מקור מעבדה של מתח וזרם קבועים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מתח DC ומקור זרם במעבדה

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / ספקי כוח

אספקת החשמל של מעבדה לציוד רדיו היא תוצאה של הפעילות המעשית של קבוצה קטנה של חבר'ה ממועדון הנדסת רדיו לבני נוער "רדאר" (פנזה). זה מעניין את אלה שמפתחים ציוד באמצעות מגברים תפעוליים ומיקרו-מעגלים מודרניים הדורשים מתחי אספקה בודדים ודו-קוטביים, הניתנים להתאמה בטווח רחב למדי.

תכונה מיוחדת של ספק כוח מעבדה זה היא יחידת ההגנה. ידוע שעבור כמה מעגלים מיקרו שנועדו להיות מופעלים ממקור מתח דו קוטבי, מצב שבו אחד מהם חסר אינו מקובל. כדי לבטל מצבים כאלה, היחידה המוצעת מספקת מערכת הגנה החוסמת את פעולת כל אחת מזרועות התקן אספקת החשמל כאשר יש קצר חשמלי בזרוע השנייה. לאחר ביטול הגורם לקצר החשמל, ספק הכוח חוזר אוטומטית לפעולה רגילה.

מפרט מכשיר

גבולות ויסות מתח היציאה, V......+1,25...18
מרווח בקרת הגבלת זרם עומס, A......0,01...1,2
רמת אדווה במצב מקור נוכחי ב-In=0,1 A, mV......10
מתח סף של התקן החסימה, V......1

פרמטרי ההתקן במצב מקור מתח תואמים לנתוני הייחוס של מייצבי המתח המיקרו-מעגליים המשמשים בו [1, 2].

מבחינה מבנית, הוא מורכב משני בלוקים שלמים מבחינה פונקציונלית: ספק כוח דו-קוטבי ויחידת הגנה על מעגלים, המורכבים על לוחות מודפסים נפרדים.

התרשים של הבלוק הראשון מבין אלה מוצג באיור. 1. פיתולים II ו-III של שנאי רשת T1, גשרי דיודה VD1 - VD4 ו-VD5 - VD8 מהווים מקור למתח דו-קוטבי לא-מיוצב +23...24 V, המספק את כל הרכיבים והבלוקים של המכשיר. מקור הכוח למיקרו-מעגל DA1 במסוף השלילי שלו הוא מייצב המתח R11VD14, והמיקרו-מעגל DA3 הוא מייצב R1VD9.

מתח DC ומקור זרם במעבדה

מבחינת תפעול ותכנון מעגלים, שתי הזרועות של ספק הכוח הן סימטריות, ולכן נשקול ביתר פירוט את הפעולה של אחת מהן בלבד - החיובית.

מתח חד קוטבי לא מיוצב (לא יותר מ-+25 וולט), שאדוותיו מוחלקות על ידי הקבלים C1 ו-C2, מסופק לכניסה (פין 5) של המיקרו-מעגל דרך נגד המדידה R2.1, הכלול במדידה גשר שנוצר על ידי נגדים R5 - R10 ודיודות זנר VD11 ו-VD2 מייצב DA2 עם מתח מוצא נשלט על ידי נגד משתנה R10. אספקת הכוח לגשר המדידה מסופקת על ידי מקור זרם המבוסס על טרנזיסטור אפקט שדה VT1.

בעוד שזרם המוצא של המייצב קטן מהערך שנקבע, ירידת המתח על פני הנגד R5 קטנה, המתח במוצא הישיר DA1 גדול יותר מאשר במוצא ההפוך, וביציאה 6 של המגבר ההפעלה המתח הוא קרוב ל-+21 V. דיודות HL1 ו-VD13 סגורות ואינן משפיעות על פעולת המייצב DA2.

אם זרם המוצא הופך שווה לערך הסף שנקבע על ידי הנגד R2.1, גשר המדידה מופעל. Op-amp DA1 עובר למצב ליניארי, שבו השוויון

UR2.1 + UR3 = UR5 + סט VD10.

במקרה זה, מתח המוצא של הזרוע יהיה תלוי במתח במוצא המגבר, אשר בתורו מנטר את ירידת המתח על פני הנגד R5, כלומר, זרם העומס שבו מתקיים השוויון הנ"ל. לכן, כאשר היחסים R3/R4 = 1 ו- Ust VD10 = Ust VD11

In = R2.1/R4.Ust VD11/R5.

ניתן להשתמש בנוסחה פשוטה זו אם יש צורך לחשב מחדש את הפרמטרים של גשר המדידה תוך התחשבות בבסיס האלמנט הקיים או בדרישות אחרות. למעקב מדויק יותר אחר זרמי עומס נמוך יותר, רצוי להגביר את ההתנגדות של הנגד R5. במקרה זה, הגבול העליון של מגבלת זרם העומס יקטן בהתאם.

באופן עקרוני, גם הזרוע השלילית של מקור הכוח פועלת כך.

התרשים של בלוק ההגנה על המכשיר מפני קצר חשמלי במוצאו או בעומס מוצג באיור. 2. כאשר מתח מוצא דו-קוטבי מופעל על הכניסות שלו, הטרנזיסטורים VT4 ו-VT7 נפתחים ובכך משתנים: טרנזיסטור VT4 הוא מעגל שנוצר על ידי ה-LED HL3, הנגד R25 והדיודה הפולטת של המצמד האופטו U1, והטרנזיסטור VT7 הוא המעגל. HL4, R29 וה-LED של המצמד האופטו U2. הטרנזיסטורים VT3 ו-VT6 סגורים בשלב זה. מצב זה של מרכיבי המעגלים הללו של מערכת ההגנה תואם את פעולת המכשיר ללא קצרים במעגלים החיצוניים שלו.

מתח DC ומקור זרם במעבדה

הבה נניח שקצר חשמלי מתרחש בעומס המחובר ליציאה של הזרוע החיובית של מקור הכוח. במקרה זה, טרנזיסטור VT4 נסגר. זה מוביל לפתיחת הטרנזיסטור VT6 (דרך דיודת הזנר VD24 והנגד R30), מה שמבטל חסימה הדדית של מערכת ההגנה. טרנזיסטור VT7, לאחר חסימת הזרוע השלילית, נשאר פתוח עם זרם זורם לבסיסו דרך הנגד R27 והדיודה VD23. במקביל, נורית ה-HL3 נפתחת, ומאותתת על התרחשות קצר חשמלי במעגל +Uout, ועל פולט המצמד האופטו U1. כתוצאה מכך, זרם הפוטודיודה של מצמד אופטו זה גדל בחדות, טרנזיסטור VT8 נפתח וזרם האספן חוסם את פעולתו של מייצב DA4 של הזרוע השלילית של המכשיר.

כך פועל חלק דומה של יחידת ההגנה כאשר הזרוע השלילית של המכשיר מקוצרת בעומס. סף התגובה של יחידת ההגנה על המתח נקבע על ידי נפילת המתח הכוללת על פני הדיודה VD19 (VD22), צומת הפולט של הטרנזיסטור VT4 (VT7), הנגד R20 (R26) ובמקרה שלנו הוא בערך 1 V. ניתן להגביר את מתח התגובה על ידי החלפת הדיודות בדיודות זנר מתאימות ובחירת נגדים R20 ו-R26 לפתיחה אמינה של טרנזיסטורים VT4, VT7.

מכיוון שהמתח במוצא של מייצבים חסומים DA2 ו-DA4 אינו עולה על 1,3 V, נגדים R21, R23, R24, דיודה VD20, דיודת זנר VD21 וטרנזיסטור VT3 של הזרוע החיובית, כמו גם אלמנטים דומים של הזרוע השלילית, יכולים להתבטל, שכן חסימה הדדית של הזרועות לא תתרחש. אלמנטים אלה מסופקים למקרה שבו יש צורך להגדיל (עבור הזרוע השלילית - להקטין) את המתח של סף ההגנה. במקרה זה, רצוי להקפיד על ניתוק מתח האספקה של %10 V. אחרת, אי אפשר להגדיר את מתח המוצא נמוך מערך סף הפעולה, שכן יחידת ההגנה תזהה קצר חשמלי בעומס. ולחסום את הזרוע הנגדית. ספק הכוח יעבוד ללא מערכת הגנה.

המעגל המודפס שלו עשוי מפיברגלס נייר כסף חד צדדי. מיקום החלקים מוצג באיור. 3. כל הנגדים הקבועים הם MLT, המשתנים R2.1 ו-R2.2 הם נגדים כפולים SP3-4aM מקבוצה A, R10 ו-R17 הם מאותה קבוצה A, אך בודדים. קבלי תחמוצת C1, C2 ו-C5, C6 - K50-35, C4 ו-C8 - K53 סדרות, C3 ו-C7 - כל קרמיקה, למשל KM-6. דיודות KD208A (VD1-VD8) ניתנות להחלפה בסדרות דומות KD226, ו-KD105A (VD12, VD18) - עם כל אחת מהסדרות KD208, KD209, KD226, דיודות VD13 ו-VD17 - עם כל דיודות סיליקון בעלות הספק נמוך. ניתן לבחור את מתח הייצוב המדורג של דיודות זנר VD10, VD11 ו-VD15, VD16 (סדרת D818E או KC190) תוך 9...11V עם סחיפה תרמית מינימלית.

מתח DC ומקור זרם במעבדה

רצוי לבחור טרנזיסטורי אפקט שדה VT1 ו-VT2 (KP303 עם אינדקס האות A, B, F או I) על סמך זרם הניקוז הראשוני - בתוך 2...4 mA.

שנאי רשת T1, בשימוש במכשיר מאספקת חשמל מפורקת מתוצרת חוץ. כל אחד אחר יעשה, כולל תוצרת בית, לספק מתח חילופין של 17...18 וולט בכל אחת מהפיתולים המשניים שלו עם זרם עומס של לפחות 1,4 A.

דיודות זנר VD11 ו-VD15 ממוקמות בצד מוליכים של המעגל המודפס של הלוח. מייצבים DA2 ו-DA4 מותקנים על גופי קירור עם סנפירים, המוברגים על המעגל המודפס מהצד של חלקים אחרים. למגע תרמי טוב יותר, המייצבים מצופים מראש בשכבה של משחה מוליכה תרמית.

התאמת היחידה הראשית של המכשיר מתבצעת כאשר יחידת ההגנה כבויה ומורכבת מבדיקה קפדנית של ההתקנה וכל החיבורים ובמידת הצורך התאמת המתחים המבטיחים את פעולת המיקרו-מעגלים והקמת גשר המדידה.

מיד לאחר חיבור המכשיר לרשת, קודם כל יש למדוד את המתח על קבלי המסנן C1, C2 ו-C5, C6, המחליקים את אדוות המיישר הדו-קוטבי, ודיודות הזנר VD9, VD14, המספקות חשמל. למגברי ההפעלה DA1 ו-DA3. המתח על הקבלים לא יעלה על +25 וולט, ועל דיודות הזנר צריך להיות בטווח של +9,5 ... 10,5 וולט. בעת סיבוב הצירים של נגדים R10 ו-R17, המתחים ביציאות המתאימות של זרועות אספקת החשמל צריכים שינוי חלק מ-1,25 עד 18 V, ונוריות ה-HL1 ו-HL2 לא נדלקות. הערכים המרביים של מתחים אלה נקבעים על ידי בחירת נגדים R8 ו-R18.

פעולת גשרי המדידה של זרועות המכשיר נשלטת על ידי מד מתח DC בעל התנגדות גבוהה, המחבר אותו למסופי הכניסה של OP-amp DA1 ו-DA3. המתח בכניסה ההפוכה של כל מגבר הפעלה (ביחס לחוט המשותף) חייב להיות שלילי יותר מהמתח בכניסה הלא מתהפכת. ההבדל ברמות המתחים הללו ישתנה ביחס להתנגדויות של נגדים R2.1 ו-R2.2 "Limit Iout". כאשר המתחים שווים, על המכשיר לעבור ממצב מקור מתח למצב מקור נוכחי (או להיפך).

הערך ההתחלתי של מגבלת זרם העומס (0,01 A) מושג על ידי בחירת הנגדים המתאימים (R3 ו-R13) של גשרי המדידה עם המיקום של מוט הנגד המשתנה R2 במצב של התנגדות מינימלית.

הלוח המודפס של יחידת ההגנה, מיקום החלקים עליו והחיבור ללוח אספקת החשמל מוצגים באיור. 4. כל הנגדים הם MLT-0,25. טרנזיסטור VT3 הוא כל אחד מסדרת K361, ו-VT6 הוא כל אחד מסדרת KT315. מקדם העברת הזרם הבסיסי של הטרנזיסטורים KT3102E (VT4, VT5) ו-KT3107K (VT7, VT8) חייב להיות לפחות 400.

מתח DC ומקור זרם במעבדה

לוחות המעגלים של ספק הכוח, מהודקים כמו כוננית ספרים (איור 5), ושנאי הרשת ממוקמים בבית עם ממדים פנימיים של 210x90x90 מ"מ עשוי לוחות PCB בעובי 5 מ"מ.

מתח DC ומקור זרם במעבדה

כל האלמנטים והבקרות של היחידה, כמו גם מהדקי שקעים לחיבור עומסים והארקה, ממוקמים בפאנל הקדמי של המארז (איור 6).

מתח DC ומקור זרם במעבדה

יש גם מד מתח DC (PV1 באיור 7), המאפשר לך לשלוט במתח במוצא של כל אחת מזרועות ספק הכוח.

מתח DC ומקור זרם במעבדה

ההספק המופץ על ידי שבבי DA2 ו-DA4 לא יעלה על 10 W. זה מגביל את זרם המוצא המקסימלי של המקור ל-1,2 A במתח מוצא של יותר מ-+15 V. במתח מוצא נמוך יותר, ירידת המתח במעגלים מיקרו אלו עולה, זרם המוצא המותר יורד ובמתח מוצא של 1,25 V זה 10/(24-1,25. 0,44) = 10 A. ניתן להחליף כל זוג דיודות זנר VD11, VD15 ו-VD16, VD10 בדיודת זנר אחת למתח של 15...1 V. חצי מדיודת הזנר יש להשיג מתח לאספקה לכניסות הלא-הופכות של מגבר OP-DA3 ו-DA68 באמצעות מחלק המורכב משני נגדים זהים עם התנגדות של 1 קילו אוהם, המחוברים באותו אופן כמו דיודות הזנר בתרשים באיור. 10. השימוש בדיודות זנר יציבות תרמית אינו מוצדק, שכן הן כאלה רק בזרם הפעלה של XNUMX mA, וכאן הזרם דרכן הרבה פחות.

כאשר היחידה פועלת במצב ייצוב מתח עם מתח מוצא של 1,25 וולט, הטיית הסגירה על נוריות HL1 ו- HL2 היא בערך 20 וולט, דבר שאינו מקובל עבורם. לכן, כל דיודת סיליקון בעלת הספק נמוך צריכה להיות מחוברת בסדרה עם כל אחת מהן, או פשוט לא להתקין נגדים R9 ו-R19. על מנת לסגור בצורה מהימנה טרנזיסטורים VT21 ו-VT24, דיודות הזנר VD3 ו-VD6 חייבות להיות במתח ייצוב מובטח גבוה יותר מ-VD9 ו-VD14, לכן עדיף להשתמש בהן עם המדדים G או D. על מנת שהטרנזיסטורים VT5 ו-VT8 לא יהיו שנפתחו על ידי זרמים הפוכים של פוטו-דיודות U1.2 ו-U2.2 לא מוארות, יש להעביר את צומת הבסיס-פולט שלהם עם נגדים 510...680 קילו אוהם.

ספרות

Nefedov A., Golovina V. Microcircuits KR142EN12. - רדיו, 1993, מס' 8, עמ'. 41, 42; 1994, מס' 1, עמ'. 45.
Nefedov A., Golovina V. Microcircuits KR142EN18A, KR142EN18B. - רדיו, 1994, מס' 3, עמ'. 41, 42.
Horowitz P., Hill W. The Art of Circuitry, Volume 1. - M .: Mir, 1986.

מחבר: א.מוזיקוב, פנזה

ראה מאמרים אחרים סעיף ספקי כוח.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

הרשתות החברתיות הופכות למקור המידע העיקרי 26.06.2016

מחקר של מכון רויטרס הראה כי בקבוצת צעירים בגילאי 18 עד 24, הרשתות החברתיות הפכו למקור המידע העיקרי, עוקפות את הטלוויזיה ומשאבים אחרים.

בסך הכל השתתפו בסקר כ-50 אלף איש מ-26 מדינות בעולם. מבין הנסקרים, 28% בקבוצת גיל זו ציינו את המדיה החברתית כמקור החדשות העיקרי שלהם, בעוד שרק 24% ציינו את הטלוויזיה ככזו. ובכלל, 51% מהמשיבים בעלי גישה לאינטרנט ענו שהם משתמשים ברשתות חברתיות כמקור חדשותי.

המובילה היא פייסבוק, המשמשת כמקור מידע על ידי 44% מהנשאלים. אחריו יוטיוב עם 19% וטוויטר עם 10%. האלגוריתמים של פייסבוק מכוונים היטב במיוחד למידע, הנושאים החדשותיים הרלוונטיים והנדונים ביותר מועלים תמיד בעדכונים של משתמשים. יתרה מכך, רוב המשיבים בסקר ציינו כי הם מרוצים מהעובדה שהחדשות נבחרות עבורם אוטומטית, אך כשליש מעוניינים שאדם, עורך מקצועי או עיתונאי, ייקח חלק בבחירה זו.

חלק קטן ביותר מהנשאלים ציינו כי הם שילמו כסף עבור גישה לחדשות - הם קנו עיתונים, צפו בערוצי טלוויזיה בתשלום או נרשמו למשאבי אינטרנט. לפיכך, ברור שעבור התקשורת, הפקת חדשות מפסיקה במהירות להיות דרך להרוויח כסף.

לבסוף, מגמה נוספת שמציינת תוצאות המחקר היא שיותר ויותר אנשים מקבלים חדשות באינטרנט באמצעות הגאדג'טים הניידים שלהם, ולא במחשבים אישיים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ סורק מזון ביתי

▪ הסורק המדבר יאמר את הטקסט

▪ דג שיניים לטווח ארוך

▪ חום מפחית את ביצועי בית הספר

▪ קקאו משפר את חדות הראייה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של אתר וידאו אמנות. בחירת מאמרים

▪ מאמר חנות כמו תפוח העין. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע מהירות הספינות נמדדת בקשרים? תשובה מפורטת

▪ מכונאי ראשי מאמרים. תיאור משרה

▪ מאמר גלאי מתכות על העיקרון של שידור-קליטה, תיאוריה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מעריץ מצחיק. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר