2 (ICL7107) vyžaduje na svoju činnosť bipolárne napätie +5 V, -5 V. Merací obvod ampéra je navyše skonštruovaný takým spôsobom [3], že jeho napájacia jednotka musí byť úplne izolovaná od ostatných obvodov. Uvedomenie si tejto skutočnosti stálo za to niekoľko spálených tlačených skladieb a spálenú LSI. Dobré ponaučenia sú vždy drahé. Transformátor mal iba dve identické vinutia pre +5 V a -5 V (predpokladali sa spoločné napätia pre oba merače). Z situácie sa dalo dostať použitím iného obvodu na zapnutie usmerňovačov a zostavenie inej podobnej jednotky napájania. V tomto prípade sa získali dve galvanicky izolované jednotky PSU.
Dva nezávislé zdroje sú zostavené na samostatných doskách a pripevnené k štandardným prírubám mikroobvodov (puzdro TO-220). Prúd spotrebovaný meracím zariadením je malý, takže mikroobvody stabilizátora sa používajú v plastovom prevedení, ktoré umožňovalo ich montáž bez izolačných tesnení. Iba 7805 s kovovou prírubou (kolík GND mikroobvodu) vo voltmetrii PSU je nainštalovaný aj bez izolačného tesnenia, čo je v obvode prípustné.
Na koncovej prírube sieťového transformátora je nainštalovaná kovová doska s meračmi výkonu. Vytvoria sa spojenia, kontroluje sa funkčnosť. Otočnými ladiacimi odpormi na doskách s meračmi [3] sú zobrazené hodnoty zariadení upravené na hodnoty externého multimetra.
Nakoniec bol vyrobený panel pre ~ 110 V zásuvku, samotná zásuvka bola nainštalovaná a bolo vykonané jej pripojenie. Spojenie, ktoré má galvanické spojenie so sieťou, je navyše izolované od kovového puzdra hrubou PVC rúrkou, relatívne mäkký kábel je upevnený na niekoľkých miestach nylonovými pásikmi a spájky sú izolované tepelnou rúrkou.
Dočasný sieťový kábel bol nahradený trvalým zapojením cez sieťový prepínač a držiak poistiek. Rovnakým spôsobom sa kladú postroje a vodiče - dodatočná izolácia od kovového rámu, mechanické upevnenie, izolácia spájkovacích bodov.
Strany podvozku sú pokryté panelmi vyrezanými z pozinkovanej oceľovej strechy a namontovanými na slepých nitoch. Horný kryt je vyrezaný zo štandardného krytu systémovej jednotky v tvare písmena U. V kryte nad chladičom boli vyvŕtané polia otvorov na chladenie a blok odporových odporov R5 ... R8 bol poškodený lak obnovený.
Na paneli z plexiskla okolo rukoväte na prepínanie limitov prúdu (SA3) rytec vykonal päť skenov a označil limity - 10 mA; 100 mA 0,3 A; 1 A; 3 A. Ryté priehlbiny vyplnené tmavou farbou.
Závery, práce na chybách
Pôvodná schéma prešla niekoľkými zmenami a zjednodušeniami, všetky sú funkčné a prevádzka nejakú dobu ukázala, že sú celkom pohodlné. Napríklad, ako sa zbaviť rezistorov R3, R9. Zavedenie ďalšieho limitu 10 mA veľmi uľahčilo kontrolu výkonu LED a zmeranie stabilizačného napätia zenerových diód (spätné začlenenie!).
Pri inštalácii niekoľko bodov skĺzlo z pozornosti - kondenzátory obtokové diódy usmerňovacieho mostíka a poistka FU2 neboli nainštalované. Kondenzátory neutralizujú rušenie zo spínania nízkofrekvenčných diód. Poistka pomôže v prípade nehody zachrániť transformátor. Toto bude ďalšia revízia. Zároveň sa oplatí použiť aspoň jednu z LED - na označenie prepálenej poistky.
literatúra
1. RADIOhobby Magazine č. 5, 1999
2. Prepínače PGC, PGG, kontrolný zoznam.
3. Voltmeter, ampérmeter na K572PV2 (ICL7107).
Babay Mazay, jún 2019