Laboratorní napájení - základní zařízení v amatérské dílně, v elektrotechnice. Autor nevykonává pravidelnou práci s tenkou a jemnou elektronikou, ale někdy je to nutné. A když je zařízení připraveno, začne hledání vhodné CREN a LM („pěší“ vesnické sítě). V poslední době je také třeba pravidelně řešit LED pásky (vestavěné podsvícení). LED pásek v takových lampách je často používán poněkud bizarně a v důsledku tohoto druhu instalačních prací došlo k poškození více než jedné normální spínací jednotky napájení. Stručně řečeno, potřeba dozrála.
Podmínky zadání
Napájení bylo považováno za lineární (nízkofrekvenční transformátor) jako houževnatější, jednodušší a udržovatelnější. Hmotnost a rozměry stacionárního spotřebiče nejsou příliš důležité. Napájecí zdroj musí být nastavitelný, aby produkoval konstantní stabilizované napětí až do, řekněme +20 V, se zátěžovým proudem až několika ampér. Napájecí zdroj musí být jistě vybaven ochranou proti zkratu a je také žádoucí nastavit ochranu proti přetíženému proudu. Napájecí zdroj může být jednokanálový, unipolární.
Je velmi dobré mít na palubě sadu měřicích přístrojů - voltmetr-ampérmetr. To výrazně zvyšuje pohodlí při práci, umožní další práci a měření, uvolní pracovní prostor na stole zbytečným externím zařízením a vodičům.
Výroba designových svítidel předpokládá pravděpodobnost jejich prodeje, a to i do zemí, jejichž elektrické sítě. Naštěstí mají pulzní napájecí zdroje rozsah vstupního napětí, který pokrývá všechny možné hodnoty - ~ 100 ... 240 V. Zbývá pouze dodat vhodný síťový adaptér. Síťové napětí blízké 240 V není v naší síti neobvyklé (na jedné z fází). Nižší hodnota rozsahu není kam vzít. Je velmi žádoucí zkontrolovat provoz jednotky PSU při nízkém napětí, vzhledem k kvalitě většiny čínských zdrojů napájení, které k nám přicházejí. Transformátor TS-180-2 používaný v laboratorní napájecí jednotce má síťové vinutí na dvou cívkách (rozdělených do dvou stejných částí). Díky tomu bylo velmi snadné získat požadované napětí ~ 110 V.
Co bylo potřeba pro práci
Sada nástrojů pro elektrickou instalaci, multimetr, páječka s příslušenstvím, sada nástrojů pro obrábění kovů.
Kromě rádiových prvků se začalo obchodovat se skříní ze starého PC-shniku, kusu plexiskla, kousku střešní oceli, silného textitu a hliníku. KPT-8 pasta, upevňovací prvky, montážní a měděný drát, termoska, nylonové pásky, nátěrové hmoty.
Konstrukce
Bylo rozhodnuto sestavit napájecí zdroj na základě specializovaného mikročipu nastavitelného stabilizátoru KR142EN12 (LM317). To umožnilo získat velmi slušné parametry s velmi jednoduchým obvodem zařízení.
Obvod má následující vlastnosti - přepínatelné (spínač SA2) sekundární vinutí transformátoru TV1 pro snížení zahřívání regulačního prvku stabilizátoru. Zesílení dálkového tranzistoru VT1 stabilizačního čipu DA1. Regulátor proudu ovládacího proudu mikroobvodů na prvcích R5 ... R9, SA3.
Síťový transformátor - TS180-2 s navinutými sekundárními vinutími. Kromě výkonových sekundárních vinutí byla navinuta také dvě relativně nízkoproudá vinutí pro bipolární stabilizátory měřicích přístrojů. Transformátorové cívky jsou lakovány, což umožnilo minimalizovat jeho akustický šum (bzučení) a umožnilo nám doufat v dlouhodobou práci se starým vinutým drátem.
Napájecí jednotka používá domácí měřicí přístroje - digitální voltmetr a ampérmetr na mikroobvodech KR572PV2 (ICL7107) [3]. Sedmisegmentové indikátory pro rychlé rozpoznávání různých velikostí a různých barev. Obvody přístroje vyžadují bipolární napájení +5 V, -5 V. Každé zařízení vyžaduje své vlastní napájení, napájení ampérmetru musí být zcela izolováno od hlavního obvodu.
Kontakty spínačů SA2, SA3 musí procházet proudem až 3A. Jako tyto spínače byly použity sušenky PGC [2] s keramickými deskami. Přípustný proud skrz kontaktní skupinu je 3 A. Pro zvýšení spolehlivosti napájení jsou kontakty synchronně pracujících skupin zapojeny paralelně.
Napájení je sestaveno ve starém železném pouzdře z jednotky systému PC na procesoru 80286. Je také bez radiátorů a ventilátorů. Pouzdro je malé velikosti, vyrobené z oceli značné tloušťky. Jedná se o svařovaný rám a kryt ve tvaru písmene U. Malá úhlová bruska byla schopna snížit vnitřní specializované prostory, kovová základna pro instalaci základní desky byla pájena na místo plynovým hořákem. To zvýšilo tuhost struktury.
Hlavní radiátor pro instalaci regulačních prvků byl vyroben nezávisle na silném hliníkovém plechu s nýtovanými částmi stejného rohu. Spoje byly připevněny hliníkovými slepými nýty a mazány tepelně vodivou pastou KTP-8.
Pravidelný panel pouzdra, budoucnost v čelním designu, se ukázalo, že má větrací otvory a otvory, museli jsme vytvořit falešný panel. Vysvětlivky, stupnice atd. nakreslené v AutoCADu a vytištěné fotografickou kvalitou na speciální silný papír. Otvory a otvory jsou vyřezávány skalpelem. Přední panel je pokryt průhledným panelem z organického skla. Panel je řezán pilovou pilou na kov, vnitřní otvory jsou řezány skládačkou na dřevo a malé vrtány. Panely nemají speciální upevňovací prvky, vše jsou drženy běžnými upevňovacími prvky instalačních prvků.
Vnitřní otvory a otvory v panelu vyrobené ze střešní oceli o tloušťce 0,5 mm byly vyřezány pomocí klenotnické skládačky, do standardní vrtačky nebo malého brusného kotouče s malou úhlovou bruskou. Otvory jsou vyvrtány a vyvrtány kulatým pilníkem.
Výstupní svorky - záporná svorka je přišroubována přímo k kovové skříni, zevnitř se k ní připájí kus tlustého pocínovaného drátu, na který jsou redukovány všechny „uzemňovací“ konce. Pozitivní terminál je protáhlý a izolovaný - k němu je připájena část šroubu M4 a je vyroben izolátor z textitu.
Části izolátoru jsou vyřezány z desky pomocí skládačky na dřevo a zapnuty na vrtacím stroji.
Po montáži předního panelu jsem nainstaloval hlavní ovládací prvky zařízení. Nainstaloval jsem měřicí přístroje na improvizované stojany z dlouhých šroubů M3.Široká maskovací páska byla použita jako světelný filtr maskující nečinné segmenty indikátorů.
LED diody (dosud nepoužité - přední panel se používá z předchozího nedokončeného designu) jsou pevně nainstalovány v otvorech. Jsou drženy tlustým pocínovaným drátem, položeným mezi termoizolační izolované svorky LED a pájeny na kovový panel. Čočka na koncích diod LED je orámována souborem zarovnaným s průhledným panelem.
Paralelní propojení skupin kontaktů spínačů pevného disku se provádí silným pocínovaným drátem. Před instalací jsou spínače nakonfigurovány přesunutím omezovače. Na okvětních lístcích spínače SA3 byly namontovány rezistory R5 ... R8. Ukázalo se, že můj spínač byl se dvěma skupinami po pěti kontaktech. Synchronně spínané kontakty byly zapojeny paralelně, podobně jako SA2, pátý kontakt se používá pro další rozsah 10 mA. V tomto případě je rozsah 4 pevný (variabilní rezistor R9 odstraněn) na 100 mA. Hodnoty odporů nastavujících proud a jejich výkon lze vypočítat podle vzorců uvedených v [1].
Transformátor a blok oxidových kondenzátorů C5 (2x10 000x50 V) jsou instalovány na kovové základně. Napájecí kabel je dočasně spojen s plátky transformátoru, napájecí vodiče sekundárního vinutí jsou pájeny na SA2 a je připojen usměrňovač. Zkušebním zařazením jsem byl přesvědčen o funkčnosti této části okruhu.
Na domácí chladicí radiátor je nainstalován mikroobvod (volitelný), diodový můstek a externí řídicí tranzistor (2xTIP147). Výměna výkonného polovodičového zařízení za několik méně výkonných je výhodná z hlediska chlazení - rovnoměrně distribuujeme zdroje tepla přes radiátor.
Odpory pro vyrovnání proudu 0,25 ohmu jsou vyrobeny z kusů (asi 10 cm) ocelového drátu (vyrobeno z žebrované plastové hadice pro zapojení). Drát je žíhán v plameni plynového hořáku, jeho konce jsou odizolovány a pocínovány chloridem zinečnatým (pájecí kyselinou). Místa pájení jsou důkladně omyta vodou, poté je drát rezistoru pájen kalafunou.
Na pevné vodiče montážních prvků je namontováno několik malých prvků s tenkými vodiči. Po kontrole funkčnosti je část obvodu umístěná na chladiči instalována v pouzdru a spojena s krátkými dráty významné (pokud je to nutné) sekce. Kontrola stavu.
Zahrnutí měřicích přístrojů. Jak již bylo zmíněno, specializovaný mikroobvod KR572PV2 (ICL7107) vyžaduje bipolární napětí +5 V, -5 V. Povědomí o této skutečnosti stálo za několik spálených tištěných skladeb a spálené LSI. Dobré lekce jsou vždy drahé. Transformátor měl pouze dvě stejná vinutí pro +5 V a -5 V (předpokládala se společná napětí pro oba měřiče). Bylo možné se dostat ze situace použitím jiného obvodu pro zapnutí usměrňovačů a sestavení jiné podobné napájecí jednotky. V tomto případě byly získány dva galvanicky izolované PSU.
Dva nezávislé zdroje jsou sestaveny na samostatných deskách a připevněny ke standardním přírubám mikroobvodů (pouzdro TO-220). Proud spotřebovávaný měřicím zařízením je malý, proto se mikroobvody stabilizátoru používají v plastovém provedení, které umožňovalo jejich montáž bez izolačních těsnění. Pouze 7805 s kovovou přírubou (GND výstup mikroobvodu) v PSU voltmetru je také nainstalován bez izolačního těsnění, což je přípustné obvodem.
Na koncovou přírubu síťového transformátoru je instalována kovová deska s elektroměry. Naváže se spojení, zkontroluje se funkčnost. Víceotáčkovými ladicími odpory na měřicích deskách [3] jsou zobrazené hodnoty zařízení upraveny na hodnoty externího multimetru.
Nakonec byl vytvořen panel pro ~ 110 V zásuvku, samotná zásuvka byla nainstalována a bylo provedeno její připojení. Spojení, které má galvanické spojení se sítí, je navíc izolováno od kovového pouzdra tlustou trubkou z PVC, relativně měkký kabel je upevněn na několika místech nylonovými pásky a pájky jsou izolovány tepelnou trubkou.
Dočasný síťový vodič byl nahrazen trvalým zapojením přes síťový přepínač a držák pojistek. Kabely a dráty se pokládají stejným způsobem - dodatečná izolace od kovového podvozku, mechanické upevnění, izolace pájecích bodů.
Boky podvozku zařízení jsou pokryty panely vyřezanými z pozinkované ocelové střechy a namontovanými na slepých nýtech. Horní kryt je vyříznut ze standardního krytu systémové jednotky ve tvaru písmene U. V krytu nad chladičem byla vyvrtána pole otvorů pro chlazení a byl obnoven blok rezistorových odporů R5 ... R8.
Na panelu z plexiskla kolem rukojeti pro přepínání limitů proudu (SA3) provedl rytec pět skenů a označil limity - 10 mA; 100 mA 0,3 A; 1 A; 3 A. Ryté vroubkování vyplněné tmavou barvou.
Závěry, práce na chybách
Původní schéma prošlo několika změnami a zjednodušeními, všechny jsou funkční a po nějakou dobu operace ukázaly, že jsou docela pohodlné. Například zbavit se rezistorů R3, R9. Zavedení dalšího limitu 10 mA velmi usnadnilo kontrolu výkonu LED a změření stabilizačního napětí zenerových diod (zpětné spínání!).
Během instalace několik bodů sklouzlo z pozornosti - kondenzátory obtokové diody usměrňovacího můstku a pojistky FU2 nebyly nainstalovány. Kondenzátory neutralizují rušení ze spínání nízkofrekvenčních diod, pojistka pomůže zachránit transformátor v případě nehody. Toto bude další revize. Současně se vyplatí použít alespoň jednu z LED - pro označení spálené pojistky.
Literatura
1. RADIOhobby Magazine č. 5, 1999
2. PGC, PGG přepínače, kontrolní seznam.
3. Voltmetr, ampérmetr na K572PV2 (ICL7107).
Babay Mazay, červen 2019