Fuente de alimentación de laboratorio: un dispositivo esencial en un taller de aficionados, en la práctica eléctrica. El autor no realiza trabajos regulares con dispositivos electrónicos delgados y delicados, pero a veces es necesario. Y cuando el dispositivo está listo, comienza la búsqueda de CREN y LM (red de aldeas "andantes") adecuadas. Recientemente, uno también tiene que lidiar regularmente con tiras de LED (retroiluminación incorporada). La tira de LED en tales lámparas a menudo se usa de una manera bastante extraña y, como resultado de este tipo de trabajo de instalación, se dañó más de una unidad de fuente de alimentación de conmutación normal. En resumen, la necesidad ha madurado.
Términos de referencia
La fuente de alimentación se consideraba lineal (transformador de baja frecuencia) como más tenaz, simple y mantenible. El peso y las dimensiones de un aparato estacionario no son muy importantes. La fuente de alimentación debe ser ajustable, dar un voltaje estabilizado constante hasta, digamos +20 V, con una corriente de carga de hasta varios amperios. La fuente de alimentación ciertamente debe estar equipada con protección contra cortocircuitos, y también es deseable una protección ajustable contra la corriente de sobrecarga. La fuente de alimentación puede ser monocanal, unipolar.
Es muy bueno tener "a bordo" un conjunto de instrumentos de medición: un voltímetro-amperímetro. Esto aumenta enormemente la conveniencia en el trabajo, permitirá algún otro trabajo y medidas, libera el espacio de trabajo en la mesa de dispositivos externos y cables innecesarios.
La fabricación de accesorios de iluminación de diseño implica la probabilidad de su venta, incluso a países cuyas redes eléctricas. Afortunadamente, las fuentes de alimentación pulsadas tienen un rango de voltaje de entrada que cubre todos los valores probables: ~ 100 ... 240 V. Solo queda suministrar al adaptador de red un adaptador adecuado. La tensión de red cercana a 240 voltios no es infrecuente en nuestra red (en una de las fases). El valor más bajo del rango no se puede tomar. Es muy conveniente verificar el funcionamiento de la fuente de alimentación a baja tensión, dada la calidad de la mayoría de las fuentes de alimentación de fabricación china que nos llegan. El transformador de potencia TS-180-2 utilizado en la unidad de fuente de alimentación del laboratorio tiene bobinados de red en dos bobinas (divididas en dos partes iguales). Esto facilitó la obtención del voltaje deseado de ~ 110 V.
Lo que se necesitaba para trabajar
Un conjunto de herramientas para instalación eléctrica, un multímetro, un soldador con accesorios, un conjunto de herramientas de carpintería metálica.
Además de los elementos de radio, entró en funcionamiento una caja de un antiguo PC-shnik, una pieza de plexiglás, un poco de acero para techos, PCB grueso y aluminio. Pasta KPT-8, sujetadores, alambre de montaje y alambre de cobre, termotubo, correas de nylon, materiales de pintura.
Construcción
Se decidió ensamblar la fuente de alimentación sobre la base de un microchip especializado del estabilizador ajustable KR142EN12 (LM317). Esto hizo posible obtener parámetros bastante decentes con un circuito de dispositivo muy simple.
El circuito tiene las siguientes características: devanado secundario conmutable (interruptor SA2) del transformador TV1 para reducir el calentamiento del elemento regulador del estabilizador. La amplificación del chip estabilizador DA1 transistor remoto VT1. Regulador de corriente de actuación de protección de microcircuitos en los elementos R5 ... R9, SA3.
Transformador de red - TS180-2 con bobinados secundarios rebobinados. Además de los devanados secundarios de potencia, se enrollaron dos devanados de corriente relativamente baja para estabilizadores de potencia bipolares de instrumentos de medición. Las bobinas del transformador están barnizadas., lo que hizo posible minimizar su ruido acústico (zumbido) y nos permitió esperar un trabajo a largo plazo con el viejo cable de bobinado.
La unidad de fuente de alimentación utiliza instrumentos de medición caseros: un voltímetro digital y un amperímetro en el microcircuito KR572PV2 (ICL7107) [3]. Indicadores de siete segmentos, para la conveniencia del reconocimiento rápido, de diferentes tamaños y diferentes colores. Los circuitos de instrumentos requieren alimentación bipolar +5 V, -5 V. Cada dispositivo requiere su propia fuente de alimentación, la fuente de alimentación del amperímetro debe estar completamente aislada del circuito principal.
Los contactos de los interruptores SA2, SA3 deben pasar corriente hasta 3A. Como estos interruptores, se utilizaron galletas PGC [2] con tableros de cerámica. La corriente permitida a través del grupo de contactos es de 3 A. Para aumentar la confiabilidad de la fuente de alimentación, los contactos de los grupos de trabajo sincrónicos están conectados en paralelo.
La fuente de alimentación está ensamblada en una vieja caja de hierro de la unidad del sistema de PC en el procesador 80286. También está sin radiadores ni ventiladores. La caja es de tamaño pequeño, hecha de acero de espesor considerable. Es un marco de caja soldado y una cubierta en forma de U. Una pequeña amoladora angular fue capaz de cortar compartimentos especializados internos, la base de metal para instalar la placa base fue soldada en su lugar por un quemador de gas. Esto aumentó la rigidez de la estructura.
El radiador principal para instalar los elementos de regulación se hizo independientemente de una gruesa lámina de aluminio con secciones remachadas de la misma esquina. Sujetadas con remaches ciegos de aluminio, las juntas se lubricaron con pasta termoconductora KTP-8.
El panel regular de la carcasa, el futuro en el diseño frontal, resultó tener aberturas y agujeros de ventilación, tuvimos que hacer un panel falso. Etiquetas explicativas, escalas, etc. dibujado en AutoCAD e impreso con calidad fotográfica en papel especial grueso. Los agujeros y las aberturas están tallados con un bisturí. El panel frontal está cubierto con un panel transparente de vidrio orgánico. El panel se corta con una sierra para metales, los agujeros internos se cortan con una sierra de calar en madera y se taladran pequeños. Los paneles no tienen sujetadores especiales, todo está sujeto por sujetadores regulares de elementos de instalación.
Los agujeros internos y las aberturas en el panel de acero para techos de 0,5 mm se cortaron con una sierra de calar, en un taladro estándar o un pequeño disco abrasivo con una amoladora angular pequeña. Los agujeros se taladran y aburren con una lima redonda.
Terminales de salida: el terminal negativo se atornilla directamente a la carcasa de metal, desde el interior, se suelda un trozo de alambre estañado grueso, al que se reducen todos los extremos de "tierra". El terminal positivo se alarga y se aísla: se suelda una pieza del tornillo M4 y se hace un aislante de textolita.
Las partes del aislador se cortan de la placa con una sierra de calar en madera y se encienden con una máquina perforadora.
Después de ensamblar el panel frontal, instalé los controles principales para el dispositivo. Instalé instrumentos de medición en bastidores improvisados con tornillos M3 largos.Se usó una cinta de enmascarar ancha como filtro de luz para enmascarar segmentos inactivos de indicadores.
Los LED (aún no se usan: el panel frontal se usa de un diseño sin terminar anterior) están instalados firmemente en los agujeros. Se sujetan mediante un grueso cable estañado, colocado entre los terminales aislados con termotubo de los LED y soldados a un panel de metal. La lente en los extremos de los LED está enmarcada con un archivo al ras con un panel transparente.
La conexión en paralelo de los grupos de contactos de los interruptores del disco duro se realiza con un cable de estaño grueso. Antes de la instalación, los interruptores se configuran moviendo el limitador. En los pétalos del interruptor SA3 resistencias montadas R5 ... R8. Mi cambio resultó ser con dos grupos de cinco contactos. Los contactos conmutados sincrónicamente se conectaron en paralelo, similar a SA2, el quinto contacto se usa para otro rango de 10 mA. En este caso, el rango 4 es fijo (resistencia variable R9 eliminada) a 100 mA. Los valores de las resistencias de ajuste de corriente y su potencia pueden calcularse mediante las fórmulas dadas en [1].
Un transformador y un bloque de condensadores de óxido C5 (2x10 000x50 V) están instalados en una base metálica. El cable de alimentación se conecta temporalmente a los pétalos del transformador, los cables de alimentación del devanado secundario se sueldan a SA2 y se conecta un rectificador. Por inclusión de prueba, estaba convencido de la operatividad de esta parte del circuito.
Un microcircuito (opcional), un puente de diodos y un transistor de control externo (2xTIP147) están instalados en un radiador de refrigeración casero. Reemplazar un dispositivo semiconductor potente por unos pocos menos potentes es beneficioso desde el punto de vista del enfriamiento: distribuimos uniformemente las fuentes de calor sobre el radiador.
Las resistencias de alineación de corriente de 0.25 ohm están hechas de piezas (aproximadamente 10 cm) de alambre de acero (hechas de una manguera de plástico acanalado para el cableado). El alambre es recocido en la llama de un quemador de gas, sus extremos están pelados y estañados con cloruro de zinc (ácido de soldadura). Los lugares de soldadura se lavan a fondo con agua, luego el alambre de resistencia se suelda con colofonia.
En los cables duros de los elementos de montaje, se montan varios elementos pequeños con cables delgados. Después de verificar la operabilidad, la parte del circuito colocado en el radiador se instala en la carcasa y se conecta con cables cortos de una sección significativa (si es necesario). Control de salud.
La inclusión de instrumentos de medición. Como ya se mencionó, el microcircuito especializado KR572PV2 (ICL7107) requiere un voltaje bipolar de +5 V, -5 V. Para su funcionamiento, además, el circuito de medición del amperímetro está construido de tal manera [3] que su fuente de alimentación debe estar completamente aislada de otros circuitos. La conciencia de este hecho valió varias pistas impresas quemadas y un LSI quemado. Bueno, las buenas lecciones siempre son caras. El transformador tenía solo dos devanados idénticos para +5 V y -5 V (se asumieron voltajes comunes para ambos medidores). Fue posible salir de la situación aplicando un circuito diferente para la inclusión de rectificadores y recolectando otra fuente de alimentación similar. En este caso, se obtuvieron dos PSU aisladas galvánicamente.
Dos fuentes independientes se ensamblan en placas separadas y se fijan a las bridas estándar de microcircuitos (caja TO-220). La corriente consumida por el dispositivo de medición es pequeña, por lo que los microcircuitos estabilizadores se utilizan en un diseño de plástico, lo que permitió montarlos sin juntas aislantes. El único 7805 con una brida metálica (pin GND del microcircuito) en la fuente de alimentación del voltímetro también se instala sin una junta aislante, esto es permitido por el circuito.
Se instala una placa de metal con medidores de potencia en la brida del extremo del transformador de red. Se realizan las conexiones, se verifica la operatividad. Mediante resistencias de sintonización de múltiples vueltas en las placas del medidor [3], los valores mostrados de los dispositivos se ajustan a las lecturas de un multímetro externo.
Finalmente, se realizó un panel para una toma de ~ 110 V, se instaló la toma misma y se realizó su conexión. La conexión, al tener una conexión galvánica con la red, se aísla adicionalmente de la carcasa metálica con un tubo de PVC grueso, se fija un cable relativamente blando en varios lugares con correas de nylon y las soldaduras se aíslan con un tubo de calor.
El cable de alimentación temporal ha sido reemplazado por un cableado permanente a través del interruptor de palanca de la red y el portafusibles. Los arneses y los cables se colocan de la misma manera: aislamiento adicional de un chasis de metal, fijación mecánica, aislamiento de puntos de soldadura.
Los lados del chasis del instrumento están cubiertos con paneles cortados de techos de acero galvanizado y montados en remaches ciegos. La cubierta superior se corta de la cubierta estándar en forma de U de la unidad del sistema. Se perforaron matrices de agujeros para enfriamiento en la cubierta sobre el radiador y en el bloque de resistencias de resistencia R5 ... R8, se restableció la pintura dañada.
En el panel de plexiglás alrededor del mango para cambiar los límites de límite de corriente (SA3), el grabador realizó cinco escaneos e indicó los límites: 10 mA; 100 mA 0,3 A; 1 A; 3 A. Hendiduras grabadas rellenas de pintura oscura.
Conclusiones, trabajo sobre errores
El esquema original ha sufrido varios cambios y simplificaciones, todos ellos son funcionales, y durante algún tiempo la operación ha demostrado que son bastante convenientes. Por ejemplo, deshacerse de las resistencias R3, R9. La introducción de otro límite de 10 mA hizo que fuera muy conveniente verificar el rendimiento de los LED y medir el voltaje de estabilización de los diodos zener (¡inclusión inversa!).
Durante la instalación, algunos puntos se saltaron de la atención: los diodos de derivación de condensadores del puente rectificador y el fusible FU2 no se instalaron. Los condensadores neutralizan la interferencia al cambiar los diodos de baja frecuencia, un fusible ayudará a salvar el transformador en caso de accidente. Esta será la próxima revisión. Al mismo tiempo, vale la pena utilizar al menos uno de los LED para indicarles el fusible quemado.
Literatura
1. Revista RADIOhobby No. 5, 1999
2. PGC, interruptores PGG, lista de verificación.
3. Voltímetro, amperímetro en K572PV2 (ICL7107).
Babay Mazay, junio de 2019