AC σε +15V, -15V 1A μεταβλητή και 5V 1A σταθερού πάγκου DC τροφοδοτικό: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Το τροφοδοτικό είναι μια ηλεκτρική συσκευή που παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό το μοντέλο τροφοδοτικό διαθέτει τρία τροφοδοτικά DC στερεάς κατάστασης. Η πρώτη τροφοδοσία δίνει μεταβλητή απόδοση θετικών 1,5 έως 15 βολτ σε έως 1 αμπέρ. Το δεύτερο δίνει αρνητικό 1,5 έως -15 βολτ σε 1 αμπέρ. Το τρίτο έχει σταθερό 5V στα 1 αμπέρ. Όλες οι προμήθειες είναι πλήρως ρυθμισμένες. Ένα ειδικό κύκλωμα IC διατηρεί την τάση εξόδου εντός.2V όταν πηγαίνει από φορτίο σε 1 αμπέρ. Η έξοδος προστατεύεται πλήρως από βραχυκυκλώματα. Αυτή η παροχή είναι ιδανική για χρήση σε σχολικά εργαστήρια, καταστήματα σέρβις ή οπουδήποτε απαιτείται ακριβής τάση DC.

Βήμα 1: Πώς λειτουργεί μια προμήθεια;

Η τροφοδοσία αποτελείται από δύο κυκλώματα, το ένα είναι σταθερή έξοδος 5v και το άλλο 0 έως+15 και -15 μεταβλητή παροχή με κάθε τμήμα που εξηγείται παρακάτω. Αποτελείται από έναν μετασχηματιστή ισχύος, ένα στάδιο ανορθωτή DC και το στάδιο ρυθμιστή.

1. Υποχώρηση 220V AC χρησιμοποιώντας Transformer: Καθώς η είσοδος των ρυθμιστών υποτίθεται ότι είναι περίπου οπουδήποτε από 1,5 έως 40 βολτ. Έτσι 220V AC εγκαταλείφθηκε χρησιμοποιώντας τον μετασχηματιστή. 220v AC από τον κύριο τροφοδοτείται στο δευτερεύον πηνίο του μετασχηματιστή μέσω ασφάλειας και διακόπτη, ο οποίος το κατεβάζει στα 18 βολτ. Ο λόγος στροφής του μετασχηματιστή ήταν 12: 1. Όταν δοκιμάστηκε, η τάση ανοικτού κυκλώματος του μετασχηματιστή αποδείχθηκε ότι ήταν 22 βολτ. Ο μετασχηματιστής εξυπηρετεί δύο σκοπούς. Πρώτον, μειώνει την είσοδο 220VAC σε 17VAC και 9VAC για να επιτρέψει την κατάλληλη τάση να εισέλθει στα στάδια του ανορθωτή. Δεύτερον, απομονώνει την έξοδο τροφοδοσίας από την γραμμή 220VAC. Αυτό αποτρέπει τον χρήστη από επικίνδυνο σοκ τάσης, εάν ο χρήστης στέκεται σε γειωμένη περιοχή. Ένας κεντρικός μετασχηματιστής έχει δύο δευτερεύουσες περιελίξεις που είναι 180 μοίρες εκτός φάσης.
2. Μετατροπέας AC σε DC: Για τη διόρθωση του AC (μετατροπή από AC σε DC), χρησιμοποιήθηκε διαμόρφωση γέφυρας διόδων που απέκοψε τον αρνητικό κύκλο του AC και τον μετέτρεψε σε παλλόμενο DC. Κάθε δίοδος λειτουργεί μόνο όταν βρίσκεται σε κατάσταση πόλωσης προς τα εμπρός (όταν η τάση στην άνοδο είναι υψηλότερη από την τάση στην κάθοδο). Αυτό το DC είχε κάποιους κυματισμούς, οπότε ένας πυκνωτής χρησιμοποιήθηκε για να τον εξομαλύνει σχετικά πριν τον στείλει στο κύκλωμα ρύθμισης.
3. Κύκλωμα ρυθμιστή: Το κύκλωμα ρυθμιστή στο PowerSupply αποτελείται από ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα LM-317 και LM-337. Το LM317 παρέχει περισσότερο από 1,5 A ρεύμα φορτίου με τάση εξόδου ρυθμιζόμενη σε εύρος 1,2 έως 37 V. Οι σειρές LM337 είναι ρυθμιζόμενοι ρυθμιστές αρνητικής τάσης 3 ακροδεκτών, ικανοί να παρέχουν υπερβολική -1,5 A σε κλίμακα τάσης εξόδου -1,2 έως -37 V. Είναι εξαιρετικά εύχρηστα και απαιτούν μόνο δύο εξωτερικές αντιστάσεις για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου. Επιπλέον, τόσο η ρύθμιση της γραμμής όσο και του φορτίου είναι καλύτερες από τις τυπικές σταθερές ρυθμιστικές αρχές. Η τάση εξόδου του LM317/LM377 καθορίζεται από την αναλογία των δύο αντιστάσεων ανάδρασης R1 και R2 που σχηματίζουν ένα δυνητικό διαχωριστικό δίκτυο στον ακροδέκτη εξόδου. Η τάση στην αντίσταση ανάδρασης R1 είναι μια σταθερή τάση αναφοράς 1,25V, Vref που παράγεται μεταξύ Τερματικό "εξόδου" και "προσαρμογής". Στη συνέχεια, όποιο ρεύμα ρέει μέσω της αντίστασης R1 ρέει επίσης μέσω της αντίστασης R2 (αγνοώντας το πολύ μικρό τερματικό ρεύμα ρύθμισης), με το άθροισμα των πτώσεων τάσης στα R1 και R2 να είναι ίσο με την τάση εξόδου, Vout. Προφανώς η τάση εισόδου, Vin πρέπει να είναι τουλάχιστον 2,5 βολτ μεγαλύτερη από την απαιτούμενη τάση εξόδου για να τροφοδοτήσει τον ρυθμιστή.
4. Φίλτρο: Η έξοδος του LM317/337 τροφοδοτήθηκε στον πυκνωτή για να φιλτράρει το παλμικό αποτέλεσμα. Και μετά στάλθηκε στην έξοδο. Πρέπει να σημειωθεί ότι η πολικότητα του πυκνωτή πρέπει να λαμβάνεται υπόψη πριν από την τοποθέτησή του.

5v σταθερή παροχή συνεχούς ρεύματος

5v DC λειτουργεί με την ίδια αρχή, αλλά ο ρυθμιστής που χρησιμοποιείται για αυτό είναι ένα σταθερό 7805. Επίσης ο μετασχηματιστής που χρησιμοποιήθηκε ήταν 220V έως 9V AC.

Βήμα 2: Απαιτείται διάγραμμα κυκλώματος και εξαρτήματα:

Το διάγραμμα κυκλώματος και τα εξαρτήματα που απαιτούνται παρατίθενται στις παραπάνω εικόνες.

Βήμα 3: Προσομοίωση και διάταξη Pcb

Σχήμα και προσομοιώσεις Proteus:

Το σχηματικό κύκλωμα προσομοιώθηκε για να διαπιστωθεί εάν το κύκλωμα λειτουργεί σωστά και επιτυγχάνει τον στόχο μας για μεταβλητή ± 15V και σταθερή τροφοδοσία 5V. Το οποίο επαληθεύτηκε μετρώντας την τάση εξόδου με τη βοήθεια πολυμέτρου.

Διάταξη PCB Proteus:

Το σχηματικό κύκλωμα μετά τη δοκιμή μετατράπηκε στη διάταξή του PCB. Τα εξαρτήματα τοποθετούνται πρώτα και η δρομολόγηση γίνεται μέσω αυτόματης δρομολόγησης. Το πλάτος του καλωδίου τροφοδοσίας είναι T80 ενώ το υπόλοιπο σύρμα έχει πλάτος T70. Το μήκος της πλακέτας επιλέχθηκε να είναι 6 επί 8 ίντσες. Μια τρισδιάστατη διάταξη ελέγχθηκε επίσης για τον αναμενόμενο σχεδιασμό PCB. Η διάταξη κατά την ολοκλήρωση και τον έλεγχο εάν οι διαδρομές δεν διασταυρώνονται εξάγεται ως PDF. Μόνο η άκρη του πίνακα και το κάτω στρώμα είναι επιλεγμένα για να είναι στο αρχείο PDF και το υπόλοιπο δεν είναι επιλεγμένο. Μας δίνει μια εκτύπωση του κομματιού ολόκληρου του PCB.

Βήμα 4: Εκτύπωση PCB

Εκτύπωση σε χαρτί βουτύρου:

Το κομμάτι που πήρε ως αρχείο PDF εκτυπώθηκε σε βούτυρο χαρτί. Ο εκτυπωτής που χρησιμοποιήθηκε για το σκοπό αυτό ήταν αυτός με γραφίτη και όχι με υγρό μελάνι, καθώς δεν μπορεί να μεταφερθεί στο χαρτί βουτύρου. Για το σκοπό αυτό, το χαρτί βουτύρου κόβεται έτσι ώστε να ταιριάζει με το μέγεθος ενός χαρτιού Α4 για εύκολη εκτύπωση και στη συνέχεια κόβεται έτσι ώστε να ταιριάζει στο μέγεθος του PCB.

Μεταφορά της εκτύπωσης από χαρτί βουτύρου σε πλακέτα PCB:

Το χαρτί βουτύρου τοποθετείται στην κορυφή της σανίδας PCB. Ένα ζεστό σίδερο χρησιμοποιείται για να πιέσει το χαρτί βουτύρου με αποτέλεσμα το κομμάτι να φωτοτυπηθεί στον πίνακα PCB λόγω θέρμανσης του μελανιού γραφίτη. Μετά από αυτό το κομμάτι γίνονται διορθώσεις χρησιμοποιώντας τον μόνιμο δείκτη.

Χαλκογραφία:

Μεταφέροντας το κομμάτι στον πίνακα PCB, στο επόμενο βήμα ο πίνακας βυθίζεται σε δοχείο γεμάτο με χλωριούχο σίδηρο τοποθετημένο στο φούρνο, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση του χαλκού από όλη την πλακέτα PCB εκτός από το κομμάτι που εκτυπώθηκε με αποτέλεσμα ένα πλαστικό φύλλο με χαλκός που υπάρχει μόνο στην πίστα.

Γεώτρηση:

Μετά την προετοιμασία του PCB, οι οπές ανοίγονται χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι Pcb κρατώντας το στη μέση για να συγκρατήσει το τρυπάνι σε 90 μοίρες στο PCB και χωρίς να ασκήσει επιπλέον πίεση αλλιώς θα σπάσει το τρυπάνι. Οι οπές για τρανζίστορ, συνδετήρες, ρυθμιστές Δίοδοι είναι μεγαλύτερες από αυτές των κανονικών αντιστάσεων, πυκνωτών κλπ.

Καθαρισμός με Thinner/Petrol:

Η πλακέτα PCB πλένεται με μερικές σταγόνες διαλυτικό ή βενζίνη ανάλογα με τη διαθεσιμότητα, έτσι ώστε το μελάνι να αφαιρεθεί από την πίστα για τέλεια συγκόλληση του εξαρτήματος στο PCB. Το PCB είναι έτοιμο για συγκόλληση με εξαρτήματα.

Συγκόλληση εξαρτημάτων:

Τα εξαρτήματα συγκολλούνται στη συνέχεια στην πλακέτα PCB σύμφωνα με τη διάταξη PCB της Proteus. Τα εξαρτήματα συγκολλούνται με προσοχή μη βραχυκυκλώνοντας τα κομμάτια ή τα σημεία. Οι πολικότητες εξαρτημάτων όπως πυκνωτές/τρανζίστορ λαμβάνονται υπόψη. Οι θερμαντήρες συνδέονται με τους ρυθμιστές χρησιμοποιώντας την πάστα για καλύτερη αγωγιμότητα και συγκολλούνται με το PCB. Ομοίως

Δοκιμή:

Για μια τελευταία φορά, το PCB δοκιμάζεται για τυχόν βραχυκύκλωμα κατά τη συγκόλληση των εξαρτημάτων στον πίνακα. Μετά από αυτό, ενεργοποιήθηκε το PCB και σημειώθηκε η έξοδος που ήταν σύμφωνα με την επιθυμητή έξοδο. Το PCB είναι έτοιμο να τοποθετηθεί στο περίβλημα.

Βήμα 5: Προετοιμασία περιβλήματος

Αγοράστηκε από την αγορά ένα πρόχειρο περίβλημα με βασική διάταξη και τροποποιήθηκε σύμφωνα με την επιθυμητή απαίτηση. Cameρθε με δύο τρύπες για δύο στύλους σύνδεσης, οπότε επιπλέον 4 οπές για στύλο σύνδεσης και 2 για ποτενσιόμετρα ανοίχτηκαν στο περίβλημα. Τοποθετήθηκε επίσης μια θηλυκή υποδοχή 3 ακίδων για εύκολη συνδεσιμότητα του καλωδίου τροφοδοσίας AC. Ένας διακόπτης τοποθετήθηκε επίσης έξω για να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει το τροφοδοτικό. Επιπλέον, ένα VOLTMETER εγκαταστάθηκε στην παροχή για εύκολη ανάγνωση/επιλογή για τον χρήστη.

Βήμα 6: Ρύθμιση της προμήθειας

Μετασχηματιστές και κύκλωμα τοποθετήθηκαν στο περίβλημα με τη βοήθεια ξύλου/μονωτικού φύλλου για να αποφευχθεί τυχόν βραχυκύκλωμα με το σώμα. Για τη συγκράτηση των εξαρτημάτων χρησιμοποιήθηκαν μπουλόνια και σύνδεσμοι καλωδίων. Στο περίβλημα τοποθετήθηκαν συνδετικοί στύλοι, ποτενσιόμετρα συγκράτησης ασφαλειών και κουμπί. Το καλώδιο βραχυκυκλωτήρα χρησιμοποιήθηκε για τη σύνδεση και συγκολλήθηκε για τη στερέωση της σύνδεσης. Το συρρικνωμένο περιτύλιγμα χρησιμοποιήθηκε για να ασφαλίσει τις συνδέσεις και να αποφευχθεί τυχόν βραχυκύκλωμα. Η προσφορά δοκιμάστηκε.

Βήμα 7: Κανονισμός φόρτωσης

Το φορτίο συνδέθηκε στην έξοδο τροφοδοσίας και παρατηρήθηκε πτώση τάσης εξόδου, η οποία οφειλόταν στην πτώση των αντιστάσεων των συρμάτων/ κομματιών PCB/ σημείων σύνδεσης. Έτσι, για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι τιμές των αντιστάσεων στο LM317/LM337 άλλαξαν έτσι ώστε να παρέχουν τάση φορτίου 15 βολτ. Καθώς η τάση που ήταν στην έξοδο ήταν τάση ανοιχτού κυκλώματος.

Βήμα 8: Τελική δοκιμή/παρατηρήσεις

Το βολτόμετρο που χρησιμοποιείται στην παροχή λειτούργησε μόνο για επίπεδα τάσης άνω των 7v (άλλα δεν διατίθενται στην αγορά). Έτσι, χρησιμοποιώντας ένα καλύτερο βολτόμετρο, θα μπορούσαν επίσης να μετρηθούν χαμηλότερες τιμές τάσης. Κατά προτίμηση χρησιμοποιώντας ένα αμφίδρομο αναλογικό βολτόμετρο και χρησιμοποιώντας έναν διακόπτη για να αλλάξετε την τιμή που πρέπει να μετρηθεί (+ve τροφοδοσία ή - τάση τροφοδοσίας), θα μπορούσε να γίνει πιο πρακτικό.

Γενικά ήταν ένα ενδιαφέρον έργο. Έμαθα πολλά καθώς εξοικειώθηκα με την κατασκευή PCB, τα προβλήματα στην κατασκευή τροφοδοτικών και μεταβλητών ρυθμιστών τάσης.

Επίσης, επισκεφθείτε τη διεύθυνση https://easyeeprojects.blogspot.com/ για επερχόμενα έργα.:)