Эквивалент нагрузки для проверки источников питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Многие радиолюбители, собирая источники питания для различных устройств, сталкиваются с необходимостью проверить их перед использованием по назначению. Предлагаемый прибор позволяет автоматически определять максимальный ток нагрузки источника по 5-процентному спаду его выходного напряжения либо снимать нагрузочную характеристику вручную.

Однажды у меня возникла необходимость проверить выходные параметры блока питания. Не обнаружив в своих запасах подходящих нагрузочных резисторов, я решил собрать транзисторный регулируемый эквивалент нагрузки. Поскольку описания готовой конструкции найти не удалось, я решил разработать и собрать такой прибор самостоятельно.

Технические характеристики

• Максимальное напряжение проверяемого источника, В .....30
• Порог срабатывания токовой защиты, А.......9
• Напряжение питания эквивалента, В.......15...30
• Потребляемый ток, мА.......250

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема эквивалента нагрузки представлена на рис. 1. Им управляет микроконтроллер DD1, благодаря чему стало возможным отображать на ЖКИ HG1 напряжение проверяемого источника и отдаваемый им ток.

После включения эквивалента программа микроконтроллера в течение 3 с выводит на ЖКИ номер своей версии, после чего включает светодиод зеленого цвета свечения HL2, сигнализируя о готовности к работе. Теперь можно подключить вход эквивалента к выходу проверяемого источника. После короткого нажатия на кнопку SB1 "+" прибор перейдет в ручной режим работы, если же удерживать ее нажатой не менее 0,5 с, будет включен автоматический режим.

В автоматическом режиме прежде всего замеряется напряжение проверяемого источника на холостом ходу, затем ток нагрузки постепенно увеличивается, пока напряжение не снизится на 5 % или ток не достигнет предела 9 А.

Напряжение, поступающее от проверяемого источника, понижается резистивным делителем R1R2 для измерения значения, допустимого для встроенного в микроконтроллер DD1 АЦП. Повторитель напряжения на ОУ DA2.1 имеет низкое выходное сопротивление, что необходимо для правильной работы АЦП.

Регулируемой нагрузкой проверяемого источника служит транзистор VT3. На его базу через повторитель на ОУ DA1.1, делитель напряжения R5R3 и эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 поступает выделенная интегрирующей цепью R6C1 постоянная составляющая импульсов, формируемых микроконтроллером на выходе RC2. Чем больше коэффициент заполнения импульсов (отношение их длительности к периоду повторения), тем больше постоянная составляющая, тем сильнее открыт транзистор VT3 и больше ток нагрузки проверяемого источника. Пропорциональное этому току напряжение, снятое с резистора R7, усилитель на ОУ DA2.2 доводит до приемлемого для АЦП микроконтроллера значения.

В автоматическом режиме программа постепенно увеличивает длительность импульсов, и ток растет, пока напряжение проверяемого источника не снизится на 5 % относительно исходного. Далее рост тока прекращается, и на ЖКИ можно прочитать установившиеся значения напряжения и тока. В ручном режиме ток нагрузки регулируют нажатиями на кнопки SB1 "+" и SB2"-", считывая значения напряжения и тока с индикатора HG1.

В отсутствие перегрузки по току на выходе RC7 установлен высокий уровень напряжения. Поэтому полевой транзистор VT2 открыт и не влияет на работу устройства. Но как только ток превысит предельное значение 9 А, микроконтроллер установит на выходе RC7 низкий уровень напряжения и транзистор VT2 закроется, разорвав цепь нагрузки проверяемого источника. На ЖКИ появится сообщение о перегрузке.

Чтобы после устранения причины перегрузки вернуть эквивалент в рабочий режим, следует нажать на кнопку SB1. Микроконтроллер вновь установит на выходе RC7 высокий уровень, открыв этим транзистор VT2.

За измерением и выводом на ЖКИ значений напряжения и тока в программе следует измерение датчиком BK1 температуры теплоотвода, на котором установлены транзисторы VT2 и VT3. Это оказалось очень важным, так как при неизменном токе базы ток коллектора транзистора VT3 сильно растет с повышением температуры. В зависимости от измеренного значения температуры теплоотвода программа делает следующее:

1. Если температура не превышает 35 °C, устанавливает на выходах RC5 и RC6 микроконтроллера низкие логические уровни. Транзисторы VT4 и VT5 закрыты, вентилятор M1 выключен.

2. Если температура находится в интервале 35...56 оС, устанавливает на выходе RC5 высокий, а на выходе RC6

низкий уровень, открывая транзистор VT4 и включая первую скорость вентилятора M1.

3. Если температура выше 56 оС, устанавливает на выходе RC5 низкий, а на выходе RC6 высокий уровень, закрывая транзистор VT4, открывая VT5 и включая этим вторую (повышенную) скорость вращения вентилятора.

4. Если температура превысила 70 оС, устанавливает низкий уровень на выходе RC7, закрывая этим транзистор VT2 и прерывая ток нагрузки проверяемого источника. Кроме того, она выключает зеленый светодиод HL2 и включает красный HL1. Вентилятор продолжает работать, охлаждая транзисторы, а на ЖКИ появляется сообщение "Перегрев идет продувка" и ведется отсчет времени до завершения этой операции. После сообщения "Продувка завершена" эквивалент переходит в обычный режим, замкнув цепь нагрузки проверяемого источника, выключив красный светодиод HL1 и включив зеленый HL2.

Кроме измеренных значений тока и напряжения, на ЖКИ HG1 выводится значение регистра CCPR1L микроконтроллера, от которого зависит длительность формируемых импульсов. Оно косвенно характеризует степень открытия регулирующего ток транзистора VT3. Каждые 250 мкс проверяется, не превысил ли ток 9 А. Если это произошло, цепь нагрузки проверяемого источника разрывается.

Рис. 2

Прибор собран на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, изображенной на рис. 2. В нем можно использовать любые постоянные резисторы мощностью 0,125 Вт, например МЛТ. Резистор R7 - SQP-10 или другой проволочный мощностью 10 Вт. Если планируется применять прибор для проверки тока свыше 5 А, этот резистор желательно снабдить теплоотводом. Подстроечные резисторы R10 и R16 - импортные PV37W. Конденсаторы С1 - С3, С5 - оксидные фирмы Jamicon, остальные - керамические.

Транзисторы VT2 и VT3 установлены отдельно от платы на теплоотводе от процессора Pentium 4. От него же использован и двухскоростной вентилятор M1. Провода, соединяющие транзисторы VT2 и VT3 с платой и между собой, должны иметь сечение не менее 1 мм2. Рядом с транзисторами на теплоотводе закреплен датчик температуры BK1. Вместо указанного на схеме датчика DS18S20 можно использовать DS1820.

Для интегральных стабилизаторов DA3 и DA4 теплоотвод не требуется. Ток, потребляемый эквивалентом нагрузки от источника его питания, не превышает 250 мА и расходуется в основном на подсветку табло ЖКИ. При замене индикатора указанного на схеме типа на WH1602D можно подборкой резистора R17 уменьшить ток потребления до 90 мА. Если же совсем отключить подсветку, он снизится еще больше.

Налаживание эквивалента выполняется в следующем порядке. Прежде всего, к его входу подключают источник постоянного напряжения 10.12 В, значение которого измерено как можно точнее цифровым вольтметром. Переведя эквивалент в ручной режим, убеждаемся, что значение напряжения на его ЖКИ совпадает с показаниями цифрового вольтметра. Различие устраняем подборкой резистора R1.

Для калибровки измерителя тока включаем последовательно между источником напряжения и эквивалентом нагрузки амперметр. Установив в этой цепи ток около 2 А, сравниваем его показания со значением, выведенным на ЖКИ эквивалента. С помощью под-строечного резистора R10 добиваемся совпадения. Далее, увеличивая и уменьшая ток нажатиями на кнопки SB1 и SB2, убеждаемся, что показания совпадают во всем интервале его изменения. После этого фиксируем движок подстроечного резистора R10 быстро сохнущим лаком.

В завершение - один совет. После того как все детали впаяны в печатную плату, необходимо тщательно удалить с нее остатки флюса (канифоли). Как оказалось, создаваемые ими утечки между печатными проводниками могут нарушить правильную работу прибора. Обнаружив такие нарушения, я проверил все печатные проводники платы на взаимные замыкания и обрывы, но не обнаружил их. А после промывки все проблемы исчезли. Я использовал растворитель "Титан", который выпускается в форме аэрозоля и прекрасно удаляет остатки флюса.

Заданные в программе пороги уменьшения напряжения проверяемого устройства под нагрузкой и срабатывания токовой защиты можно изменить, но для этого требуется вмешательство в исходный текст программы (имеющийся в приложении файл rez.asm). Информация о порогах записана в его первых строках, как показано в таблице.

Имеющиеся там значения обязательно должны быть выражены целыми числами: ток - в миллиамперах, снижение напряжения - в процентах. Внеся изменения, программу следует оттранслировать заново и загрузить в память микроконтроллера полученный HEX-файл.

Файл печатной платы в формате Sprint Layout и программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/06/rez.zip.

Автор: Кулдошин

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Влагоустойчивый динамик Braven 855s 30.07.2013 Компания Braven представила новый компактный динамик 855s, предназначенный для использования вдали от цивилизации и там, где обычным динамикам может быть причинен непоправимый вред. Он защищен от попадания воды благодаря специальному прорезиненному корпусу, так что его можно смело брать с собой на отдых. Для работы Braven 855s совершенно не требуются провода - с источником звука, которым может являться даже сотовый телефон, он соединяется прямо по воздуху, используя для этого технологию Bluetooth. В этом случае расстояние между источником и динамиком не должно превышать 10 метров. Мощность Braven 855s с учетом его компактных размеров очень неплохая - ровно 20 ватт. К нему модно подключаться и по проводу, так как в наличии имеется 3,5-миллиметровый вход. Корпус, напомним, защищен от воды и соответствует спецификации IPX3. Время автономной работы динамика составляет 20 часов, и он может выступать в качестве зарядного устройства для смартфонов и другой карманной техники. И еще одна замечательная особенность Braven 855s: его можно использовать в качестве гарнитуры, благодаря имеющемуся в нем встроенному микрофону. Опять же, для связи с мобильником можно задействовать модуль Bluetooth. Рекомендованная производителем розничная цена составит ровно 300 долларов США.

Другие интересные новости:

▪ Низкотемпературный рекорд для квантовых устройств

▪ Морские смарт-часы Garmin Quantix 5

▪ Технология латексной печати на жестких носителях

▪ Сварка металла и стекла

▪ Дроны автоматически вылетят к месту перестрелки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы первой медицинской помощи (ОПМП). Подборка статей

▪ статья Эймос Бронсон Олкотт. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какой знаменитый конструктор электрогитар сам не умел играть на гитаре? Подробный ответ

▪ статья Медсестра перевязочной. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Системы современных ветродвигателей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Открытка с секретом. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025