Лабораторный блок питания 20В 3А.

Автор: Samodelkin. Опубликовано в Источники питания

0Arduino + ADS1115 + OLED  

Все что написано ниже прошу не воспринимать как инструкцию, это просто история, из которой можно почерпнуть что-то полезное. Я обычный самоучка, которому интересно и приятно купаться и электронном болоте. Поэтому ошибки не исключены.

Друзья всем привет. В этой статье хочу вам представить еще один девайс для домашней лаборатории. Несколько лет назад появилась статья о генераторе частоты с частотомером, на этот раз я сделал ЛБП (лабораторный блок питания). Буду стараться рассказать о всем процессе изготовления от начала до конца. Итак, начнем.

1

Фото №1 . Паяльник, фен, блок питания.

Сама идея изготовить ЛБП была у меня уже давно, я склонялся в сторону трансформатора с линейной стабилизацией. Когда-то раньше я переделывал компьютерный блок питания в ЛБП со стабилизацией напряжения и тока, добавил в него индикацию, на выходе блока удалось получить 24В 15А, этот блок прекрасно работает до сегодняшних дней.

Работая в домашней мастерской, понял, что мне нужен блок на выходе у которого будет максимум 20В 3А. По составу обстоятельств в руки мне попал тороидальный трансформатор характеристики которого заявляли 17В переменкы и 7А. По размерам трансформатор тянул на 70-80вт. На выходе оказалось 17в, этого мне хватало, поэтому было принято решение стартовать проект ЛБП.

Расчет напряжения после диодного моста

Uвх * 1.41 - 2 * Uд = Uвых

Uвх - входное напряжение

Uд - падение напряжения на диоде

Uвых – выходное напряжение

17 * 1.41 - 2 * 0.5 = 23 В.

2

Фото №2. Трансформатор

Наш блок условно я разделил на 5 составляющих

1. Силовая часть (трансформатор)

2. Блок стабилизации напряжения и тока

3. Корпус

4. Блок индикации

5. Дополнительные мелкие составляющие.

Так как о трансформатор я уже рассказал, поэтому перейдем к следующей составляющей.

 

Составляющая № 2 Блок стабилизации

К этому подразделению можно отнести диодный мост с конденсаторами, и линейный стабилизатор напряжения и тока. Хочу именно подчеркнуть слове линейный, с самого начала было решено отказаться всего импульсного, на выходе все должно быть плавно и спокойно. Поэтому из миллиона вариантов была выбрана схема популярного стабилизатора на 30в. 3А, этого с запасом хватало для нашего ЛБП.

3 

Фото №3 Схема стабилизатора напряжения и тока

Нашел печатную плату, немного доработал ее под свои нужды. Для тех, кто задумает повторить статью, хочу сказать, что диодный мост лучше расположить на радиаторе где живет выходной транзистор, без радиатора диодный мост порядочно греется, поэтому для меня пришлось прикрутить к нему алюминиевую пластину. Выходной транзистор лучше поставить КТ817 он выдерживает КЗ стоит в районе 1.5 $.

Для транзистора я использовал процессорный радиатор немного подпилил его так, чтобы он влез в корпус.

В качестве шунта использовал 5 параллельно подключенных резисторов номиналом 1.8Ом, общее сопротивление получилось 0.36 Ом

4 

Фото №4 Транзистор, радиатор.

5 

Фото № 5 Плата стабилизатора

Составляющая № 3 Корпус

Исходя из размеров трансформатора и платы стабилизации я выбрал корпус цене 2 $. Корпус изготовлен из черного ABS пластика, этот материал легко паяется и механически обрабатывается. Напечатал на 3D принтере детали, с помощью которых закрепил трансформатор, радиатор, дисплей, стойки, и платы. Решетка радиатора тоже была распечатана на 3D принтере. Ножки корпуса сделал из вспененной резины.

6 

Фото№6 Корпус

7 

Фото № 7 Корпус внутри

Составляющая № 4 блок индикации

Выбор был очень большой. Можно заказать готовые модули из Китая. Я решил разработать собственный проект. Несколько месяцев назад заинтересовался Arduino, поэтому было решено, что все будет крутиться вокруг этой платформы. Хотелось очень точный вольтамперметр, плюс можно добавить кучу ненужного функционала на любой вкус.

Все должно быть очень компактным, дешевым и доступным. Arduino Pro mini на микроконтроллере Atmega328 будет нашим мозгом. Расширение АЦП в этой платы достаточно малое всего 10bit. 

8 

Фото № 8 Arduino Pro mini

 

Поэтому решил применить модуль внешнего АЦП на микросхеме ADS1115, она дает расширение в 16 бит и два независимых дифференциальные каналы, встроенный ОУ.

9 

Фото № 9 Модуль ADS1115

Начался процесс создания прошивки, как для новичка вменен это заняло вагон времени. Решил добавить ваттметр, также хотелось, чтобы МК отслеживал температуру на радиаторе, и крутил вентилятор в зависимости от температуры. Вся информация должна где-то отображаться выбор дисплеев тоже очень большой. Решил в качестве эксперимента заказать OLED дисплей , 1.3дюйма на контролере SH1106.

9 

Фото № 10 OLED дисплей

На дисплее должно отображаться напряжение, ток, мощность, температура на радиаторе и мощность вращения вентилятора в процентах. Питание МК 5 вольт, на выходе диодного моста у нас 24 вольта. Я применил два линейных стабилизатора сначала на 12 в затем на 5. Это позволяет подключать вентиляторы с различным напряжением питания.

Прошивка была написана. Путь до готового продукта оказался нелегким и не дешевым, OLED дисплей оказался очень хрупким и в процессе экспериментов треснул, также сжег несколько ADS1115 и один Arduino, но решил не опускать руки, получил зарплату и сделал свежий заказ. Также было протравлено несколько версий печатных плат. Для более удобного монтажа почти все соединения на плате сделал на разъемах. С начала задумки прошло несколько месяцев и все заработало, лучше чем я ожидал.

Я новичок в программировании, поэтому возможно скетч у меня не идеален.

10  

Фото № 11 Печатная плата

12 

Фото № 12 Схема блока индикации

 12 14

15 16

Фото№ 13,14,15,16 Плата измерения и индикации

Составляющая № 5 Дополнительные мелочи

Именно в деталях весь сок.

К этому этапу можно отнести.

1.Кабель питания

2.Входной предохранитель трансформатора

3.Ножки корпуса

4.Детали крепления трансформатора, плат, экрана радиатора.

5.Кнопка питания

6.Разъемы банан

7.Вентилятор

8.Ручки переменных резисторов

16 

Фото № 17 Решетка вентилятора напечатана на 3D принтере

Важные детали, на которые стоит обратить внимание.

1. При повторении платы стабилизатора следует разместить диодный мост и транзистор на радиаторе. Мой диодный мост расположен на плате, при проектировании радиатор для него не предусматривался, без радиатора мост нагревается, я добавил пластину и это немного спасло ситуацию.

2. В моем корпусе все расположено очень компактно, использованный процессорном радиатор, поэтому наличие вентилятора в корпусе обязательно, нужно сделать отверстия в корпусе для того чтобы воздух лучше циркулировал. По моему мнению, я сделал много отверстий, что немного портит общий вид корпуса.

3. При подключении блока индикации будьте внимательны, ведь напряжение в 24 вольта может сжечь Arduino, и все что к нему подключено.

4. Также нужно добавить защитное реле, которое при включении прибора отключит выходное напряжение до того момента пока оно не упадет до 0 В. Это такая защита от дурака чтобы не сжечь высоким напряжением аксессуары которые мы подключаем. В ближайшее время я это обязательно сделаю.

5. Ниже я прилагаю все файлы для повторения проекта. При возникновении вопросов или предложений можно зайти на форум.

К сожалению, при написании проекта накрылась флешка с печатной платой стабилизации. Я добавлю оригинал платы и ссылки где можно их скачать. В ближайшее время постараюсь восстановить утраченную информацию.

18 19 

17

 

Фото № 18,19,20 Лабораторный блок питания 23В 5А.

Надеюсь, данный материал вам понравился и был полезным для вас, буду рад от разумной критики.

Всем желаю удачи при повторении проекта.

Видео YouTube - https://youtu.be/_Ac4f819_vY

Статья - в процессе создания

Форум - в процессе создания

Файлы для создания проекта - https://drive.google.com/open?id=1yqi...

   Arduino Pro mini          ADS1115               OLED 1.3 I2C         
123   121  123


You have no rights to post comments.
Недостаточно прав для комментирования