Jak zbudować sztuczne obciążenie 6A, 10A, 16A z zasilaniem 12V?

Witam! Planuję zbudować do pracy małe stanowisko do badania wytrzymałości elektrycznej przewodów i ich łączeń. Potrzebuję 3 zakresów obciążenia: 6A, 10A i 16A przy obojętnym napięciu. Na samym początku myślałem nad zastosowaniem jako obciążenia żarówek halogenowych 12V o różnej mocy, ale dobranie w miarę dobrze obciążenia na nich jest kłopotliwe. Przeszukiwałem elektrodę i wpadł mi w oko taki oto układ:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1891705.html

Spełniałby on założoną przeze mnie funkcję doskonale. Mam tylko kilka pytań:

1. Zasilanie preferowałbym zrealizować na transformatorze 12V (ogólnie dostępne). Układ działa przy prądzie stałym, więc czy wystarczy dać za transformatorem mostek prostowniczy o odpowiedniej mocy i będzie po problemie czy lepiej zaprzęgnąć do zasilania stanowiska np. jakiś zasilacz ATX etc.?

2. Jakie dobrać tranzystory? Maksymalny potrzebny mi pobór prądu to 16A, przy zasilaniu z 12V daje nam niecałe 200W do rozproszenia w postaci ciepła (to jest minimum, wiadomo czasem może zdarzyć się przekręcić potencjometr trochę więcej). O radiator się nie boję bo coś się załatwi, również mogę dać wymuszony obieg powietrza. Pytanie tylko czy lepiej dać więcej słabszych tranzystorów, co da lepsze odprowadzanie ciepła na radiator? (Układ musi być niezawodny i wymiana co trochę tranzystorów nie wchodzi w grę)

3. Rezystor 0,1ohm z tego co wyliczyłem musi być u mnie minimum 25W, ale wiadomo zapas się przyda; lepiej łączyć rezystory 5W do uzyskania zadanej rezystancji czy są jakieś gotowe rezystory o takiej mocy?

4. Układ mój wykonałbym bez wbudowanego amperomierza (schemat zamieszczę na dole). Zasilanie stabilizatora 5V byłoby brane bezpośrednio ze źródła napięcia głównego (transformator, ATX...), lecz w miejscu T1 i T2 trzeba również przyłożyć to napięcie, czy nic się nie stanie jeśli będę to wszystko zasilał z jednego źródła? Czy lepiej dać oddzielny, mały transformatorek?

To by było na razie na tyle, jeśli będę miał jeszcze jakieś wątpliwości to dopiszę. Z góry dziękuję za wszelaką pomoc, pozdrawiam!

Schemat:

Cytat:

Planuję zbudować do pracy małe stanowisko do badania wytrzymałości elektrycznej przewodów

Raczej wytrzymałości termicznej .

Cytat:

Potrzebuję 3 zakresów obciążenia: 6A, 10A i 16A przy obojętnym napięciu.

Na samych połączeniach i przewodach (jeśli krótkie) będzie nie więcej niż 1V może 2V chyba że będą bardzo skorodowane. Zasilając z 12V będziesz miał >80% na straty więc nie zgodzę się, że napięcie jest obojętne.

Cytat:

1. Zasilanie preferowałbym zrealizować na transformatorze 12V (ogólnie dostępne). Układ działa przy prądzie stałym, więc czy wystarczy dać za transformatorem mostek prostowniczy o odpowiedniej mocy i będzie po problemie czy lepiej zaprzęgnąć do zasilania stanowiska np. jakiś zasilacz ATX etc.?

Próbował bym z ATX'em szczególnie 5V i 3,3V to drugie jest stabilizowane impulsowo po stronie wtórnej, w prostym układzie z dławikiem o prostokątnej pętli histerezy, najsprytniejsze rozwiązanie to przerobić istniejący stabilizator 3,3V na stabilizację prądu, było by, bez strat mocy i wielkich radiatorów. A bez większych kombinacji, to zrobić wg schematu który podałeś, sterowanie zasilić z 12V obwód prądowy z 5V albo 3,3V stabilizator 7805 zostawić, albo zastąpić źródłem napięcia odniesienia (np TL431) bo napięcia z ATX'a nie będą stabilne pod tak dużym obciążeniem.

Ad.2 Tak się robi, więcej tranzystorów to mniejszy kłopot z Rthjc bo mniejsza moc przypada na jeden tranzystor.

Ad.3 Są takie rezystory, ale czy potrzebujesz aż tak dużego spadki napięcia na rezystorze pomiarowym? Dziesięciokrotnie mniej też wystarczy.

Staraj się korzystać z jak najmniejszego napięcia w torze prądowym. Kilka tranzystorów może lepiej bipolarnych w obudowach TO-3 na spokojnie wystarczy, Gdybyś wykorzystał linię +5V zasilacza ATX to przykładowo 3szt KD502 bez kłopotu poradzą sobie, można by i zaryzykować też coś słabszego czy w obudowach TOP-3. Rezystor pomiarowy 0,1 Om będzie stanowczo za duży - daj 10 mOm, wtedy wystarczy o mocy 3-5W, emiterowe nawet 0,5W.
To oczywiście dosc stratne rozwiązanie i możliwe, że zadziała nawet z zasilaniem toru prądowego napięciem 3,3V.

jarek_lnx napisał:

Na samych połączeniach i przewodach (jeśli krótkie) będzie nie więcej niż 1V może 2V chyba że będą bardzo skorodowane. Zasilając z 12V będziesz miał >80% na straty więc nie zgodzę się, że napięcie jest obojętne

Przewody są nowe, przeważnie długości średnio 1-2m, lecz nie przekraczającej 5m; pracuję w firmie zajmującej się produkcją kabli przyłączeniowych oraz ich wszelako rozumianą obróbką A co do napięcia to oczywiście chodziło mi o to że dla mnie jest ono obojętne

jarek_lnx napisał:

najsprytniejsze rozwiązanie to przerobić istniejący stabilizator 3,3V na stabilizację prądu, było by, bez strat mocy i wielkich radiatorów.

Masz może pomysł jak to zrobić? Bo w ATXach za dużo sam nie grzebałem a jeśli to wg właśnie jakichś gotowych porad.

fuutro napisał:

Rezystor pomiarowy 0,1 Om będzie stanowczo za duży - daj 10 mOm, wtedy wystarczy o mocy 3-5W, emiterowe nawet 0,5W.

Pisałem wg podanego wcześniej tematu z którego zaczerpnąłem schemat, tam też było zamieszczone proste przeliczenie na jaką moc musi być ten rezystor przy danym prądzie.
Co to są i do czego służą rezystory emiterowe wiem, ale przy okazji tego tematu chciałbym uzupełnić swoją wiedzę, tak więc w skrócie do czego służy i co robi w takim układzie ów "rezystor pomiarowy"?


A tak przy okazji powiem Wam że to bardzo dobry pomysł z tym zastosowaniem ATXa i jego napięć 5 lub 3,3V w torze prądowym, dlaczego sam na to nie wpadłem dzięki Wam serdecznie za naprowadzenie

Na rezystorze pomiarowym odkłada się napięcie zależne od prądu będące informacją dla wzmacniacza operacyjnego co ma zrobić, żeby utrzymać je na stałym poziomie, takim jak ustawiono i podano na wejście nieodwracajace.

Naprawdę łatwiej zrobić to na żarówkach. Weź zasilacz komputerowy, parę żarówek na 12V i amperomierz. Prąd ustalasz przez załączenie odpowiedniej ilości żarówek. Nic nie będzie się wzbudzało i nie będzie kłopotu z odprowadzaniem ciepła.

fuutro napisał:

Na rezystorze pomiarowym odkłada się napięcie zależne od prądu będące informacją dla wzmacniacza operacyjnego co ma zrobić, żeby utrzymać je na stałym poziomie, takim jak ustawiono i podano na wejście nieodwracajace.

No ok, to już rozumiem. A od czego zależy jego wartość rezystancji oraz moc? Bo kolega mówi, że wystarczy 5W a na stronie którą podałem wyliczali że przy ~20A potrzebny by już był 40W. Tzn wiem że jego moc jest ściśle związana z rezystancją ale właśnie na podstawie czego ją się dobiera?

P=I^2*R = 20A*20A*0,01Om=400/100=4W.
Rezystor 10mOm to 0,01 Oma a nie 0,1 Oma. Przy prądzie 20A dostaniesz na takim rezystorze spadek napięcia 0,2V - po co Ci więcej? Pilnuj się tylko układu połączeń jak na rysunku, żeby spadki na przewodach i łączeniach nie miały za dużego wpływu.