Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
IGE-XAOIGE-XAO
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem

_._ 06 Dec 2020 09:30 42186 26
  • Zasilacz, nie dość, że z czarnej listy to jeszcze "poczwórny", ale zanim temat pójdzie do zamknięcia postaram się przedstawić wynalazek jaki skończyłem dziergać :)

    PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem

    Może najpierw wyjaśnię po co?
    Myślę, że każdy adept elektroniki, musi zbudować swój własny zasilacz, żeby dojść do wniosku, że nigdy więcej i można po prostu kupić, czas ma wielką wartość. W tym przypadku jednak, chciałem mieć przede wszystkim stabilne wyjścia na kilka standardowych napięć ale w postaci DC Jack 5.5mm tak abym mógł bez myślenia zasilać inne zabawki, no i trochę przekory i satysfakcji. Urządzenie ma być na biurku i działać w stylu "włączyć i zapomnieć". A skoro zasilacz, no to dodałem sobie regulacje napięcia na jednym wyjściu i panel żeby się ładnie świeciło. No i wyszła taka bardziej wypasiona wersja zasilacza wtyczkowego.

    W przedstawionej konstrukcji nie ma absolutnie nic co mogło by zainteresować doświadczonego elektronika. W myśl zasady "jak coś jest głupie ale działa to nie jest głupie", zbudowałem to do bólu standardowy układ oparty o cztery stabilizatory: LM317, 7812, 7809, 7805. Od siebie dodałem dodatkowy układ troche wzorowany na popularnych chińskich zasilaczach warsztatowych, który rozłącza wyjście przy zbyt dużym obciążeniu. Tak wiem, że jest on irytujący ale w moim przypadku się sprawdza.

    PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem

    Układ jest podzielony na kilka części:
    - prostownik za którym dodałem dość sporą pojemność 10000uF
    - stabilizatory 7805, 7809, 7812 do wyjść z ustalonym napięciem
    - stabilizator LM317 z regulacją
    - "elektroniczny bezpiecznik", o którym poniżej
    - wyjścia i podłączenie modułu woltomierza amperomierza

    Układy stabilizatorów są z według not aplikacyjnych, R8 jest policzony na wyjście ok 20V, należy dobrać inny jeżeli ktoś chce uzyskać inny zakres napięć na LM317. Układ bezpiecznika jest oparty o komparator na LM358, wykrywa spadek napięcia zasilania względem własnego 12V. Układ ma swój obwód zasilający (U1 i D2) z kondensatorem C1 470uF, który robi jako magazyn energii gdy przy zwarciu lub obciążeniu napięcie zasilania spada. Gdy komparator wykryje spadek, ustawia stan wysoki (12V) na wyjściu 1, prąd ładuje obwód RC C5 R3 który jest wejściem kolejnego komparatora. Dzięki diodzie D4 układ jest rozładowywany przez R3 co podtrzymuje zmianę stanu na drugim komparatorze. Wyjście komparatora (7) ma domyślnie potencjał masy wiec zapala diodę led (Power On) przez tranzystor Q2, natomiast gdy jest zwarcie lub przekroczone obciążenie, zmienia stan na potencjał 12V co blokuje Q2 i otwiera tranzystor Q1. Tranzystor ten zapala czerwony led (Overload) i uruchamia cewkę przekaźnika odcinając zasilanie stabilizatorów. W tym momencie, zasilanie wejścia wraca do normy i pierwszy komparator zmienia stan, ale układ RC podtrzymuje drugi komparator. Regulacje napięcia progowego zapewnia potencjometr RV1, natomiast RV2 służy do regulacji na jak długo przekaźnik ma rozłączać wyjście.

    Wartości elementów układu można zmieniać w rozsądnych granicach, wiele z nich generalnie dodałem bo miałem akurat pod ręką. Całe urządzenie jest zbudowane na komponentach, które miałem, część z odzysku, a moduł woltomierza dokupiłem za parę złotych. Przekaźnik ma ponad 20 lat bo kupiłem go za gówniarza w poprzednim tysiącleciu :)

    PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem

    Od strony konstrukcyjnej, układ projektowałem pod obudowę Z1AW firmy Kradex, mam ich więcej i ustawiam jedno urządzenie na drugim. Płytka ze stabilizatorami i zabezpieczeniem i radiatorem zajmują połowę obudowy, drugą połowę przeznaczyłem na transformator, którego parametry można dobrać do własnych potrzeb. W tym przypadku, znalazłem stare trafo z odzysku z uzwojeniem wtórnym 17V. Jest tu pewne małe oszustwo, bo mając 17V AC powinienem ustawić LM317 na maks ok 17V natomiast podwyższyłem sobie do 20V co powinno działać dla niskich obciążeń.

    Stabilizatory są podpięte pod jeden żeberkowy radiator, który pochodzi z pewnego zestawu AVT. Należy zwrócić uwagę, że LM317 ma inny potencjał na blaszce niż pozostałe stabilizatory a więc konieczna jest izolacja i podkładka.

    Urządzenie ma wyjścia z przodu i z tyłu. Wszystkie to DC Jack 5.5mm, a więc można dokupić rozgałęźniki i kable DC DC co powinno umożliwić zasilanie kilku kilkunastu mniejszych urządzeń zależnie od sumarycznego poboru prądu. Dodałem dwa gniazda bananowe do wyjścia regulowanego, sprawdza się super z gotowymi kablami banan krokodyl.

    PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem

    Generalnie, elektronicznie układ jest prosty, ale ze względu na niewielką obudowę i sporo kabli i wyprowadzeń był mocno upierdliwy w montażu.

    Schemat i płytkę zaprojektowałem w Kicad, udało się na jednostronnej z jedną zworką do zasilania modułu woltomierza amperomierza. Pliki w załączniku.

    PSU1 - Prosty zasilacz liniowy z elektronicznym bezpiecznikiem

    Płyta czołowa powstała w Qcad, który swoją drogą polecam, fajny program. Wydrukowałem na arkuszu samoprzylepnym.

    Urządzenie działa, prezentuje się, myślę w miarę ok i przyda mi się do moich potrzeb. Nie jest to zasilacz laboratoryjny, raczej zasilacz wtyczkowy "na bogato" do zasilania innych zabawek.

    Dla zainteresowanych i potomnych poniżej są pliki projektu.

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    _._
    Level 9  
    Offline 
    _._ wrote 34 posts with rating 67, helped 0 times. Been with us since 2013 year.
  • IGE-XAOIGE-XAO
  • #3
    _._
    Level 9  
    Kajox wrote:
    Jak się sprawdza ten woltomierz z amperomierzem? W zakresie do 1A pokazuje cos wogóle poprawnie?


    Podłączyłem własnnie multimetr Uni-T i amperomierz na tym panelu zawyża nieco wynik, niestety nieliniowo. Muszę obadać czy da sie go jakoś wykalibrować. Woltomierz działa w miare poprawnie.
  • IGE-XAOIGE-XAO
  • #5
    acctr
    Level 17  
    Bardzo dobrze wykorzystałeś wentylację tej prostej, taniej obudowy. To jest przykład jak powinno się umieszczać elementy mocy oraz radiator.

    Trochę przekombinowałeś układ bezpiecznika elektronicznego. Na pewno działa ze zwłoką, nie wiem czy miałeś taki zamiar. Wyjście LM358 posiada sporą impedancję i naładowanie pojemności 10uF trochę mu pewnie zajmuje, do tego dochodzi przecież czas załączenia przekaźnika. Ponadto, wyjście tego wzmacniacza zasilanego napięciem 12 V-0,7 V nigdy nie osiągnie wartości 12 V, jak informujesz w opisie. Do wydłużenia działania lepiej użyć czegoś wyzwalanego zboczem, np NE555.
    Tak w ogóle, LM358 nie nadaje się jako komparator, gdyż jest to wzmacniacz operacyjny. Komparator to np LM393, równie wiekowy co 358, ale o wiele od neigo szybszy.
  • #6
    krzbor
    Level 20  
    Też robiłem podobny zasilacz. To czego mi w nim brakuje i u Ciebie też tego brak, to wyłącznik do podawania napięcia regulowanego. Chodzi o to, aby ustawić napięcie, a następnie je podać na wyjście. Dla układów o małej tolerancji napięć kręcenie gałką przy podawaniu napięcia może się źle skończyć. Znacznie lepiej wyłączyć podawanie napięcia, następnie je ustawić, a później załączyć.
  • #7
    321Tobiasz123
    Level 5  
    Fajny zasilacz, wcześniej też w moim zasilaczu DIY siedział LM317 i faktycznie był on niezawodny. Jednak mimo tego brakowało i wydajności prądowej i finalnie wylądowała tam hińska przetwornica XL4015 i spisuje się nieźle. Choć zasilacz nie jest już liniowy. Ale mimo tego myślę żeby zastosować coś o jeszcze większej wydajności prądowej, bo siedzi tam trafo z instalacji ochronnej(24V 10A) więc marnuje jego potencjał :D.

    Dodano po 4 [minuty]:

    krzbor wrote:
    Też robiłem podobny zasilacz. To czego mi w nim brakuje i u Ciebie też tego brak, to wyłącznik do podawania napięcia regulowanego. Chodzi o to, aby ustawić napięcie, a następnie je podać na wyjście. Dla układów o małej tolerancji napięć kręcenie gałką przy podawaniu napięcia może się źle skończyć. Znacznie lepiej wyłączyć podawanie napięcia, następnie je ustawić, a później załączyć.

    Też miałem taki problem - w moim zasilaczu tego brakowało. Swoją drogą kilka układów tak przez pomyłkę usmażyłem :D
    Aż w końcu z irytacji dodałem to usprawnienie i szkoda, że nie zrobiłem tego wcześniej bo sprawa banalna.
  • #8
    _._
    Level 9  
    acctr wrote:
    Tak w ogóle, LM358 nie nadaje się jako komparator, gdyż jest to wzmacniacz operacyjny. Komparator to np LM393, równie wiekowy co 358, ale o wiele od neigo szybszy.


    O, jesteś drugą osobą, która zwróciła na to uwagę, jak rysowałem schemat i testował na płytce, to brałem co było pod ręką. Sprawdziłem inwentarz i mam gdzieś LM393N wyprowadzenia i zakres zasilania ma chyba te same więc przetestuje w wolnej chwili czy będzie jakaś różnica.

    // Edit
    Sprawdziłem od razu. Układ NIE działa z LM393, myślę, że to właśnie kwestia impedancji wejść i wyjść.
  • #11
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    _._ wrote:
    Muszę obadać czy da sie go jakoś wykalibrować.

    Na PCB tego "multimetru" są dwa potencjometry montażowe do kalibracji, jeden dla prądu(A) drugi dla napięcia(V).
  • #12
    akajarz
    Level 23  
    _._ wrote:
    Kajox wrote:
    Jak się sprawdza ten woltomierz z amperomierzem? W zakresie do 1A pokazuje cos wogóle poprawnie?


    Podłączyłem własnnie multimetr Uni-T i amperomierz na tym panelu zawyża nieco wynik, niestety nieliniowo. Muszę obadać czy da sie go jakoś wykalibrować. Woltomierz działa w miare poprawnie.


    Chińczycy piszą, żeby ten moduł pomiarowy zasilać z innego źródła napięcia nie połączonego galwanicznie z obwodem mierzonym. Zasil tymczasowo z baterii i zobaczysz że będzie wskazywał idealnie.
  • #13
    tomus2k
    Level 25  
    Użyte LM mają własne zabezpieczenia, po co ten elektroniczny bezpiecznik ?
    Dla ochrony transformatora wystarczył by polimerowy bezpiecznik :idea:
    cyt z noty LM "Each type employs internal current
    limiting, thermal shut down and safe operating area protection, making it essentially indestructible"
  • #15
    _._
    Level 9  
    tomus2k wrote:
    Użyte LM mają własne zabezpieczenia, po co ten elektroniczny bezpiecznik ?


    Zrobiłem bo mogłem, ucze się projektować elektronikę, hobby, bo zawodowo robie co innego ;)
    Trafo ma łącznie jakieś 30VA, a stabilizatory mogą chcieć pociągnąć 4x 1.5A więc dodałem sobie taki obwód, który odcina zasilanie jak obciążenie wzrasta powyżej jakiegoś poziomu. Ze względu na sposób działania i przekaźnik, układ bezpiecznika jest transparentny względem reszty zasilacza i nie wpływa na jego działanie.
  • #16
    tomus2k
    Level 25  
    _._ wrote:

    Trafo ma łącznie jakieś 30VA, a stabilizatory mogą chcieć pociągnąć 4x 1.5A więc dodałem sobie taki obwód, który odcina zasilanie jak obciążenie wzrasta powyżej jakiegoś poziomu. Ze względu na sposób działania i przekaźnik, układ bezpiecznika jest transparentny względem reszty zasilacza i nie wpływa na jego działanie.

    Przeczytaj całą treść mojej poprzedniej wypowiedzi - "bezpiecznik polimerowy".
    Jego właściwości odwzorowałeś w elektronicznym.
  • #17
    acctr
    Level 17  
    Bezpieczniki polimerowe oprócz zalety w postaci prostoty mają szereg wad, typu rezystancja, wpływ temperatury na działanie i ograniczona liczba zadziałań.

    Bezpiecznik taki po ostygnięciu zaczyna przewodzić ponawiając destrukcyjne działanie wynikające z awarii.
  • #18
    Piottr242
    Level 22  
    _._ wrote:
    Trafo ma łącznie jakieś 30VA, a stabilizatory mogą chcieć pociągnąć 4x 1.5A więc dodałem sobie taki obwód, który odcina zasilanie jak obciążenie wzrasta powyżej jakiegoś poziomu. Ze względu na sposób działania i przekaźnik, układ bezpiecznika jest transparentny względem reszty zasilacza i nie wpływa na jego działanie.

    Mnie z całej tej konstrukcji właśnie najbardziej się podoba ten układ bezpiecznika, w tym sposób sterowania diodami świecącymi, można w nim użyć jednej diody dwukolorowej.
    Pytanie tylko - jak się ten ukłąd bezpiecznika resetuje po zadziałaniu? Trzeba wyłączyć i włączyć zasilacz?
  • #19
    _._
    Level 9  
    Piottr242 wrote:
    Mnie z całej tej konstrukcji właśnie najbardziej się podoba ten układ bezpiecznika, w tym sposób sterowania diodami świecącymi, można w nim użyć jednej diody dwukolorowej.
    Pytanie tylko - jak się ten ukłąd bezpiecznika resetuje po zadziałaniu? Trzeba wyłączyć i włączyć zasilacz?


    Automat, wraca do normy po ok 2 sekundach.

    Gdy obciążenie rośnie i przekroczy próg, pot RV1, układ włącza czerwony led i przekaźnik. Układ RC podtrzymuje ten stan, do regulacji czasu służy pot RV2. Gdy układ wróci do normy ale dalej jest obciążenie, to znów rozłączy i tak w kółko aż nie odczepisz zwarcia czy obciążenia.

    Jak kolega @acctr napisał, układ załącza się z (milisekundowym?) opóźnieniem, wyszło przypadkiem, ale akurat myślę, że to zaleta. Bo przy zmiennym obciążeniu, jak mini wiertarka, część energii (np na start silnika) leci z kondensatora 10000uF, co jest ok, a chwilowa szpilka nie aktywuje układu bezpiecznika, chociaż da się to zmienić dokręcając RV1. Natomiast, jak jest zwarcie, czyli VIN spada niemal do potencjału masy, reakcja jest natychmiastowa na wszystkich wyjściach, rozłącza zasilanie stabilizatorów.

    Czas na jaki układ rozłącza obciążenie, można znacząco zwiększyć używając kondensatora C5 o większej pojemności np 22uF lub rezystora R3 o większej rezystancji.
  • #20
    tomus2k
    Level 25  
    acctr wrote:
    Bezpieczniki polimerowe oprócz zalety w postaci prostoty mają szereg wad, typu rezystancja, wpływ temperatury na działanie i ograniczona liczba zadziałań.

    Bezpiecznik taki po ostygnięciu zaczyna przewodzić ponawiając destrukcyjne działanie wynikające z awarii.


    Chyba się kol. właściwości wymieszały bezpiecznika polimerowego z wyłącznikiem termicznym.

    Bezpiecznik polimerowy nie powróci do działania dopóki zwarcie lub przeciążenie nie ustąpi (dodatni współczynnik temperaturowy). Natomiast powróci po zdjęciu obciążenia, jak tylko ostygnie (ok. 20-60 sec ).
    W temperaturze pokojowej jego wewnętrzna rezystancja jest pomijalna i o kilka rzędów wielkości mniejsza niż rezystancja w układach stabilizatorów liniowych - tak więc nie wpływa na stabilizację.
    Co do trwałości i powtarzalności to jest ona wystarczająca aż naaaaaaaadto.
    Jeszcze raz kol. spójrz na schemat opisanego zasilacza warsztatowego i zobacz gdzie w obwodzie umieszczony jest bezpiecznik elektroniczny.
  • #21
    acctr
    Level 17  
    tomus2k wrote:
    Chyba się kol. właściwości wymieszały bezpiecznika polimerowego z wyłącznikiem termicznym.

    Chyba kolega nie zrozumiał o czym napisałem..
    tomus2k wrote:
    jak tylko ostygnie (ok. 20-60 sec )

    a jeśli nie ostygnie?
  • #22
    Marian B
    Level 36  
    Bardzo ładnie zrobione urządzenie. Tylko moim zdaniem jest jeden minus, korzystanie z "napięć" przy uruchamianiu/budowaniu czegokolwiek będzie niezbyt wygodne, mało funkcjonalne. Dużo praktyczniejszym rozwiązaniem byłoby zaopatrzenia każdego wyjścia we własny wyłącznik i kontrolkę włączenia. Takie rozwiązanie jest bardzo wygodne w praktyce i sprawdzone przez wiele lat użytkowania w podobnym zasilaczu który zbudowałem w 1995 roku.
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=3210329#3210329
  • #23
    Piottr242
    Level 22  
    _._ wrote:
    Automat, wraca do normy po ok 2 sekundach.

    Gdy obciążenie rośnie i przekroczy próg, pot RV1, układ włącza czerwony led i przekaźnik. Układ RC podtrzymuje ten stan, do regulacji czasu służy pot RV2. Gdy układ wróci do normy ale dalej jest obciążenie, to znów rozłączy i tak w kółko aż nie odczepisz zwarcia czy obciążenia.

    A jak mierzone jest to obciążenie? Spadkiem napięcia na transformatorze przed stabilizatorami?
  • #26
    _._
    Level 9  
    Piottr242 wrote:
    Czy masz pomysł, jak zmodyfikować Twój układ zabezpieczenia przed przeciążeniem, żeby załączał się po zadziałaniu manualnie przyciskiem, a nie po upłynięciu określonego czasu?


    Tak na szybko, trzeba by to zmontować i przetestować to myśle, że sprzężenie zwrotne wyjścia U2B poprzez diodę z powrotem na wejście (tam gdzie jest kondensator R3 i C5). Jest tam stan niski domyślnie, jak będzie zwarcie to U2A podniesie stan na wysoki (ok 12V), U2B rownież wskoczy na wysoki i dając sprzężenie zwrotne podtrzymasz ten stan. Następnie przycisk i szeregowo rezystor o niewielkiej wartości (~10R) pomiędzy wejściem + U2B a masą powinien rozładować kondensator i przywrócić stan niski, a więc rozłączyć finalnie cewkę.