Laboratoriumvoeding - een essentieel apparaat in een amateurwerkplaats, in de elektrische praktijk. De auteur verricht geen regelmatig werk met dunne en delicate elektronica, maar soms is het nodig. En als het apparaat klaar is, begint de zoektocht naar geschikte CREN en LM ("walking" village network). Sinds kort heeft men ook regelmatig te maken met ledstrips (ingebouwde backlight). LED-strip in dergelijke lampen wordt vaak op een nogal bizarre manier gebruikt en als gevolg van dit soort installatiewerk raakte meer dan één reguliere schakelende voedingseenheid beschadigd. Kortom, de behoefte is gerijpt.
Referentievoorwaarden
De voeding werd gezien als lineair (laagfrequente transformator) als vasthoudend, eenvoudig en onderhoudbaar. Het gewicht en de afmetingen van een stationair apparaat zijn niet erg belangrijk. De voeding moet instelbaar zijn, een constant gestabiliseerde spanning geven tot bijvoorbeeld +20 V, met een belastingsstroom tot enkele ampère. De voeding moet zeker zijn voorzien van kortsluitbeveiliging en ook een instelbare beveiliging tegen overbelastingsstroom is gewenst. De voeding kan eenkanaals, unipolair zijn.
Het is heel goed om een set meetinstrumenten “aan boord” te hebben - een voltmeter-ampèremeter. Dit verhoogt het werkgemak aanzienlijk, maakt andere werkzaamheden en metingen mogelijk, maakt de werkruimte op tafel vrij van onnodige externe apparaten en draden.
De productie van designverlichtingsarmaturen impliceert de waarschijnlijkheid van verkoop, ook in landen met elektrische netwerken. Gelukkig hebben gepulseerde voedingen een ingangsspanningsbereik dat alle waarschijnlijke waarden dekt - ~ 100 ... 240 V. Het blijft alleen om de netwerkadapter te voorzien van een geschikte adapter. Netspanning dichtbij 240 volt is niet ongebruikelijk in ons netwerk (op een van de fasen). De lagere waarde van het bereik is nergens te nemen. Het is zeer wenselijk om de werking van de PSU bij laagspanning te controleren, gezien de kwaliteit van de meeste Chinese voedingen die bij ons binnenkomen. De TS-180-2 voedingstransformator die wordt gebruikt in de laboratoriumvoedingseenheid heeft netwerkwikkelingen op twee spoelen (verdeeld in twee gelijke delen). Hierdoor was het zeer eenvoudig om de gewenste spanning van ~ 110 V te verkrijgen.
Wat was er nodig voor werk
Een set gereedschappen voor elektrische installatie, een multimeter, een soldeerbout met accessoires, een set metalen gereedschappen.
Naast radio-elementen ging er een zaak van een oude PC-shnik, een stuk plexiglas, een stukje dakbedekking staal, dikke printplaat en aluminium in. KPT-8 pasta, bevestigingsmiddelen, montagedraad en koperdraad, thermobuis, nylon banden, lakmaterialen.
Bouw
Er werd besloten om de voeding te monteren op basis van een gespecialiseerde microchip van de verstelbare stabilisator KR142EN12 (LM317). Dit maakte het mogelijk om behoorlijk fatsoenlijke parameters te verkrijgen met een zeer eenvoudig apparaatcircuit.
Het circuit heeft de volgende kenmerken: schakelbare (schakelaar SA2) secundaire wikkeling van de transformator TV1 om de verwarming van het regelelement van de stabilisator te verminderen. De versterking van de stabilisatorchip DA1 externe transistor VT1. Microcircuit bescherming aansturing stroomregelaar op elementen R5 ... R9, SA3.
Nettransformator - TS180-2 met teruggewikkelde secundaire wikkelingen. Naast de secundaire stroomwikkelingen zijn er twee relatief lage stroomwikkelingen voor bipolaire vermogensstabilisatoren van meetinstrumenten gewikkeld. Transformator-spoelen zijn gelakt, waardoor het mogelijk was om het akoestische geluid (zoemen) te minimaliseren en konden we hopen op langdurig werk met de oude wikkeldraad.
De voedingseenheid maakt gebruik van zelfgemaakte meetinstrumenten - een digitale voltmeter en een ampèremeter op de KR572PV2-microschakeling (ICL7107) [3]. Zeven-segmenten indicatoren, voor het gemak van snelle herkenning, van verschillende maten en verschillende kleuren. Instrumentcircuits vereisen een bipolaire voeding van +5 V, -5 V. Elk apparaat heeft zijn eigen voeding nodig, de voeding van de ampèremeter moet volledig geïsoleerd zijn van het hoofdcircuit.
De contacten van de schakelaars SA2, SA3 moeten stroom doorlaten tot 3A. Als deze schakelaars werden biscuit PGC's [2] met keramische platen gebruikt. De toegestane stroom door de contactgroep is 3 A. Om de betrouwbaarheid van de voeding te vergroten, zijn de contacten van synchroon werkende groepen parallel verbonden.
De voeding is gemonteerd in een oude ijzeren behuizing van de pc-systeemeenheid op de 80286-processor en is ook zonder radiatoren en blaasventilatoren. De kast is klein van formaat en gemaakt van staal van aanzienlijke dikte. Het is een gelast doosframe en een U-vormig deksel. Een kleine haakse slijper kon interne gespecialiseerde compartimenten snijden, de metalen basis voor het installeren van het moederbord werd op zijn plaats gesoldeerd door een gasbrander. Dit verhoogde de stijfheid van de constructie.
De belangrijkste radiator voor het installeren van de regelelementen is onafhankelijk gemaakt van een dikke aluminiumplaat met geklonken delen van dezelfde hoek. Bevestigd met aluminium blindklinknagels, werden de gewrichten gesmeerd met warmtegeleidende pasta KTP-8.
Het reguliere paneel van de koffer, de toekomst in het frontontwerp, bleek ventilatieopeningen en gaten te hebben, we moesten een vals paneel maken. Verklarende labels, weegschalen, enz. getekend in AutoCAD en gedrukt met fotografische kwaliteit op speciaal dik papier. Gaten en openingen zijn gesneden met een scalpel. Het voorpaneel is bedekt met een transparant paneel van organisch glas. Het paneel wordt gesneden met een ijzerzaag voor metaal, de interne gaten worden gezaagd met een decoupeerzaag op hout en kleine worden geboord. De panelen hebben geen speciale bevestigingsmiddelen, alles wordt vastgehouden door reguliere bevestigingsmiddelen van installatie-elementen.
De interne openingen en openingen in het paneel van 0,5 mm dakstaal werden afgezaagd met een decoupeerzaag, in een standaard boor of een kleine schuurschijf met een kleine haakse slijper. De gaten zijn geboord en geboord met een ronde vijl.
Uitgangsaansluitingen - de negatieve aansluiting wordt rechtstreeks op de metalen behuizing geschroefd, van binnenuit wordt een stuk dikke vertinde draad erop gesoldeerd, waarnaar alle "aarde" -uiteinden worden gereduceerd. De positieve pool is langwerpig en geïsoleerd - een stuk van de M4-schroef is erop gesoldeerd en er is een textolietisolator gemaakt.
Onderdelen van de isolator worden met een decoupeerzaag op hout van de plaat gezaagd en op een boormachine gedraaid.
Nadat ik het voorpaneel had gemonteerd, heb ik de belangrijkste bedieningselementen voor het apparaat geïnstalleerd. Ik installeerde meetinstrumenten op geïmproviseerde rekken van lange M3-schroeven.Een brede maskeringstape werd gebruikt als een licht filter dat inactieve segmenten van indicatoren maskeerde.
LED's (nog niet gebruikt - het voorpaneel is gebruikt van een eerder onafgewerkt ontwerp) zijn stevig in de gaten geïnstalleerd. Ze worden vastgehouden door een dikke vertinde draad, gelegd tussen de thermobuis geïsoleerde terminals van de LED's en gesoldeerd op een metalen paneel. De lens aan de uiteinden van de LED's is omlijst met een bestand dat gelijk ligt met een transparant paneel.
Parallelle verbinding van de groepen contacten van de harde-schijfschakelaars wordt gemaakt met een dikke vertinde draad. Voorafgaand aan de installatie worden de schakelaars geconfigureerd door de limiter te verplaatsen. Op de bloembladen van de schakelaar SA3 gemonteerde weerstanden R5 ... R8. Mijn switch bleek te zijn met twee groepen van vijf contacten. Synchroon geschakelde contacten werden parallel aangesloten, vergelijkbaar met SA2, het vijfde contact wordt gebruikt voor nog eens 10 mA-bereik. In dit geval is bereik 4 vast (variabele weerstand R9 verwijderd) op 100 mA. De waarden van de stroominstellende weerstanden en hun vermogen kunnen worden berekend met de formules in [1].
Een transformator en een blok oxidecondensatoren C5 (2x10 000x50 V) zijn geïnstalleerd op een metalen basis. Het netsnoer is tijdelijk aangesloten op de bloembladen van de transformator, de voedingskabels van de secundaire wikkeling zijn gesoldeerd op SA2 en er is een gelijkrichter aangesloten. Door proefopname was ik overtuigd van de bruikbaarheid van dit deel van het circuit.
Op een zelfgemaakte koelradiator zijn een microschakeling (optioneel), een diodebrug en een externe stuurtransistor (2xTIP147) geïnstalleerd. Het vervangen van een krachtig halfgeleiderapparaat door een paar minder krachtige is voordelig vanuit het oogpunt van koeling - we verdelen warmtebronnen gelijkmatig over de radiator.
Stroomuitlijnende weerstanden van 0,25 ohm zijn gemaakt van stukjes (ongeveer 10 cm) staaldraad (van een geribbelde plastic slang voor bedrading). De draad wordt gegloeid in de vlam van een gasbrander, de uiteinden worden gestript en vertind met zinkchloride (soldeerzuur). Soldeerplaatsen worden grondig gewassen met water, vervolgens wordt de weerstandsdraad gesoldeerd met hars.
Op de harde kabels van de montage-elementen zijn verschillende kleine elementen met dunne kabels gemonteerd. Nadat de werking is gecontroleerd, wordt het deel van het circuit dat op de radiator is geplaatst in de behuizing geïnstalleerd en verbonden met korte draden van een aanzienlijk (indien nodig) gedeelte. Gezondheidscheck.
De opname van meetinstrumenten. Zoals eerder vermeld, vereist de gespecialiseerde KR572PV2-microcircuit (ICL7107) een bipolaire spanning van +5 V, -5 V. Het besef van dit feit was de moeite waard voor verschillende verbrande gedrukte nummers en een verbrande LSI. Nou, goede lessen zijn altijd duur. De transformator had slechts twee identieke wikkelingen voor +5 V en -5 V (voor beide meters werd uitgegaan van gemeenschappelijke spanningen). Het was mogelijk om uit de situatie te komen door een ander circuit toe te passen voor het inschakelen van de gelijkrichters en het monteren van een andere soortgelijke voedingseenheid. In dit geval werden twee galvanisch geïsoleerde PSU's verkregen.
Twee onafhankelijke bronnen zijn gemonteerd op afzonderlijke borden en bevestigd aan de standaard flenzen van microschakelingen (TO-220-behuizing). De stroom die door het meetapparaat wordt verbruikt, is klein, dus de stabilisatiemicrocircuits worden gebruikt in een plastic ontwerp, waardoor ze konden worden gemonteerd zonder isolerende pakkingen. De enige 7805 met een metalen flens (GND pin van de microschakeling) in de voltmeter PSU is ook geïnstalleerd zonder een isolerende pakking, dit is toegestaan door het circuit.
Op de eindflens van de netwerktransformator is een metalen plaat met vermogensmeters geïnstalleerd. Er worden verbindingen gemaakt, de werking wordt gecontroleerd. Door multi-turn afstemweerstanden op de meterborden [3] worden de weergegeven waarden van de apparaten aangepast aan de aflezingen van een externe multimeter.
Ten slotte werd een paneel gemaakt voor een ~ 110 V-aansluiting, de aansluiting zelf werd geïnstalleerd en de aansluiting werd gemaakt. De verbinding, die een galvanische verbinding heeft met het netwerk, is bovendien met een dikke PVC-buis extra geïsoleerd van de metalen behuizing, een relatief zachte kabel wordt op verschillende plaatsen bevestigd met nylon banden en de soldeer wordt geïsoleerd met een warmtepijp.
De tijdelijke netkabel is vervangen door permanente bedrading via de netschakelaar en zekeringhouder. Harnassen en draden worden op dezelfde manier gelegd - extra isolatie van een metalen chassis, mechanische bevestiging, isolatie van soldeerpunten.
De zijkanten van het instrumentchassis zijn bedekt met panelen die zijn gesneden uit gegalvaniseerde stalen dakbedekking en op blindklinknagels zijn gemonteerd. De bovenkap is gesneden uit de standaard U-vormige kap van de systeemeenheid. Arrays van gaten voor koeling werden geboord in het deksel boven de radiator en het blok weerstanden R5 ... R8, het beschadigde lakwerk werd hersteld.
Op het plexiglas paneel rond het handvat voor het schakelen van de huidige limietlimieten (SA3), maakte de graveur vijf scans en gaf de limieten aan - 10 mA; 100 mA 0,3 A; 1 A; 3 A. Gegraveerde inkepingen gevuld met donkere verf.
Conclusies, werk aan bugs
Het oorspronkelijke schema heeft verschillende wijzigingen en vereenvoudigingen ondergaan, ze zijn allemaal functioneel en de bediening heeft al geruime tijd aangetoond dat ze best handig zijn. Bijvoorbeeld het wegwerken van weerstanden R3, R9. De introductie van nog een 10 mA-limiet maakte het erg handig om de prestaties van de LED's te controleren, om de stabilisatiespanning van de zenerdiodes te meten (omgekeerde opname!).
Tijdens de installatie verdwenen een paar punten uit de aandacht - de bypass-diodes van de condensatoren van de gelijkrichterbrug en de zekering FU2 waren niet geïnstalleerd. Condensatoren neutraliseren interferentie door het schakelen van laagfrequente diodes, een zekering helpt de transformator te redden bij een ongeval. Dit wordt de volgende herziening. Tegelijkertijd is het de moeite waard om ten minste één van de LED's te gebruiken - om hen de gesprongen zekering aan te geven.
Literatuur
1. RADIOhobby Magazine nr. 5, 1999
2. PGC, PGG-schakelaars, checklist.
3. Voltmeter, ampèremeter op K572PV2 (ICL7107).
Babay Mazay, juni 2019