Potente alimentatore di protezione corrente

Ogni persona che raccoglie circuiti elettronici ha bisogno di una fonte di alimentazione universale che permetta un'ampia variazione della tensione di uscita, controllo della corrente e, se necessario, scollegare il dispositivo alimentato. Nei negozi, tali alimentatori da laboratorio sono molto costosi, ma puoi assemblarne uno tu stesso dai comuni componenti radio. L'alimentatore presentato include:

• Regolazione della tensione fino a 24 volt;
• La corrente massima assegnata al carico è fino a 5 ampere;
• Protezione corrente con una scelta di più valori fissi;
• Raffreddamento attivo per funzionamento a correnti elevate;
• Comparatori di corrente e tensione;

Circuito del regolatore di tensione

La versione più semplice ed economica del regolatore di tensione è un circuito su un chip speciale chiamato regolatore di tensione. L'opzione più adatta è LM338, fornisce una corrente massima di 5 A e un minimo di ondulazione all'uscita. Anche LM350 e LM317 sono adatti qui, ma la corrente massima in questo caso sarà 3 A e 1,5 A, rispettivamente. Un resistore variabile serve per regolare la tensione, la sua valutazione dipende da quale tensione massima è necessario ottenere in uscita. Se l'uscita massima richiede 24 volt, è necessario un resistore variabile con una resistenza di 4,3 kOhm. In questo caso, è necessario prendere un potenziometro standard a 4,7 kOhm e collegare una costante a 47 kOhm in parallelo con essa, la resistenza totale sarà di circa 4,3 kOhm. Per alimentare l'intero circuito, è necessaria una sorgente CC con una tensione di 24-35 volt, nel mio caso si tratta di un normale trasformatore con un raddrizzatore incorporato. È inoltre possibile utilizzare caricabatterie per laptop o altre varie fonti di commutazione adatte alla corrente.
Questo regolatore di tensione è lineare, il che significa che l'intera differenza tra la tensione di ingresso e di uscita cade su un chip e viene dissipata su di esso sotto forma di calore. A correnti elevate, questo è molto critico, quindi il microcircuito deve essere installato su un grande radiatore, il radiatore dal processore del computer, che lavora in tandem con la ventola, è il migliore per questo. Affinché la ventola non ruoti sempre invano, ma si accenda solo quando il radiatore si sta riscaldando, è necessario assemblare un piccolo sensore di temperatura.

Circuito di controllo della ventola

Si basa su un termistore NTC, la cui resistenza varia con la temperatura - all'aumentare della temperatura, la resistenza diminuisce in modo significativo e viceversa. L'amplificatore operazionale funge da comparatore, registrando un cambiamento nella resistenza del termistore. Quando viene raggiunta la soglia, la tensione appare all'uscita dell'op-amp, il transistor si sblocca e avvia la ventola, con la quale si accende il LED. Una resistenza di taglio viene utilizzata per regolare la soglia, il suo valore deve essere selezionato in base alla resistenza del termistore a temperatura ambiente. Supponiamo che un termistore abbia una resistenza di 100 kOhm, in questo caso il resistore di sintonia dovrebbe avere un valore nominale di circa 150-200 kOhm. Il vantaggio principale di questo schema è la presenza di isteresi, ovvero la differenza tra le soglie per l'accensione e lo spegnimento della ventola. A causa dell'isteresi, la ventola non si accende e si spegne frequentemente a una temperatura vicina alla soglia. Il termistore viene visualizzato sul cablaggio direttamente al radiatore e installato in qualsiasi luogo conveniente.
Circuito di protezione corrente
Forse la parte più importante dell'intero alimentatore è la protezione attuale. Funziona come segue: la caduta di tensione attraverso lo shunt (resistenza con una resistenza di 0,1 Ohm) viene amplificata a un livello di 7-9 volt e viene confrontata con un riferimento mediante un comparatore. La tensione di riferimento per il confronto è impostata da quattro resistori di sintonia nell'intervallo da zero a 12 volt, l'ingresso dell'amplificatore operazionale è collegato ai resistori tramite un interruttore a chiave a 4 posizioni. Pertanto, cambiando la posizione dell'interruttore per biscotti, possiamo scegliere tra 4 opzioni predefinite per le correnti di protezione. Ad esempio, è possibile impostare i seguenti valori: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Se la corrente impostata dall'interruttore di selezione viene superata, la protezione funzionerà, la tensione non verrà più emessa e il LED si accenderà. Per ripristinare la protezione, basta premere brevemente il pulsante, la tensione di uscita apparirà di nuovo. La quinta resistenza di sintonizzazione è necessaria per impostare il guadagno (sensibilità), deve essere impostata in modo tale che quando la corrente attraverso lo shunt 1 Ampere, la tensione all'uscita dell'op-amp fosse di circa 1-2 volt. Il resistore per l'impostazione dell'isteresi di protezione è responsabile della "nitidezza" del circuito che si inserisce, deve essere regolato se la tensione di uscita non scompare completamente. Questo circuito è buono perché ha un'alta velocità di risposta, attivando immediatamente la protezione quando viene superata la corrente.

Unità di visualizzazione corrente e tensione

La maggior parte degli alimentatori da laboratorio sono dotati di voltmetri e amperometri digitali, che mostrano i valori sotto forma di numeri sul tabellone. Questa opzione è compatta e offre una buona precisione delle letture, ma è completamente scomoda per la percezione. Questo è il motivo per cui, per indicazione, è stato deciso di utilizzare punte di freccia, le cui letture sono facilmente e piacevolmente percepite. Nel caso di un voltmetro, tutto è semplice: si collega ai terminali di uscita dell'alimentatore attraverso una resistenza di taglio con una resistenza di circa 1-2 MOhm. Perché l'amperometro funzioni correttamente, è necessario un amplificatore shunt, il cui circuito è mostrato di seguito.
È necessario un resistore di sintonia per regolare il guadagno, nella maggior parte dei casi è sufficiente lasciarlo nella posizione centrale (circa 20-25 kOhm). La testa dell'interruttore è collegata tramite un selettore, con il quale è possibile selezionare una delle tre resistenze di sintonia, con la quale viene impostata la corrente della massima deviazione dell'amperometro. Pertanto, l'amperometro può funzionare in tre gamme: fino a 50 mA, fino a 500 mA, fino a 5A, ciò garantisce la massima precisione delle letture a qualsiasi corrente di carico.

Assemblaggio della scheda di alimentazione

Circuito stampato:
Ora che tutti gli aspetti teorici sono stati presi in considerazione, possiamo iniziare a assemblare la parte elettronica della struttura. Tutti gli elementi dell'alimentatore - regolatore di tensione, sensore di temperatura del radiatore, unità di protezione, amplificatore di derivazione per l'amperometro sono assemblati su una scheda, le cui dimensioni sono 100x70 mm. La scheda è realizzata con il metodo LUT, di seguito sono riportate alcune foto del processo di fabbricazione.
Percorsi di potenza lungo i quali scorre la corrente di carico, è preferibile stagnare con uno spesso strato di saldatura per ridurre la resistenza. Innanzitutto, vengono installate piccole parti sulla scheda.
Successivamente, tutti gli altri componenti. Il microcircuito 78L12 che alimenta il sensore di temperatura e il dispositivo di raffreddamento deve essere installato su un piccolo radiatore, un posto per il quale è previsto sul circuito stampato. Infine, i fili sono saldati sulla scheda, su cui vengono emessi il ventilatore, il termistore, il pulsante di ripristino della protezione, gli interruttori a chiave, i LED, il chip LM338, l'ingresso e l'uscita di tensione. L'ingresso di tensione è più convenientemente collegato tramite un connettore CC, mentre si deve tenere presente che deve fornire corrente elevata. Tutti i cavi di alimentazione devono essere utilizzati corrispondenti alla sezione corrente, preferibilmente rame. Inoltre, l'uscita dal circuito stampato non va direttamente ai terminali di uscita, ma attraverso un interruttore a levetta con due gruppi di contatti. Il secondo gruppo accende e spegne il LED, indicando se la tensione è applicata ai terminali.

Assemblaggio del corpo

L'alloggiamento può essere trovato pronto o assemblato in modo indipendente. Puoi farlo, ad esempio, da compensato e fibra di legno, come ho fatto io. Prima di tutto, viene ritagliato un pannello frontale rettangolare, sul quale verranno installati tutti i controlli.
Quindi vengono realizzate le pareti e il fondo della scatola, la struttura viene fissata insieme con viti autofilettanti. Quando il telaio è pronto, è possibile installare tutta l'elettronica all'interno.
Controlli, punte di freccia, LED sono installati al loro posto nel pannello frontale, la scheda è posizionata all'interno del case, il radiatore con ventola è montato sul pannello posteriore. Per montare i LED, vengono utilizzati supporti speciali. È auspicabile duplicare i terminali di uscita, soprattutto perché il posto lo consente. Le dimensioni della custodia sono 290x200x120 mm, c'è ancora molto spazio libero all'interno della custodia e può ad esempio contenere un trasformatore per alimentare l'intero dispositivo.

Registrazione

Nonostante molte resistenze di sintonia, la configurazione dell'alimentatore è piuttosto semplice. Innanzitutto, calibrare il voltmetro collegando un terminale esterno ai terminali di uscita. Ruotando la resistenza di sintonia, collegata in serie con la punta della freccia del voltmetro, otteniamo letture uguali. Quindi colleghiamo qualsiasi carico con un amperometro all'uscita e calibriamo l'amplificatore shunt. Ruotando ciascuna e tre resistenze interlineari otteniamo una coincidenza di letture su ciascuno dei tre campi di misura dell'amperometro - nel mio caso è 50 mA, 500 mA e 5A. Successivamente, impostiamo le correnti di protezione necessarie con l'aiuto di quattro resistori di sintonia. Non è difficile farlo, dato che l'amperometro standard è già calibrato e mostra la corrente esatta. Aumentiamo gradualmente la tensione (aumenta anche la corrente) e osserviamo la corrente alla quale viene attivata la protezione. Quindi ruotiamo ciascuno dei resistori, impostando le quattro correnti di protezione necessarie, tra le quali è possibile passare utilizzando il selettore. Ora non resta che impostare la soglia desiderata per il sensore di temperatura del radiatore - l'impostazione è completata.