Портативний блок живлення для перевірки схем
У статті розповідаємо про збір портативного блоку живлення для перевірки схем, з якими проблемами можна зіткнутися під час збору, а також окремо поговоримо про тепловиділення.
Був час, коли я намагався популяризувати заняття електронікою серед школярів. У той час я їздив дитячими оздоровчими таборами і брав участь у проведенні, тоді ще перших, наукових шкіл в Україні. Час був цікавий, і я багато виніс після цього періоду життя. Крім наукових шкіл був Фестиваль Наук у МДУ, куди я намагаюся заїжджати щороку.
Наближався черговий фестиваль наук. За домовленістю з організаторами я проводив майстер клас із паяння простих симетричних мультивібраторів. Під час підготовки до заходу я несподівано став перед проблемою: я не маю маленького компактного і надійного лабораторного блоку живлення для перевірки схем, які люди зберуть на майстер-класі. Проблема стела мені ясна приблизно за 3-4 дні до початку Фестивалю, і я вирішив нашвидкуруч зібрати надійний блок живлення зі стандартними рівнями позитивної напруги: 5, 9 і 12 В.
Малюнок 1. Фінальний вид блоку живлення (2013р)
Проблеми, що постали переді мною:
• Блок живлення могли впустити
• Блок живлення могли закоротити
• У розетці могло просто не бути напруги (ми пару разів виявлялися відключеними від електрики)
• Потрібна висока стабільність роботи (планувалося використовувати його надалі)
• Компактність, щоб легко поміщатись у кишеню.
По-доброму, треба було б зробити корпус, але я вирішив, що і так нормально виглядає і додає антуражу цьому майстер-класу. Додатковим плюсом було те, що це економило час, якого в нас було впритул, плюс бачили, що ми не тільки щось розповідаємо.гарне, але й руками щось робити вміємо. Рішення схемотехнічне.
Так як подібні блоки я вже робив, то через брак часу та ресурсів я вирішив взяти частину деталей зі старого блоку живлення, зібравши все на 1 платі, зробивши компактно. Але для живлення пристроїв на мікроконтролерах потрібно кілька рівнів живлення, тому що навіть логіка буває 3.3, 5, 9, 12 та 15 вольт. Ця проблема, а також проблема з кз, вирішилася завдяки інтегральним стабілізаторам: кр142ен5а (L7805), 7809 та 7812. Усі вони дозволять струми до 1 А, а це граничні параметри литого трансформатора, що я знайшов. Усі дані мікросхеми випускаються у корпусі ТО-220, який показаний малюнку 2.
Малюнок 2. Крінка.
У результаті я трохи помучився з підбором конденсаторів і намалював таку схему:
Малюнок 3. Можлива схема блоку живлення
Мінус беремо із землі. Це четвертий роз'єм на клемнику.
Для індикації роботи на вихід кр142ен5а я повісив перший-ліпший світлодіод, який лежав у мене на столі, і включив його послідовно з 220-омним резистором. З подальших спостережень я помітив, що резистор не гріється, і забив на підбір правильного номіналу, оскільки він має бути поряд. В результаті при роботі він горить зеленим кольором і сигналізує про роботу блоку живлення.
При КЗ діод тух, що власне говорило про неправильність складання або зайве припої на платі. Корисна додаткова фішка.
Малюнок 4. Світлодіод, що горить, на блоці живлення.
Рішення механічне.
Всі компоненти я хвилин за 10 я розкидав на платі в трасувальнику, а потім півгодини мучився з тим, щоб зробити її максимально компактною. В результаті вийшла така плата:
Малюнок 5. Фото плати у трасувальнику.
Плату не дам. Річ у тім, що ті самі компоненти ви не знайдете (та й я сам їх не знайду) а під нові компоненти краще попрактикуйтеся і зробіть свою друковану плату. Це корисно і відносно швидко.
Для того, щоб ніхто не міг упустити мій дорогоцінний блок живлення і зламати його я зробив таке:
• Якісно розрахував роз'єми, в які вставлялося живлення та вихідні дроти з крокодилами.
• Найбільший компонент – трансформатор разом з роз'ємами покривали всі сторони так, щоб під час падіння пристрій подало на них, і не страждало.
• Діодний міст замінено на smd-шний
• Все зроблено на 1-сторонній платі, що прискорило збирання.
Рисунок 6. Діодний міст у підсумковому пристрої.
Проблеми під час роботи.
Під час збирання я помітив, що 7809 у мене немає, тому під неї залишилося гніздо. Плата протруїлася швидко, але через великі полігони переносить її лутом виявилося на той момент проблематично. Всім раджу після перенесення тонера на плату, взяти перманентний маркер/коректор з білою фарбою і додатково пофарбувати всі полігони. Може у вас вийти краще.
Для виготовлення я взяв найдавніший шматок текстоліту (на мою 80-их років), тому процес травлення виявився дуже довгим. Довелося кожні п'ять хвилин діставати плату та перевіряти готовність. Інша справа з новим склотекстолітом, який закинув у хлорне залізо і за півгодини у тебе готова плата у високій якості.
Конденсатор 220 мкф 50в -1шт
Конденсатор 10 мкф 25в – 3шт
Світлодіод лінзовий -1шт
Резистор 220 ом -1шт
Гвинтовий клемник -3шт
Стабілізатори: кр142ен5А, 7809,7812 по 1 штуці
Трансформатор (випаяв із телевізора самсунг) GERTHBV 304.12 1.8VA 1шт.
Затискачі крокодил – Один червоний та один синій.
Діодний міст на 2А
Тепловиділення.
Звичайно, стабілізатори грілися, але згодом після закінчення фестивалю я помітив забавний ефект: при збільшенні навантаження напруга на вторинній обмотці трансформатора знижувалась і тепловиділення на стабілізаторі ставали менше, ніж могли б бути. На 1 А я цей блок живлення так і не випробував, проте за весь час роботи цей блок жодного разу нікого не обпалив, хоча маленькі ручки оточуючих туди лізли як не в себе.
У результаті пристрій зі своїм завданням впорався – гідно відпрацював три дні навантаження, важкого механічного та електричного впливу, через що близько ста п'ятдесяти людей навчилися азам паяння, а я отримав:
• Безцінний досвід у проведенні занять з електроніки
• Хрип у голосі на 3 дні
• Досвід швидкого збирання та розробки найпростіших блоків живлення