Що може знадобитися кожній людині, яка займається електротехнікою, чи ми говоримо про професійного інженера, який працює за професією, або про людину, яка займається цим питанням лише на рівні хобі? Ні, я не думаю про мультиметр. Ну, вам теж потрібно ... Правильною відповіддю в цьому випадку буде лабораторне джерело живлення! 5 В, 3,3 В, 12 В або, можливо, негативне джерело напруги для, скажімо, операційної схеми підсилювача?

Приємно перемагати звідси - так я почав будувати

Я не можу підрахувати, скільки разів стабілізований джерело напруги повинен був бути підключений до моєї схеми, встановленої на контрольній панелі, також на контрольній панелі. Скажімо, з LM317, якщо мені, можливо, потрібне було джерело змінної напруги. Все це за допомогою інтенсивно використовуваного, де-не-де контактує з несправною тестовою панеллю, з якої скрізь висять дроти, ще більше збільшуючи хаос на моєму столі. Ну, я був задоволений цим, коли сказав собі, що відтепер я буду нехтувати всіма проектами електроніки і замість цього розпочну працювати над таким, який згодом допоможе всім іншим проектам.

Блок живлення лабораторії мрії

У цій статті я коротко представлю підготовлене мною лабораторне джерело живлення, в яке, крім функції електричного навантаження, було включено багато інших цілей.

Визначаючи параметри та функції джерела живлення, я також намагався врахувати проекти минулого та вимоги можливих майбутніх проектів. Вони були наступними:

  • джерело живлення має бути лінійним
  • бути цифровим (програмне забезпечення можна оновити)
  • простий у використанні, інтуїтивно зрозумілий (нарешті, керований одним кодером)
  • мають обмеження струму
  • настройка напруги повинна починатися з 0В
  • фіксований вихід + 5 В (зовнішня змінна потужність)
  • Вихід USB + 5 В (додатково)
  • мати фіксовану негативну вихідну напругу (наприклад, для операційних схем підсилювача)
  • окрема клема датчика вихідної напруги (Vsense) на передній панелі
  • функція електричного навантаження (фіктивного навантаження)

Основою для всього цього послужила відеосерія Dave Jones Lab Power Supply Design. Він австралієць (Австралія! Не Австрія!) Ютубер, який вже багато років заробляє на життя відеоблогами на тему електроніки. Клацніть на посилання вище, щоб отримати доступ до цієї серії відео, і якщо ви цього ще не зробили, я б запропонував також скористатися кнопкою реєстрації на вашому каналі YouTube.

Проектування лабораторного джерела живлення

Взагалі кажучи, моє рішення також спирається на основну схему, показану на малюнку, де я реалізував як обмеження струму, так і регулювання напруги за допомогою операційних підсилювачів:

регульоване

У першій частині схеми - виділеній на малюнку вище - напруга на шунтуючому резисторі подається за допомогою сигналу від мікроконтролера. Я ВСТАНОВИВ З ШІМ-сигналом (який є R55-C41, і R56-C42 RC-фільтри, перетворені в аналоговий сигнал), порівнюються з IC8D за допомогою компаратора, вихідний результат якого становить IC6 (LM317) регулятор напруги ADJ він контролює ноги. Блок операційного підсилювача, який сірий, відповідає за регулювання напруги. Нижче наведено:

Частина, що відповідає за регулювання напруги IC9B реалізує, що є класичною, неінвертуючою схемою операційного підсилювача. Це реалізує підсилення напруги з негативним зворотним зв'язком. Виходить від мікроконтролера V-SET ШІМ-сигнал є R50-C37, R51-C38 Він перетворюється в аналогові сигнали за допомогою RC-фільтрів. Це може бути від 0 до 5 В у випадку 5-вольтового мікроконтролера, який IC9B формувати -2V - +26В асортимент, з яким IC6 ADJ ноги контролюються.

Вихід негативної напруги необхідний, оскільки мікросхема регулятора напруги LM317 має внутрішній

1,25 Вольт з опорною напругою, ось чому ADJ ногами, прив'язаними прямо до землі ВИХІД його вихід не може бути нижче цього значення. я згоден 0В-Я хотів регульований блок живлення.

Які особливості в нього ввійшли?

Електричне навантаження також є корисною функцією, наприклад при параметризації джерел живлення. Він може використовуватися для підключення навантаження від 0-1А до випробовуваної схеми, яка може бути встановлена ​​з роздільною здатністю в кілька міліампер. Принципова схема така:

Ось IC1A Операційний підсилювач завдяки своєму принципу роботи докладає всіх зусиль, щоб напруга на вході інвертора була такою ж, як напруга на вході неінвертора СПРАВА Напруга. Наприклад, якщо це так СПРАВА-напруга встановлена ​​на 1 Вольт, операційний підсилювач (за допомогою зворотного зв'язку) контролює Q1-et, так що його випромінювач також має 1 Вольт. А за законом Ома, чи не так? I = U/R, якщо до резистора 1 Ом подається напруга 1 В, струм, що проходить через нього, повинен становити 1 ампер.

IC1B і вона підвищує цю напругу між 0-1 Вольт, що, завдяки опору 1 Ом, дорівнює струму, що протікає через нього (тобто 0-1 Ампер), з коефіцієнтом посилення напруги в 4,2 рази в діапазоні від 0 В до 4,2 В . Тут коефіцієнт підсилення напруги (коефіцієнт посилення) становить Av = 1 + (R3/R2) формула. Це необхідно для того, щоб за допомогою мікроконтролера виміряти струм, який фактично протікає через навантаження. Тобто, при встановленому максимальному значенні навантаження, a Т2-Струм, що подається ланцюгом, підключеним до.

Окрім внутрішньої частини лабораторного джерела живлення, важлива також зовнішня рейка - для зручності використання

Я вибрав ATmega 328P в якості мікроконтролера, який виявився достатнім завдяки своїй програмній пам’яті на 32 кБ. Мікросхема отримала завантажувач OptiBoot. Щоб зручно запрограмувати живлення (або навіть керувати ним з комп’ютера), не відкриваючи корпус, я підключив штифти TX, RX та RESET мікроконтролера до перетворювача USB-послідовного послідовного з'єднання PL2303 зі стандартними контактними роз’ємами. Ці готові модулі доступні за настільки доступною ціною, що насправді не варто пушитися окремим чіпом FTDI. Я підключив USB-роз'єм цього пристрою до задньої частини блоку живлення за допомогою короткого (приблизно 15 см) подовжувача USB.

Дисплей став синім РК-дисплеєм розміром 4 × 20 символів із адаптером I 2 C, що вміщує необхідну інформацію.

Управління живленням є швидким, оскільки вам потрібно використовувати лише один кодер, хоча він також працює як кнопка. Коротко натискаючи на нього, ви можете прокручувати параметри, які потрібно встановити: напруга, межа струму, максимальний струм електричного навантаження. Натисніть і утримуйте, щоб змінити чутливість поворотного селектора (Hi/Lo) та змінити значення вибраного параметра, повернувши кодер. Як я вже сказав, це насправді просто.

ІС регулятора напруги LM317 вимагає мінімального навантаження на вихід для стабільної роботи (IO (хв)), який згідно з технічним паспортом

3,5 мА. Подібно до перемикання електричного навантаження, я приклав ще одне постійне струмове навантаження 10 мА до виходу регулятора напруги за допомогою операційного підсилювача:

Вбудований трансформатор 24 ВА. З цього негативна напруга обмежена до -10В за допомогою мікросхеми регулятора напруги 7910 після випрямлення, фільтрації та буферизації, яка негативна напруга живлення була направлена ​​на передню панель. Це може бути корисно, наприклад, при тестуванні схем операційних підсилювачів.

Схеми, що регулюють напругу, і транзистор TIP41C, що реалізує електричне навантаження, охолоджуються алюмінієвою пластиною товщиною 3-4 мм (перероблена) алюмінієвою пластиною, вкрученою у верхню частину джерела живлення. Там, де також потрібно було місце у верхній частині коробки, наприклад, над дисплеєм, я намагався не різати алюмінієву пластину, а лише скласти її назад, збільшуючи тим самим площу поверхні радіатора. Ну, вигляд цього не став чимось прекрасним, але, на щастя, нам не потрібно продовжувати дивитись на це:

Останні штрихи

Графіка, призначена для передньої панелі, була протестована лише на тестовій основі, але як тільки основні функції блоку живлення запрацювали, я відразу ж почав його використовувати. Таким чином, подальший розвиток тут відстає. Ця графіка була зроблена за допомогою лазерного принтера, також використовуваного для виробництва слизу для передачі тонера, на фотопапері, який я потім ламінував. На жаль, через велику кількість розбирань та повторної збірки фольга почала відокремлюватися по краях, але це лише ще більше збільшує значення джерела живлення.

Вхід в режим постійного струму забезпечується червоним світлодіодом із високою яскравістю, плоскою фасоною, який чудово висвітлює залишений на ньому фотопапір. У цьому випадку фотопапір виступає чудовим дифузором, тому світлодіодний спалах приємний, рівний, не сліпучий, але вражаючий.

Підводячи підсумок, я хотів легкий в управлінні, модернізований блок живлення лабораторії, і у зв’язку з цим, представлена ​​вище робота ідеально для мене спрацювала. Безліч функцій може бути справді корисним (керованість комп’ютером все ще має невикористаний потенціал). Звичайно, я не кажу, що це була б ідеальна і бездоганна лабораторна їжа, були й проблеми з дизайном. Вкладена електрична схема також містить деякі помилки, які я, однак, залишаю дорогому читачеві знайти.

Ви можете знайти більше фотографій у галереї, до якої ви можете отримати доступ, натиснувши на декілька зображень вище або навіть тут.

Це доступна схема підключення у форматі PDF: Завантажте схему підключення