Napravite dvostruko napajanje od 15 V koristeći module van police za manje od 50 USD: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Uvod:

Ako ste hobist koji se bavi zvukom, bit će vam poznato napajanje sa dvije šine. Većina audio ploča male snage, poput pretpojačala, zahtijevaju bilo gdje od +/- 5V do +/- 15V. Dvonaponsko napajanje čini ga mnogo lakšim pri izradi prototipova ili samo općim popravcima.

Ovo napajanje je lako sastaviti jer općenito koristi ploče modula s policama, s izuzetkom ploče regulatora, koju ćete morati sami izgraditi. Međutim, iza toga postoji razlog na koji ću kasnije doći.

Korištena ploča regulatora ima napone od +/- 1,25 V do 37 V (ovisno o vašem ulaznom naponu). Trebam samo +/- 15V, tako da je ulazni izvor napajanja nekoliko volti iznad toga (oko 19V) u redu. Regulatori napona LM317 i LM337 također mogu ispumpati oko 1,5A ea (ovisno o tome koliko napon pada), tako da trenutna vrijednost ulaznog napajanja također mora biti veća od ove. Zato sam odabrao dva napajanja za prijenosne računare za napajanje ulaznih napona. Izlažu 19V i oko 3,4A, što je više nego dovoljno za napajanje ploče regulatora. Da ne spominjem da su jeftini kao čips.

Također sam želio linearno napajanje jer općenito imaju manje DC valovitosti na izlazu (iako nisu tako učinkoviti kao potpuno napajanje u sklopnom načinu rada). Korištenje ulaznog napajanja sa prekidačem za snižavanje 240VAC na 19V jeftino je i efikasno. Njihovo prebacivanje je također općenito iznad audio opsega pa ne utječe na buku napajanja koja ulazi u vaše uzorke. Linearni regulatori će filtrirati većinu zaostalih istosmjernih valova. Dakle, prilično ćete izvući najbolje iz oba svijeta.

Korišteni mjerači mogu mjeriti napon i struju (0-100V i 0-10A), dvobojni su za lakše očitavanje.

Uz nekoliko izmjena, možete pretvoriti hrpu dijelova u vrlo korisno napajanje za radnu površinu.

Napomena: Jedna stvar koju ovo napajanje nema, a to je kontrola koja regulira konstantnu struju. Sami regulatori LM317/337 imaju određenu prekostrujnu zaštitu, međutim ne bih ih predugo vodio na ovaj način. Zato je prekidač opterećenja stavljen u ovaj projekt. Dakle, ako je to uvoz, mogli biste koristiti drugu regulatornu ploču koja odgovara vašim potrebama.

Korak 1: Riječ upozorenja i opće napomene

Ožičenje i napajanje za prijenosno računalo 240V:

Kako ovaj projekt koristi visoke napone (240V), oni mogu biti prilično smrtonosni ako pogriješite. Ako niste sigurni kako spojiti visokonaponske komponente ili vam nije ugodno raditi na opremi pod naponom, moj bi prijedlog bio da to ne pokušavate. Ne preuzimam odgovornost ako se ubijete. Ne želim da te čujem nakon što si umro govoreći Pete, udario sam se strujom i sad sam mrtav - OK ??

S obzirom na to, imate par drugih mogućnosti:

1. Samo koristite napajanje za prijenosno računalo u isporučenom obliku i upotrijebite neke konektore za istosmjerno napajanje na stražnjoj strani kutije. To samo znači da morate priključiti dva napajanja za prijenosno računalo - ali to je mnogo sigurnija opcija. Međutim, morat ćete pronaći drugo rješenje za napajanje LED mjerača jer zahtijevaju i zasebno napajanje.

2. Mogli biste montirati potrošni materijal za prijenosno računalo u kućište i samo odsjeći utikače od 240 V i spojiti ih direktno u IEC utičnicu na poleđini. Međutim, trebat će vam veća futrola od one koju sam ja koristio, a opet, ima žive veze pa još uvijek nije tako sigurno.

LED panel mjerači + naponi napajanja:

Na tržištu postoji nekoliko vrsta LED mjerača. Svi u osnovi rade istu stvar, međutim njihove veze nisu uvijek iste. Odstupanje od žice nije uvijek zagarantovano. Prilikom naručivanja pokušajte nabaviti njihov dijagram ožičenja. Općenito, dvije debele žice će biti trenutni mjerač šanta. Ostala tri će biti mjerač snage (za napajanje ekrana koji je crveno/crno) i žuta žica za mjerenje napona za mjerenje napona.

Ono što ćete primijetiti kod mjerača je da imaju zajedničko uzemljenje ili 0V točku (crne žice su spojene interno). Za ovaj projekt to nije dobro. Zbog toga se brojila napajaju zasebno putem dvije male ploče za napajanje (ploča modula od 240VAC do 12VDC). Za napajanje morate koristiti i dvije ploče, jer ćete u protivnom doći do kratkog spoja na izlazima prilikom korištenja napajanja. Još jedan bitan razlog je to što LED mjerači zahtijevaju minimum ili 4,5V za rad. Dakle, ako smanjite svoj izlaz na 1,25 V s ploče regulatora, mjerači se neće uključiti.

Korak 2: Opis materijala

Ovo će vam trebati. Sve ovo možete kupiti na Ebayu, Amazonu ili Aliexpressu. Sve sam to kupio na Ebayu

- Plastična futrola (koristio sam plastičnu futrolu za instrument) - 12-15 USD

- 1x LM317/337 Regulator Kit Board - 10 USD

- 2x 19V 3.42A napajanje za prijenosno računalo - 6,75 USD ea

- 2x 240VAC do 12VDC 450mA transformatorske ploče sa prebacivanjem u niži način - 1,50 USD ea

- 2x mjerači napona/struje 0-100V/0-10A- 3,50 USD ea (jeftinije na veliko i dostupno u različitim bojama)

- 2x višekretni lonci od 10K ohma + dugmad po želji - 2 USD ea (možete koristiti isporučene lonce, ali više okreta je lakše postaviti)

- Razni i općeniti hardver: 240VAC prekidač (koristio sam onaj sa 12VDC LED svjetlom), vezni terminalni stubovi (6), IEC utičnica, osigurači i držači osigurača (3), mali odsječeni aluminijski kut (2), stajališta (6), opće dužine žice i termoskupljanje - vjerovatno još 5-10 USD

Napomena 1: Osigurači koje ćete koristiti ovisit će o tome koliko struje namjeravate koristiti. Predlažem 1-1,5A za dvije regulacijske ploče i 0,5A za napajanje od 240 V. Mogli biste ići i niže jer nećete crpiti 7A iz oba izvora.

Napomena 2: Najskuplji dio konstrukcije je slučaj. Dakle, ako možete pronaći jeftinije ili želite sami uvaljati, uštedjet ćete nekoliko dolara.

Napomena 3: Dostupno je nekoliko marki višeokretnih ili preciznih lonaca. Poslani je lonac s oznakom Bochen, koji ima dostupne gumbe i ne koristi standardne grube gumbe. Nije posebno važno koju vrstu koristite, samo što možete da prilagodite dugmad.

Napomena 4: Kupio sam ova napajanja za prijenosna računala jer su koštali samo 6 USD. Uštedite ponovo nekoliko dolara ako slučajno imate nekoliko starih.

Korak 3: Sheme i dijagrami ožičenja

Prva slika je originalna shema za regulatornu ploču, sa ulaznim poklopcima i ispravljačem, koji koristi AC 12V-0V-12V transformator za napajanje ploče (za ovo napajanje ne koristimo)

Druga slika je dijagram ožičenja za povezivanje svih pojedinačnih ploča

Treća i Četvrta slika su dijagrami ožičenja za mjerače na ploči (koje sam koristio) koji prikazuju različite konfiguracije za napajanje i mjerenje. U osnovi u ovom projektu koristimo četvrti dijagram.

Korak 4: Napajanje laptopa

Zašto 19V napajanje za laptop?

Razlog za to je što je regulatorna ploča prvobitno dizajnirana da radi na dvostruki 12V AC transformator (12V-0-12V). Međutim, ako pogledate cijenu jednog od ovih ili s ebaya ili u lokalnoj trgovini elektronike - oni su oko 30 USD. Dvije zalihe laptopa dolaze u pola toga.

Ako želite veći napon iz regulatora, samo upotrijebite veće ulazno napajanje. Zapamtite da će ploče regulatora izlaziti +/- 37V, tako da ulaz može biti nekoliko volti iznad toga. Samo zapamtite, što je veća razlika napona (ulaz na izlaz), regulatori proizvode više topline. Na primjer: ako je ulazni napon 35 V, a izlazni 5 V, doći će do razvoja velike količine topline i možda će vam trebati veći hladnjaci i/ili ventilator.

Priprema potrošnog materijala za laptop

Za svoju konstrukciju izvadio sam zalihe iz njihovih kutija jer su mi bile potrebne da stanu u kućište instrumenta. Ako ćete samo koristiti potrošni materijal za prijenosno računalo i koristiti DC priključke, možete preskočiti ovaj korak.

Ono što trebate učiniti je razbiti plastično kućište. Upotrijebite ravni odvijač i pažljivo podignite rub dok se vrh ne odvoji. Zatim uklonite sklop ploče.

Na drugoj fotografiji izbušio sam komad kutnog aluminija i izbušio neke rupe na bočnoj strani napajanja (vjerujem da sam upotrijebio postojeće rupe u ulošku). Pazite da ne oštetite bilo koju komponentu dok to radite. Također sam izbušio neke dodatne rupe za pričvršćivanje montažnih stupova na njega i pričvršćivanje sklopa na dno plastičnog kućišta. Korištenje kuta učinilo ga je malo čvršćim od korištenja montažnih stupova.

Žice koje su izlazile iz ploče izgledale su malo lagano, pa sam ih promijenio u žicu s težim kolosijekom. Odlemite stare žice, umetnite nove žice kroz vrh ploče i lemite ih na mjesto na dnu ploče (unatrag sam trebao koristiti lakši mjerač, ali dužih dužina jer je bilo teško povezati toliko žica do istih tačaka).

Potrošni materijal za laptop takođe ima LED diodu za napajanje. Oni nisu potrebni, međutim možete ih zadržati ako želite potvrdu da svaka zaliha učinkovito funkcionira (ugasit će ako postoji problem s opskrbom ili izvlačenjem iznosa). Zadržao sam ih radi lakšeg pronalaženja grešaka.

Napomena: Trebali biste koristiti istu vrstu napajanja za prijenosno računalo. Razlog je u tome što ako naponi nestanu za malo, mogu imati tendenciju da potope struju u sebe i pobjegnu, a zatim eksplodiraju. Općenito, ne bi trebao biti problem ako koristite iste zalihe. Međutim, ako ste zabrinuti ili želite dodatnu zaštitu, mogli biste postaviti nekoliko dioda za napajanje (kao što su IN4004 ili IN5404) obrnuto pristrane preko izlaza svakog napajanja (tako da katoda bude pozitivna, anoda negativna). Ovo će spriječiti da svaki izvor napajanja potone bilo kakvu struju zbog neznatno isključenih napona ili ako se jedno napajanje uključi prije drugog.

Korak 5: Izrada regulatora LM317/337 i početni test

Regulatorna ploča dolazi u obliku kompleta, što znači da je morate sami zalemiti. Postoji nekoliko dobavljača koji će ih prodati već montirane za nekoliko dodatnih dolara. Ponekad uklanjanje komponenti s ovih vrsta ploča može slučajno otkinuti tragove. Ionako ćete morati ukloniti neke komponente, pa ih je isto tako lako izgraditi bez njih.

Prva slika prikazuje dovršenu ploču (kako bi trebala izgledati ako ste je napravili zalihom). Druga fotografija ipak prikazuje izmjene sa uklonjenim ulaznim poklopcima i ispravljačem. Umjesto toga sam dodao veze za promjenu ulaznog priključnog bloka tako da prihvati +/- 19V i usmjeri ga na ulaz regulatora. Ako želite, možete zadržati ograničenja unosa, ali oni nisu potrebni jer su zalihe prijenosnog računara prilično dobre.

Takođe ćete primijetiti da sam stavio terminale za LED svjetlo za napajanje, kao i lonce samo da olakšam uklanjanje ploča ako je potrebno.

Zato samo sastavite ploču prema njihovim uputama, osim gore navedenih izmjena.

Nakon dovršetka, priključite ga na ispravno napajanje i provjerite izlaz svake faze regulatora. Upamtite, ako za testiranje koristite jedno ulazno napajanje, +/- ulaz (na +/0V stezaljkama) +/0V izvan ploče regulatora. +/- ulaz (na stezaljkama 0V/-), 0V/- izvan ploče regulatora. Provjerite možete li podesiti izlazni napon (zadnja slika prikazuje vanjsko testno napajanje).

Korak 6: Priprema kućišta

Izmerite kako želite da vaše komponente sede na zadnjoj strani prednje i zadnje ploče. Zapamtite, bit će to unaprijed (ja sam tu grešku napravio). Zapravo, želio sam zrcalnu sliku na prednjoj ploči. Ali srećom, još nisam uradio zadnju ploču, pa sam je jednostavno prilagodio prednjoj strani (ili sam je možda samo okrenuo za 180 stepeni).

Prvo izbušite rupe pomoću malih burgija. Zatim povećajte većom burgijom. Ako nemate dovoljno velike burgije (kao što ja imam), možete upotrijebiti razvrtač za povećanje rupa (vrlo zgodan alat).

Nakon što su sve rupe izbušene, izrežite izreze na ploči brojila i turpijte ih tek toliko da mjerač i IEC utičnica odgovaraju.

Dodao sam i neke oznake na prednjoj strani (koristeći listove sa slovima). Možete ih nabaviti na mreži ili možete odštampati sopstvene na čistom papiru za štampač. Zatim sam samo poprskao zaštitni lak po vrhu.

Korak 7: Montiranje hardvera

Kad se prednja i zadnja ploča osuše, postavite sav hardver na prednju i stražnju ploču.

Dva izvora napajanja za laptop mogu se montirati na dno kućišta. Ne zaboravite ostaviti prostor za IEC utičnicu, osigurač i žice da idu do prekidača na prednjoj strani. Alternativno, možete postaviti prekidač na stražnju stranu ako želite.

Montirajte ploču regulatora.

I na kraju, ali ne i najmanje važno, budući da napajanja 240V/12V za ploče brojila nemaju gdje montirati na vijke, upotrijebio sam silikonsku mrlju da ih držim na mjestu. Samo provjerite jeste li prvo dodali ulazne i izlazne žice!

Korak 8: Sve ožičite

Počnite ožičenjem ožičenja od 240 V od IEC utikača do prekidača, a također i držača ulaznog osigurača. Zatim spojite sve ožičenje od 240 V na dva izvora napajanja za prijenosno računalo i napajanje na ploči od dva metra. Umetnite osigurač i u ovoj fazi je vjerojatno dobra ideja provjeriti ožičenje i napajanje, samo kako biste bili sigurni da su svi naponi koji izlaze iz napajanja prijenosnog računara ispravni (svaki bi trebao biti 19V)

Spojite posude i LED diode na kontrole na prednjoj ploči s ploče regulatora. Koristio sam 2-pinske utičnice i pinove za lakše demontažu na regulatornoj ploči.

Sada spojite izlaze potrošnog materijala za prijenosno računalo i spojite ih na ulaz regulatorne ploče. Također možete priključiti napajanje na brojila. Zapamtite, da pozitivna vrijednost jednog napajanja ide na negativnu drugu kako bi se stvorila virtualna nulta točka napona. Ponovo uključite napajanje i provjerite jesu li naponi očekivani - trebali biste imati 38V između ulaznih napona, +/- 19V između 0V na ulazima i neki nominalni napon na izlazu ploče regulatora (ovisno o tome gdje je lonac postavljen).

Spojite izlaz ploče regulatora na izlazne osigurače i prekidač opterećenja. Spojite strujne vodove brojila (prema shemi ožičenja), a zatim vodove osjetnika napona s brojila. Umetnite neke osigurače i ponovo provjerite da li brojila očitavaju napon. Držite palčeve, niste dopustili da čarobni dim pobjegne!

Napomena: Mjerače je vjerojatno najteže pokrenuti. Samo zapamtite da trenutni dio mjerača ide od pozitivnog do negativnog. Isto će se dogoditi i s negativnim naponom - on teče od 0v do negativnog napona!

Korak 9: Testiranje i podešavanja kalibracije

Nakon što provjerite da dim ne izlazi, priključite pouzdano brojilo i provjerite izlazni napon i na pozitivnom i na negativnom izlazu. Najvjerojatnije ćete otkriti da su LED mjerači blago isključeni (kao na fotografijama 2 + 4). Budući da ovi mjerači mogu biti blago izvan oba kraja spektra, kalibrirajte ih na napon koji ćete općenito najviše koristiti ili usred raspona napona. Na primjer, ako često koristite 12V, kalibrirajte ih na 12V. Ako redovno idete između 5V i 15V, kalibrirajte na 10V.

Ako imate dva multimetra, možete zajedno izvršiti podešavanje napona i struje. U suprotnom, priključite nominalno opterećenje na izlaz, podesite napon, zatim odspojite mjerač i spojite ga s napajanjem te zamijenite kabel multimetra (ako vaš mjerač ima odvojene priključke za napon i struju) za mjerenje struje.

Na stražnjoj strani mjerača LED panela bit će dva mala ukrasna lonca za podešavanje napona (v-adj) i struje (i-adj) (pogledajte fotografiju prvu). Općenito je dobra ideja napuniti izlaz otpornikom prilikom kalibracije jer se izlazni napon može malo pomjeriti pri učitavanju.

Zato podesite v-adj sve dok napon ne očita isto kao i mjerač. Trimeri su malo osjetljivi i mali okret može proći gdje god želite. Samo ustrajte dok ne bude ispravno

Za trenutno podešavanje, preporučio bih korištenje velikog toplinskog otpornika za kalibraciju (fotografija 6). Samo pazite da ne bude niži od onoga što zalihe mogu ispustiti. Svaka strana ploče regulatora može napajati 1,5A. Kalibriranje na oko 1A bi trebalo biti dovoljno.

Koristeći ohmski zakon V = IxR - dakle (V/I = R) 15V/1A = 15ohms. Otpornike od 15 ohma je malo teško nabaviti pa će 2x otpornici od 8 ohma u seriji dati 16 ohma. Izmjerite otpornike - dva ja imam mjere 8,3 i 8,1 ohma = ukupno 16,4 ohma.

Dakle, ponovno uključite brojeve (V/R = I) 15V/16.4ohms = 0.914634A - to je broj na koji ćemo kalibrirati. Trebali biste otkriti da mjerač treba prikazati ovo, kao i dvostruku provjeru vašeg mjerača.

Također ćete morati izračunati snagu koja se stavlja na otpornike jer ne želite da se isprže! Dakle, opet ohmski zakon P = VxI - 15Vx0.91463 = 13.72W. Svaki otpornik mora biti veći od ove vrijednosti - 25W je dobro. Koristio sam nekoliko 100W koje su zlatne (pogledajte fotografiju 6). Ove možete kupiti na ebayu za oko 8 USD za dvoje.

Da biste izmjerili struju izvan napajanja, morat ćete staviti mjerač u niz sa napajanjem i otpornicima opterećenja. Nije važno je li mjerač prvi ili otpornici, samo provjerite je li struja koja teče kroz mjerač pozitivna na negativnu (dakle pozitivni i 0V priključci - pozitivni/negativni na strujnim priključcima multimetra). Negativnu stranu napajanja treba mjeriti od 0V do negativne, pri čemu pozitivna vrijednost brojila ide na 0V, a negativna na mjeraču ide na negativnu vrijednost napajanja. Ako vas je to samo zbunilo - pogledajte posljednju fotografiju.

Nakon povezivanja trebali biste vidjeti i napon i struju na mjeraču na prednjoj ploči. Podesite trenutni lonac na stražnjoj strani mjerača ploče tako da očitava isto što i vaš multimetar. Ako imate dva merača, jedan za mjerenje struje (u seriji) i jedan za mjerenje napona (paralelno).

Sada ste spremni.

Korak 10: Završne misli

Iako je sve stajalo u kućištu, mogao sam se malo poigrati s unutrašnjim rasporedom i možda pomaknuti IEC utičnicu kako bi dva napajanja za prijenosna računala mogla sjediti 90 stupnjeva tamo gdje se trenutno nalaze. Raspored je takođe trebao biti preslikan, jer generalno volim da sve ide s lijeva na desno. Uključio sam skicu onoga što sam potencijalno trebao učiniti.

Koristio sam ožičenje od 7,5A 240VAC sa mrežnog kabla (jer je to ono što sam imao okolo). Budući da je ovo tako ograničen prostor, vjerovatno sam trebao koristiti žicu 240V lakšeg profila jer projekt ne troši mnogo struje.

Također nisam primijetio da je jedan od vijaka na kućištu prošao ravno kroz mjesto gdje je bio prekidač od 240 V. U retrospektivi, trebao sam malo prebaciti prekidač i vjerovatno sam trebao postaviti i držač osigurača od 240 V na prednjoj ploči, kako bih izbjegao nepotrebno ožičenje. Uz malo miješanja, vjerovatno sam mogao staviti i držače izlaznih osigurača na prednju ploču, ali prednja ploča je već bila prilično prepuna.

Na kraju dana, napaja +/- 15V koje mi trebaju, lako se podešava, pouzdano je i koristi lako dostupne dijelove.

Budući projekti

Također radim na još jednom dvostrukom napajanju 0-30V/3A, iako bi ovo moglo završiti kao dva odvojena izvora napajanja (opet ovisno o razmaku). Ovaj ima stalne trenutne karakteristike. Kupio sam ove ploče u isto vrijeme jer se nisam mogao odlučiti koju želim pa sam nabavio oboje!

Također će biti majka svih izvora napajanja - dvostruko niskonaponsko/visokonaponsko napajanje koje koristi dvije regulacijske ploče sa svake strane (4). Preći će iz niskog raspona 0-30V u visoki raspon 30-90V i 5A! Ovo će se koristiti za testiranje dvonaponskih pojačala. Opet, moglo bi završiti kao dva odvojena izvora napajanja ovisno o razmaku.