Zasilacz laboratoryjny - niezbędne urządzenie w warsztacie amatorskim, w praktyce elektrycznej. Autor nie prowadzi regularnej pracy z cienką i delikatną elektroniką, ale czasem jest to konieczne. Gdy urządzenie jest gotowe, rozpoczyna się wyszukiwanie odpowiednich CREN i LM („chodząca” sieć wsi). Ostatnio trzeba również regularnie zajmować się taśmami LED (wbudowane podświetlenie). Taśma LED w takich lampach jest często stosowana w dość dziwny sposób, aw wyniku tego rodzaju prac instalacyjnych uszkodzono więcej niż jeden zwykły zasilacz impulsowy. Krótko mówiąc, potrzeba dojrzała.
Zakres uprawnień
Zasilacz był postrzegany jako liniowy (transformator niskiej częstotliwości) jako bardziej wytrwały, prosty i łatwy w utrzymaniu. Ciężar i wymiary urządzenia stacjonarnego nie są bardzo ważne. Zasilacz musi być regulowany, zapewniać stałe ustabilizowane napięcie do, powiedzmy +20 V, przy prądzie obciążenia do kilku amperów. Zasilacz z pewnością musi być wyposażony w zabezpieczenie przeciwzwarciowe, a pożądane jest również regulowane zabezpieczenie przed prądem przeciążeniowym. Zasilacz może być jednokanałowy, jednobiegunowy.
Bardzo dobrze jest mieć „na pokładzie” zestaw przyrządów pomiarowych - woltomierz-amperomierz. To znacznie zwiększa wygodę w pracy, pozwoli na inne prace i pomiary, uwolni przestrzeń roboczą na stole od niepotrzebnych urządzeń zewnętrznych i przewodów.
Produkcja designerskich opraw oświetleniowych implikuje prawdopodobieństwo ich sprzedaży, w tym w krajach, w których sieci elektryczne. Na szczęście zasilacze impulsowe mają zakres napięcia wejściowego, który obejmuje wszystkie prawdopodobne wartości - ~ 100 ... 240 V. Pozostaje tylko zasilić adapter sieciowy odpowiednim adapterem. Napięcie sieciowe zbliżone do 240 woltów nie jest niczym niezwykłym w naszej sieci (na jednej z faz). Niższa wartość zakresu nie jest do przyjęcia. Bardzo pożądane jest sprawdzenie działania zasilacza przy niskim napięciu, biorąc pod uwagę jakość większości zasilaczy chińskich, które do nas przychodzą. Transformator mocy TS-180-2 zastosowany w zasilaczu laboratoryjnym ma uzwojenia sieciowe na dwóch cewkach (podzielonych na dwie równe części). Ułatwiło to uzyskanie pożądanego napięcia ~ 110 V.
Co było potrzebne do pracy
Zestaw narzędzi do instalacji elektrycznej, multimetr, lutownica z akcesoriami, zestaw narzędzi do obróbki metali.
Oprócz elementów radiowych zaczęła działać obudowa ze starego PC-shnika, kawałek pleksiglasu, kawałek stali dachowej, gruba płytka drukowana i aluminium. Pasta KPT-8, elementy złączne, drut montażowy i drut miedziany, termotuba, paski nylonowe, materiały lakiernicze.
Konstrukcja
Zdecydowano się na montaż zasilacza na podstawie specjalistycznego mikroczipu regulowanego stabilizatora KR142EN12 (LM317). Umożliwiło to uzyskanie całkiem przyzwoitych parametrów za pomocą bardzo prostego obwodu urządzenia.
Obwód ma następujące cechy - przełączalne (przełącznik SA2) uzwojenie wtórne transformatora TV1 w celu zmniejszenia nagrzewania elementu regulacyjnego stabilizatora. Wzmocnienie układu tranzystora zdalnego DA1 VT1. Regulator prądu zadziałania zabezpieczenia mikroukładów na elementach R5 ... R9, SA3.
Transformator sieciowy - TS180-2 z przewiniętymi uzwojeniami wtórnymi. Oprócz uzwojenia wtórnego mocy, uzwojono dwa stosunkowo nisko prądowe uzwojenia dla bipolarnych stabilizatorów mocy przyrządów pomiarowych. Cewki transformatora są lakierowane, co pozwoliło zminimalizować hałas (szum) i pozwoliło nam mieć nadzieję na długoterminową pracę ze starym drutem uzwojenia.
Zasilacz wykorzystuje domowe przyrządy pomiarowe - woltomierz cyfrowy i amperomierz na mikroukładzie KR572PV2 (ICL7107) [3]. Siedmiosegmentowe wskaźniki dla wygody szybkiego rozpoznawania, o różnych rozmiarach i różnych kolorach. Obwody instrumentów wymagają zasilania bipolarnego +5 V, -5 V. Każde urządzenie wymaga własnego zasilania, zasilanie amperomierza musi być całkowicie odizolowane od obwodu głównego.
Styki przełączników SA2, SA3 muszą przepuszczać prąd do 3A. Jako te przełączniki zastosowano biszkoptowe PGC [2] z płytkami ceramicznymi. Dopuszczalny prąd przez grupę styków wynosi 3 A. Aby zwiększyć niezawodność zasilacza, styki synchronicznie pracujących grup są połączone równolegle.
Zasilacz jest zmontowany w starej żelaznej obudowie z jednostki systemowej komputera na procesorze 80286. Nie ma również grzejników i wentylatorów. Obudowa jest niewielka, wykonana ze stali o znacznej grubości. Jest to spawana rama skrzynki i pokrywa w kształcie litery U. Mała szlifierka kątowa była w stanie wyciąć wewnętrzne wyspecjalizowane przedziały, metalowa podstawa do instalacji płyty głównej została przylutowana na miejscu przez palnik gazowy. Zwiększyło to sztywność konstrukcji.
Główny grzejnik do montażu elementów regulacyjnych został wykonany niezależnie od grubej blachy aluminiowej z nitowanymi sekcjami tego samego narożnika. Łączone nitami aluminiowymi łączniki nasmarowano pastą przewodzącą ciepło KTP-8.
Zwykły panel obudowy, przyszłość w przedniej części, okazał się mieć otwory wentylacyjne i otwory, musieliśmy zrobić fałszywy panel. Etykiety wyjaśniające, skale itp. narysowany w AutoCAD i wydrukowany z jakością fotograficzną na specjalnym grubym papierze. Otwory i otwory są rzeźbione skalpelem. Panel przedni pokryty jest przezroczystym panelem ze szkła organicznego. Panel jest cięty piłą do metalu, wewnętrzne otwory są piłowane wyrzynarką do drewna, a małe wiercone. Panele nie mają specjalnych elementów mocujących, wszystko jest utrzymywane przez zwykłe elementy mocujące elementów instalacyjnych.
Wewnętrzne otwory i otwory w panelu wykonanym ze stali dachowej 0,5 mm zostały odcięte wyrzynarką jubilerską, standardowym wiertłem lub małą tarczą ścierną z małą szlifierką kątową. Otwory wierci się i nudzi okrągłym pilnikiem.
Zaciski wyjściowe - zacisk ujemny jest przykręcony bezpośrednio do metalowej obudowy, od wewnątrz przylutowany jest do niego kawałek grubego ocynowanego drutu, do którego sprowadzone są wszystkie końce uziemienia. Zacisk dodatni jest wydłużony i izolowany - przylutowano do niego kawałek śruby M4 i wykonano izolator tekstolitowy.
Części izolatora wycina się z płyty za pomocą wyrzynarki do drewna i włącza wiertarkę.
Po zmontowaniu przedniego panelu zainstalowałem główne elementy sterujące urządzenia. Zainstalowałem przyrządy pomiarowe na improwizowanych stojakach z długich śrub M3.Szeroką taśmę maskującą zastosowano jako filtr światła maskujący bezczynne segmenty wskaźników.
Diody LED (jeszcze nieużywane - przedni panel jest używany z poprzedniej niedokończonej konstrukcji) są szczelnie zainstalowane w otworach. Są one utrzymywane przez gruby cynowany drut, układany między izolowanymi termotubami zaciskami diod LED i lutowany do metalowego panelu. Soczewka na końcach diod LED jest oprawiona w plik równo z przezroczystym panelem.
Równoległe połączenie grup styków przełączników dysku twardego odbywa się za pomocą grubego drutu ocynowanego. Przed instalacją przełączniki konfiguruje się, przesuwając ogranicznik. Na płatkach przełącznika zamontowane są rezystory SA3 R5 ... R8. Mój przełącznik okazał się być z dwiema grupami po pięć kontaktów. Synchronicznie przełączane styki zostały połączone równolegle, podobnie jak SA2, piąty styk jest używany dla innego zakresu 10 mA. W tym przypadku zakres 4 jest ustalony (rezystor zmienny R9 usunięty) na 100 mA. Wartości oporników prądu i ich moc można obliczyć za pomocą wzorów podanych w [1].
Transformator i blok kondensatorów tlenkowych C5 (2 x 10 000 x 50 V) są zainstalowane na metalowej podstawie. Przewód zasilający jest tymczasowo podłączony do płatków transformatora, przewody zasilające uzwojenia wtórnego są lutowane do SA2 i podłączony jest prostownik. Poprzez włączenie do próby przekonałem się o możliwości działania tej części obwodu.
Mikroukład (opcjonalnie), mostek diodowy i zewnętrzny tranzystor sterujący (2xTIP147) są zainstalowane na domowej chłodnicy. Wymiana mocnego urządzenia półprzewodnikowego na kilka mniej wydajnych jest korzystna z punktu widzenia chłodzenia - równomiernie rozprowadzamy źródła ciepła nad chłodnicą.
Rezystory wyrównujące prąd 0,25 oma są wykonane z kawałków (około 10 cm) drutu stalowego (z żebrowanego węża z tworzywa sztucznego do okablowania). Drut jest wyżarzany w płomieniu palnika gazowego, jego końce są odpędzane i cynowane chlorkiem cynku (kwas lutowniczy). Miejsca lutowania są dokładnie myte wodą, a następnie drut oporowy jest lutowany kalafonią.
Na twardych przewodach elementów montażowych zamontowanych jest kilka małych elementów z cienkimi przewodami. Po sprawdzeniu działania część obwodu umieszczona na grzejniku jest instalowana w obudowie i połączona krótkimi drutami o znacznej (jeśli to konieczne) sekcji. Kontrola zdrowia
Włączenie przyrządów pomiarowych. Jak już wspomniano, specjalistyczny mikroukład KR572PV2 (ICL7107) wymaga napięcia bipolarnego +5 V, -5 V. Świadomość tego była warta kilku spalonych drukowanych utworów i spalonego LSI. Cóż, dobre lekcje są zawsze drogie. Transformator miał tylko dwa identyczne uzwojenia dla +5 V i -5 V (przyjęto wspólne napięcie dla obu mierników). Możliwe było wyjście z sytuacji poprzez zastosowanie innego obwodu do włączenia prostowników i zamontowania innego podobnego zasilacza. W tym przypadku uzyskano dwa izolowane galwanicznie zasilacze.
Dwa niezależne źródła są montowane na oddzielnych płytach i mocowane do standardowych kołnierzy mikroukładów (obudowa TO-220). Prąd pobierany przez urządzenie pomiarowe jest niewielki, dlatego mikroukłady stabilizujące zastosowano w plastikowej konstrukcji, co umożliwiło ich montaż bez uszczelek izolacyjnych. Jedyny 7805 z metalowym kołnierzem (pin GND mikroukładu) w woltomierzu zasilacza jest również zainstalowany bez uszczelki izolacyjnej, jest to dozwolone przez obwód.
Metalowa płytka z miernikami mocy jest zainstalowana na kołnierzu końcowym transformatora sieciowego. Wykonano połączenia, sprawdzono funkcjonalność. Poprzez wieloobrotowe rezystory dostrajające na tablicach liczników [3] wyświetlane wartości urządzeń są dostosowywane do odczytów zewnętrznego multimetru.
Wreszcie wykonano panel dla gniazda ~ 110 V, samo gniazdo zostało zainstalowane i dokonano jego połączenia. Połączenie, jako że ma połączenie galwaniczne z siecią, jest dodatkowo izolowane od metalowej obudowy grubą rurą PCV, stosunkowo miękki kabel jest przymocowany w kilku miejscach za pomocą nylonowych pasków, a lutowane są izolowane rurą cieplną.
Tymczasowy przewód sieciowy został zastąpiony trwałym okablowaniem przez przełącznik dźwigniowy i uchwyt bezpiecznika. Wiązki i przewody są układane w ten sam sposób - dodatkowa izolacja od metalowej obudowy, mechaniczne mocowanie, izolacja punktów lutowniczych.
Boki podwozia instrumentu pokryte są panelami wyciętymi z pokrycia dachowego ze stali ocynkowanej i zamontowane na nitach zrywalnych. Górna pokrywa jest wycięta ze standardowej pokrywy jednostki systemowej w kształcie litery U. Matryce otworów do chłodzenia zostały wywiercone w pokrywie nad chłodnicą i bloku rezystorów rezystorowych R5 ... R8, przywrócono uszkodzony lakier.
Na panelu z pleksiglasu wokół uchwytu do przełączania limitów prądu (SA3) grawer wykonał pięć skanów i wskazał limity - 10 mA; 100 mA 0,3 A; 1 A; 3 A. Grawerowane wgłębienia wypełnione ciemną farbą.
Wnioski, praca nad błędami
Pierwotny schemat przeszedł kilka zmian i uproszczeń, wszystkie są funkcjonalne, a od pewnego czasu działanie wykazało, że są dość wygodne. Na przykład pozbycie się rezystorów R3, R9. Wprowadzenie kolejnego limitu 10 mA sprawiło, że bardzo wygodnie było sprawdzić działanie diod LED i zmierzyć napięcie stabilizacji diod Zenera (włączenie odwrotne!).
Podczas instalacji kilka punktów ześlizgnęło się z uwagi - diody obejściowe kondensatorów mostka prostowniczego i bezpiecznik FU2 nie zostały zainstalowane. Kondensatory neutralizują zakłócenia spowodowane przełączaniem diod niskiej częstotliwości, bezpiecznik pomoże uratować transformator w razie wypadku. To będzie kolejna wersja. Jednocześnie warto użyć co najmniej jednej z diod LED - aby wskazać im przepalony bezpiecznik.
Literatura
1. Magazyn RADIOhobby nr 5, 1999
2. Przełączniki PGC, PGG, lista kontrolna.
3. Woltomierz, amperomierz w K572PV2 (ICL7107).
Babay Mazay, czerwiec 2019