Я много работаю с низковольтной электроникой, для которой часто требуется изменять напряжение. Мне надоело каждый раз искать аккумуляторы и подбирать к ним нужные резисторы, чтобы лишь проверить небольшой участок цепи. В идеале, я хотел, чтобы можно было быстро и легко выбрать нужное напряжение и проверить устройство. Поэтому я решил сделать регулируемый лабораторный блок питания для тестирования электроники.
Этот блок питания выдает от 1В до 10,7В постоянного тока. Очень легко перестроить блок, чтобы добавить диапазон переменного напряжения, но я никогда его не использую, поэтому не беспокоюсь об этом. Также очень легко обеспечить диапазон 0В-36В, но мне вряд ли когда-либо понадобится более 10 В, поэтому я использовал небольшое количество компонентов, которые можно легко достать.
Есть несколько других линий, доступных блокам питания, таких как: 12В, -12В, 5В, -5В, 3.3В, земля, диапазон напряжения (1-10.7В) и удлинитель для розетки (115В переменного тока). Предел минимальной силы тока на любой из линий составляет 2А, максимальный предел составляет 20А на одной из линий. Я не помню точные пределы для каждой из линий. Это будет зависеть от того, какой конкретный блок питания вы выберете.
Да, я мог бы использовать готовый блок питания и установить только правильную полярность, но мне очень понравилась форма этого корпуса. Если я когда-нибудь захочу поставить его на свой верстак (когда он у меня будет), размер идеально подойдет и будет достаточно места для установки разных модных штуковин, которые я захочу (а именно, измерительные приборы и переключатели вместе с переменной линией).
В любом случае, это отличный инструмент на любом рабочем месте!
Шаг 1: Необходимые материалы
Возможно, у вас уже есть всё, что вам понадобится. Нет необходимости в каких-либо необычных деталях. Вот список материалов и инструментов (с примерными ценами):
- 8 разъемов для полярности (12 руб. / каждый)
- Вольтметр (500 руб.)
- Амперметр (600 руб.)
- Термометр (600 руб.)
- 3-контактный разъем
- Линейный потенциометр на 10 кОм (30 — 200 руб.)
- Ручка для потенциометра (15 руб.)
- Переключатель (огромный выбор, начиная от 30 руб., и заканчивая 500 руб.)
- Светодиодный индикатор (подойдет любой за 2-3 рубля)
- Блок питания (компьютерный) — так же подойдет даже самый маленький (можно найти за 300-500 рублей). Хорошо, если у вас уже есть ненужный.
- Провод (несколько цветов) Я всегда беру с толстым сечением (20 руб. / метр).
- Клей для крепления передней панели
- Макетная плата (60 — 200 рублей.)
- LM317T (10 рублей.)
- 10 мкФ электролитический конденсатор (2 руб.)
- 1 мкФ электролитический конденсатор (2 руб.)
- 0.1 мкФ Керамический конденсатор (1 руб.)
- 1N4001 Диод (x2) (1 руб.)
- 220 Ом резистор (1/4 Вт) (1 руб.)
- Любые дополнительные светодиоды на ваш выбор (любой цвет, любое напряжение и т.д.)
- Вентилятор или два для охлаждения устройства (размер вентилятора должен соответствовать размеру вашего корпуса).
- Паяльник и припой
- Корпус (я использовал коробку от старого роутера, который больше не работает). Просто найдите любой старый корпус, подходящий по размеру.
Шаг 2: Дизайн панели
Подготовьте образец внешнего вида передней части вашей коробки. Я использовал компьютерную программу для разработки макета из компонентов, которые хотел включить. Я начал с панели измерительных приборов (вольтметр, амперметр и термометр), а также разметил место для потенциометра, переключателя, светодиодного индикатора, 3-контактного разъема и разъемов для полярности. Также я наметил все размеры между элементами на панели.
Сделав все наброски от руки, я перенес весь чертеж в AutoCAD, указав все необходимые параметры. Сохранив проект в формате «.dxf», я отправился в местный «фаблаб» (если вы не знаете, что такое «фаблаб», обязательно узнайте и найдите его в своем городе!) и вырезал лазером свою панель из необычного пластика. Он прочный, долговечный, трудно режется, не проводит ток, слегка гибкий и гладко-черный. Идеальный набор свойств для лицевой панели!
С моей новой великолепной лицевой панелью я продолжил работу над внутренней частью мощного лабораторного блока питания.
Шаг 3: Открываем коробку!
Распотрошите старую коробку (если вы не используете готовый блок питания). Вам нужно будет устанавливать новые компоненты максимально плотно, использовать каждый свободный миллиметр. Убедитесь, что ни один из металлических выводов или конденсаторов в блоке питания не касается корпуса. Используйте изоленту или пенопласт или любой другой изолятор, чтобы предотвратить ненужные контакты с корпусом.
Как только новый блок питания будет собран, либо заклейте его, либо прикрутите, в зависимости от того, какой у вас корпус. Горячий клей также подойдет (он не проводит ток). Не нужно закручивать корпус намертво, достаточно небольшого усилия. Мой крепится винтами, поэтому здесь мне повезло!
Теперь следует подумать о том, как вы будете протягивать провода, чтобы соединить все компоненты.
Шаг 4: Монтируем лицевую панель
Я буду использовать полиуретановый клей. Он мне нравится.
Во-первых, давайте модифицируем переднюю панель коробки. Моя панель была из листового металла. Я провел некоторые измерения, а затем сделал пару опорных рамок, чтобы вырезать нужные отверстия, оставив на задней части лишь несколько наконечников (см. Рисунок).
Возьмите дремель и круг для метала, и повеселитесь, наблюдая за искрами. Не забудьте надеть защитные очки! Попадание искр на кожу причиняет боль и раздражение. Защитой не стоит пренебрегать. Перчатки тоже будут не лишними. При резке я держал металлические части плоскогубцами. Это нужно для того, чтобы предотвратить попадание металлической стружки на руки, чтобы не обжечься, т. к. металл сильно нагреется, и чтобы защитить руку в случае, если режущий круг сломается. Для этого же нужны и перчатки.
Затем поместите лицевую панель на новую переднюю раму. Если она не влезает по размеру, немного срежьте или сточите края.
На следующем этапе сборки лабораторного блока питания из китайских модулей я понял, что лучше бы я сделал всё иначе. Нужно было сначала прикрепить провода изнутри, а только потом устанавливать переднюю панель. Не повторяйте моих ошибок!
Теперь нужно приклеить лицевую панель со всеми ее компонентами, прикрепленными к ней, к металлической раме, которую вы уже разрезали. Убедитесь, что клей попал туда, где вам еще нужно будет паять или в места, которые вы планируете снова разбирать. Не нужно лить слишком много клея, лучше делать всё в несколько этапов и не торопиться, чем переделывать всё заново.
Шаг 5: Схема проводов
Я думал, что из-за размеров моего ящика это будет несложно, но оказалось, всё не так просто. Особенно сложно делать проводку в тех местах, где панель стоит слишком близко к элементам блока. С другой стороны корпуса получилось довольно пусто.
Во-первых, я сделал эскиз общей схемы, который вы можете видеть на картинке сверху. Разместить амперметр в комбинации с вольтметром было самым сложным (на самом деле не таким уж и сложным), потому что для них нужно перестроить всю линию земли. В схеме довольно понятно, как это нужно сделать. Поскольку амперметр должен быть соединен с землей, я просто установил его перед заземленными разъемами, связанными с землей блока питания. Я убрал с этой линии вентиляторы и светодиодные индикаторы, чтобы они не влияли на показания.
На измерительные приборы я провел все необходимое для заземления, а также 5-вольтовую линию для питания светодиодов (она также исключена из линии измерения, чтобы не портить показания), поэтому каждая из этих линий должна направляться в блок питания. Кроме того, вольтметр должен измерять напряжение на линии переменного напряжения, поэтому его нужно подключить к разъему «VAR».
Затем каждый из оставшихся разъемов был подключен к соответствующим линиям блока. Здесь всё просто и понятно.
Наконец, необходимо спроектировать цепь переменного напряжения. У меня есть много вариантов, которые я мог бы использовать, но потом мне пришло в голову: «Почему бы просто не сделать её максимально дешевой и простой?». Я почти всё время работаю только с низким напряжением 1 — 10В, поэтому почему бы просто не использовать самые дешевые компоненты, которые лежат под рукой. Для схемы, которая находится выше, я использовал LM317. Я не буду объяснять, почему сделал именно так, потому что не силен в объяснениях. Я уверен, найдутся люди, которые смогут придумать вариант получше. Если вы хотите вариант попроще, то можете использовать мой.
Небольшое обозначение всех проводов по цветам (в сочетании с первым изображением для этого шага)
- Синий = -12В. Подключается к разъему -12В.
- Желтый = + 12В. Подключается к разъему +12В и к V «in» на плате LM317.
- Красный = + 5В. Подключается к разъему +5В. Также подключите к вентиляторам, светодиодам и панели измерительных приборов. (к амперметру подключите тонкий красный провод, а не толстый)
- Белый = -5В. Подключается к разъему -5В.
- Оранжевый = 3,3 В. Подключается к разъему 3.3В (также можно запитать от них светодиоды)
- Черный = земля (0 В). Подключается к разъему GND. Также подключается к многим другим элементам (см. схему)
- Фиолетовый = 5В (режим ожидания). Эта линия активна (5В), когда блок питания выключен. Таким образом, светодиод, подключенный к фиолетовому кабелю, всегда будет гореть, даже если переключатель находится в выключенном положении. Если эта линия вам не нужна, провод можно не подключать.
- Зеленый = включение питания. Это линия переключателя. Чтобы любой блок питания включился (как правило), вам нужно замкнуть зеленый провод с землей. Так что этот провод идет к переключателю (направление и полярность не имеют значения)
- Серый = «питание в норме». Просто не трогайте этот провод.
Шаг 6: Последние штрихи
Перед окончательной сборкой детали можно покрасить. Также можно сделать подсветку внутри корпуса (я установил синий светодиод просто для красоты). Проверьте, чтобы вентиляторы работали. Удостоверьтесь, разъемы не проваливаются в корпус. В общем, перед сборкой нужно проверить каждый компонент. Если всё собрано верно, аппарат должен заработать.
Теперь у меня есть замечательный регулируемый лабораторный блок питания, находящийся прямо на моем столе. Он хорошо сочетается с моей паяльной станцией, лампами и другими электронными приборами, которыми я пользуюсь.
