Bygg en dubbel 15V strömförsörjning med hjälp av hyllmodulerna för under $ 50: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Introduktion:

Om du är en hobbyist som sysslar med ljud, kommer du att vara bekant med dubbla skenor. De flesta lågeffekts ljudkort som förförstärkare kräver allt från +/- 5V till +/- 15V. Att ha en nätspänning med två spänningar gör det mycket enklare när prototyper designas eller bara generella reparationer.

Denna strömförsörjning är lätt att sätta ihop eftersom den i allmänhet använder moduler på hyllplan med undantag för regulatorkortet, som du måste bygga själv. Men det finns en anledning bakom det som jag kommer till senare.

Regulatorkortet som används har spänningar från +/- 1,25V till 37V (beroende på din ingångsspänning). Jag behöver bara +/- 15V, så en ingångseffekt ett par volt över det (runt 19V) är bra. LM317 och LM337 spänningsregulatorer kan också pumpa ut runt 1,5A ea (beroende på hur mycket spänning de tappar), så att strömförsörjningens strömvärde också måste vara högre än så. Det är därför jag valde två bärbara nätaggregat för att leverera ingångsspänningarna. De matar ut 19V och runt 3,4A, vilket är mer än tillräckligt för att leverera regulatorkortet. För att inte tala om att de är billiga som chips.

Jag ville också ha en linjär strömförsörjning eftersom de i allmänhet har mindre DC-krusning på utgången (även om de inte är lika effektiva som en full switch-mode-strömförsörjning). Att använda en switch-mode ingångseffekt för att sänka 240VAC till 19V är billigt och effektivt. Deras växling är också generellt över ljudbandet, så det påverkar inte bruset från strömförsörjningen till dina testbitar. De linjära regulatorerna filtrerar bort det mesta av den återstående DC -krusningen. Så du får det bästa av två världar.

Mätarna som används kan mäta spänning och ström (0-100V och 0-10A), är tvåfärgade för enkel läsning.

Med några modifieringar kan du förvandla ett gäng delar till en mycket användbar bänkströmförsörjning.

Obs: En sak som denna strömförsörjning inte har och det är en konstant strömreglerande kontroll. LM317/337 -regulatorerna själva har viss överströmskydd, men jag skulle inte köra dem för länge på det här sättet. Det var därför lastomkopplaren placerades i detta projekt. Så om det är import kan du använda ett annat regulatorbord som passar dina behov.

Steg 1: Ett varningsord och allmänna anteckningar

240V kabeldragning och bärbara nätaggregat:

Eftersom detta projekt använder högspänning (240V) kan de vara ganska dödliga om du får fel. Om du är osäker på hur du ansluter högspänningskomponenter eller inte är bekväm att arbeta med spänningsutrustning, skulle mitt förslag vara att inte försöka detta. Jag tar inget ansvar om du dödar dig själv. Jag vill inte höra från dig efter att du har dött och sa Pete, jag elektrokutade mig och nu är jag död - OK ??

Med det sagt har du ett par andra alternativ:

1. Använd bara bärbara datorer i deras levererade form och använd några likströmskontakter på baksidan av lådan. Det betyder bara att du måste ansluta två bärbara nätaggregat - men det är ett mycket säkrare alternativ. Du måste dock hitta en annan lösning för att driva LED -mätarna eftersom de också kräver separata tillbehör.

2. Du kan montera den bärbara datorns tillbehör i fodralet och bara klippa av 240V -kontakterna och dra dem direkt till ett IEC -uttag på baksidan. Men du kommer att behöva ett större fodral än vad jag har använt och igen, det har live -anslutningar så fortfarande inte så säkert.

LED -panelmätare + matningsspänning:

Det finns flera typer av LED -mätare på marknaden. De gör alla i huvudsak samma sak, men deras anslutningar är inte alltid desamma. Det går inte alltid att gå av trådmätaren. När du beställer, försök få deras kopplingsschema. I allmänhet är de två tjocka trådarna den aktuella shuntmätaren. De andra tre kommer att vara mätareffekt (för att driva displayen som är röd/svart) och en gul spänningssensor för att mäta spänningen.

Det du kommer att märka med mätarna är att de har en gemensam jord- eller 0V -punkt (de svarta trådarna är anslutna ihop internt). För det här projektet är det inte bra. Det är därför mätarna drivs separat via två små strömförsörjningskort (240VAC till 12VDC modulkort). Du måste också använda två kort för att driva, annars kommer du att korta utgångar när du använder strömförsörjningen. En annan viktig orsak är att LED -mätarna kräver minst 4,5 V för att köra. Så om du sänker din effekt till 1,25V från regulatorkortet kommer inte mätarna att slås på.

Steg 2: Materialförteckning

Det här är vad du behöver. Du kan köpa allt detta på Ebay, Amazon eller Aliexpress. Jag köpte allt från Ebay

- Plastfodral (jag har använt ett plastinstrumentfodral) - $ 12-15

- 1x LM317/337 Regulator Kit Board - $ 10

- 2x 19V 3.42A bärbara nätaggregat - $ 6,75 st

- 2x 240VAC till 12VDC 450mA switch -mode trapptransformatorkort - $ 1,50 st

- 2x spänning/strömpanelmätare 0-100V/0-10A- $ 3,50 ea (billigare i bulk och finns i olika färger)

- 2x 10K ohm multi turn grytor + knoppar som passar - $ 2 ea (du kan använda de medföljande krukorna, men multi -turn är lättare att ställa in)

- Övrig och allmän hårdvara: 240VAC -omkopplare (jag använde en med en 12VDC LED -lampa), bindande anslutningsposter (6), IEC -uttag, säkringar och säkringshållare (3), liten avskärning av aluminiumvinkel (2), avstånd (6), allmänna trådlängder och värmekrympning - förmodligen ytterligare $ 5-10

Not 1: Säkringarna som används beror på hur mycket ström du tänker använda. Jag föreslår 1-1,5A för de två regulatorbrädorna och 0,5A för 240V-matningen. Du kan gå lägre och du kommer inte att rita 7A från båda förnödenheterna.

Not 2: Den dyraste delen av bygget är fallet. Så om du kan hitta en billigare eller vill rulla din egen kommer det att spara dig några dollar.

Anmärkning 3: Det finns några märken av flerkvarvade eller precisionspottar tillgängliga. Den som skickades var en kruka med Bochen-märke, som har specifika vred och som inte använder vanliga grova knivknoppar. Det spelar ingen roll vilken typ du använder, bara att du kan få vred som passar.

Not 4: Jag köpte dessa bärbara nätaggregat eftersom de bara kostade cirka 6 dollar. Spara några dollar igen om du råkar ha några gamla kvar.

Steg 3: Scheman och kopplingsscheman

Första bilden är den ursprungliga schemat för ett lagerregulatorkort, med ingångslock och likriktare med en AC 12V-0V-12V transformator för att driva kortet (för denna strömförsörjning använder vi inte)

Den andra bilden är kopplingsschemat för alla enskilda kort att anslutas ihop

Tredje och fjärde bilden är kopplingsschema för panelmätare (jag använde) som visar olika konfigurationer för effekt och mätning. I huvudsak i detta projekt använder vi det fjärde diagrammet.

Steg 4: Strömförsörjning för bärbar dator

Varför 19V bärbara nätaggregat?

Anledningen till detta är att regulatorkortet ursprungligen var utformat för att köra bort en dubbel 12V AC-transformator (12V-0-12V). Men om du tittar på kostnaden för en av dessa antingen från ebay eller i din lokala elektronikbutik - kostar de cirka $ 30 AU. Två bärbara förnödenheter kommer in på hälften av det.

Om du vill ha en högre spänning ur regulatorerna, använd bara en högre ingångseffekt. Kom ihåg att regulatorbrädorna kommer att mata ut +/- 37V, så ingången kan vara några volt över det. Kom bara ihåg att ju högre spänningsskillnad (ingång till utgång), desto mer värme produceras av regulatorerna. Till exempel: om ingångsspänningen är 35V och utgången är 5V kommer det att utvecklas mycket värme och du kan behöva större kylflänsar och/eller en fläkt.

Förbereda de bärbara förnödenheterna

För min konstruktion tog jag ut förnödenheterna ur deras fodral eftersom jag behövde dem för att passa i instrumentfodralet. Om du bara kommer att använda de bärbara datorerna som de är och använda DC -kontakter kan du hoppa över det här steget.

Det du behöver göra är att spricka plasthöljet. Använd en platt skruvmejsel och bänd försiktigt av kanten tills toppen lossnar. Ta sedan bort kretskortet.

På det andra fotot har jag borrat en bit vinkelaluminium och borrat några hål i sidan av matningen (jag tror att jag använde de befintliga hålen i matningen). Var försiktig så att du inte skadar några komponenter medan du gör detta. Jag har också borrat några extra hål för att skruva fast monteringsstolpar på den och fästa enheten på botten av plasthöljet. Att använda vinkeln gjorde det lite mer robust än att bara använda monteringsstolpar.

Ledningarna som kom ut ur brädan såg lite ljusa ut, så jag har bytt dem till en tyngre mättråd. Avlödda de gamla trådarna, sätt in de nya trådarna genom toppen av brädet och löd dem på plats på botten av brädet (i efterhand borde jag ha använt en lättare mätare men längre längder eftersom det var svårt att ha så många trådar anslutna till samma punkter).

De bärbara datorerna har också en ström -LED. De behövs inte, men du kan behålla dem om du vill ha bekräftelse på att varje leverans fungerar effektivt (de kommer att dö ut om det är problem med utbudet eller beloppet som dras). Jag höll dem inne för enklare felsökning.

Obs: Du bör använda samma typ av bärbar dator. Anledningen är att om spänningarna går ut lite kan de tenderar att sjunka in i sig själva och springa iväg och sedan blåsa. Generellt sett borde det inte vara ett problem om du använder samma tillbehör. Men om du är orolig eller vill ha extra skydd kan du placera ett par strömdioder (t.ex. IN4004 eller IN5404) förspända över utgångarna på varje matning (så katod till positiv, anod till negativ). Detta kommer att hindra varje matning från att sjunka någon ström från spänningarna som är något avstängda eller om en strömförsörjning slår på före den andra.

Steg 5: Bygga LM317/337 Regulator & Initial Test

Regulatorkortet kommer i kitform, vilket innebär att du måste lödda upp det själv. Det finns några leverantörer som kommer att sälja dem färdigmonterade för några extra dollar. Ibland kan avlägsnande av komponenter från dessa typer av brädor av misstag riva av spår. Du måste ändå ta bort några komponenter, så det är lika enkelt att bygga dem i första hand utan dem.

Den första bilden visar ett färdigt bräde (så här ska det se ut om du gjorde det lager). Det andra fotot visar dock modifieringarna med inmatningslocken och likriktaren borttagen. Jag har istället lagt till länkar för att ändra ingångsplinten för att acceptera +/- 19V och rikta den till ingången från regulatorerna. Du kan behålla inmatningslocken om du vill, men de är inte nödvändiga eftersom de bärbara tillbehören är ganska bra.

Du kommer också att notera att jag har satt in terminaler för LED -strömlampan och även krukorna bara för att göra det enkelt att ta bort brädor om det behövs.

Så det är bara att montera brädet som i deras instruktioner förutom modifieringarna ovan.

När den är klar kopplar du in den till en fungerande strömförsörjning och verifierar utsignalen från varje regulatorsteg. Kom ihåg att om du använder en enda ingång för att testa, +/- in (på +/0V-terminalerna) +/0V från regulatorkortet. +/- in (på 0V/- terminaler), 0V/- ut från regulatorkortet. Se till att du kan justera utspänningen (sista bilden som visar extern testströmförsörjning).

Steg 6: Förbered väskan

Mät ut hur du vill att dina komponenter ska sitta på baksidan av de främre och bakre panelerna. Kom ihåg att det kommer att vara tillbaka till framsidan (jag gjorde det misstaget själv). Egentligen ville jag ha spegelbilden på frontpanelen. Men som tur var hade jag inte gjort bakpanelen än, så jag fick den bara att passa fram (eller jag kanske bara hade vridit den runt 180 grader).

Borra först hål med små borr. Förstora sedan med en större borr. Om du inte har tillräckligt stora borrbitar (som jag har) kan du förstora hålen med en brotsch (mycket praktiskt verktyg).

När alla hål är borrade, skär ut urskärningarna för mätarpanelerna och arkivera ner tillräckligt så att mätaren och IEC -uttaget passar.

Jag har också lagt till några etiketter på framsidan (med hjälp av brevblad). Du kan få dessa online, eller så kan du skriva ut din egen på klart skrivarpapper. Sedan sprayade jag bara lite skyddslack över toppen.

Steg 7: Montering av hårdvaran

När de främre och bakre panelerna har hunnit torka, monterar du all hårdvara på de främre och bakre panelerna.

De två bärbara nätaggregaten kan monteras i botten av fodralet. Kom ihåg att lämna plats för IEC -uttaget, säkring och ledningar för att springa till omkopplaren på framsidan. Alternativt kan du montera en omkopplare på baksidan om du föredrar det.

Montera regulatorkortet.

Sist men inte minst, eftersom 240V/12V strömförsörjningar för mätarpanelerna inte har någonstans att skruva fast dem, har jag använt en klick kisel för att hålla dem på plats. Se bara till att du har lagt till in- och utgångskablar först!

Steg 8: Anslut allt

Börja med att koppla upp 240V -kablarna från IEC -kontakten till strömbrytaren och även ingångssäkringshållaren. Anslut sedan alla 240V -kablar till de två bärbara nätaggregaten och två meter korttillbehör. Sätt i en säkring och i det här skedet är det förmodligen en bra idé att kontrollera dina ledningar och slå på, bara för att se till att alla spänningar som kommer ut ur de bärbara datorerna är korrekta (bör vara 19V varje)

Anslut krukorna och lysdioden till kontrollerna på frontpanelen från regulatorkortet. Jag har använt 2-poliga uttag och stift för att underlätta demontering vid regulatorkortet.

Anslut nu utgångarna på de bärbara datorerna och anslut till ingången på regulatorkortet. Du kan också ansluta strömmen till mätarna. Kom ihåg att den positiva av en matning går till den andra på den andra för att skapa en virtuell nollspänningspunkt. Återigen, slå på och se till att spänningarna är som förväntat - du bör ha 38V mellan ingångsspänningarna, +/- 19V mellan 0V vid ingångarna och viss nominell spänning på regulatorkortets utgång (beroende på var potten är inställd).

Anslut regulatorkortets utgång till utgångssäkringarna och lastbrytaren. Anslut mätarens strömledningar (enligt kopplingsschemat) och sedan spänningsavkänningsledningarna från mätaren. Sätt i några säkringar och testa igen och se om mätarna avläser en spänning. Håll tummarna, du har inte låtit den magiska röken fly!

Obs: Mätarna är förmodligen det svåraste att komma igång. Kom bara ihåg att den aktuella delen av mätarna går från positivt till negativt. Detsamma kommer att hända med den negativa spänningen - den flyter från 0v till negativ spänning!

Steg 9: Test- och kalibreringsjusteringar

När du har verifierat att rök inte släpper ut, anslut en pålitlig mätare och kontrollera utspänningarna på både de positiva och negativa utgångarna. Du kommer troligtvis att upptäcka att LED -mätarna är något släckta (som på bilderna 2 + 4). Eftersom dessa mätare kan vara något ute i vardera änden av spektrumet, kalibrera dem till den spänning du vanligtvis kommer att använda mest eller i mitten av ett spänningsintervall. Om du till exempel använder 12V mycket, kalibrera dem till 12V. Om du går mellan 5V och 15V regelbundet, kalibrera sedan med 10V.

Om du har två multimetrar kan du göra spännings- och strömjusteringarna tillsammans. Anslut annars en nominell belastning till utgången, justera spänningen, koppla sedan bort mätaren och sätt i serie med strömförsörjningen och byt multimeterledningen (om din mätare har separata spännings- och strömterminaler) för att mäta strömmen.

På baksidan av LED-panelmätarna kommer det att finnas två små trimkrukor för att justera spänning (v-adj) och ström (i-adj) (se foto ett). Det är i allmänhet en bra idé att ladda utmatningen med ett motstånd vid kalibrering eftersom utspänningen kan röra sig lite när den laddas.

Så justera v-adj tills spänningen läser samma som mätaren. Trimmarna är lite känsliga och en liten sväng kan gå förbi där du vill ha den. Bara att hålla ut tills det är rätt

För den aktuella justeringen rekommenderar jag att du använder ett stort värmeförsiktat motstånd för att kalibrera (foto 6). Se bara till att det inte är lägre än vad utbudet kan lägga ut. Varje sida av regulatorkortet kan leverera 1,5A. Det ska vara tillräckligt att kalibrera den vid cirka 1A.

Använda ohm -lagen V = IxR - så (V/I = R) 15V/1A = 15ohms. 15 ohm motstånd är lite svåra att hitta så 2x 8ohm motstånd i serie ger 16 ohm. Mät motstånden - de två jag har mäter 8,3 och 8,1 ohm = totalt 16,4 ohm.

Så koppla in siffrorna igen (V/R = I) 15V/16.4ohms = 0.914634A - det är numret vi ska kalibrera till. Du bör hitta mätaren ska visa detta samt en dubbelkontroll av din mätare.

Du måste också beräkna effekten som läggs i motstånden eftersom du inte vill att de steker! Så, ohms lag igen P = VxI - 15Vx0.91463 = 13.72W. Se till att dina motstånd är större än detta värde - 25W är bra. Jag har använt ett par 100W som är guld (se bild 6). Du kan få dessa från ebay för cirka $ 8 för två.

För att mäta strömmen ur matningen måste du sätta mätaren i serie med strömförsörjningen och belastningsmotstånden. Spelar ingen roll om mätaren är först eller motstånden, se bara till att strömmen som flödar genom mätaren är positiv till negativ (så positiva & 0V -terminaler - positiva/negativa på multimeterströmterminalerna). Den negativa sidan av matningen ska mätas från 0V till negativ med positiv av mätaren som går till 0V och negativ av mätaren går till den negativa av strömförsörjningen. Om det bara förvirrade dig - titta på det sista fotot.

När du är ansluten bör du se både spänning och ström på frontpanelmätaren. Justera den nuvarande potten på baksidan av panelmätaren tills den läser samma som din multimeter. Om du har två meter, ha en för att mäta ström (i serie) och en för att mäta spänningen (parallellt).

Nu är du bra att gå.

Steg 10: Sista tankarna

Medan allt passade in i fodralet, hade jag kunnat leka lite med den interna layouten och kanske flytta över IEC -uttaget för att de två bärbara datorerna skulle kunna sitta 90 grader där de för närvarande är. Layouten borde också ha speglats, eftersom jag i allmänhet gillar att allt går från vänster till höger. Jag har inkluderat en skiss över vad jag potentiellt borde ha gjort.

Jag använde 7.5A 240VAC -kablar från en nätkabel (för det var vad jag hade runt). Eftersom det här är så trångt utrymme borde jag antagligen ha använt en lättare 240V kabel eftersom projektet inte drar mycket ström.

Jag märkte inte heller att en av fallskruvarna gick rakt igenom där 240V -omkopplaren var. I efterhand borde jag ha flyttat omkopplaren något och förmodligen borde ha installerat 240V säkringshållaren på frontpanelen också för att undvika onödiga ledningar. Med lite blandning kunde jag antagligen ha placerat utgångssäkringshållarna på frontpanelen också, men frontpanelen var redan ganska trång.

I slutet av dagen levererar den +/- 15V som jag behöver, lätt att justera, är pålitlig och använder lätt tillgängliga delar.

Framtida projekt

Jag har också en annan dubbel 0-30V/3A strömförsörjning på gång, även om detta kan sluta som två separata strömförsörjningar (igen beroende på avstånd). Den här har konstanta strömfunktioner. Jag köpte dessa brädor samtidigt som jag inte kunde bestämma mig för vilken jag ville ha så jag fick båda!

Det kommer också att vara moder till alla strömförsörjningar - en dubbel låg/hög spänning strömförsörjning med två regulatorkort per sida (4). Den växlar från ett lågt intervall 0-30V till ett högt intervall 30-90V och 5A! Detta kommer att användas för att testa dubbla spänningsförstärkarkort. Återigen kan det sluta som två separata strömförsörjningar beroende på avstånd.