Sursa performanta de laborator cu 2 moduri de lucru: 25V/10A sau 50V/5A

[gsabac]

Redresor Stabilizat de Laborator.  A fost realizat in anul 1998, functioneaza si in prezent.

 Aparatul este original, realizat de catre gsabac si este liber la publicare sau realizare.

 Redresorul de Laborator prezentat este pentru uzul amatorilor.

 Schema de principiu este originala si este inspirata de un aparat al firmei Rhode & Schwartz.

 Se foloseste conceptul de Generator de Tensiune Constanta si Generator de Curent Constant.

 Performantele sunt asemanatoare iar gama de tensiuni si curenti este extinsa. S-a adoptat solutia

  cu ventilator incorporat pentru realizabilitate si fara convertoare de inalta frecventa, deoarece in

  laborator se testeaza si aparatura sensibila ce poate fi perturbata de radiatiile proprii convertoarelor.

 

   Date tehnice generale:

        Puterea maxima de iesire............................................................................................................250W

        Puterea maxima consumata...............................................................................................circa 400VA

        Tensiunea de alimentare............................................................................230V~ 50Hz, + 10%,  -15%

        Curentul maxim consumat.................................................................................................................2A

 

        Aparatul este generator de tensiune sau generator de curent de inalta precizie.

        Aparatul este protejat la scurtcircuit si supratemperatura.

         Tensiunea de iesire pe MODUL1 de lucru..................................................................0,00V--25,0V

        Curentul de iesire are 3 setari pe MODUL1......0,0A--10,0A, 0,0mA--1000mA, 0,0mA--100,0mA

         Tensiunea de iesire pe MODUL2 de lucru..................................................................0,00V--50,0V

        Curentul de iesire are 3 setari pe MODUL1.............0,0A--5,0A, 0,0mA--500mA, 0,0mA--50,0mA

         Zgomotul propriu la iesire....................................................................................................<100uV

   

 Schemele de stabilizare sunt clasice, cu tensiune etalon flotanta. Tensiunea si curentul se regleaza cu

  ajutorul a doi potentiometri bobinati multitura (10 ture) si 0.1% precizie.

 Tensiunea precisa se citeste pe butonul gradat multitura iar aproximativa pe instrumentul de masura

   comutat pe tensiune, de pe panoul frontal al aparatului, deasemenea si pentru curentul generat.

 

Schema de stabilizare a tensiunii se bazeaza pe tensiunea de pe rezistenta R2.

Curentul prin aceasta rezistenta este constant si este generat de caderea de tensiune pe rezistenta

 etalon R1. Relatiile matematice sunt in poza. Se remarca variatia lineara a tensiunii de iesire cu

valoarea rezistentei R2, deci daca se foloseste un potentiometru linear de precizie, tensiunea se poate

regla foarte fin si citi foarte precis.

Click pentru marire.

Curentul generat pe modul de lucru generator de curent constant, se citeste pe butonul gradat

  multitura iar aproximativa pe instrumentul de masura comutat pe curent, de pe panoul

  frontal al aparatului.

Schema de principiu si relatiile matematice care explica functionarea sunt in poza urmatoare:

Click pentru marire.

Se remarca variatia lineara a curentului de iesire cu valoarea rezistentei R3, deci daca se foloseste un

  potentiometru linear de precizie, curentul se poate regla foarte fin si citi foarte precis.

 

Fotografia de prezentare: 

Click pentru marire.

Urmeaza postarea:  Modul de functionare impreuna a celor doua tipuri de generatori, de tensiune

 si de curent si schema bloc.

 

@gsabac

 

 

 

Editat Octombrie 16, 2016 de gsabac

[gsabac]

Functionarea impreuna, in modul SAU de cuplaj, al celor doi stabilizatori este urmatoarea:

a) - Daca prin rezistenta de sarcina curentul este mai mic decit curentul reglat de potentiometrul

 de curent, aparatul  este generator de tensiune constanta.

b) - Daca prin rezistenta de sarcina curentul este mai mare decit curentul reglat de potentiometrul

 de curent, se trece automat pe generare de curent constant.

Astfel protectia la scurcircuit este inlocuita cu generarea de curent constant. Bineinteles ca automat

 se regleaza si treptele de tensiune. In acest caz generatorul de curent are prioritate si in cel mai

  defavorabil caz, fiecare tranzistor disipa 22,5W.

Schema de interconectare este urmatoarea:

Click pentru marire.

In modul compus de functionare sunt si unele interferente, dar sunt reduse la valori neimportante

 pentru performantele aparatului.

Schema de bloc este organizata pe module functionale ca in poza:

 Click pentru marire.

1) - Redresori Primari

  Modulul include siguranta de retea, un termistor pentru pornire lenta si un teleu termic montat

    pe transformator. Se remarca impamintarea la retea si circuitul pentru descarcare electrostatica.

Transformatorul de retea are trei bobinaje secundare, dintre care unul este de putere cu prize la

   tensiunile de 12,5V-25-28V-38V si tensiunea maxima de 48V.

2) - Selector de Tensiune

 Modulul Selector de Tensiune, optimizeaza puterea disipata pe tranzistorii finali prin comutarea

tensiunilor primare furnizate de transformatorul de putere. In mod normal acestia ar fi incarcati la circa

 350W si aparatul ar fi prea scump si prea voluminos, irealizabil.

Prin comutarea automata a tensiunilor, se reduce puterea disipata la maximum 90W, deci circa 22.5W

 pe unul din cei 4 tranzistori finali si aparatul devine realizabil.

3) - Stabilizator Tensiune-Curent si protectii

 Stabilizatorii de tensiune-curent sunt cuplati la rezistente serie calibrate, care asigura treptele de curent

  de 10A, 1A si 100mA pentru Modul 25V-10A si 5A, 500mA si 50mA pentru Modul 50V-5A.

Deasemenea in cadrul fiecarei trepte, tensiunea si curentul se regleaza de la  zero la valoarea maxima.

De exemplu, daca se incarca un acumulator cu litiu de 2Ah si 4,25V tensiunea maxima, se regleaza

 tensiunea la 4,25V si curentul la 200mA (Modul 25V-10A si scala de curent de 1A) din butonul care

 regleaza curentul. Atunci cind curentul de incarcare scade la 5-10mA acumulatorul se poate

 considera incarcat la capacitatea maxima pe care o poseda.

Schema mai contine:

 - semnalizarea cu leduri  sau becuri colorate, tensiune sau curent;

 - circuit de protectie rapida;

 - circuit de protectie la conectarea unei surse de mare putere (sau acumulator) direct sau invers;

 - circuit de eliminare a rezistentelor conexiunilor externe;

 - circuit de pornire si oprire silentioasa;

4) - Elemente de conectare si control de pe Panoul Frontal si Panoul din Spate

 Pe panoul frontal sunt bornele de iesire, bornele pentru eliminarea conexiunilor externe,

  instrumentul de masura, comutatorul modului de lucru,  comutatorul de curent,

  2 becuri care semnalizeaza lucrul pe tensiune sau curent si borna de impamintare.

Pe panoul din spate se afla siguranta de retea si cablul de alimentare iar la modelul din 1998 aici

 sunt montati si radiatorii pentru tranzistorii de putere.

La modelul reproiectat radiatoarele  sunt montate in interior si racite fortat cu ventilator.

 

Urmeaza Redresori Primari, schema, dimensionare si selectorul de tensiune.

 

@gsabac

 

Editat Octombrie 18, 2016 de gsabac

[baldovica]

Intrucat vechea mea sursa reglabila de tensiune (construita cu 723) a iesit la pensie intr-un nor de fum, in urma unui scurtcircuit nesupravegheat, care a deteriorat pana si bobinajul transformatorului, asta in lipsa unor sigurante calibrate, prezentarea dlui Gsabac m-a atras si aproape convins sa incerc a realiza aceasta sursa, "old school", chiar daca nu la "potenta" sa maxima 50V/5A, ci adaptata nevoilor vs componentelor disponibile. Desi teoretic sau chiar practic in ziua de azi avem la dispozitie cam orice componenta dorim, am picat putin pe ganduri cand am citit despre nevoia de a folosi potentiometri bobinati multitura ( mai ales cel de 30k pare greu de gasit) pentru a pastra incadrarea in cadrul surselor de laborator de calitate.

 

Urmaresc constant postarile "darnice" in detalii, admir altruismul si rabdarea dlui Gsabac, eu personal, va multumesc pentru asta!

[gsabac]

@baldovica, va multumesc pentru aprecieri si va urez succes la mestereala.

Sursa functioneaza cu potentiometri de la 10K la 100K, se refac calculele pentru curentii etalon. Un potentiometru de precizie cu

 buton gradat cu 100 de diviziuni pe tura este foarte scump, dar pentru uzul amatoricesc se pot folosi 2 potentiometri in serie

 alesi judicios.

Despre surse s-a spus si inca se vor spune multe. Sursele profesionale sunt o categorie aparte si fabricantul pune la bataie

 cele mai bune metode si componente, pe care amatorii nu le pot obtine.

Redresori primari

Modulul contine:

- componentele pentru conectarea la reteaua electrica;

- transformatorul de putere;

- redresorii de mica putere;

- redresorul de mare putere cuplat prin intermediul unei retele de contacte;

   la prizele transformatorului;

- stabilizatorul pentru tensiunea etalon de 7,245V;

- modulul pentru protectie la conectarea si deconectarea retelei electrice.

Redresorii din grupul cu tensiune etalon sunt +12Va si -12Va si conexiunea comuna de masa se

 conecteaza direct la borna de iesire, notata Vn.

Redresorii +12Vb, -12Vb si +5Vb au conexiunea neutra conectata la masa stabilizatorului si notata GND.

Releele fac parte din modulul Selector de Tensiune, dar sunt figurate pe schema pentru claritatea

 functionarii. La tensiuni mici de iesire, pina la 7,5V la puntea redresoare este conectata priza de 12,5V~,

 si pe masura ce tensiunea de iesire creste se conecteaza pe rind si celelalte prize iar prizele ramase

 in urma sunt deconectate de la iesirea spre puntea de diode.

Modulul pentru protectie la conectarea si deconectarea retelei electrice, blocheza tranzistorii de putere

 ori de cite ori sunt variatii importante de crestere sau descrestere a retelei electrice.

Selector de Tensiune

Tensiunile de comutare sunt realizate cu circuite integrate Trigger-Smith CMOS, xx4093. Atunci cind tensiunea depaseste un prag prereglat, iesirea acelui circuit  trece in 0V, iesirea circuitului NAND, xx4011

 se duce in 5V si  astfel comanda tranzistorul care comuta releul de putere.

Treapta 1: 12,5Vca si comuta la 7.5Vcc pe 20Vca. Tensiunea de iesire 0V la 7,5V

Treapta 2: 20Vca si comuta la 15Vcc pe 28Vca.     Tensiunea de iesire de la 7,5V la 15V

Treapta 3: 28Vca si comuta la 25Vcc pe 38Vca      Tensiunea de iesire de la 15V la  25V

Treapta 4: 38Vca si comuta la 35Vcc pe 48Vca      Tensiunea de iesire de la 25V la  38V

Treapta 5: 48Vca??????????????.. Tensiune de iesire de la  38V la  50V

Deconectarile se efectueaza la tensiuni mai mici cu histerezisul circuitelor xx4093 si astfel se evita

 o functionare oscilanta.

Releele se alimenteaza cu tensiune nestabilizata si au prevazute rezistente serie, care prin caderea de

 tensiune pe ele asigura comutarea sigura.

Este interesant modul de conectare si zgomotul releelor., Atunci cind tensiunea prereglata este mare, se aude un zgomot rapid de relee care comuta sacadat, deasemenea si la deconectare.

 

Postarea urmatoare va fi despre schema de principiu a stabilizatorului

 

@gsabac

Editat Octombrie 19, 2016 de gsabac

[ciobanuflorin]

foarte interesant, tocmai ce am vrut sa fac welleman 7200

[gsabac]

Daca cumparati chitul Welleman si aveti ceva experienta este posibil sa reusiti. Este un aparat frumos finisat si dupa cum

 spune vinzatorul are si ceva performante.

Sursa realizata de mine nu o poate reproduce decit un electronist cu experienta, care stie cum functioneaza si

 poate calcula valori noi pentru performantele dorite de el. Basca mecanica care este destul de complicata.

 

Va doresc succes !

 

@gsabac

Editat Octombrie 19, 2016 de gsabac

[ciobanuflorin]

nu-mi fac probleme cu experienta in electronica, nici in mecanica, la 7200 vreau sa fac eu tot, cablaj , montare, carcasa, etc.De fel eu imi proiectez si realizez cablajele

[gsabac]

Stabilizator Tensiune-Curent

 

Schema are urmatoarele facilitati:

- semnalizarea cu leduri tensiune sau curent;

- circuit de protectie rapida;

- circuit de protectie la conectarea unei surse de mare putere (sau acumulator) direct sau invers;

- circuit de eliminare a rezistentelor conexiunilor externe.

Click pentru marire.

Pentru generarea unui curent de 10A in conditii de siguranta ridicata, sunt folositi 4 tranzistori 2SC5200

 in paralel. Acestia trebuiesc imperechiati la 10% amplificarea in curent pentru 2,5A.

Pentru eliminarea curentilor reziduali sunt conectate rezistentele R12, R17 si R18 iar pentru o masuratoare cit mai exacta,

tensiunile de eroare sunt culese echilibrat prin rezistentele R13, R14, R15 si R16. Grupul de tranzistori

 in montaj Darlington complex este comandat de circuitele operationale de precizie LM308(OP07)

cuplate in circuit SAU a carui functionare este descrisa  intr-o postare anterioara. Gamele de curenti

sunt realizaate cu comutatorul S1 cu trei pozitii iar comutarea instrumentului de masura pe volti sau amperi se face cu S2.

Comutatorul S3 realizeazaa cele 2 moduri de lucru 25V/10A sau 50V/5A.

Atunci cind stabilizatorul lucreaza pe tensiune constanta, iesirea circuitului U1(LM308) este la +12V

si se activeaza dioda LED verde de tensiune. Cind aceasta nu este actionata este activata dioda LED

rosie de curent. In schema din 1998 am pus un releu, care comanda 2 becuri fatoase si care prin

?clampanitul? s?u atrage atentia asupra trecerii pe curent sau tensiune, de ex. in cazul unei

suprasarcini sau scurtcircuit la iesire. Circuitul de protectie rapida polarizat in baza cu circa -1V

se comanda la suturi mari de curent, peste 15A, cu mult timp inainte ca schema sa treaca pe

generator de curent si astfel se evita virfurile mari de curent prin tranzistori.

Protectia la conectarea inversa se bazeaza pe arderea unei sigurante de 20A la conectarea unui

 acumulator cu polaritatea inversata fata de sursa. Protectia la variatiile de tensiune actioneaza

 baza tranzistorului Q3 in punctul Prot.

Pentru eliminarea rezistentelor conexiunilor externe se trece comutatorul S4 pe pozitia corespunzatoare

 si se conecteaza la sarcina borna +Res la polaritatea pozitiva si ?Res la polaritatea negativa.

De exemplu o conexiune de 1metru de cupru cu diametrul de 1mm are impreuna cu rezistentele de

 contact o rezistenta de 20 miliohmi. Deci la 2 conexiuni si 10A cade o tensiune de 0,2V,

 tensiune care este redusa la citiva mV prin aceasta metoda.

 

In posatrea urmatoare am sa incerc sa redau citeva detalii constructive, turbina cu radiatorii,

 transformatorul de retea, amplasarea in cutie.

 Astept completari pentru eventualele imbunatatiri posibile sau greseli de editare sau proiectare.

Daca doreste cineva sa proiecteze si sa faca un chit este invitatul meu de onoare pentru acest aparat.

 

@gsabac

 

Editat Octombrie 20, 2016 de gsabac

[gsabac]

Detalii constructive

 

Transformatorul poate fi unic la comanda sau cu realizare proprie. Este interesanta si varianta cu

 mai multe transformatoare si in acest caz se folosesc 3 relee si in total 4 prize cu maximum 48V.

- 2 bucati 230V-12V~ plus 12V~ si 6,66A pe fiecare infasurare, total 312VA pentru 5A

- 2 bucati  230V-15V~ plus 12V~ si 0,3A pe fiecare infasurare

Fiecare tranzistor si dioda de putere se monteaza pe cite un radiator, izolat cu mica sau

  plastic conductiv termic.

Transformatorul de retea se poate reduce la 70% daca este montat in fluxul de aer al ventilatorului.

 Aparatul se monteaza intr-o cutie de metal, cu fante de aerisire spre fata. Releele se introduc intr-o

cutie de material plastic pentru a fi ferite de praf si condens. Aparatul realizat de mine

 cintareste circa 11Kg.

 In varianta din 1998 sunt cite 2 tranzistori 2N3773 pe un radiator de 500cm patrati pe o fata,

 innegriti chimic. La puteri mari montez deasupra un ventilator de sursa de calculator.

 Puteti construi o varianta mai simpla sau mai complexa, de exemplu prin renuntarea

 la sistemul de eliminare a rezistentei conductoarelor de interconectare cu montajele de proba,

 sau la protectia la conectarea inversa a unui acumulator.

Deasemenea se poate construi o varianta cu alte tensiuni sau curenti

 si cu un numar de prize diferit, calculat judicios.

Se mai pot aprinde 2 becuri (VERDE la generator de tensiune si ROSU pentru generator de curent

 cu  ajutorul unui releu, etc. Si adaugarea unui voltmetru si ampermetru numeric este interesanta,

 mai ales in cazul folosirii unor potentiometri lineari normali.

Aceasta a fost expunerea despre sursa de laborator performanta. Dupa cum s-a vazut daca se doresc performante

 acestea costa timp, bani si este nevoie de mult studiu pentru cistigarea experientei necesare .

 

Succes!

 

@gsabac

Editat Octombrie 22, 2016 de gsabac

[ciobanuflorin]

^{aveti vre-o propunere de pcb-uri sau ma apuc de proiectat?}

[gsabac]

Daca este o gluma si chiar daca este real, am sa incerc sa va sprijin spre folosul tuturor. Pentru realizarea

 acestui stabilizator sunt necesare cunostinte avansate de electronica si de proiectare a aparaturii.

Eu am construit aceasta varianta si intr-un complex de 6 redresoare intr-o cutie, fiecare cu reglajele si

 instrumentele de masura aferente dar nu am poze de la el.

Mai intii trebuiesc fixate toate componentele, varianta de transformator (cite prize), tipul de voltmetru,

  ampermetru, apoi realizate circuitele. Alte detalii la cerere.

Eu am impartit schema in mai multe module:

- circuitul de stabilizare proprizis impreuna cu redresorii aditionali si reglajele;

- circuitul cu comutatorul de tensiuni, releele si condensatorii de filtraj de 10000uF;

- componentele de pe panoul frontal si cele montate pe borne;

- circuitul cu componentele filtrului de retea;

- transformatorul de retea;

- tranzistorii si diodele de filtraj, fiecare pereche pe un radiator din turbina cu tranzistorul la mijloc; 

O mare importanta in zgomotul final o are traseul de masa de pe circuit si din cablaj si trebuie facute

 conexiunile exact ca dupa schema. Deasemenea conexiunile potentiometrilor. Daca nu aveti potentiometri

 bobinati multitura, preferati unii lineari cu diametru mai mare, cite 2 conectati in serie. cel pentru reglaj fin 

 sa fie 10% din valoarea potentiometrului pentru reglaj brut.

Eu am realizat circuitele prin desenare cu mina si un creion Dallo pentru circuite.

Poze cu interiorul va pot posta dupa inceputul lui noiembrie cind ajung acasa si o sa vedeti si releele

  manufacturate de mine, special destinate pentru acest stabilizator .

 

@gsabac

Editat Octombrie 25, 2016 de gsabac

[ciobanuflorin]

Nu este nici-o gluma,vreau sa fac o sursa de laborator pentru mine personal, dup? Cum am ?n?eles acest produc?tor face numai lucruri de calitate, am f?cut multe surse reglabile dar nu sunt mul?umit, nu-mi fac probleme din cauza complexit??ii, trafo, carcasa ,pcb proiectare ?i executie ?mi fac singur

[ciobanuflorin]

nimic nou?

[gsabac]

Pozele interne sunt de interes, ca si releele manufacturate de mine si am promis ca le postez

  cind ajung acasa, pentru ca sunteti interesat de acest aparat performant de laborator. 

Releele sunt realizate din fier moale electrotehnic, ajustat cu scule obisnuite si in final cadmiate.

Miezul electromagnetului la fel  iar bobina este cu sirma de 0,12mm, are rezistenta de 267 ohmi

 si nu mai stiu numarul de spire. Dimensiunile sunt 45x25x29mm.

  

Contactele le-am facut din argint, pe care l-am topit, apoi am facut sirma prin ciocanire si inmuiere la "rosu"

 si sunt foarte bune pentru curenti mari. Arculetul este din otel iar sirma elastica a contactului median

 este de cupru cu fire subtiri de 0,1mm si sectiune de 1mm patrat.

Releul pozat are lipita doar o conexiune de iesire, deoarece este de la comanda unui claxon de masina. 

Sunt destule probleme punctuale de rezolvat la realizarea unui releu si trebuie multa experienta

  pentru constructia un produs fiabil.

Am facut si 2 poze interne pentru a se vedea cablajele si dispunerea componentelor.

A fost bine ca l-am desfacut, pentru ca l-am curatat de praf.

 

Succes !

 

@gsabac

Editat Noiembrie 20, 2016 de gsabac

[gsabac]

Sunt mai multi useri care au au inceput constructia acestui tip de redresor stabilizat. Se doreste renuntarea 

 din schema a partii pentru eliminarea rezistentei conductoarelor de legatura externe sau pentru protectia

 la aplicarea unui acumulator invers. Am sa postez schema modificata.

Am inceput un nou proiect, prin modernizarea tehnologica a stabilizatorului si adaugarea de instrumente

  numerice de masura  pentru tensiune si curent.

 

 

 

 

Am 2 transformatoare de UPS de circa 600W fiecare cu 2 infasurari de circa 10,5V si pentru tensiunile

 auxiliare voi folosi un transformator separat de citiva wati. Nu mai am relee manufacturate, de aceea

 trebuiesc cumparate unele de curent mare, cu bobina de 12V. 

 

@gsabac