Zasilacz amatorski cz.2.pdf

PROJEKTY AVT

Zasilacz

KIT

AVT

2001

amatorski

(część II)

W poprzednim numerze EdW zamieścil−

iśmy pierwszą część artykułu na temat

budowy zasilacza amatorskiego. Obecnie

kontynuujemy ten opis, przechodząc do

części dotyczącej montażu i uruchamiania

urządzenia. Omówimy też pokrótce

możliwe udoskonalenia i perspektywy roz−

wojowe tej niezbędnej w każdym warszta−

cie elektronicznym konstrukcji.

Montaż i uruchomienie

Sam montaż nie sprawi z pewnością ni−

komu większych trudności, natomiast

z uruchamianiem a właściwie z dobraniem

rezystorów będziemy musieli się chwilę

pomęczyć. Na rys. 4 widzimy rozmiesz−

czenie elementów na płytce drukowanej

wykonanej z laminatu jednostronnego.

Elementy elektroniczne montujemy z za−

chowaniem reguł montażu, tj. rozpoczyna−

jąc od najmniejszych a kończąc na tych

o największych gabarytach. Pod U1 i U2

koniecznie wlutowujemy podstawki. Do

wszystkich ważniejszych połączeń zostały

zastosowane złącza śrubowe typu ARK

i złącza wtykowe, tak więc z okablowa−

niem zasilacza nie powinno być kłopotu.

Tranzystor wykonawczy T1 umieszczamy

na radiatorze pamiętając o posmarowaniu

go pastą silikonową. Zakładając, że płytkę

mamy już gotową przejdźmy do omówie−

nia spraw, które jak dotąd świadomie po−

minęliśmy.

1. Dobór transformatorów.

Transformatory nie wchodzą w skład

zestawu ponieważ wymagania użytkowni−

ków mogą być bardzo różne i trudno nam

było narzucać jakieś konkretne typy trans−

formatorów. Jako TR2 należy zastosować

transformator o maksymalnym napięciu

wyjściowym ok. 24VAC (jest to rozwiąza−

nie nieco “na wyrost”, jeżeli będziemy ko−

rzystać jedynie z zaprogramowanych na−

pięć to wystarczy transformator o napięciu

ok. 15V). Z takim transformatorem po wy−

prostowaniu i wygładzeniu napięcie na

kondensatorze C1 wyniesie ok. 35VDC.

Przekroczenie tego napięcia groziłoby

uszkodzeniem układu U1. Natomiast, jeśli

chodzi o wydajność prądową transforma−

tora, to zależeć ona będzie wyłącznie od

indywidualnych potrzeb użytkownika. Za−

stosowany w układzie tranzystor typu

BD911 może przewodzić prądy do 6A.

Jeżeli użyjemy transformatora o mak−

symalnym napięciu i przy małym napięciu

wyjściowym pobierać będziemy duże prą−

dy to wydzielana na tranzystorze T1 moc

strat będzie bardzo duża i radiator będzie

się silnie nagrzewał. Optymalnym wy−

jściem z sytuacji byłoby zastosowanie

transformatora z dzielonym uzwojeniem

wtórnym, najlepiej z uzwojeniami symet−

rycznymi. Jeżeli zastosujemy taki transfor−

mator to możemy wykorzystać nie oma−

wiany dotąd fragment układu z przekaźni−

kiem P1. Zastosowanie tego przekaźnika

jest opcjonalne i dlatego nie przewidziano

na niego miejsca na płytce drukowanej ani

też nie wchodzi on w skład zestawu hand−

lowego AVT−2001. Zaprojektowana zosta−

ła jednak specjalna płytka do montowania

przekaźnika − rys.5 . Powróćmy do analizy

fragmentu układu z przekaźnikiem. Na

schemacie został narysowany optymalny

transformator z symetrycznym uzwoje−

niem wtórnym, taki jaki został zastosowa−

ny w układzie modelowym. Przekaźnik za−

silany jest za pośrednictwem drugiej sekcji

przełącznika służącego do zmiany napię−

cia wyjściowego. Jeżeli przełącznik SW1

jest ustawiony na napięcia z zakresu od

3 do 9V to styki przekaźnika są zwarte.

Obydwa uzwojenia wtórne transformatora

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/96

PROJEKTY AVT

szeregu wartoś−

ci. Pozostają

więc dwie możli−

wości: albo mo−

zolne poszukiwa−

nie potrzebnych

oporników wśród

rezystorów pre−

cyzyjnych albo

zastosowanie

potencjometrów

montażowych,

a ściślej mówiąc

potencjometrów

montażowych

połączonych sze−

regowo z oporni−

kami. Wybraliś−

my oczywiście tę

drugą możliwość

i postanowiliśmy, że wartość rezystora

stałego powinna być w przybliżeniu rów−

na wartości rezystora obliczonego minus

połowa wartości potencjometru montażo−

wego. Takie rozwiązanie umożliwi w każ−

dym wypadku precyzyjne ustawienie żą−

danych napięć na wyjściu zasilacza. Po−

nieważ wartość wszystkich potencjomet−

rów montażowych wynosi 10k

nie. Zasilacz został obciążony prądem

10mA i okazało się, że napięcie zmierzo−

ne U2A wynosiło 0,037V. Przy obciążeniu

1A wynik pomiaru wynosił 2,77V. A zatem

na wejściu odwracającym komparatora

U2B musimy dysponować napięciami

z tego przedziału. Obliczona wartość R13

wyniosła 77,2k

Ω

a R9 − 636

Ω

, poszerzając w ten sposób nieco

zakres regulacji.

Wszystkie obliczone rezystory montu−

jemy na płytce i przystępujemy do regula−

cji zasilacza. Potrzebny nam do tego bę−

dzie dobrej klasy woltomierz, najlepiej

cyfrowy, który podłączamy do wyjścia za−

silacza. Rozpoczynamy od ustawienia

napięcia odniesienia. Z przełącznikiem

SW1 na pierwszej (3V) pozycji, potencjo−

metrem montażowym P8 ustawiamy na

wyjściu zasilacza napięcie równe 3V.

Przełączając SW1 na następne pozycje

ustawiamy kolejne napięcia. Na końcu

sprawdzamy zakres regulacji płynnej,

który z wartościami podanymi na sche−

macie powinien wynosić od 3 do ok. 19V

(o ile zastosowany transformator pozwoli

uzyskać tak wysokie napięcie). Następnie

musimy sprawdzić działanie ogranicznika

prądowego. Do tego celu potrzebny nam

będzie amperomierz lub zmontowany

i skalibrowany moduł AVT−2004 w wersji

podstawowej (zakres do 200mV). Za−

uważmy, że miliwoltomierz o takim zakre−

sie, podłączony równolegle do rezystora

Ω

Rys.4 Rozmieszczenie elementów na płytce

pracują w układzie przeciwsobnym

a prostownik w dwupołówkowym. Prąd

pobierany z transformatora może być

dwukrotnie większy od prądu pobierane−

go z pojedynczego uzwojenia. Na wy−

ższych zakresach napięć przekaźnik roz−

łącza styki i obydwa uzwojenia transfor−

matora zostają połączone szeregowo.

Napięcie na prostowniku pracującym te−

raz w układzie mostkowym wzrasta dwu−

krotnie a maksymalny prąd dwukrotnie

maleje. Jeżeli zastosujemy transformator

z pojedynczym uzwojeniem to musimy

zewrzeć ze sobą złącza Z4A i Z4B

a uzwojenie wtórne dołączyć do złącza

Z3.

Jeżeli mamy zamiar teraz lub w przy−

szłości wyposażyć nasz zasilacz w mier−

niki prądu i napięcia to musimy liczyć się

z poborem prądu ok. 400mA. Jako TR1

zastosujemy więc dowolny transformator

o napięciu wyjściowym 6...7 VAC i mak−

symalnym prądzie min. 500mA. Z takim

transformatorem obciążony dwoma mier−

nikami stabilizator scalony U3 nie wyma−

ga stosowania radiatora.

2. Dobór rezystorów do wyjściowego

dzielnika napięciowego i ogranicznika

prądowego. Znając wartość rezystora

R15 − 100k

wartości

oporników połączonych z nimi wyniosą:

R18 − 130k

Ω

+15k

Ω

, R4 − 91k

Ω

+4,7k

Ω

Weźmy się teraz za nasz ogranicznik

prądu wyjściowego. Wartości potrzeb−

nych rezystorów ustalono doświadczal−

Ω

, R2 − 27k

Ω

, R1 − 22k

Ω

bez trudu możemy obliczyć

wartości pozostałych rezystorów dla po−

szczególnych napięć. Służące temu wzo−

ry są ogólnie znane Mamy już obliczone

wartości rezystorów do dzielnika napię−

cia. Wiemy już, że R(5V)=150k

Ω

R(6V)=100k

, R(9V)=50k

Ω

, R(12V)=33,33k

Ω

. Takich rezystorów

z pewnością nie znajdziemy w typowym

Ω

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/96

. W praktyce

zastosowano rezystory o wartości 75k

i 560

R3 − 47k

Ω

i R(14,5V)=26,08k

PROJEKTY AVT

szybek zasłaniających te wyświetlacze.

No cóż, jeżeli nie możemy rozwiązać ja−

kiegoś problemu to najlepiej go obejść.

Jeżeli wykonanie otworów jest bardzo

trudne to... nie musimy tego robić. Propo−

nujemy zastosowanie przezroczystej pły−

ty czołowej, w której musimy wykonać ot−

wory jedynie do zamocowania potencjo−

metrów, przełączników i gniazd wyjścio−

wych. Szczęśliwym trafem, w ofercie han−

dlowej AVT znajdują się płyty czołowe do

obudowy KM−85 wykonane z barwionego

na czerwono przezroczystego polistyre−

nu.

Szczegóły wykonania obudowy wi−

doczne są na fotografii.

WYKAZ ELEMENTÓW

1. Kondensatory

C1: 4700µF/40V

C2: 220pF

C3: 220uF/16V

C4, C5, C8: 100nF

C6: 4,7µF/40V

C7: 1000µF/16V

2. Rezystory

R1: 22k

Ω

R2: 27k

Ω

Rys.5 Płytka dodatkowa do

montażu przekaźnika

R3: 47k

Ω

R4: 91k

Ω

+4,7k

Ω

R6: 0,1

/5W

R7, R8: 100k

Ω

pomiarowego R6 wskaże wartość płyną−

cego przez ten rezystor prądu w miliam−

perach, oczywiście z dokładnością zależ−

ną od tolerancji rezystora R6. Zasilacz

obciążamy odbiornikiem o małej opornoś−

ci (np. żarówką samochodową 12V/21W)

i kręcąc potencjometrem P7 obserwuje−

my zmiany wartości płynącego przez od−

biornik prądu. Wartość ta powinna zawie−

rać się w przedziale od 10mA do 1A. Je−

żeli nie mamy zamiaru wyposażać nasze−

go zasilacza w amperomierz to powinniś−

my obok potencjometru P7 wykonać ska−

lę z wartościami ograniczenia prądowe−

go.

Możliwe usprawnienia

Ω

R10, R13: 47k

i modyfikacje

Ω

R16, R20: 1k

Ω

R18: 130k

Jak już wspomniano, możemy nasz

zasilacz wyposażyć w przyrządy pomia−

rowe − woltomierz i amperomierz. Jako

mierniki proponujemy wykorzystać spe−

cjalnie zaprojektowane do tego celu mo−

duły AVT−2004. Podłączenie takiego mo−

dułu jako amperomierza opisano już wy−

żej, natomiast na woltomierz idealnie na−

daje się moduł AVT−2004 o zakresie po−

miarowym do 2V. Jedyną modyfikacją te−

go układu będzie dodanie jednego rezys−

tora i utworzenie dzielnika napięcia we−

jściowego przez 10. Kłopoty zaczną się

dopiero wtedy, kiedy będziemy chcieli

używać napięć większych niż 19,99V.

W takim przypadku konieczne będzie za−

stosowanie przełączanych dzielników na−

pięciowych. Moduł woltomierza należy

podłączyć bezpośrednio do wyjścia zasi−

lacza lub też zastosować poniższe roz−

wiązanie.

W uruchamianych układach elektro−

nicznych napięcia mierzy się najczęściej

względem minusa zasilania. Dlatego też

w układzie modelowym zastosowany zo−

stał dodatkowy, nie pokazany na schema−

cie przełącznik i gniazdko do podłączenia

końcówki pomiarowej woltomierza. Ko−

rzystając z tego przełącznika możemy raz

mierzyć napięcie na wyjściu zasilacza

a innym razem w wybranym punkcie uru−

chamianego układu.

Ω

+15k

Ω

R19: 330

Ω

P1: 10k

Ω

potencjometr wieloob

rotowy

P2...P6, R14: 10k

potencjo−

metry montażowe, wieloobroto−

P7: potencjometr 47k

Ω

3. Półprzewodniki

U1: LM723 lub odpowiednik

U2: LM358

U3 scalony stabilizator napięcia

typu 7805

T1: BD911 lub odpowiednik

B1: mostek prostowniczy 1A

B2:

I na tym zakończyliśmy montaż części

elektronicznej naszego dzieła. Pozostała

jeszcze jedna, bardzo ważna a często za−

niedbywana czynność: obudowanie na−

szego zasilacza. W urządzeniu modelo−

wym zastosowano gotową obudowę typu

KM−85. Nadaje się ona doskonale do za−

silaczy małej i średniej mocy. Uwagę na−

leży zwrócić jedynie na zamocowanie ra−

diatora. Obudowa wykonana jest z two−

rzywa sztucznego −polistyrenu i przy sil−

nym nagrzaniu mogłaby ulec odkształce−

niu. Jeżeli więc przewidujemy pracę z du−

żymi prądami związaną z silnym nagrze−

waniem się radiatora, to musimy go za−

mocować w pewnej odległości od tylnej

ścianki obudowy, najlepiej za pomocą tu−

lejek dystansowych. W czasie montażu

prototypu zasilacza pojawił się także

problem płyty czołowej. Pamiętajmy, że

docelowo nasz zasilacz może być wypo−

sażony w dwa cyfrowe mierniki: napięcia

i prądu. W warunkach amatorskich wyko−

nanie idealnie równych otworów na wy−

świetlacze LED jest praktycznie niemożli−

we. Równie trudne byłoby wykonanie

mostek

prostowniczy

B80C5000/3300

4. Pozostałe

Z1, Z2, Z3, Z4, Z7: ARK2

Z5: ARK3

Z6: złącze 8−o pinowe

SW1: przełącznik obrotowy (2 sek−

cje po min. 7 pozycji)

BZ1: Bezpiecznik 200mA z op−

rawką

Radiator do tranzystora T1

ERRATA

W schemacie elektrycznym zasilacza zamieszc−

zonym w EdW 2/96 wkradł się błąd: potencjometry

montażowe służące programowaniu napięć wyjś−

ciowych zostały na schemacie oznaczone P2...P5.

Potencjometrów tych jest pięć, tak więc oczywiście

powinno być P2...P6, a kolejny potencjometr ma

numer o 1 większy, czyli zamiast P6 jest P7.

Zbigniew Raabe

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/96

R5: 10k

R9: 560

R17: 22k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: