SVETELEKTRO

8. marca 2022   Verzia pre tlač Verzia pre tlač

Presný testovací zdroj


benadik

Funkcia

Pri stavbe a opravách rôznych elektrotechnických zariadení sa mi osvedčila takáto pomôcka. Umožňuje simuláciu rôznych stavov a režimov na zariadení, alebo aj priamo na plošnom spoji. Klasický zdrojový výstup umožňuje presnú a stabilnú reguláciu napätia do 24 V. Prúd 1 A postačuje pre napájanie malých spotrebičov, oživovanie a opravy, prípadne aj pre nabíjanie menších batérii. Dajú sa premerať aj odpory od 0,02 Ω až 20 kΩ. Výstupy 2 a 3 sú bez kondenzátora, takže pri ich pripojení na polovodič nedôjde k jeho poškodeniu vysokým pulzným prúdom z výstupného kondenzátora. Výstup 2 je napäťový výstup od 0 až 20 V max 10 mA, určený pre pripojenie na bázu tranzistora alebo riadiaci vstup integrovaného obvodu, preskúšanie ich funkčnosti a premeranie otváracieho a zatváracieho napätia. Výstup 3 s LED signalizáciou je od 2 do 30 mA. Využívam ho na rýchlu kontrolu spojov, prepojení, poistiek a relé, meranie napájacieho prúdu a súčasne aj napätia a meranie prechodového napätia polovodičov: tranzistorov, diód, LED diód, zenerových diód aj výstupov IO. Pri vypnutom vypínači na potenciometri je možné využiť tento výstup na kontrolu napätia. Panelový voltmeter môžeme prepínať na ktorýkoľvek z výstupov. To umožňuje napríklad kontrolu napätia na viacerých miestach na plošnom spoji.

Obrázok, na ktorom je text, podlaha, vnútri, zariadenie Automaticky generovaný popis

Popis

Schéma zdroja je len minimálne vylepšená schéma zdroja G400 z roku 1996. Pôvodná schéma je bezchybná a rokmi overená mnohými používateľmi. Inovovaná schéma zahŕňa niekoľko drobných zmien:

  • na stabilizáciu napätí sú použité integrované obvody LM317, L78L12, L79L05
  • pre stavbu tohto zdroja postačuje jeden dvojitý operačný zosilňovač
  • napájanie operačného zosilňovača je zo stabilizovaného a vyhladeného napätia, čo zvyšuje jeho presnosť a stabilitu
  • obidva potenciometre pre jemnú reguláciu prúdu a napätia sú zapojené tak, aby podľa veľkosti regulovanej veličiny prispôsobili svoju citlivosť
  • pred stabilizátory napätia L78L12 a L79L05 sú zaradené zenerové diódy pre zníženie ich napájacieho napätia a tepelných strát
  • na výstupe bola pridaná ochranná dióda, ktorá pri prepólovaní chráni zdroj aj spotrebič (batériu)

Schéma umožňuje použiť viacero typov dvojitých operačných zosilňovačov NE5532, LM358, LM1458,… Spoľahlivá stabilizácia záporného napätia – 5 V umožňuje použitie aj JFET operačných zosilňovačov (TL082), ktoré sa pri nedostatočnom zápornom napätí seknú a začnú prehrievať.

Stavba zdroja

Pre ľahkú dostupnosť som pre stavbu použil krabičku z PC zdroja. Môžeme ponechať pripojenie na sieťové napätie a využiť pôvodný chladič aj ventilátor. Spoľahlivo odfúkne aj 150 W tepla. Použitý výkonový tranzistor BD911 je limitovaný na 15 A. Budiaci tranzistor 2SD667 nie je potrebné chladiť. Na schéme je nakreslený potenciometer RP2, ktorý je možné doplniť na jemnejšie ladenie prúdu. Pre snímanie napätia pre reguláciu prúdu bol použitý odpor až 5 W. Viac wattový odpor sa menej zohrieva a stabilizácia prúdu je presnejšia. V prípade potreby väčšieho chladenia sa dá pripevniť aj na chladič. Svietivosť LED 1 sa prispôsobuje pomocou R6. LED 2 doporučujem staršiu nízko svietivú. Zdroj je na primári istený trubičkovou poistkou T 160 mA. Ako podkladovú dosku som použil starý cuprextit, na ktorom je pripevnený transformátor, poistka a plošný spoj. Pre prípadnú signalizáciu zapnutia zdroja je možné vyviesť kábliky z plošného spoja pre LED-ku z 12 V. Na plošnom spoji sú dva prepoje. Jeden je pomocou odporu R9. Pre lepší prietok vzduchu navŕtame do krabičky ešte pár otvorov, alebo pridáme nejakú mriežku. Nezabudnúť zakryť na transformátore prívod 230 V a pripojiť ukostrenie na krabičku.

Schéma

Plošný spoj

Rozmery plošného spoja sú 80 x 72 mm. Obrázok plošného spoja vytlačíme na fóliu (určenú na použitie v tlačiarni) a pri osvetľovaní plošného spoja fóliu prevrátime farbou dole.

Osadenie plošného spoja

 

Zoznam použitých súčiastok:

R1 – 240

R2,5 – 10k

R3 – 120k

R4 – 2k2

R6 – 33k

R7 – 22k

R8,9,10,14 – 1k (R8 prispôsobiť na zdroji 12 V a naletovať priamo na potenciometer RP3)

R11 – 27k

R12 – 18k

R13 – 1/5W

R15 – 680

R16 – 47/1W (prípadne prispôsobiť podľa potreby)

R17 – 3k3 naletovať priamo na potenciometer RP5

RP1 – 10k/G

RP2 – 5k/N jemné ladenie prúdu, osadiť podľa potreby

RP3 – 10k/N

RP4 – 1k/N

RP5 – 3k3/N 0,2W (možno použiť aj kombináciu 2k2/N 0,2W + R17 4k7, prípadne viacotáčkový potenciometer 2k/2W)

RP6 – 10k/G s vypínačom (pre orientačné meranie postačuje aj bez vypínača)

RT1 trimer – 10k/N 28 otáčkový

C1, C2 – 2200μ/50V (možné osadiť až 6800μ/50V) Elyt pre napájacie napätie do 33 V AC

(max ø 20 mm, rozteč nôh 7,5 – 10 mm)

C3,C4 – 47μ/50V Elyt

C5 – 1μ/50V Elyt

C6,C7 – 10μ/50V Elyt

C8 – 220μ/25V Elyt

C9 – 100n keramický, alebo svitkový

C10 – 47p keramický

C11 – 220p keramický

C12 – 330p keramický

ZD1 – ZD 15V/0,5W

ZD2 – ZD 8,2V/0,5W

D1-D4 – 1N5402 pre prúd do 3 A

D5 – 1N5402/3A (SB340 -schottkyho dióda)

D6,D7,D8 – 1N4148

LED1 – LED 5 mm použitá je vysoko svietivá, preto je R6 až 33k

LED2 – LED 5 mm nízko svietivá pre prúd až 30 mA

Q1 – 2SD667 NPN, (BC63916-D27Z, BD139)

Q2 – BD911 NPN, (2N6488G, BUV26, BD711) + chladič

Q3 – BC557 PNP (ľubovoľný malý PNP)

IC1 – NE5532, LM358, LM1458,…(ľubovoľný dvojitý operačný zosilňovač podľa max napájacieho napätia)

Pätica 8 pin

IC2 – LM317

IC3 – L78L12

IC4 – L79L05

Panelový otočný prepínač 3 polohový napríklad RTS-01-403-42RP, SR26,…

Panelový ampérmeter s voltmetrom 200 V 10 A, rozlíšenie 0,01 V, 0,001 A

Zapojenie: M1 žltý tenký – meranie napätia, M2 červený tenký – napájacie napätie, M3 červený hrubý – meranie prúdu, M4 čierny hrubý – mínus, M5 čierny tenký sa nemusí zapojiť (je spojený s čiernym hrubým)

Transformátor 2×12 V 1 A 25 W, pre meranie a opravy postačuje aj s menším výkonom napríklad

2×12 V 0,8 A 20 W.

K1 – svorkovnica ARK 500/3

K2 – svorkovnica ARK 500/2

JP1 – 2 Pin konektor + 2 Pin dutinka pre ventilátor

PIN 2,3 – 2 Pin kontakt, 2 Pin dutinka

Banánikové zdierky 5ks

Stĺpiky M3 – 10 mm – 4ks na uchytenie plošného spoja

Sieťový vypínač kolískový podsvietený

Poistkový držiak do plošného spoja 5×20 mm, Sklenená poistka 5×20 mm, T 160 mA

LED-objímka plastová 5 mm – 2 ks

Chladič aj ventilátor (12 V 0,14 A) boli použité z PC zdroja

Plastová doštička z bezpečnostnej tabuľky

Gombíky na potenciometre – 5ks

Gombík na prepínač – 1ks

Krabička z PC zdroja

 

Čelný panel

 

 

Popis na čelný panel vytlačiť, vystrihnúť podľa červenej čiary a zalaminovať. Čelný panel zo zadnej strany môžeme ešte vypodložiť plastom z bezpečnostnej tabuľky, alebo tenkou preglejkou.

 

Prispôsobenie zdroja

Zdroj bol navrhnutý tak, aby umožňoval určitú variabilitu podľa vlastnej potreby. Je možné použiť transformátor s výstupným napätím 15 – 33 V. Pre napájanie zdroja s transformátorom s iným výstupným napätím je nutné prispôsobiť veľkosť:

  • stabilizovaného napätia pre napájanie operačného zosilňovača pomocou trimra RT1. Doporučujem asi 2-3 V nad AC výstupné napätie transformátora, ale menej ako je maximálne napájacie napätie operačných zosilňovačov zmenšené o 5 V
  • odporu R11 pre správny rozsah regulácie výstupného napätia
  • zenerových diód ZD1 a ZD2 tak, aby na stabilizátore napätia IC4, aj pri maximálnej záťaži, zostalo aspoň 5 V (stabilizuje napätie z nevyhladeného napätia, zvlnenie napätia je asi 2 V) a na IC3 aspoň 3 V (stabilizuje napätie z už vyhladeného napätia)
  • odporom R3 sa nastavuje rozsah regulácie prúdu
  • pri zdroji s väčším výstupným prúdom úmerne zmenšíme odpor R13, zväčšíme diódy D1 – D5 a kondenzátory C1,2

Nezabudnúť skontrolovať napätia elektrolytov. Výkon chladiaceho ventilátora sa nastaví podľa potreby odporom R16. Na zapínanie ventilátora som využil zadný vypínač. Pre tých, ktorí si chcú postaviť automatickú reguláciu ventilátora prikladám dve schémy. Prvá reguluje otáčky skokovo, druhá plynule. Termočlánky sú 10k NTC.

Schémy na reguláciu otáčok ventilátora.

Obrázok, na ktorom je podlaha, vnútri Automaticky generovaný popis

 

 

Obrázok, na ktorom je text, projektor Automaticky generovaný popis

Fotografie zdroja

 

Oživovanie

Pre prvé pripojenie na napätie doporučujem previesť bez operačného zosilňovača a pripojeného panelového merača. Najprv treba skontrolovať napätia na plošnom spoji. Sú označené na schéme v krúžkoch. Napájacie napätie na výstupe IC2 (LM317) je treba nastaviť pomocou trimra RT1. Doporučujem asi 2-3 V nad AC výstupné napätie transformátora, ale menej ako je maximálne napájacie napätie operačných zosilňovačov zmenšené o 5 V. Je to dôležité preto, aby nedošlo k prekročeniu maximálneho napájacieho napätia operačného zosilňovača. Potom zasunieme do pätice operačný zosilňovač a pripojíme merač (samozrejme pri vypnutom zdroji). Odber prúdu 12 V je asi 20 mA, meráč odoberá asi 14 mA. Odber prúdu na -5 V je asi 3-8 mA, podľa zaťaženia Q1. Pri oživovaní zdroja sa mi v režime prúdového obmedzenia objavilo na výstupe zdroja kmitanie cca 1,4 kHz. Spôsoboval to panelový merač. Pri napájaní viac ako 3 V prejde do pulzného odberu prúdu, čo ovplyvňuje prietok prúdu cez odpor R13 a následne prúdovú reguláciu. Preto som pridal na jeho napájanie odpor R8 takej veľkosti, aby na merači zostali 3 V. Tieto panelové merače sa môžu navzájom líšiť odberom prúdu a napájacím napätím. Preto je vhodné ešte pred jeho osadením vyskúšať jeho zapojenie na zdroji. Pritom môžeme ešte upresniť jeho meranie trimrami na zadnej strane merača. Filtračné kondenzátory C 10, 11, 12 boli nastavené tak, aby odfiltrovali všetky VF rušenia na operačnom zosilňovači NE5532 10 MHz so záťažou s malou indukciou. Takto to vyhovuje aj pre všetky pomalšie operačné zosilňovače. Nakoniec skontrolujeme napätia a prúdy pri záťaži.

Pokiaľ nespravíte žiadnu chybu pri osádzaní, zdroj musí chodiť. Keby niečo tak neváhajte napísať.

Želám veľa úspechov pri práci.

Sýkora, STU MtF Trnava

roman.sykora@stuba.sk

Ako sa vám páčil tento článok?
  • Páči sa mi (36)
  • Súhlasím (0)
  • Zábavné (3)
  • Informatívne (0)
Najnovšie články od benadik (zobraziť všetky)

Pridaj komentár