Neliela slodze - nemainīga pašreizējā slodze: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Esmu izstrādājis sev stenda PSU un beidzot sasniedzis punktu, kurā vēlos uzlikt slodzi, lai redzētu, kā tas darbojas. Noskatījies Deiva Džounsa izcilo video un apskatījis dažus citus interneta resursus, es izdomāju Tiny Load. Šī ir regulējama pastāvīgas strāvas slodze, kurai vajadzētu izturēt aptuveni 10 ampērus. Spriegumu un strāvu ierobežo izejas tranzistora nomināli un radiatora izmērs.

Jāsaka, ka tur ir daži patiešām gudri dizaini! Tiny Load ir patiešām vienkārša un vienkārša, nelielas Deiva dizaina izmaiņas, taču tā joprojām izkliedēs jaudu, kas nepieciešama, lai pārbaudītu psu, ja vien tā nesaņem vairāk sulas, nekā spēj izturēt.

Tiny Load nav pievienots strāvas mērītājs, bet jūs varat pievienot ārēju ampērmetru vai uzraudzīt spriegumu visā atgriezeniskās saites rezistorā.

Pēc konstrukcijas es nedaudz mainīju dizainu, tāpēc šeit piedāvātajai versijai ir gaismas diode, kas norāda, ka tā ir ieslēgta, un labāks slēdža PCB modelis.

Shematiskais un PCB izkārtojums šeit ir parādīts kā PDF faili un arī kā JPEG attēli.

1. darbība: darbības princips

Tiem, kas nav labi pārzinājuši elektroniskos principus, šeit ir paskaidrojums par ķēdes darbību. Ja tas viss jums ir labi zināms, droši izlaidiet uz priekšu!

Tiny Load sirds ir LM358 dubultā op-amp, kas salīdzina slodzē plūstošo strāvu ar jūsu iestatīto vērtību. Op-amp nevar tieši noteikt strāvu, tāpēc strāva tiek pārvērsta par spriegumu, ko op-amp var noteikt ar rezistoru R3, kas pazīstams kā strāvas sensoru rezistors. Katram pastiprinātājam, kas plūst R3, tiek ražots 0,1 volts. To parāda Oma likums, V = I*R. Tā kā R3 ir patiešām zema vērtība, pie 0,1 omi, tā nekļūst pārmērīgi karsta (jaudu, ko tā izkliedē, dod I²R).

Jūsu iestatītā vērtība ir daļa no atsauces sprieguma - atkal tiek izmantots spriegums, jo op -amp nevar noteikt strāvu. Standarta spriegumu ražo 2 diodes virknē. Katrai diodei izveidosies spriegums 0,65 voltu robežās, kad caur to plūst strāva. Šis spriegums, kas parasti ir līdz 0,1 voltam abās šīs vērtības pusēs, ir silīcija p-n krustojumu raksturīga īpašība. Tātad atsauces spriegums ir aptuveni 1,3 volti. Tā kā tas nav precīzijas instruments, šeit nav nepieciešama liela precizitāte. Diodes iegūst strāvu caur rezistoru. pievienots akumulatoram. Atsauces spriegums ir nedaudz augsts, lai iestatītu slodzi līdz maksimāli 10 ampēriem, tāpēc potenciometrs, kas nosaka izejas spriegumu, ir sērijveidā savienots ar 3k rezistoru, kas nedaudz samazina spriegumu.

Tā kā atsauce un strāvas sensoru rezistors ir savienoti kopā un pievienoti op-amp nulles voltu savienojumam, op-amp var noteikt atšķirību starp abām vērtībām un pielāgot tā izvadi tā, lai starpība tiktu samazināta līdz gandrīz nullei. Šeit izmantotais īkšķis ir tāds, ka op-amp vienmēr mēģinās pielāgot savu izvadi tā, lai tās divas ieejas būtu vienādā spriegumā.

Akumulatoram ir pievienots elektrolītiskais kondensators, lai atbrīvotos no trokšņa, kas nonāk op-amp barošanas avotā. Diodēm ir pievienots vēl viens kondensators, lai samazinātu to radīto troksni.

Tiny Load biznesa galu veido MOSFET (metāla oksīda pusvadītāju lauka efekta tranzistors). Es izvēlējos šo, jo tas bija manā atkritumu kastē, un šim nolūkam bija atbilstošs spriegums un strāva, tomēr, ja jūs pērkat jaunu, var atrast daudz piemērotākas ierīces.

MOSFET darbojas kā mainīgs rezistors, kur kanalizācija ir pievienota pie barošanas avota +, kuru vēlaties pārbaudīt, avots ir pievienots R3, un caur to pie barošanas avota, kuru vēlaties pārbaudīt, un vārti ir pievienoti uz op-amp izeju. Ja uz vārtiem nav sprieguma, mosfets darbojas kā atvērta ķēde starp tā kanalizāciju un avotu, tomēr, kad tiek pielietots spriegums virs noteiktas vērtības ("sliekšņa" spriegums), tas sāk vadīt. Pietiekami paaugstiniet vārtu spriegumu, un tā pretestība kļūs ļoti zema.

Tātad op-amp uztur vārtu spriegumu tādā līmenī, ka strāva, kas plūst caur R3, izraisa sprieguma attīstību, kas ir gandrīz vienāds ar atsauces sprieguma daļu, kuru iestatījāt, pagriežot potenciometru.

Tā kā mosfets darbojas kā rezistors, tam ir spriegums un caur to plūst strāva, kas izraisa siltuma izkliedi. Šim siltumam ir kaut kur jāiet, pretējā gadījumā tas ļoti ātri iznīcinātu tranzistoru, tāpēc šī iemesla dēļ tas ir pieskrūvēts pie radiatora. Matemātika radiatora izmēra aprēķināšanai ir vienkārša, bet arī nedaudz tumša un noslēpumaina, taču tās pamatā ir dažādas termiskās pretestības, kas kavē siltuma plūsmu caur katru daļu no pusvadītāju krustojuma līdz ārējam gaisam un pieņemamo temperatūras paaugstināšanos. Tātad jums ir termiskā pretestība no krustojuma līdz tranzistora korpusam, no korpusa līdz radiatoram un caur radiatoru uz gaisu, pievienojiet tos kopā, lai iegūtu kopējo termisko pretestību. Tas ir norādīts ° C/W, tāpēc katram vatam, kas tiek izkliedēts, temperatūra paaugstināsies par šo grādu skaitu. Pievienojot to apkārtējai temperatūrai, jūs iegūsit temperatūru, kurā strādās jūsu pusvadītāju savienojums.

2. darbība: detaļas un rīki

Es izveidoju Tiny Load, galvenokārt izmantojot nevēlamās kastes daļas, tāpēc tas ir nedaudz patvaļīgi!

PCB ir izgatavots no SRBP (FR2), kas man ir, jo tas bija lēts. Tas ir pārklāts ar 1 oz varu. Diodes, kondensatori un mosfets ir veci, un op-amp ir viens no 10 iepakojumiem, ko es saņēmu pirms kāda laika, jo tie bija lēti. Izmaksas ir vienīgais iemesls, kāpēc šim nolūkam izmantot smd ierīci - 10 smd ierīces man izmaksāja tikpat, cik būtu viena cauruma gadījumā.

• 2 x 1N4148 diodes. Izmantojiet vairāk, ja vēlaties ielādēt vairāk strāvas.
• MOSFET tranzistors, es izmantoju BUK453, jo man tā gadījās, bet izvēlieties to, kas jums patīk, ja vien pašreizējais reitings ir lielāks par 10A, sliekšņa spriegums ir zemāks par aptuveni 5v un Vds ir augstāks par maksimālo, ko gaidāt izmantojiet to, tam vajadzētu būt labi. Mēģiniet izvēlēties tādu, kas paredzēts lineārām lietojumprogrammām, nevis pārslēgšanai.
• 10k potenciometrs. Es izvēlējos šo vērtību, jo man gadījās, ka es to nojaucu no veca televizora. Tie, kuriem ir vienāds attālums starp tapām, ir plaši pieejami, taču es neesmu pārliecināts par stiprinājuma cilpām. Lai to izdarītu, jums, iespējams, būs jāmaina tāfeles izkārtojums.
• Poga, kas piemērota potenciometram
• 3k rezistors. 3.3k vajadzētu darboties tikpat labi. Izmantojiet zemāku vērtību, ja vēlaties, lai tiktu parādīta lielāka strāva, izmantojot 2 diodes atsauci.
• LM358 op-amp. Patiešām, jebkuram atsevišķam piegādes veidam, no sliedes līdz dzelzceļam, vajadzētu darīt savu darbu.
• 22k rezistors
• 1k rezistors
• 100nF kondensators. Tam patiešām vajadzētu būt keramiskam, lai gan es izmantoju plēvi
• 100uF kondensators. Jānovērtē vismaz 10V
• 0,1 omu rezistors, minimālā jauda 10W. Tas, ko es izmantoju, ir pārāk liels, atkal izmaksas bija noteicošais faktors. Metāla apvalka 25 W 0,1 omu rezistors bija lētāks nekā atbilstošāk novērtētie veidi. Dīvaini, bet patiesi.
• Heatsink - vecais CPU radiators darbojas labi, un tā priekšrocība ir tā, ka tā ir paredzēta, lai vajadzības gadījumā būtu pievienots ventilators.
• Termiskais radiatora savienojums. Es uzzināju, ka uz keramikas bāzes veidoti savienojumi darbojas labāk nekā uz metāla bāzes veidoti savienojumi. Es izmantoju Arctic Cooling MX4, kas man bija. Tas darbojas labi, ir lēts un jūs saņemat daudz!
• Neliels alumīnija gabals kronšteinam
• Mazas skrūves un uzgriežņi
• mazs slīdēšanas slēdzis

3. solis: būvniecība

Es izveidoju niecīgo kravu no atkritumu kastes vai ļoti lētām detaļām

Radiators ir vecs Pentium ēras CPU dzesētājs. Es nezinu, kāda ir tā termiskā pretestība, bet es domāju, ka tā ir aptuveni 1 vai 2 ° C/W, pamatojoties uz attēliem šīs rokasgrāmatas apakšā: https://www.giangrandi.ch/electronics/thcalc/ thcalc … lai gan pieredze tagad liek domāt, ka tas ir labāk nekā šis.

Es izurbju caurumu radiatora vidū, pieskāros tam un uzmontēju uz tā tranzistoru ar MX4 termisko savienojumu un ieskrūvēju montāžas skrūvi tieši caurumā. Ja jums nav iespēju izurbt caurumus, vienkārši urbiet to nedaudz lielāku un izmantojiet uzgriezni.

Sākotnēji es domāju, ka tas tiks ierobežots līdz aptuveni 20 W izkliedēšanai, tomēr man tas ir darbojies ar 75 W vai lielāku jaudu, kur tas kļuva diezgan karsts, bet joprojām nav pārāk karsts lietošanai. Ja ir pievienots dzesēšanas ventilators, tas būtu vēl augstāks.

Pašreizējais jutības rezistors nav jāpieskrūvē pie tāfeles, bet kāda jēga, ja ir skrūvju caurumi, ja nevarat tiem kaut ko pieskrūvēt? Es izmantoju mazus biezas stieples gabalus, kas palikuši no dažiem elektriskiem darbiem, lai savienotu rezistoru ar plāksni.

Strāvas slēdzis nāca no nederīgas rotaļlietas. Manā PCB ir nepareizi izveidoti caurumu attālumi, taču šeit norādītajam attālumam starp PCB izkārtojumu vajadzētu būt piemērotam, ja jums ir tāda paša veida miniatūrs SPDT slēdzis. Sākotnējā dizainā es neiekļāvu LED, lai parādītu, ka Tiny Load ir ieslēgts, tomēr sapratu, ka tas ir muļķīgs izlaidums, tāpēc es to pievienoju.

Biezās sliedes pašreizējā stāvoklī nav pietiekami biezas 10 ampēriem, izmantojot izmantoto 1 oz vara pārklājuma plāksni, tāpēc tas ir piepildīts ar kādu vara stiepli. Katram sliežu ceļam ir uzlikts 0,5 mm vara stieples gabals, un tas tiek pielodēts ar intervālu, izņemot īsu posmu, kas ir savienots ar zemi, jo iezemētā plakne rada daudz masas. Pārliecinieties, vai pievienotais vads iet tieši uz mosfet un rezistoru tapām.

Es izveidoju PCB, izmantojot tonera pārneses metodi. Tīklā ir milzīgs daudzums literatūras par to, tāpēc es tajā neiedziļināšos, bet pamatprincips ir tāds, ka jūs izmantojat lāzera printeri, lai izdrukātu dizainu uz kāda spīdīga papīra, pēc tam gludinātu uz tāfeles un pēc tam kodinātu to. Es izmantoju lētu dzeltenā tonera pārneses papīru no Ķīnas un drēbju gludekli, kas iestatīts nedaudz zem 100 ° C. Es izmantoju acetonu, lai notīrītu toneri. Turpiniet noslaucīt ar lupatām ar svaigu acetonu, līdz tās ir tīras. Es uzņēmu daudz fotoattēlu, lai ilustrētu procesu. Darbam ir pieejami daudz labāki materiāli, bet nedaudz pārsniedz manu budžetu! Man parasti ir jāpieskaras pārnesumiem ar marķiera pildspalvu.

Izurbiet caurumus, izmantojot savu iecienītāko metodi, un pēc tam pievienojiet vara stiepli platajām sliedēm. Ja paskatās uzmanīgi, jūs varat redzēt, ka es mazliet sabojāju urbšanu (jo es izmantoju eksperimentālu urbjmašīnu, kas ir nedaudz nepilnīga. Kad tā darbosies pareizi, es apsolīšu to ar instrukciju!)

Vispirms uzstādiet op-amp. Ja iepriekš neesat strādājis ar smd, nebaidieties, tas ir pavisam vienkārši. Vispirms ieskrūvējiet vienu no dēļa paliktņiem ar patiešām mazu lodēšanas daudzumu. Ļoti uzmanīgi novietojiet mikroshēmu un piestipriniet attiecīgo tapu pie alvas, kuru tināt. Labi, tagad mikroshēma nepārvietosies, jūs varat lodēt visas pārējās tapas. Ja jums ir kāda šķidruma plūsma, uzklājot uztriepi, process ir vieglāks.

Uzlieciet pārējās sastāvdaļas, vispirms mazākās, kas, visticamāk, ir diodes. Pārliecinieties, ka saņemat tos pareizajā veidā. Es darīju lietas nedaudz atpakaļ, vispirms uzstādot tranzistoru uz radiatora, jo es to sākotnēji izmantoju eksperimentā.

Kādu laiku akumulators tika piestiprināts pie tāfeles, izmantojot lipīgus spilventiņus, kas darbojās ārkārtīgi labi! Tas tika pievienots, izmantojot standarta pp3 savienotāju, tomēr tāfele ir veidota tā, lai uzņemtu daudz nozīmīgāku turētāju, kas saspiež visu akumulatoru. Man bija dažas problēmas, fiksējot akumulatora turētāju, jo ir nepieciešamas 2,5 mm skrūves, kuru man trūkst un nav uzgriežņu. Es izurbju klipā esošos caurumus līdz 3,2 mm un urbja tos līdz 5,5 mm (tas nebija īsts urbums, es tikko izmantoju urbi!), Tomēr atklāju, ka lielāks urbis ļoti asi satver plastmasu un iet caur vienu no caurumiem. Protams, lai to labotu, varat izmantot lipīgus spilventiņus, kas, iespējams, ir labāk.

Nogrieziet akumulatora skavas vadus, lai jums būtu apmēram collas stieples, tiniet galus, izvelciet tos caur paneļa caurumiem un lodējiet galus atpakaļ caur dēli.

Ja izmantojat metāla korpusa rezistoru, kā parādīts attēlā, uzstādiet to ar bieziem vadiem. Tam ir jābūt kaut kādiem starplikām starp to un dēli, lai tas nepārkarsētu op-amp. Es izmantoju uzgriežņus, bet labāk būtu bijušas metāla piedurknes vai paplāksnes.

Viena no skrūvēm, kas nostiprina akumulatora skavu, iziet arī caur vienu no rezistora cilpām. Tā ir izrādījusies slikta ideja.

4. solis: tā izmantošana, uzlabojumi, dažas domas

Lietošana: Tiny Load ir paredzēts pastāvīgas strāvas iegūšanai no barošanas avota neatkarīgi no sprieguma, tāpēc jums nav jāpievieno tam nekas cits, izņemot ampērmetru, kas jums jāievieto virknē ar vienu no ieejām.

Pagrieziet pogu uz leju līdz nullei un ieslēdziet Tiny Load. Jums vajadzētu redzēt nelielu strāvas plūsmu, līdz aptuveni 50 mA.

Lēnām noregulējiet pogu, līdz plūst strāva, ar kuru vēlaties pārbaudīt, veiciet visus nepieciešamos testus. Pārbaudiet, vai radiators nav pārmērīgi karsts - īkšķis ir tāds, ka, ja tas sadedzina pirkstus, tas ir pārāk karsts. Šajā gadījumā jums ir trīs iespējas:

1. Samaziniet barošanas spriegumu
2. Samaziniet Tiny Load
3. Palaidiet to īsus intervālus ar pietiekami daudz laika, lai starp tiem atdzistos
4. Ielieciet ventilatoru pie radiatora

Labi, ka ir četri varianti:)

Nav nekādas ievades aizsardzības, tāpēc esiet ļoti uzmanīgs, lai ieejas būtu savienotas pareizi. Kļūdieties nepareizi, un mosfeta raksturīgā diode vadīs visu pieejamo strāvu un, iespējams, iznīcinās mosfetu.

Uzlabojumi: ātri kļuva skaidrs, ka mazajai slodzei ir jābūt pašam saviem līdzekļiem, lai izmērītu strāvu. Tam ir trīs veidi.

1. Vienkāršākais variants ir ampērmetra sērijveida pievienošana ar pozitīvu vai negatīvu ievadi.
2. Visprecīzākā iespēja ir savienot voltmetru ar sensoru rezistoru, kas kalibrēts ar šo rezistoru tā, lai parādītais spriegums norādītu strāvu.
3. Lētākais variants ir izgatavot papīra svaru, kas atbilst aiz vadības pogas, un atzīmēt uz tā kalibrētu skalu.

Potenciāli reversās aizsardzības trūkums varētu būt liela problēma. Mosfet raksturīgā diode vadīs neatkarīgi no tā, vai Tiny Load ir ieslēgts vai nē. Atkal ir vairākas iespējas, kā to atrisināt:

1. Vienkāršākā un lētākā metode būtu savienot diodi (vai dažas diodes paralēli) virknē ar ieeju.
2. Dārgāka iespēja ir izmantot mosfetu, kuram ir iebūvēta reversā aizsardzība. Labi, tā ir arī vienkāršākā metode.
3. Sarežģītākā iespēja ir savienot otru pret sēriju esošo mosfetu ar pirmo, kas vada tikai tad, ja polaritāte ir pareiza.

Es sapratu, ka dažreiz patiešām ir nepieciešama regulējama pretestība, kas var izkliedēt daudz enerģijas. Lai to izdarītu, ir iespējams izmantot šīs shēmas modifikāciju, daudz lētāk nekā iegādāties lielu reostatu. Tāpēc pievērsiet uzmanību Tiny Load MK2, kuru varēs pārslēgt pretestības režīmā!

Pēdējā doma Tiny Load ir izrādījusies noderīga jau pirms tās pabeigšanas un darbojas ļoti labi. Tomēr man bija dažas problēmas ar tā izveidi, un pēc tam sapratu, ka skaitītājs un ieslēgšanas indikators būtu vērtīgi uzlabojumi.