Zasilacz regulowany sterowany cyfrowo 4x 20V/3A

"Dość prowizorki" - tak powiedziałem kilka miesięcy temu, kiedy przerobiony zasilacz z PC spalił mi kilka układów.
I tak powstał prezentowany zasilacz regulowany.

BUDOWA:
Zasilacz składa się z czterech osobnych modułów które są galwanicznie od siebie odseparowane (4 osobne zasilacze).
Zasilane są z jednego "toroida" 4x15X-2,5A + 8V na sterowanie.
Każdym z nich steruje Atmega8 podając zakres napięć i prądów. Regulacją zajmują się już wzmacniacze operacyjne. Dodatkowo do dwóch modułów podpięte są termometry (DS18B20) sprawdzające temperaturę radiatorów, regulacja wentylatorów jest płynna.
Przetwornik C/A służący do regulacji ..to zwykła 8-bitowa drabinka 2R.
Kanał prądowy i kanał napięciowy posiada osobny przetwornik.
Regulacja prądu odbywa się przy pomocy rezystora pomiarowego 5W wpiętego w dodatni biegun. Głównym elementem wykonawczym jest BD245 sterowany z BD243.
Na panel przedni wyprowadzone są sygnały optyczne z części analogowej zasilaczy.


DZIAŁANIE:
Wszystkimi modułami steruje Atmega32 wykorzystując do komunikacji z
użytkownikiem enkoder z przyciskiem oraz kolorowy LCD na którym wyświetlane są wszystkie niezbędne informacje wraz z błędami i ostrzeżeniami.
Komunikacja z modułami wykonawczymi (zasilaczami) odbywa się za pomocą optoizolowanej magistrali RS485. Moduł sterujący odpytuje każdy zasilacz co 100ms podając mu zarazem wartości nastaw.
Taka budowa pozwoliła na wpięcie się na magistralę komputera PC i przejęcie kontroli nad zasilaczami (niestety program jest jeszcze niedokończony).
Zasilacze są zabezpieczone przed zbyt wysokimi napięciami podawanymi z zewnątrz oraz zmianą polaryzacji takiego źródła.
Z każdego modułu przesyłana jest informacja o nastawach, pomiarach,
temperaturze radiatora, wartości nastaw kalibracyjnych, numeru seryjnego czujnika, układu korekcji napięć oraz stanu zasilacza (wyłączony, włączony).
Zasilacze są zbudowane tak że mogą pracować bez układu sterującego (trzeba tylko podać nastawy i włączyć zasilacz przez magistralę RS485).


PARAMETRY:

Dla 8-bitowy przetwornika drabinkowego uzyskano:
rozdzielczość prądu 0,01A dla MAX=2,5A
rozdzielczość napięcia 0,1V dla MAX=15V
Błędy nastaw i pomiarów: ~1% wartości maksymalnych

Obniżenie napięcia przy obciążeniu max = 0V (pozwala na to 22V na
kondensatorach filtrujących 9600u).
MAX moc trafa = 150W.

Zasilacze można łączyć zarówno szeregowo jak i równolegle a więc np:
MAX V = 60V dla 2,5A.
MAX I = 10A dla 15V.
MAX I = 5A dla 20V.
itd.

Przy połączeniu zasilaczy układ sterowania pozwala łączyć zasilacze tak żeby nie trzeba było sterować każdym osobno co poprawia komfort pracy.

Wszystkie nastawy są zapamiętywane więc po ponownym załaczeniu napięcia i prądy (nastawy) są takie same jak przed wyłączniem.

Testy wykazały (wszytkie wyjścia zwarte prąd 2,5A) że radiatory nagrzewają się do około 46st.C (oczywiście z włączonymi wentylatorami).
Przy zwarciu jednego zasilacza wentylator włącza się co ~5 sekund z
minimalnymi obrotami.

Dzięki programowi na PC funkcjonalność i możliwości zasilacza znacznie się zwiększają.

KOSZT BUDOWY:
Jak to przeważnie bywa niektóre elementy "były na stanie".
Gdyby wszystko kupić:
1. Elementy elektroniczne ~160zł
2. Elementy obudowy (plexi, alu, śrubki itd) ~25zł
3. TRAFO ~80zł (ja dostałem w prezencie ) podziękowania dla
Mariusz25183.
4. Płytki - wykonanie domowe - trudno wycenić .
5. Włożona praca - niewycenialna.

Gdyby ktoś chciał wykonać taki zasilacza proszę pisać na PW, z chęcią
udostępnie wszystkie niezbędne materiały.

w układzie sterującym zostało jeszcze ponad 40% wolnej pamięci więc zawsze można doprogramować dodatkowe funkcję - niestety to i program na PC muszą trochę poczekać.

Poniżej zamieszczam kilka fotek.
Niestety z konieczności przyspieszenia ukończenia prac nad zasilaczem niektóre elementy są wykonane na szybko i nie grzeszą starannością .

Z pozdr.
MK

MATERIAŁY

W związku z dużym zainteresowaniem umieszczam link do materiałów (schematy, pdf'y płytek gotowe do wydrukowania, rozmieszczenie i spis elementów oraz wsady do uK). Nazwy elementów są zgodne z numerami katalogowymi TME (oczywiście te najważniejsze ).

LINK











Tutaj mały filmik

Witam. Zasilacz robi ogromne wrażenie, zarówno pod względem wykonania jak i zastosowania. 2 x 30V 2.5A to już nie jeden wzmacniacz na tym uruchomisz a 15V 10A to nawet samochodówka będzie ostro dawać czadu

Projekt wykonany idealnie. Gratulacje.
Mam pytanie czy to pokrętło z przyciskami jest dostępne jako cały element (jeżeli tak to jak się to nazywa) czy trzeba składać z pojedyńczych elementów (potencjometr i switche)?

Świetna robota! Jestem pełen podziwu dla włożonej pracy. Czy zastosowanie aż pięciu mikrokontrolerów było konieczne? Wyświetlacz pochodzi z Siemensa CX65?

P.S. Fajne pokrętło. Wygląda trochę jak zakrętka od Kubusia:)
Pozdrawiam
Diego

Nic dodać nic ująć. Estetyka po prostu pierwsza klasa. Co do samej konstrukcji to chyba najlepszy zasilacz jaki dotąd widziałem. Jak możesz to prześlij mi na mail kamil22011(malpa)wp.pl wszystko na temat tego cudeńka. Od dawna szukam schematu jakiegoś dobrego zasilacza i to jest to czego szukam. Po prostu brak mi słów. 10/10 to mało powiedziane.

Genialny zasilacz!!! Co to za wyświetlacz?? W czym masz napisany soft do Atmegi??

Marku wysyłając Ci trafo do tego zasilacza wiedziałem, że zrobisz z tego super zasilacz. Jednak idąc Ty dalej w tym kierunku jak widzisz stałeś sie dentystą dla ludzi. Ciekawi mnie ile ludzi powalisz jeszcze z nóg.
Jesteś fachowcem w każdym calu. Gratuluje cierpliwości i pomysłowości.
Czekam na kolejne projekty Twojego autorstwa.

enemyhilator napisał:

..., sam płytki robiłeś, choć na oko to zlecane są ??

kolego jak widzisz na elektrodzie nazwę użytkownika markosik20 to nawet jeśli nie jest to opisane a płytki wyglądają jakby prosto z maszyny do robienia płytek zdjęte - to zapamiętaj, że TAKIE płytki ona sam robi w domowych warunkach (a nawiasem mówiąc autor podał info, że płytki sam robił)

jak zwykle kolejny szok przerzyłem kolego markosik20 w ogóle jak zobaczyłem sam temat w konstrukcjach DYI to już czułem, że będzie to coś co powali na kolana .... .... ale chyba jednym z najlepszych gadżetów w tym zasilaczu jest możliwość oglądania zdjęć na tym ekraniku.

Myślałem też, że będzie to coś na tyle prostego, że w końcu też na podobieństwo zrobię sobie podobny zasilacz (także z powodów jakie ty podałeś) ale - jak zwykle kolega przesadził - ty już "nie potrafisz prostej rzeczy zrobić"

z drugiej strony też dołączę się do pytania które już tu padło - jaki to wyświetlacz zastosowałeś i może jakąś szczyptę informacji n/t jego sterowania.

kurczę a może zrobię sobie chociaż taką bieda-wersję - poprostu 1/4 twojego projektu czyli jeden kanał? też by się przydał.

pozdrawiam i gratuluję niesamowitej ilości pracy i staranności

Normalnie padlem na kolana jak zobaczylem ten zasilacz. Boje sie pomyslec o mojej prowizorce jak zobaczylem to dzielo "elektroniki domowej". Co do kosztow to nie wydaja mi sie duze w porownaniu z fabrycznymi zasilaczami i to nie zawsze do konca spelniajacymymi wymagania uzytkownika, w tym przypadku autor uzyskal dokladnie takie urzadzenie jakie chcial. Moje ogromne gratulacje

Koledzy pieją nad częścią elektroniczną a ja mam pytanie jaką metodą wykonywana była sama obudowa? Plexa gięta cieplnie żeby wyszedł ten ceownik z plexy? Może kolega markosik zdradzi tajemnicę wykonania samej obudowy.

Zasilacz sam w sobie ciekawy i nareszcie jakaś odmiana od tej tandety która zalewa elektrodę pt. "Zrobiłem kolejny zasilacz".

Szczerze mówiąć DIY jest moim ulubionym działem. Ile razy myślę, że coś co robię jest niewykonalnie lub niewiarygodnie trudne ktoś zrobi coś lepszego .

markosik20:
Dzięki takim konstrukcjom utwierdzam się w przekonaniu że geniusz ludzki nie posiada absolutnie żadnych ograniczeń, potrtzebne są tylko dobre chęci ... Gratuluje:!:

Witam

Konstrukcja super.
Mam pytanie do autora, wiem że konstrukcja wymagała wiele pracy, czy jest możliwość udostępnienia przynajmiej wzorów płytek drukowanych. Soft mogę samodzielnie napisać, ale miło by było zobaczyć źródła żeby się na czymś wzorować. Na pewno wielu z nas zrobiło by podobną konstrukcję.

Witam.

Miło mi mi że moja konstrukcja się spodobała. Postaram się odpowiedzieć na pytania .

nouki napisał:

Witam.

Co to za wyświetlacz?? moge prosić o jakieś dane .

Jest to model LS02...z Siemensa M65.

tmb85 napisał:

Mam pytanie czy to pokrętło z przyciskami jest dostępne jako cały element (jeżeli tak to jak się to nazywa) czy trzeba składać z pojedyńczych elementów (potencjometr i switche)?

Jest to impulsator (kupiony W TME) + 4 przyciski pracujące jako jeden. Jedno ze zdjęć pokazuje szczegół wykonania.

don diego napisał:

Czy zastosowanie aż pięciu mikrokontrolerów było
P.S. Fajne pokrętło. Wygląda trochę jak zakrętka od Kubusia:)
Pozdrawiam
Diego

Ta akurat z soczku Gerbera .
Zastanawiałem się nad wykorzystaniem przetworników C/A dla każdego z modułów ale cenowo się to nieopłacało, multipleksowanie nastaw analogowych z jednego przetwornika C/A też wiązałoby się z trudnościami. Wybór padł na Atmega8 (~5zł), takie rozwiązanie pozwala na sterowanie zasilaczem jedynie z programu PC oraz połączenie kilkanaście modułów na parze przewodów optoizolowanego RS485.
Fakt jest trochę lutowanie ale SMD bardzo szybko się lutuje a koszt rezystorów...wiadomo . Dodatkowo taki moduł zasilacza potrzebuje "do życia" tylko żródła zasilania, kondensatora filtrującego...oraz nastaw.

Duch__ napisał:

W czym masz napisany soft do Atmegi??

AVRStudio + GCC.
Niestety żródła nie są dostępne.

snow napisał:

Plexa gięta cieplnie żeby wyszedł ten ceownik z plexy?

Plexi gięte cieplnie,mikropalnikiem, przyznam się że robiłem to pierwszy raz. Zresztą wszystkie informacje dt. gięcia plexi znalazłam na Elce.

raczek3 napisał:

.... z tego co wyczytałem to obudowę sam robiłeś?

Od początku, trochę pracy było ale mam przynajmniej obudowę jaką potrzebowałem.
Co do płytek drukowanych to jeżeli znalazłoby się trochę chętnych to możnaby było wykonać je na zamówienie w firmie która się w tym specjalizuje.
Co do softu to oczywiście wszelkie dodatkowe funkcje są do wykonania.
Program sterujący na PC jest w trakcie tworzenia.

Z pozdr.
MK

Konstrukcja świetna, na miare prawdziwego konstruktora. Dobra robota Panie inżynierze!!! Widać dbałość o szczegóły, konektory w rurkach termokurczliwych, wszystko umocowane chociażby opaskami zaciskowymi, nawet ta mała płytka łącząca odczepy trafa z resztą Nawet ramka i opis na schemacie, no i oczywiście znane logo ensyst

Enkoder który kupiłes niema, ale są takie które posiadają wbudowany przycisk, czemu takiego nie zastosowałeś?? Jedyne co mi sie może nie spodobać to ten gerber(zakrętka), nie wygląda źle ale ja bym wykonał coś specjalnie na tą potrzebe

Mam jeszcze pytanie, rozmawialiśmy jakiś czas temu na temat soldermaski nakładanej domowym sitodrukiem, są jakies postępy??

Pozdrawiam
Janek

JStan napisał:

Enkoder który kupiłes niema, ale są takie które posiadają wbudowany przycisk, czemu takiego nie zastosowałeś?? Jedyne co mi sie może nie spodobać to ten gerber(zakrętka), nie wygląda źle ale ja bym wykonał coś specjalnie na tą potrzebe

Mam jeszcze pytanie, rozmawialiśmy jakiś czas temu na temat soldermaski nakładanej domowym sitodrukiem, są jakies postępy??

Hmm z tym enkoderem racja...ale jakoś nie mogłem znaleźć (pewnie za krótko szukałem ) więc kupiłem najtańszy do testów i tak zostało.
Co do gałki-zakrętki to racja, ale soczek Gerbera był "pod ręką" i w sumie miałem go jeszcze "upiększyć" ale czasu ...brak .
Co do sitodruku to niestety w warunkach domowych jest trudny do wykonania (choć możliwy) i jakość nie powala na nogi...jedynie co to opisy na płytce wychodzą super (tylko nieopłaca się tego robić dla jednej płyteczki ).

Nie przejmuj sie, Twoje płytki i tak wychodzą lepiej niż moje, będę musiał spróbować farby zamiast mojej technologii. Sitodruk faktycznie byłby skomplikowany ale własnie wciaż nie wiadomo jak to zrobić inaczej by uzyskać białe opisy. Dobra koniec zchodzenia z tematu.

Rzeczywiście np. na TME niema wersji z wciskaniem enkodera, gdzies ostatnio przeglądałem jakiegoś pdfa z takim ale nie wiem gdzie i skąd go miałem. I tak zrobiłeś to dobrze, wazne że na 4 switchach, na filmiku widać że ładnie pracuje.

Pozdrawiam

Piękna konstrukcja.Jednak mam wątpliwości co do tych 41stopni celcjusza przy takich dwóch radiatorach - wyglądają na jakieś większe radiatory z procesorów komputerowych. maxymalna moc do wytracenie na jednym takim radiatorze to ok 75Watt więc na dwóch 150Watt. Ja w moim o wiele prostrzym zasilaczu mam do wytracenia 105 Watt mocy i na duraluminiowym radiatorze ok 3 razy większym+ 1,5 razy większy wiatrak osiągam temperaturę 71 stopni ustaw na 0v zrób zwarcie na wyjściu i idź spać.Rano zmierz temperaturę. Moc tracona to moc tracona więc nie wiem jakim cudem takie dwa nieduże radiatorki wytracają tyle mocy same nagrzewając się do marnych 41stopni.

telemah napisał:

Jednak mam wątpliwości co do tych 41stopni celcjusza przy takich dwóch radiatorach...

Wątpliwości zawsze mieć można . Radiatory mają nie 41st a 46st (tylko że bez pokrywy o czym przepraszam zapomniałem napisać).
W radiatorach nieistotne są ich gabaryty a powierzchnia, więc im więcej żeber tym lepiej. Radiatory są od PIII.
Żeby nie być gołosłownym zamieszczam zdjęcie (zasilacz pracował od rana (8.00) do około 17-tej pod oknem gdzie słoneczko dosyć dzisiaj przypiekało .

Po wyłączeniu obciążenia wentylatory pracowały jeszcze jakieś 30s aż zbiły temperaturę poniżej 40st.

Ja swojego czasu robiłem zasilacz o bardzo podobnej zasadzie działania ale był tam wstawiony mosfet który sprawiał iż napięcie było 3,5 volta większe niż wyjściowe tzn:

mając zasilacz 30v 10A by nie było strat w ciepło znacznych np zadając wyjście 5v i 10A czyli 25*10= ograniczał napięcie na 8,5V i dopiero układ taki jak tu na tranzystorach robił resztę regulując prąd i napięcie co dawało 3,5*10= co już jest przyzwoitą wartością.
Mosfet sam z siebie nie wydzielał zbyt wiele ciepła.

Co Wy na to rozwiązanie??

Gratuluje projektu oraz profesjonalizmu widocznego w każdym miejscu, szczególnie w przygotowaniu dokumentacji dla innych użytkowników. Za to wielkie uznanie.

przepraszam, że nie powiem nic odkrywczego, ale... KOPARA MI OPADŁA
Planowałem zrobienie sobie zasilacza sterowanego cyfrowo, pomysł z enkoderem też chciałem wykorzystać, ale teraz, po takim nokaucie to musiałbym chyba zrobić zasilacz który pierze, suszy, prasuje, a wieczorem podaje zimne piwo...

gratuluję, pełen szacunek, uwagi technologiczne są tu oczywiście nie na miejscu

nouki napisał:

Ja swojego czasu robiłem zasilacz o bardzo podobnej zasadzie działania ale był tam wstawiony mosfet który sprawiał iż napięcie było 3,5 volta większe niż wyjściowe tzn:

mając zasilacz 30v 10A by nie było strat w ciepło znacznych np zadając wyjście 5v i 10A czyli 25*10= ograniczał napięcie na 8,5V i dopiero układ taki jak tu na tranzystorach robił resztę regulując prąd i napięcie co dawało 3,5*10= co już jest przyzwoitą wartością.
Mosfet sam z siebie nie wydzielał zbyt wiele ciepła.

Co Wy na to rozwiązanie??

Co za różnica w którym miejscu się dołoży ? Czy za mostkiem, czy na stabilizacji. I nie rozumiem jak mosfet może sie mniej grzać ? Sterowany liniowo tak samo się grzeje, jak inny bipolarny... Co innego gdy sterujesz go impulsem.

Z tego co się orientuje to rozwiązanie takie nazywa się wstępnym stabilizatorem - wykorzystuje sterowanie elementem wykonawczym (MOS-FET, tyrystor) sygnałem PWM o zadanym wypełnieniu - celem ograniczenia napięcia wejściowego stabilizatora liniowego,a tym samym strat jakie w nim powstają przy znacznej różnicy napięć miedzy we a wy.Przykład takiego rozwiązania jest w PE 3/95r.

Poprostu rewelacja, brakuje słów...
Czemu ma służyć ten krzyżyk w prawym górnym rogu wyświetlacza? Na niektórych zdjęciach ma on białe tło a na innych czerwone. Ma on jakiś związek z tym programem pozwalającym na sterowanie z komputera?

Padzio13 napisał:

Czemu ma służyć ten krzyżyk w prawym górnym rogu wyświetlacza?

To jest analogia do krzyżyków zamykających w oknach windowsa.
Co do "przed-zasilacza" impulsowego miałem takie plany lecz jeżeli zasilacz ma być niezawodny oraz utrzymywać odpowiednie parametry dynamiczne w całym zakresie regulacji to zabawa z PWM i podobnymi wynalazkami odpada. Zasilacz impulsowo-liniowy w docelowym urządzeniu owszem ale nie regulowany do prac przy uruchamianiu i testowaniu tych urządzeń.

sq8ju a kto powiedział że tak nie jest?? sterowany jest Pwm.
Ja robiłem 30v 30A więc inaczej nie miałem rozwiązania, inaczej może było inne ale wielkość, waga,... i padło na takie rozwiązanie.

R-MIK napisał:

Na przetwornikach C/A użytych w projekcie, nie da sie uzyskać dokładności 1%, chyba, ze rezystory maja tolerancję 0,01%.

Masz rację i dlatego zasilacz posiada algorytm korekcyjny, ma wystawić np: 10V, pomiar pokazuje że jest 9,9 i algorytm to wyrównuje (choć przy pewnych wartościach przegrywa ). To samo tyczy się prądu tylko tutaj algorytm "uczy" się biorąc pod uwagę jeszcze temperaturę. Te 1% to około 150mV przyjmując mój multimetr cyfrowy jako wzorzec .

R-MIK napisał:

Nie prościej było użyć scalonych przetworników C/A. Taki NP DAC-08 jest tani, dokładny. Do tego oczywiście źródło napięcia odniesienia - są dobre serii LM.

Może i prościej ale to dodatkowo 8zł/moduł (a musiałem liczyć złotówki) więc jak już dawać przetwornik to najlepiej 10-12bit i sterowany szeregowo. Moduł jest tak skontruowany że nie ma problemu wstawić zamiast drabinki R-2R przetwornik C/A i dla jednej/ dwóch sztuk jeszcze bym się zastanawiał ale potrzebowałem cztery kanały.