Alimentation électrique de laboratoire - un appareil essentiel dans un atelier amateur, dans la pratique électrique. L'auteur ne réalise pas de travaux réguliers avec une électronique fine et délicate, mais parfois c'est nécessaire. Et lorsque l'appareil est prêt, la recherche commence pour le CREN et le LM (réseau de village "à pied"). Récemment, il a également fallu traiter régulièrement des bandes LED (rétro-éclairage intégré). La bande LED dans de telles lampes est souvent utilisée d'une manière plutôt bizarre et à la suite de ce type de travail d'installation, plus d'une unité d'alimentation à découpage régulière a été endommagée. Bref, le besoin a mûri.
Mandat
L'alimentation était considérée comme linéaire (transformateur basse fréquence) comme plus tenace, simple et maintenable. Le poids et les dimensions d'un appareil fixe ne sont pas très importants. L'alimentation doit être réglable, donner une tension stabilisée constante jusqu'à, disons +20 V, avec un courant de charge jusqu'à plusieurs ampères. L'alimentation doit certainement être équipée d'une protection contre les courts-circuits, et une protection réglable contre les courants de surcharge est également souhaitable. L'alimentation peut être monocanal, unipolaire.
C'est très bien d'avoir «à bord» un ensemble d'instruments de mesure - un voltmètre-ampèremètre. Cela augmente considérablement la commodité du travail, permettra d'autres travaux et mesures, libère l'espace de travail sur la table des appareils et fils externes inutiles.
La fabrication d'appareils d'éclairage design implique la probabilité de leur vente, y compris aux pays dont les réseaux électriques. Heureusement, les alimentations pulsées ont une plage de tension d'entrée qui couvre toutes les valeurs probables - ~ 100 ... 240 V. Il ne reste plus qu'à alimenter l'adaptateur réseau avec un adaptateur approprié. Une tension secteur proche de 240 volts n'est pas rare dans notre réseau (sur l'une des phases). La valeur inférieure de la plage est nulle part à prendre. Il est hautement souhaitable de vérifier le fonctionnement de l'alimentation à basse tension, étant donné la qualité de la plupart des alimentations de fabrication chinoise qui nous parviennent. Le transformateur de puissance TS-180-2 utilisé dans l'unité d'alimentation du laboratoire a des enroulements de réseau sur deux bobines (divisées en deux parties égales). Cela a permis d'obtenir très facilement la tension souhaitée de ~ 110 V.
Ce qui était nécessaire pour le travail
Un ensemble d'outils pour l'installation électrique, un multimètre, un fer à souder avec accessoires, un ensemble d'outils de ferronnerie.
En plus des éléments radio, un boîtier d'un ancien PC-shnik, un morceau de plexiglas, un peu d'acier de toiture, une textolite épaisse et de l'aluminium ont été mis en service. Pâte KPT-8, attaches, fil de montage et fil de cuivre, thermotube, sangles en nylon, matériaux de peinture.
La construction
Il a été décidé d'assembler l'alimentation sur la base d'une micropuce spécialisée du stabilisateur réglable KR142EN12 (LM317). Cela a permis d'obtenir des paramètres assez décents avec un circuit d'appareil très simple.
Le circuit présente les caractéristiques suivantes - bobinage secondaire commutable (interrupteur SA2) du transformateur TV1 pour réduire l'échauffement de l'élément de régulation du stabilisateur. L'amplification de la puce stabilisatrice DA1 à distance du transistor VT1. Régulateur de courant d'actionnement de protection de microcircuit sur les éléments R5 ... R9, SA3.
Transformateur secteur - TS180-2 avec enroulements secondaires rembobinés. En plus des enroulements secondaires de puissance, deux enroulements à courant relativement faible pour les stabilisateurs de puissance bipolaires des instruments de mesure ont été enroulés. Les bobines de transformateur sont vernies, ce qui a permis de minimiser son bruit acoustique (buzz) et nous a permis d'espérer un travail à long terme avec l'ancien fil de bobinage.
Le bloc d'alimentation utilise des instruments de mesure faits maison - un voltmètre numérique et un ampèremètre sur le microcircuit KR572PV2 (ICL7107) [3]. Indicateurs à sept segments, pour une reconnaissance rapide, de différentes tailles et de différentes couleurs. Les circuits d'instruments nécessitent une alimentation bipolaire +5 V, -5 V. Chaque appareil nécessite sa propre alimentation, l'alimentation de l'ampèremètre doit être complètement isolée du circuit principal.
Les contacts des interrupteurs SA2, SA3 doivent passer un courant jusqu'à 3A. Pour ces commutateurs, des biscuits PGC [2] avec des panneaux en céramique ont été utilisés. Le courant admissible à travers le groupe de contacts est de 3 A. Pour augmenter la fiabilité de l'alimentation, les contacts des groupes de travail synchrones sont connectés en parallèle.
L'alimentation est assemblée dans un vieux boîtier en fer de l'unité centrale PC sur le processeur 80286. Elle est également sans radiateurs et ventilateurs de soufflage. Le boîtier est de petite taille, en acier d'une épaisseur considérable. Il s'agit d'un cadre de boîte soudé et d'un couvercle en forme de U. Une petite meuleuse d'angle a pu couper des compartiments internes spécialisés, la base métallique pour l'installation de la carte mère a été soudée en place par un brûleur à gaz. Cela a augmenté la rigidité de la structure.
Le radiateur principal pour l'installation des éléments de régulation a été réalisé indépendamment d'une feuille d'aluminium épaisse avec des sections rivetées du même coin. Fixés avec des rivets aveugles en aluminium, les joints ont été lubrifiés avec de la pâte thermoconductrice KTP-8.
Le panneau régulier de l'affaire, l'avenir de la conception avant, s'est avéré avoir des ouvertures et des trous de ventilation, nous avons dû faire un faux panneau. Étiquettes explicatives, balances, etc. dessiné en AutoCAD et imprimé avec une qualité photographique sur du papier épais spécial. Les trous et les ouvertures sont sculptés avec un scalpel. Le panneau avant est recouvert d'un panneau transparent en verre organique. Le panneau est coupé avec une scie à métaux pour le métal, les trous internes sont sciés avec une scie sauteuse sur bois et les petits sont percés. Les panneaux n'ont pas d'attaches spéciales, tout est maintenu par des attaches régulières d'éléments d'installation.
Les trous et ouvertures internes du panneau en acier de couverture de 0,5 mm ont été sciés avec une scie sauteuse à bijoux, dans une perceuse standard ou un petit disque abrasif avec une petite meuleuse d'angle. Les trous sont percés et percés d'une lime ronde.
Bornes de sortie - la borne négative est vissée directement sur le boîtier métallique, de l'intérieur, un morceau de fil étamé épais est soudé, auquel toutes les extrémités "terre" sont réduites. La borne positive est allongée et isolée - un morceau de la vis M4 y est soudé et un isolant textolite est fabriqué.
Des parties de l'isolateur sont sciées hors de la plaque avec une scie sauteuse sur bois et allumées sur une perceuse.
Après avoir assemblé le panneau avant, j'ai installé les commandes principales de l'appareil. J'ai installé des instruments de mesure sur des racks improvisés à partir de longues vis M3.Un large ruban de masquage a été utilisé comme filtre de lumière masquant les segments inactifs des indicateurs.
Les LED (pas encore utilisées - le panneau avant est utilisé à partir d'une conception inachevée précédente) sont fermement installées dans les trous. Ils sont maintenus par un fil étamé épais, placé entre les bornes isolées du tube thermique des LED et soudés à un panneau métallique. La lentille aux extrémités des LED est encadrée d'une lime affleurante avec un panneau transparent.
La connexion parallèle des groupes de contacts des commutateurs de disque dur est réalisée avec un fil étamé épais. Avant l'installation, les interrupteurs sont configurés en déplaçant le limiteur. Sur les pétales de l'interrupteur SA3 monté des résistances R5 ... R8. Mon commutateur s'est avéré être avec deux groupes de cinq contacts. Des contacts à commutation synchrone ont été connectés en parallèle, comme pour SA2, le cinquième contact est utilisé pour une autre plage de 10 mA. Dans ce cas, la plage 4 est fixe (résistance variable R9 supprimée) à 100 mA. Les valeurs des résistances de réglage de courant et leur puissance peuvent être calculées par les formules données en [1].
Un transformateur et un bloc de condensateurs d'oxyde C5 (2x10 000x50 V) sont installés sur une base métallique. Le cordon d'alimentation est temporairement connecté aux pétales du transformateur, les fils d'alimentation de l'enroulement secondaire sont soudés à SA2 et un redresseur est connecté. Par inclusion d'essai, j'étais convaincu de l'opérabilité de cette partie du circuit.
Un microcircuit (en option), un pont de diodes et un transistor de commande externe (2xTIP147) sont installés sur un radiateur de refroidissement fait maison. Le remplacement d'un dispositif semi-conducteur puissant par quelques appareils moins puissants est bénéfique du point de vue du refroidissement - nous répartissons uniformément les sources de chaleur sur le radiateur.
Les résistances d'alignement de courant de 0,25 ohm sont constituées de morceaux (environ 10 cm) de fil d'acier (à partir d'un tuyau en plastique nervuré pour le câblage). Le fil est recuit dans la flamme d'un brûleur à gaz, ses extrémités sont dénudées et étamées au chlorure de zinc (acide à souder). Les points de soudure sont soigneusement lavés à l'eau, puis le fil de résistance est soudé à la colophane.
Sur les fils durs des éléments de montage, plusieurs petits éléments à fils fins sont montés. Après vérification de l'opérabilité, la partie du circuit placée sur le radiateur est installée dans le boîtier et reliée à des fils courts d'une section importante (si nécessaire). Bilan de santé.
L'inclusion d'instruments de mesure. Comme déjà mentionné, le microcircuit spécialisé KR572PV2 (ICL7107) nécessite une tension bipolaire de +5 V, -5 V. La prise de conscience de ce fait valait plusieurs pistes imprimées brûlées et un LSI brûlé. Eh bien, les bonnes leçons coûtent toujours cher. Le transformateur n'avait que deux enroulements identiques pour +5 V et -5 V (les tensions communes aux deux compteurs étaient supposées). Il a été possible de sortir de la situation en appliquant un circuit différent pour la mise sous tension des redresseurs et en assemblant un autre bloc d'alimentation similaire. Dans ce cas, deux blocs d'alimentation isolés galvaniquement ont été obtenus.
Deux sources indépendantes sont assemblées sur des cartes séparées et fixées aux brides standard des microcircuits (boîtier TO-220). Le courant consommé par l'appareil de mesure est faible, de sorte que les microcircuits stabilisateurs sont utilisés dans une conception en plastique, ce qui a permis de les monter sans joints isolants. Le seul 7805 avec une bride métallique (broche GND du microcircuit) dans le voltmètre PSU est également installé sans joint isolant, ce qui est autorisé par le circuit.
Une plaque métallique avec des wattmètres est installée sur la bride d'extrémité du transformateur de réseau. Les connexions sont établies, l'opérabilité est vérifiée. Par des résistances d'accord multitours sur les cartes de compteur [3], les valeurs affichées des dispositifs sont ajustées aux lectures d'un multimètre externe.
Enfin, un panneau pour une prise ~ 110 V a été réalisé, la prise elle-même a été installée et sa connexion a été effectuée. La connexion, comme ayant une connexion galvanique avec le réseau, est en outre isolée du boîtier métallique avec un tuyau en PVC épais, un câble relativement souple est fixé à plusieurs endroits avec des sangles en nylon et les soudures sont isolées avec un caloduc.
Le câble d'alimentation temporaire a été remplacé par un câblage permanent via l'interrupteur à bascule d'alimentation et le porte-fusible. Les faisceaux et les fils sont posés de la même manière - isolation supplémentaire d'un châssis métallique, fixation mécanique, isolation des points de soudure.
Les côtés du châssis de l'instrument sont recouverts de panneaux découpés dans une toiture en acier galvanisé et montés sur des rivets aveugles. Le capot supérieur est découpé dans le capot standard en U de l'unité centrale. Des réseaux de trous pour le refroidissement ont été percés dans le couvercle au-dessus du radiateur et le bloc de résistances de résistance R5 ... R8, la peinture endommagée a été restaurée.
Sur le panneau en plexiglas autour de la poignée pour commuter les limites de courant (SA3), le graveur a effectué cinq balayages et indiqué les limites - 10 mA; 100 mA 0,3 A; 1 A; 3 A. Empreintes gravées remplies de peinture foncée.
Conclusions, travail sur les bugs
Le schéma d'origine a subi plusieurs modifications et simplifications, elles sont toutes fonctionnelles et, depuis un certain temps, le fonctionnement a montré qu'elles sont assez pratiques. Par exemple, se débarrasser des résistances R3, R9. L'introduction d'une autre limite de 10 mA a rendu très pratique la vérification des performances des LED et la mesure de la tension de stabilisation des diodes Zener (inclusion inversée!).
Pendant l'installation, quelques points ont glissé de l'attention - les diodes de dérivation des condensateurs du pont redresseur et le fusible FU2 n'ont pas été installés. Les condensateurs neutralisent les interférences de commutation des diodes basse fréquence, un fusible permettra d'économiser le transformateur en cas d'accident. Ce sera la prochaine révision. Dans le même temps, il vaut la peine d'utiliser au moins l'une des LED - pour leur indiquer le fusible grillé.
Littérature
1. RADIOhobby Magazine n ° 5, 1999
2. PGC, commutateurs PGG, liste de contrôle.
3. Voltmètre, ampèremètre sur K572PV2 (ICL7107).
Babay Mazay, juin 2019