Fonte de alimentação de laboratório - um dispositivo essencial em uma oficina amadora, na prática elétrica. O autor não realiza trabalhos regulares com eletrônicos finos e delicados, mas às vezes é necessário. E quando o dispositivo está pronto, começa a busca por CREN e LM (rede de vilas "ambulantes") adequadas. Recentemente, também é necessário lidar regularmente com faixas de LED (luz de fundo incorporada). A faixa de LED nessas lâmpadas é frequentemente usada de uma maneira bastante bizarra e, como resultado desse tipo de trabalho de instalação, mais de uma fonte de alimentação comutada foi danificada. Em suma, a necessidade amadureceu.
Termos de Referência
A fonte de alimentação era vista como linear (transformador de baixa frequência) como mais tenaz, simples e sustentável. O peso e as dimensões de um aparelho fixo não são muito importantes. A fonte de alimentação deve ser ajustável, fornecer uma tensão estabilizada constante de, por exemplo, +20 V, com uma corrente de carga de vários amperes. A fonte de alimentação certamente deve estar equipada com proteção contra curto-circuito, e também é desejável uma proteção ajustável contra corrente de sobrecarga. A fonte de alimentação pode ser unipolar, de canal único.
É muito bom ter "a bordo" um conjunto de instrumentos de medição - um voltímetro-amperímetro. Isso aumenta muito a conveniência no trabalho, permitirá outros trabalhos e medições, libera o espaço de trabalho na mesa de dispositivos e fios externos desnecessários.
A fabricação de luminárias de designer implica a probabilidade de sua venda, inclusive para países cujas redes elétricas. Felizmente, as fontes de alimentação pulsadas têm uma faixa de tensão de entrada que cobre todos os valores prováveis - ~ 100 ... 240 V. Resta apenas fornecer ao adaptador de rede um adaptador adequado. A tensão da rede elétrica próxima a 240 volts não é incomum em nossa rede (em uma das fases). O valor mais baixo do intervalo não está em lugar nenhum. É altamente desejável verificar a operação do PSU em baixa tensão, dada a qualidade da maioria das fontes de alimentação fabricadas na China que chegam até nós. O transformador de potência TS-180-2 usado na unidade de fonte de alimentação do laboratório possui enrolamentos de rede em duas bobinas (divididas em duas partes iguais). Isso facilitou a obtenção da tensão desejada de ~ 110 V.
O que era necessário para o trabalho
Um conjunto de ferramentas para instalação elétrica, um multímetro, um ferro de soldar com acessórios, um conjunto de ferramentas para metais.
Além dos elementos de rádio, um gabinete de um antigo PC-shnik, um pedaço de plexiglass, um pouco de aço para cobertura, PCB grosso e alumínio entrou em operação. Pasta KPT-8, fixadores, fios de montagem e fios de cobre, termotubos, tiras de nylon, materiais para pintura.
Construção civil
Foi decidido montar a fonte de alimentação com base em um microchip especializado do estabilizador ajustável KR142EN12 (LM317). Isso tornou possível obter parâmetros bastante decentes com um circuito de dispositivo muito simples.
O circuito possui os seguintes recursos - enrolamento secundário comutável (comutador SA2) do transformador TV1 para reduzir o aquecimento do elemento regulador do estabilizador. A amplificação do chip estabilizador DA1 transistor remoto VT1. Regulador de corrente de atuação da proteção de microcircuito nos elementos R5 ... R9, SA3.
Transformador de rede - TS180-2 com enrolamentos secundários rebobinados. Além dos enrolamentos secundários de potência, foram enrolados dois enrolamentos de corrente relativamente baixa para estabilizadores de potência bipolares de instrumentos de medição. As bobinas do transformador são envernizadas, o que tornou possível minimizar o ruído acústico (zumbido) e permitiu-nos esperar um trabalho de longo prazo com o antigo fio de enrolamento.
A fonte de alimentação usa instrumentos de medição caseiros - um voltímetro digital e um amperímetro no microcircuito KR572PV2 (ICL7107) [3]. Indicadores de sete segmentos, para conveniência de reconhecimento rápido, de tamanhos e cores diferentes. Os circuitos do instrumento requerem fonte de alimentação bipolar +5 V, -5 V. Cada dispositivo requer sua própria fonte de alimentação; a fonte de alimentação do amperímetro deve ser completamente isolada do circuito principal.
Os contatos dos comutadores SA2, SA3 devem passar a corrente até 3A. Como esses comutadores, foram utilizados PGCs de biscoito [2] com placas de cerâmica. A corrente permitida através do grupo de contatos é 3 A. Para aumentar a confiabilidade da fonte de alimentação, os contatos dos grupos de trabalho síncronos são conectados em paralelo.
A fonte de alimentação é montada em uma antiga caixa de ferro da unidade de sistema do PC no processador 80286. Também não possui radiadores e ventiladores. A caixa é pequena, feita de aço de espessura considerável. É uma moldura de caixa soldada e uma tampa em forma de U. Uma pequena rebarbadora foi capaz de cortar compartimentos internos especializados, a base de metal para instalar a placa-mãe foi soldada no lugar por um queimador de gás. Isso aumentou a rigidez da estrutura.
O radiador principal para a instalação dos elementos de regulação foi fabricado independentemente de uma chapa grossa de alumínio com seções rebitadas do mesmo canto. Fixadas com rebites cegos de alumínio, as juntas foram lubrificadas com pasta condutora de calor KTP-8.
O painel regular do gabinete, o futuro no design frontal, tinha aberturas e orifícios de ventilação, tivemos que fazer um painel falso. Etiquetas explicativas, escalas, etc. desenhado no AutoCAD e impresso com qualidade fotográfica em papel espesso especial. Buracos e aberturas são esculpidas com um bisturi. O painel frontal é coberto com um painel transparente de vidro orgânico. O painel é cortado com uma serra para metal, os furos internos são serrados com um quebra-cabeças na madeira e os pequenos são perfurados. Os painéis não possuem fixadores especiais, tudo é mantido por fixadores regulares dos elementos de instalação.
Os furos e aberturas internas no painel de aço de cobertura de 0,5 mm foram serrados com um quebra-cabeças de jóias, em uma broca padrão ou em um pequeno disco abrasivo com uma pequena rebarbadora. Os furos são perfurados e perfurados com uma lima redonda.
Terminais de saída - o terminal negativo é parafusado diretamente à caixa de metal; por dentro, um pedaço de arame estanhado é soldado a ele, para o qual todas as extremidades "terra" são reduzidas. O terminal positivo é alongado e isolado - um pedaço do parafuso M4 é soldado a ele e um isolador textolito é feito.
Peças do isolador são serradas da placa com um quebra-cabeças na madeira e ligadas em uma furadeira.
Depois de montar o painel frontal, instalei os principais controles do dispositivo. Eu instalei instrumentos de medição em racks improvisados a partir de parafusos M3 longos.Uma fita adesiva larga foi usada como filtro de luz, mascarando segmentos ociosos dos indicadores.
Os LEDs (ainda não utilizados - o painel frontal é usado a partir de um projeto inacabado anterior) estão firmemente instalados nos orifícios. Eles são mantidos por um grosso fio estanhado, colocado entre os terminais isolados por termotubos dos LEDs e soldados a um painel de metal. A lente nas extremidades dos LEDs é enquadrada com um arquivo nivelado com um painel transparente.
A conexão paralela dos grupos de contatos dos interruptores do disco rígido é feita com um fio estanhado grosso. Antes da instalação, os comutadores são configurados movendo o limitador. Nas pétalas do interruptor, o SA3 montou os resistores R5 ... R8. Meu switch acabou por estar com dois grupos de cinco contatos. Os contatos comutados de forma síncrona foram conectados em paralelo, semelhante ao SA2, o quinto contato é usado para outra faixa de 10 mA. Nesse caso, a faixa 4 é fixa (resistor variável R9 removido) a 100 mA. Os valores dos resistores de ajuste de corrente e sua potência podem ser calculados pelas fórmulas fornecidas em [1].
Um transformador e um bloco de capacitores de óxido C5 (2x10 000x50 V) são instalados em uma base de metal. O cabo de alimentação está temporariamente conectado às pétalas do transformador, os fios de alimentação do enrolamento secundário são soldados ao SA2 e um retificador é conectado. Por inclusão no julgamento, eu estava convencido da operabilidade dessa parte do circuito.
Um microcircuito (opcional), uma ponte de diodos e um transistor de controle externo (2xTIP147) são instalados em um radiador de resfriamento caseiro. Substituir um dispositivo semicondutor poderoso por outro menos poderoso é benéfico do ponto de vista do resfriamento - distribuímos uniformemente as fontes de calor pelo radiador.
Os resistores de alinhamento de corrente de 0,25 ohm são feitos de pedaços (cerca de 10 cm) de fio de aço (de uma mangueira de plástico com nervuras para a fiação). O fio é recozido na chama de um queimador de gás, suas extremidades são decapadas e estanhadas com cloreto de zinco (ácido de solda). Os locais de solda são cuidadosamente lavados com água e, em seguida, o fio do resistor é soldado com resina.
Nos cabos rígidos dos elementos de montagem, vários pequenos elementos com cabos finos são montados. Depois de verificar a operacionalidade, a parte do circuito colocada no radiador é instalada no gabinete e conectada com fios curtos de uma seção significativa (se necessário). Exame de saúde.
A inclusão de instrumentos de medição. Como já mencionado, o microcircuito KR572PV2 especializado (ICL7107) requer uma tensão bipolar de +5 V, -5 V. A conscientização desse fato valia várias faixas impressas queimadas e um LSI queimado. Bem, boas lições são sempre caras. O transformador tinha apenas dois enrolamentos idênticos para +5 V e -5 V (pressões comuns para ambos os medidores foram assumidas). Foi possível sair da situação aplicando um circuito diferente para a inclusão de retificadores e coletando outra fonte de alimentação similar. Nesse caso, duas PSUs isoladas galvanicamente foram obtidas.
Duas fontes independentes são montadas em placas separadas e fixadas nos flanges padrão de microcircuitos (gabinete TO-220). A corrente consumida pelo dispositivo de medição é pequena, de modo que os microcircuitos estabilizadores são usados em um design plástico, o que possibilitou sua montagem sem juntas isolantes. O único 7805 com uma flange de metal (pino GND do microcircuito) na fonte de alimentação do voltímetro também é instalado sem uma junta isolante, o que é permitido pelo circuito.
Uma placa de metal com medidores de energia está instalada no flange final do transformador de rede. As conexões são feitas, a operabilidade é verificada. Por resistores de sintonia múltipla nas placas do medidor [3], os valores exibidos dos dispositivos são ajustados para as leituras de um multímetro externo.
Finalmente, foi feito um painel para um soquete de ~ 110 V, o próprio soquete foi instalado e sua conexão foi feita. A conexão, como tendo uma conexão galvânica com a rede, é adicionalmente isolada da caixa de metal com um tubo de PVC grosso, um cabo relativamente macio é fixado em vários locais com tiras de nylon e as soldas são isoladas com um tubo de calor.
O fio elétrico temporário foi substituído por uma fiação permanente através da chave seletora e do porta-fusíveis. Arnês e fios são colocados da mesma maneira - isolamento adicional de um chassi de metal, fixação mecânica, isolamento de pontos de solda.
As laterais do chassi do instrumento são cobertas com painéis cortados em coberturas de aço galvanizado e montados em rebites cegos. A tampa superior é cortada da tampa em forma de U padrão da unidade de sistema. Arrays de furos para refrigeração foram perfurados na cobertura acima do radiador e no bloco de resistores R5 ... R8, a pintura danificada foi restaurada.
No painel de plexiglás ao redor da alça para alternar os limites de limite de corrente (SA3), o gravador fez cinco digitalizações e indicou os limites - 10 mA; 100 mA 0,3 A; 1 A; 3 A. Recortes gravados cheios de tinta escura.
Conclusões, trabalho sobre bugs
O esquema original passou por várias alterações e simplificações, todas funcionais e, por algum tempo, a operação demonstrou que são bastante convenientes. Por exemplo, se livrando dos resistores R3, R9. A introdução de outro limite de 10 mA tornou muito conveniente verificar o desempenho dos LEDs e medir a tensão de estabilização dos diodos zener (inclusão reversa!).
Durante a instalação, alguns pontos escaparam da atenção - os diodos de desvio do capacitor da ponte retificadora e o fusível FU2 não foram instalados. Os capacitores neutralizam a interferência da comutação de diodos de baixa frequência; um fusível ajudará a salvar o transformador em caso de acidente. Esta será a próxima revisão. Ao mesmo tempo, vale a pena usar pelo menos um dos LEDs - para indicar a eles o fusível queimado.
Literatura
1. Revista RADIOhobby No. 5, 1999
2. PGC, comutadores PGG, lista de verificação.
3. Voltímetro, amperímetro no K572PV2 (ICL7107).
Babay Mazay, junho de 2019