Toda persona que ensambla circuitos electrónicos necesita una fuente de energía universal que le permita variar el voltaje de salida en un amplio rango, controlar la corriente y, si es necesario, apagar el dispositivo alimentado. En las tiendas, estas fuentes de alimentación de laboratorio son muy caras, pero usted mismo puede montar una a partir de componentes de radio comunes.
La fuente de alimentación presentada incluye:
- Ajuste de voltaje hasta 24 voltios;
- La corriente máxima suministrada a la carga es de hasta 5 amperios;
- Protección actual con opción de varios valores fijos;
- Refrigeración activa para funcionamiento con corrientes elevadas;
- Indicadores de corriente y voltaje de dial;
Circuito regulador de voltaje
La opción más simple y asequible para un regulador de voltaje es un circuito en un microcircuito especial llamado estabilizador de voltaje. La opción más adecuada es el LM338, proporciona una corriente máxima de 5 A y una ondulación mínima de salida. LM350 y LM317 también son adecuados aquí, pero la corriente máxima en este caso será 3 A y 1,5 A, respectivamente.Se utiliza una resistencia variable para regular el voltaje, su valor depende del voltaje máximo que se requiere obtener en la salida. Si la salida máxima requerida es de 24 voltios, se requiere una resistencia variable con una resistencia de 4,3 kOhm. En este caso, debe tomar un potenciómetro estándar de 4,7 kOhm y conectarle una constante de 47 kOhm en paralelo, la resistencia total será de aproximadamente 4,3 kOhm. Para alimentar todo el circuito, necesita una fuente de CC con un voltaje de 24-35 voltios, en mi caso se trata de un transformador normal con un rectificador incorporado. También puede utilizar cargadores de portátiles u otras fuentes de impulsos que sean adecuadas para la corriente.
Este regulador de voltaje es lineal, lo que significa que toda la diferencia entre el voltaje de entrada y de salida cae en un chip y se disipa en forma de calor. Con corrientes altas, esto es muy crítico, por lo que el microcircuito debe instalarse en un radiador grande, para esto es mejor un radiador de un procesador de computadora combinado con un ventilador. Para que el ventilador no gire en vano todo el tiempo, sino que se encienda solo cuando el radiador se calienta, es necesario montar un pequeño sensor de temperatura.
Circuito de control del ventilador
Se basa en un termistor NTC, cuya resistencia varía según la temperatura; a medida que aumenta la temperatura, la resistencia disminuye significativamente y viceversa. El amplificador operacional actúa como comparador, registrando cambios en la resistencia del termistor. Cuando se alcanza el umbral de funcionamiento, aparece voltaje en la salida del amplificador operacional, el transistor se desbloquea y enciende el ventilador, junto con el cual se enciende el ventilador. Diodo emisor de luz. La resistencia de recorte se utiliza para ajustar el umbral de respuesta; su valor debe seleccionarse en función de la resistencia del termistor a temperatura ambiente. Digamos que el termistor tiene una resistencia de 100 kOhm, la resistencia de ajuste en este caso debe tener un valor nominal de aproximadamente 150-200 kOhm. La principal ventaja de este esquema es la presencia de histéresis, es decir diferencias entre los umbrales para encender y apagar el ventilador. Gracias a la histéresis, el ventilador no se enciende y apaga frecuentemente a temperaturas cercanas al umbral. El termistor se conecta directamente al radiador y se instala en cualquier lugar conveniente.
Circuito de protección actual
Quizás la parte más importante de todo el suministro de energía es la protección actual. Funciona de la siguiente manera: la caída de voltaje a través de la derivación (resistencia de 0,1 ohmios) se amplifica a un nivel de 7-9 voltios y se compara con la referencia mediante un comparador. El voltaje de referencia para comparación se establece mediante cuatro resistencias de ajuste en el rango de cero a 12 voltios, la entrada del amplificador operacional está conectada a las resistencias a través de un interruptor giratorio de 4 posiciones. Así, cambiando la posición del interruptor de galleta, podremos elegir entre 4 opciones preestablecidas de corrientes de protección. Por ejemplo, puede configurar los siguientes valores: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Si se excede la corriente establecida por el interruptor deslizante, la protección funcionará, el voltaje dejará de fluir a la salida y el Diodo emisor de luz. Para restablecer la protección basta con pulsar brevemente el botón, volverá a aparecer la tensión de salida.La quinta resistencia de ajuste es necesaria para configurar la ganancia (sensibilidad); debe configurarse de modo que con una corriente a través de la derivación de 1 amperio, el voltaje en la salida del amplificador operacional sea de aproximadamente 1-2 voltios. La resistencia de ajuste de histéresis para la protección es responsable de la "claridad" del enganche del circuito, es necesario ajustarla si el voltaje de salida no desaparece por completo. Este circuito es bueno porque tiene una alta velocidad de respuesta, activando instantáneamente la protección. cuando se excede la corriente.
Unidad de visualización de corriente y voltaje.
La mayoría de las fuentes de alimentación de laboratorio están equipadas con voltímetros y amperímetros digitales que muestran los valores como números en una pantalla. Esta opción es compacta y proporciona una buena precisión de lectura, pero es completamente incómoda de leer. Por eso se decidió utilizar como indicación puntas de flecha, cuyas lecturas son fáciles y agradables de percibir. En el caso de un voltímetro, todo es simple: está conectado a los terminales de salida de la fuente de alimentación a través de una resistencia de ajuste con una resistencia de aproximadamente 1-2 MOhm. Para el correcto funcionamiento del amperímetro, se requiere un amplificador en derivación, cuyo circuito se muestra a continuación.
Se necesita una resistencia de ajuste para ajustar la ganancia; en la mayoría de los casos basta con dejarla en la posición media (aproximadamente 20-25 kOhm). El cabezal del puntero está conectado a través de un interruptor de galleta, con el que se puede seleccionar una de las tres resistencias de ajuste, con la ayuda de las cuales se ajusta la corriente de desviación máxima del amperímetro. Por lo tanto, el amperímetro puede funcionar en tres rangos: hasta 50 mA, hasta 500 mA, hasta 5 A, lo que garantiza la máxima precisión de las lecturas con cualquier corriente de carga.
Conjunto de placa de alimentación
Placa de circuito impreso:Ahora que hemos tenido en cuenta todos los aspectos teóricos, podemos comenzar a montar la parte electrónica de la estructura. Todos los elementos de la fuente de alimentación (regulador de voltaje, sensor de temperatura del radiador, unidad de protección, amplificador de derivación para el amperímetro) están ensamblados en una placa, cuyas dimensiones son 100x70 mm. El tablero está fabricado mediante el método LUT, a continuación se muestran varias fotografías del proceso de fabricación.
Es aconsejable estañar las rutas de alimentación por las que fluye la corriente de carga con una gruesa capa de soldadura para reducir la resistencia. Primero, se instalan piezas pequeñas en el tablero.
Después de eso, todos los demás componentes. El chip 78L12, que alimenta el sensor de temperatura y el refrigerador, debe instalarse en un pequeño radiador, cuyo lugar está previsto en la placa de circuito impreso. Por último, se sueldan los cables a la placa, en los que se encuentran el ventilador, el termistor, el botón de reinicio de protección, los interruptores de galleta, LED, chip LM338, entrada y salida de voltaje. Lo más conveniente es conectar la entrada de voltaje a través de un conector CC, pero hay que tener en cuenta que debe proporcionar una gran corriente. Todos los cables de alimentación deben utilizarse con una sección adecuada a la corriente, preferiblemente de cobre. La salida positiva de la placa de circuito impreso no llega a los terminales de salida directamente, sino a través de un interruptor de palanca con dos grupos de contactos. El segundo grupo se enciende y apaga. Diodo emisor de luz, indicando si se suministra tensión a los terminales.
Montaje de carcasa
El estuche lo puede encontrar ya hecho o ensamblarlo usted mismo. Puedes hacerlo, por ejemplo, con madera contrachapada y tableros de fibra, como hice yo. En primer lugar, se corta un panel frontal rectangular en el que se instalarán todos los controles.
Luego se hacen las paredes y el fondo de la caja y se fija la estructura con tornillos autorroscantes. Cuando el marco esté listo, puede instalar toda la electrónica en el interior.
Controles, punteros, LED se instalan en sus lugares en el panel frontal, la placa se coloca dentro de la carcasa, el radiador y el ventilador se montan en el panel trasero. Se utilizan soportes especiales para montar LED. Es recomendable duplicar los terminales de salida, sobre todo porque el espacio lo permite. Las dimensiones de la carcasa resultaron ser 290x200x120 mm, todavía queda mucho espacio libre dentro de la carcasa y, por ejemplo, cabe un transformador para alimentar todo el dispositivo.
Ajustes
A pesar de las numerosas resistencias de ajuste, configurar la fuente de alimentación es bastante sencillo. En primer lugar calibramos el voltímetro conectando uno externo a los terminales de salida. Al girar la resistencia de recorte conectada en serie con el puntero del voltímetro, logramos la igualdad de lecturas. Luego conectamos algo de carga con un amperímetro a la salida y calibramos el amplificador en derivación. Al girar cada una de las tres resistencias de subíndice, logramos una coincidencia en las lecturas en cada uno de los tres rangos de medición del amperímetro; en mi caso, 50 mA, 500 mA y 5A. A continuación, configuramos las corrientes de protección necesarias mediante cuatro resistencias de recorte. Esto no es difícil de hacer, dado que el amperímetro estándar ya está calibrado y muestra la corriente exacta. Aumentamos gradualmente el voltaje (al mismo tiempo, la corriente también aumenta) y vemos a qué corriente se activa la protección. Luego giramos cada una de las resistencias, configurando las cuatro corrientes de protección requeridas, entre las cuales se puede cambiar usando un interruptor giratorio. Ahora solo queda establecer el umbral de respuesta deseado del sensor de temperatura del radiador; la configuración está completa.
