Alimentatore da laboratorio fai da te. Alimentazione elettrica fatta in casa: schemi, istruzioni

È facile realizzare un alimentatore da laboratorio con le proprie mani, se si ha la capacità di maneggiare un saldatore e si comprendono i circuiti elettrici. A seconda dei parametri della sorgente, è possibile utilizzarlo per caricare le batterie, collegare praticamente qualsiasi apparecchiatura domestica, utilizzare per esperimenti ed esperimenti durante la progettazione di dispositivi elettronici. La cosa principale durante l'installazione è l'uso di schemi collaudati e la qualità di costruzione. Più affidabile è il caso e le connessioni, più conveniente è lavorare con la fonte di alimentazione. È auspicabile disporre di regolazioni e strumenti per il controllo della corrente e della tensione di uscita.

Il più semplice alimentatore fatto in casa

Se non si dispone di competenze nella produzione di apparecchi elettrici, è meglio iniziare con il più semplice, passando gradualmente a strutture complesse. La composizione della più semplice fonte di tensione costante:

1. Trasformatore con due avvolgimenti (primario - per connettersi alla rete, secondario - per connettere i consumatori).
2. Uno o quattro diodi per la rettifica della corrente alternata.
3. Condensatore elettrolitico per il taglio della componente variabile del segnale di uscita.
4. Cavi di collegamento

Nel caso in cui ne usi uno nello schema diodo a semiconduttore, quindi ottenere un raddrizzatore a mezza onda. Se si utilizza un gruppo diodi o un circuito a ponte, l'alimentazione è denominata onda intera. La differenza nel segnale di uscita - nel secondo caso, meno ripple.

Un tale alimentatore fatto in casa è buono solo nei casi in cui è necessario collegare dispositivi con una singola tensione operativa. Quindi, se sei impegnato nella progettazione o riparazione di componenti elettronici per autoveicoli, è preferibile scegliere un trasformatore con una tensione di uscita di 12-14 volt. Il numero di spire dell'avvolgimento secondario dipende dalla tensione di uscita e la forza corrente dipende dalla sezione del filo utilizzato (maggiore è lo spessore, maggiore è la corrente).

Come fare il potere bipolare?

Tale sorgente è necessaria per garantire il funzionamento di alcuni microcircuiti (ad esempio amplificatori di potenza e basse frequenze). L'unità di alimentazione bipolare si distingue per la seguente caratteristica: ha un polo negativo in uscita, uno positivo e uno comune. Per implementare questo schema, è necessario utilizzare un trasformatore, il cui avvolgimento secondario ha un'uscita media (e il valore della tensione alternata tra il centro e l'estremo dovrebbe essere lo stesso). Se non è presente un trasformatore che soddisfi questa condizione, è possibile eseguire l'upgrade di tutti quelli che dispongono di un avvolgimento di rete valutato per 220 volt.

Rimuovere l'avvolgimento secondario, ma prima misurare la tensione su di esso. Contare il numero di giri e dividere per voltaggio. Il numero risultante è il numero di giri necessari per generare 1 volt. Se è necessario disporre di un alimentatore bipolare con una tensione di 12 volt, è necessario avvolgere due avvolgimenti identici. Collegare l'inizio di uno alla fine del secondo e collegare questo punto medio al filo comune. I due terminali del trasformatore devono essere collegati al gruppo diodi. Differenza da una fonte unipolare - è necessario utilizzare 2 condensatori elettrolitici collegati in serie, il punto centrale è collegato alla custodia del dispositivo.

Regolazione della tensione in alimentazione unipolare

L'attività potrebbe non sembrare molto semplice, ma è possibile realizzare un alimentatore regolabile assemblando un circuito da uno o due transistor a semiconduttore. Ma è necessario installare almeno un voltmetro in uscita per monitorare la tensione. A tale scopo, è possibile utilizzare il comparatore con un intervallo di misurazione accettabile. È possibile acquistare un multimetro digitale economico e adattarlo alle proprie esigenze. Per fare ciò, sarà necessario smontarlo, installare la posizione dell'interruttore richiesta usando la saldatura (con un intervallo di variazione di tensione di 1-15 volt, il dispositivo deve essere in grado di misurare tensioni fino a 20 volt).

L'alimentazione regolabile può essere collegata a qualsiasi apparecchio elettrico. All'inizio, è necessario solo impostare il valore di tensione richiesto per non disabilitare i dispositivi. La variazione di tensione viene effettuata utilizzando un resistore variabile. Sei libero di scegliere il suo design da solo. Potrebbe anche essere un dispositivo di tipo a cursore, la cosa principale è la conformità con la resistenza nominale. Per rendere l'alimentatore comodo da usare, è possibile installarlo resistenza variabile accoppiato con un interruttore. Questo eliminerà l'interruttore a levetta in eccesso e faciliterà la disconnessione dell'apparecchiatura.

Regolazione della tensione in una fonte bipolare

Questo design sarà più complicato, ma può essere implementato abbastanza velocemente con tutti gli elementi necessari. Non tutti possono realizzare un semplice alimentatore da laboratorio, e anche uno bipolare e con regolazione di tensione. Lo schema è complicato dal fatto che l'installazione richiede non solo un transistor a semiconduttore che funziona in modalità chiave, ma anche amplificatore operazionale diodi zener. Quando si saldano i semiconduttori, fare attenzione: cercare di non riscaldarli troppo, poiché la gamma di temperature consentite è estremamente ridotta. Quando si surriscalda eccessivamente, i cristalli di germanio e silicio vengono distrutti, di conseguenza, il dispositivo cessa di funzionare.

Quando crei un alimentatore da laboratorio con le tue mani, ricorda un dettaglio importante: i transistor devono essere montati su un radiatore in alluminio. Più potente è la fonte di energia, maggiore deve essere l'area del radiatore. Prestare particolare attenzione alla qualità della saldatura e dei fili. Per i dispositivi a bassa potenza è consentito l'uso di fili sottili. Ma se la corrente di uscita è elevata, è necessario utilizzare cavi con isolamento spesso e un'ampia sezione trasversale. La sicurezza e l'usabilità del dispositivo dipendono dall'affidabilità della commutazione. Anche un cortocircuito nel circuito secondario può causare un incendio, quindi durante la produzione dell'alimentatore, è necessario prestare attenzione per proteggerlo.

Regolazione della tensione in stile retrò

Sì, questo è esattamente il modo di chiamare la regolazione in modo simile. Per implementarlo è necessario riavvolgere l'avvolgimento secondario del trasformatore e trarre diverse conclusioni a seconda di quale fase del cambio di tensione e dell'intervallo necessario. Ad esempio, un alimentatore da laboratorio 30 V 10 A con incrementi di 1 volt dovrebbe avere 30 derivazioni. Un interruttore deve essere installato tra il raddrizzatore e il trasformatore. È improbabile che venga trovato su 30 posizioni e, in tal caso, le sue dimensioni saranno molto grandi. Per l'installazione in un piccolo contenitore, non è chiaramente adatto, quindi è meglio utilizzare tensioni standard per la produzione: 5, 9, 12, 18, 24, 30 volt. Questo è abbastanza per un uso conveniente del dispositivo nell'officina di casa.

Per produrre e calcolare l'avvolgimento secondario del trasformatore, è necessario eseguire quanto segue:

1. Determina quale voltaggio sta andando a un giro dell'avvolgimento. Per comodità, vento 10 giri, accendere il trasformatore nella rete e misurare la tensione. Dividere il valore risultante per 10.
2. Avvolgere l'avvolgimento secondario dopo aver scollegato il trasformatore dalla rete. Se hai scoperto che un turno raccoglie 0,5 V, quindi per ottenere 5 V devi effettuare un ritiro dal 10 ° turno. E secondo uno schema simile, fare tap per il resto dei valori di tensione standard.

Fare un tale alimentatore da laboratorio con le proprie mani è per tutti e, soprattutto, non è necessario saldare il circuito a transistor. Collegare i terminali dell'avvolgimento secondario all'interruttore in modo che i valori di tensione cambino da basso ad alto. L'uscita centrale dell'interruttore è collegata al raddrizzatore, l'uscita inferiore del trasformatore secondo lo schema è alimentata al caso del dispositivo.

Caratteristiche degli alimentatori switching

Tali schemi sono utilizzati in quasi tutti i dispositivi moderni: nei caricabatterie dei telefoni, nelle unità di alimentazione di computer e TV, ecc. alimentazione elettrica, impulso in particolare, risulta essere problematico: troppe sfumature devono essere prese in considerazione. In primo luogo, uno schema relativamente complesso e un difficile principio di funzionamento. In secondo luogo, la maggior parte del dispositivo funziona ad alta tensione, che è uguale a quella che fluisce nella rete. Guarda i nodi principali di un tale alimentatore (ad esempio, computer):

1. Unità di rete raddrizzatore, progettata per convertire la tensione CA da 220 volt a CC.
2. Un inverter che converte la tensione CC in segnali ad onda quadra con alta frequenza. Questo include anche un tipo speciale di trasformatore di impulsi, che riduce la tensione per alimentare i componenti del PC.
3. Gestione responsabile del corretto funzionamento di tutti gli elementi dell'alimentazione.
4. Stadio di amplificazione progettato per amplificare i segnali del controller PWM.
5. L'unità di stabilizzazione e rettifica della tensione degli impulsi di uscita.

Nodi ed elementi simili sono presenti in tutti gli alimentatori switching.

Alimentazione dal computer

Il costo anche di un nuovo alimentatore, installato nei computer, è piuttosto basso. Ma hai un progetto finito, non puoi nemmeno costruire il telaio. Uno svantaggio è che all'uscita sono disponibili solo valori di tensione standard (12 e 5 volt). Ma per il laboratorio di casa questo è abbastanza. L'alimentatore da laboratorio ATX è popolare perché non è necessario apportare grandi modifiche. E più semplice è il design, meglio è. Ma ci sono "malattie" in tali dispositivi, ma possono essere curati abbastanza semplicemente.

Spesso non riescono i condensatori elettrolitici. L'elettrolito scorre da loro, può essere visto anche ad occhio nudo: uno strato di questa soluzione appare sul circuito stampato. È gel o liquido, alla fine si solidifica e diventa solido. Per riparare l'alimentatore da laboratorio dall'unità di alimentazione del computer, è necessario installare nuovi condensatori elettrolitici. Il secondo fallimento, che è molto meno comune, è la rottura di uno o più diodi a semiconduttore. Un sintomo è un guasto di un fusibile montato su un circuito stampato. Per riparare è necessario suonare tutti i diodi installati nel circuito del ponte.

Modi per proteggere gli alimentatori

Il modo più semplice per proteggersi è installare i fusibili. È possibile utilizzare una tale unità di potenza da laboratorio con protezione, senza timore che si verifichi un incendio a causa di un cortocircuito. Per implementare questa soluzione, è necessario installare due fusibili nel circuito di alimentazione di rete. Devono essere presi a una tensione di 220 volt e una corrente dell'ordine di 5 ampere per dispositivi a bassa potenza. All'uscita dell'alimentatore dovrebbero essere installati i fusibili con i parametri appropriati. Ad esempio, quando si protegge un circuito di uscita con una tensione di 12 volt, è possibile utilizzare i fusibili utilizzati nelle automobili. Il valore corrente viene selezionato in base alla potenza massima del consumatore.

Ma nel cortile - l'era dell'alta tecnologia, e fare protezione con le micce dal punto di vista economico non è molto redditizio. È necessario eseguire la sostituzione di elementi dopo ogni accidentale pascolo dei cavi di alimentazione. Come opzione - invece dei soliti fusibili per installare i fusibili autoripristinanti. Ma hanno una piccola risorsa: possono servire fedelmente per diversi anni e possono fallire dopo 30-50 interruzioni. Ma l'unità di potenza di laboratorio 5A, se montata correttamente, funziona correttamente e non richiede dispositivi di protezione aggiuntivi. Gli elementi non possono essere definiti affidabili, spesso gli elettrodomestici sono in rovina a causa della rottura di tali fusibili. L'uso di un relè o di un circuito a tiristori è molto più efficace. Come dispositivo di arresto di emergenza, è possibile utilizzare anche triac.

Come rendere il pannello frontale?

La maggior parte del lavoro è il design dell'alloggiamento, non l'assemblaggio del circuito elettrico. Dovrai armarti di un trapano, file e, se necessario, colorare anche il settore della vernice. È possibile creare un alimentatore fatto in casa in base al corpo di qualsiasi dispositivo. Ma se c'è l'opportunità di acquistare il foglio di alluminio, allora se vuoi, realizzerai un bel telaio che ti servirà per molti anni. Per prima cosa, disegna uno schizzo in cui inserisci tutti gli elementi del disegno. Prestare particolare attenzione al design del pannello frontale. Può essere realizzato in alluminio sottile, solo dall'interno è possibile effettuare il rinforzo - avvitarlo agli angoli in alluminio, che sono utilizzati per conferire maggiore rigidità alla struttura.

Il pannello frontale deve essere dotato di fori per l'installazione. strumenti di misura LED (o lampadine a incandescenza), terminali collegati all'uscita dell'alimentatore, scatola dei fusibili (se si sceglie questa opzione di protezione). Se l'aspetto del pannello frontale non è molto attraente, allora dovrebbe essere dipinto. Per fare questo, sgrassare e levigare l'intera superficie per brillare. Prima di iniziare la colorazione, realizzare tutti i fori necessari. Applicare 2-3 strati di primer su una superficie riscaldata, lasciare asciugare. Successivamente, applica tanti strati di vernice. Come smalto è necessario applicare la vernice. Di conseguenza, un potente propulsore da laboratorio a causa della vernice e la lucentezza risultante appariranno belli e attraenti, adattandosi all'interno di qualsiasi officina.

Come realizzare un telaio per l'alimentazione?

Solo quella costruzione completamente realizzata in modo indipendente sarà bellissima. Ma come materiale, puoi usare qualsiasi cosa: dal foglio di alluminio e finendo con i casi dei personal computer. È necessario considerare attentamente l'intera struttura per evitare situazioni impreviste. Se gli stadi di uscita richiedono un ulteriore raffreddamento, installare un dispositivo di raffreddamento per questo scopo. Può funzionare in modo permanente con il dispositivo acceso e in modalità automatica. Per implementare quest'ultimo, è meglio utilizzare un semplice microcontrollore e un sensore di temperatura. Il sensore monitora il valore della temperatura del radiatore e il microcontrollore contiene il valore al quale è necessario attivare il flusso d'aria. Anche un alimentatore da laboratorio 10A, la cui potenza è piuttosto grande, funzionerà stabilmente con un tale sistema di raffreddamento.

Per soffiare hai bisogno di aria dall'esterno, quindi dovrai installare un radiatore e un radiatore sul retro dell'alimentatore. Per garantire la rigidità del telaio, utilizzare gli angoli in alluminio, dai quali si forma prima uno "scheletro", quindi installare la pelle su di esso - piastre realizzate con lo stesso alluminio. Se possibile, quindi collegare gli angoli con la saldatura, questo aumenterà la forza. La parte inferiore del telaio deve essere robusta, poiché è montata su un trasformatore di alimentazione. Maggiore è la potenza, maggiore è la dimensione del trasformatore, maggiore è il suo peso. Ad esempio, è possibile confrontare l'alimentatore da laboratorio 30 V 5 A e un design simile, ma a 5 volt e una corrente dell'ordine di 1 A. In quest'ultimo, le dimensioni saranno molto più piccole e il peso è insignificante.

Deve esserci uno strato isolante tra i componenti elettronici e la custodia. È necessario farlo esclusivamente per te stesso, in modo che, in caso di rottura accidentale del filo all'interno dell'unità, non si verifichi un cortocircuito. Prima di installare la pelle sullo "scheletro", passa il suo isolamento. Puoi attaccare un cartone spesso o un nastro adesivo spesso. La cosa principale è che il materiale non conduce elettricità. Con questa raffinatezza, la sicurezza è migliorata. Ma il trasformatore può produrre un ronzio sgradevole, che può essere eliminato fissando e dimensionando le piastre del nucleo, nonché installando tra l'involucro e il telaio dei cuscinetti in gomma. Ma ottieni il massimo effetto solo combinando queste soluzioni.

Riassumendo

In conclusione, vale la pena ricordare che tutti i lavori di installazione e test sono eseguiti in presenza di tensione potenzialmente letale. Pertanto, è necessario pensare a se stessi: nella stanza, assicurarsi di installare interruttori di circuito abbinati a dispositivi di spegnimento di protezione. Anche se tocchi la fase, non avrai una scossa elettrica, perché la protezione funzionerà.

Quando si lavora con unità di alimentazione a impulsi di computer, osservare le precauzioni di sicurezza. I condensatori elettrolitici che sono nel loro design per un lungo periodo dopo lo spegnimento sono in diretta. Per questo motivo, prima di iniziare le riparazioni, scaricare i condensatori collegando i loro cavi. Non essere spaventato solo dalla scintilla, non danneggerà te o gli strumenti.

Quando realizzi un generatore di laboratorio con le tue mani, presta attenzione a tutti i dettagli. Dopo tutto, la cosa principale per te è garantire un lavoro stabile, sicuro e conveniente. E questo può essere raggiunto solo nel caso in cui tutte le piccole cose siano attentamente pensate, non solo nel circuito elettrico, ma anche nel caso del dispositivo. I dispositivi di controllo nella struttura non saranno superflui, quindi installali per avere un'idea, ad esempio, quale corrente viene consumata dal dispositivo che hai assemblato nel tuo laboratorio di casa.