Проектирование и строительство домов

Пошаговая инструкция по созданию лабораторного блока питания - схема, необходимые детали, советы по монтажу, видео.

Лабораторный блок питания - это устройство, формирующее необходимое напряжение и ток для дальнейшего использования при подключении к сети. В большинстве случае он преобразует переменный ток сети в постоянный. Такой прибор есть у каждого радиолюбителя и сегодня мы рассмотрим, как создать его своими руками, что для этого понадобится и какие нюансы важно учесть при монтаже.

Преимущества лабораторного блока питания

Сначала отметим особенности БП, который мы собираемся изготовить:

1. Выходное напряжение регулируется в пределах 0–30 В.
2. Защита от перегрузки и неправильного подключения.
3. Низкий уровень пульсаций (постоянный ток на выходе лабораторного блока питания мало чем отличается от постоянного тока батареек и аккумуляторов).
4. Возможность установки предела по силе тока до 3 Ампер, после которого БП будет уходить в защиту (очень удобная функция).
5. На блоке питания путем короткого замыкания (КЗ) «крокодилов» устанавливается максимально допустимый ток (ограничение по току, которое вы выставляете переменным резистором по амперметру). Следовательно - перегрузки не страшны, поскольку в этом случае сработает светодиодный индикатор, обозначающий превышение установленного уровня тока.

Лабораторный блок питания - схема

Схема лабораторного блока питания

Теперь рассмотрим по порядку схему. Она есть в Сети уже давно. Поговорим отдельно о некоторых нюансах.

Итак, цифры в кружочках - это контакты. К ним надо припаивать провода, которые пойдут на радиоэлементы.

• Смотрите также, как сделать

Обозначение кружочков на схеме:

• 1 и 2 - к трансформатору.
• 3 (+) и 4 (-) - выход постоянного тока.
• 5, 10 и 12 - на P1.
• 6, 11 и 13 - на P2.
• 7 (К), 8 (Б), 9 (Э) - к транзистору Q4.

На входы 1 и 2 от сетевого трансформатора подается переменное напряжение 24 В. Трансформатор должен быть габаритным, чтобы в нагрузку он легко мог выдавать до 3 А (его можно купить или намотать).

Диоды D1…D4 соединены в диодный мост. Можно взять 1N5401…1N5408, какие-нибудь другие диоды и даже готовые диодный мосты, которые могут выдержать прямой ток до 3 А и выше. Мы использовали диоды таблетки КД213.

Микросхемы U1, U2, U3 представляют собой операционные усилители. Их расположение выводов, если смотреть сверху:

На восьмом выводе написано «NC» - это значит, что его не надо цеплять ни к минусу, ни к плюсу питания. В схеме выводы 1 и 5 также никуда не цепляются.

• Смотрите также пошаговую инструкцию по созданию

Транзистор Q1 марки ВС547 или BC548. Ниже представлена его распиновка:

Схема распиновки транзистора Q1

Транзистор Q2 лучше взять советский КТ961А. Но не забудьте его поставить на радиатор

Транзистор Q3 марки BC557 или BC327:

Транзистор Q4 исключительно КТ827!

Вот его распиновка:

Схема распиновки транзистора Q4

Переменные резисторы в этой схеме ввести в замешательство - это. Они здесь обозначены следующим образом:

Схема ввода переменных резисторов

У нас они обозначаются так:

Приведём также список компонентов:

• R1 = 2,2 кОм 1W
• R2 = 82 Ом 1/4W
• R3 = 220 Ом 1/4W
• R4 = 4,7 кОм 1/4W
• R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
• R7 = 0,47 Ом 5W
• R8, R11 = 27 кОм 1/4W
• R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
• R10 = 270 кОм 1/4W
• R12, R18 = 56кОм 1/4W
• R14 = 1,5 кОм 1/4W
• R15, R16 = 1 кОм 1/4W
• R17 = 33 Ом 1/4W
• R22 = 3,9 кОм 1/4W
• RV1 = 100K многооборотный подстроечный резистор
• P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр
• C1 = 3300 uF/50V электролитический
• C2, C3 = 47uF/50V электролитический
• C4 = 100нФ
• C5 = 200нФ
• C6 = 100пФ керамический
• C7 = 10uF/50V электролитический
• C8 = 330пФ керамический
• C9 = 100пФ керамический
• D1, D2, D3, D4 = 1N5401…1N5408
• D5, D6 = 1N4148
• D7, D8 = стабилитроны на 5,6V
• D9, D10 = 1N4148
• D11 = 1N4001 диод 1A
• Q1 = BC548 или BC547
• Q2 = КТ961А
• Q3 = BC557 или BC327
• Q4 = КТ 827А
• U1, U2, U3 = TL081, операционный усилитель
• D12 = светодиод

Как сделать лабораторный блок питания своими руками - печатная плата и пошаговая сборка

Теперь рассмотрим пошагово сборку лабораторного блока питания своими руками. Трансформатор у нас есть уже готовый от усилителя. Напряжение на его выходах составило порядка 22 В. Подготавливаем корпус для БП.

Делаем с помощью ЛУТа печатную плату:

Схема печатной платы для лабораторного блока питания

Протравливаем её:

Смываем тонер:

Узнайте что-нибудь о строительстве фундамента. Это не значит, что нужно получать диплом, но чего хорошего в том, что ваша лаборатория обрушится на вас, особенно если она потянет за собой и ваш дом?

Стройте под домом.

Решите, каким способом входить. Потайная дверь, фальшивая задняя стенка шкафа, люк в полу, классическая дверь из книжного шкафа, ступеньки или приставная лестница? Лестница занимает меньше всего места от вашего подвала, но по ней очень тяжело спустить оборудование и мебель. Ступеньки наоборот могут занять много места, но кладовка под такой лестницей может пригодиться. Подумайте о том, чтобы сделать два выхода.

Изучите методы постройки подвалов. Обязательно уделите внимание стоку и проблеме проникновения воды, а так же строительным материалам. Помните, что огромный грузовик, перекачивающий большое количество бетона можно заменить медленно высыхающим бетоном и выносливостью, ведь смешивать и выкладывать его придется самостоятельно. Лень не вариант, когда речь заходит о цементе.

Достаньте необходимые материалы не торопясь и без подозрений, желательно из городов или мест на расстоянии 2-4 часов езды от вас. Соберите их в скрытом месте, возможно на арендованном, если это возможно, под псевдонимом складе в соседнем городе.

Убедитесь, что вам есть куда деть выкопанную землю. Это не видеоигра. Выкопанная земля сама собой не исчезнет! Большие кучи земли на заднем дворе точно вызовут подозрения. Хотя, если вы параллельно начнете переделку в саду и потратите какое-то время, благоустраивая его этой землей, это снимет вопросы. Больше работы, но и секретности больше. Еще одна идея - сделать висячий сад, с уровнями на подпорных стенах (смотрите «Как построить удерживающую каменную стену»).

Подоприте земляные стены. Земля все время оседает, поэтому убедитесь, что она закреплена, по мере того, как вы копаете! Это особенно важно в дождливых местах или в дождливый сезон. Вы не можете слишком сильно укрепить стены!

Обеспечьте опорную конструкцию, если вы прокладываете туннель, чтобы сделать лабораторию больше, чем яма, которую вы вначале выкопали. Это связано с подпорками, но еще более важно. Ошибка здесь может означать вашу смерть. Прокладывать туннель не рекомендуется, если вы не опытный прокладчик туннелей, который разрабатывал долговечные туннели, например системы метро.

Убедитесь, что ваши стены достаточно укреплены, чтобы удерживать землю, поддерживать конструкцию сверху и друг друга от падения внутрь. Встроенные балки между стенами могут помочь сдерживать внешнее давление, если вы пожертвуете немного места ради безопасности.

Залейте пол так же, как в любом подвале, обеспечив дренаж для грунтовых вод.

Подведите электричество к вашей лаборатории. Сделайте ряд ответвлений из нескольких линий в комнатах (для новой проводки) или от наименее использованной линии в доме (для старой проводки). Узнайте о том, как установлена проводка в вашем дом, перед тем, как работать с ней. Есть много книг по этой теме. Если потребности вашей лаборатории слишком велики для такой проводки, пусть квалифицированный электрик установит новую линию. Скажите, что это для мощного лазерного принтера, электрического водонагревателя без бака, новой сушилки или электроинструмента в зависимости от того, куда будет вести проводка, а затем сделайте ответвление от нее.

Учитывайте водопровод. Во время строительства вы можете столкнуться с внутренней водопроводной системой вашего дома по мере раскопок. Если это так, то вам повезло. Вы можете очень легко сделать ответвление от трубы, чтобы получить источник воды. Если вы также нашли трубу канализации, это тоже хорошо, но если вы ниже ее уровня, вам нужно будет хранить и закачивать сточную воду в нее. Сточный бак займет ценное место, которое вы выкопали под полом, а насос заберет энергию. Если для ваших экспериментов не нужна вода, возможно не стоит думать о водопроводе.

Трансформатор имеющий электрическую связь между обмотками называют лабораторным автотрансформатором, или ЛАТРом. Вольтаж цепи нагрузки прямо пропорционален обмотке вторичной цепи. В зависимости от конструкции, получение нужного выходного напряжения производиться подключением к соответствующим выводам или вращением ручного регулятора (рис. 1). В этой статье описывается как сделать ЛАТР в домашних условиях.

Подготовка материала

Для сборки ЛАТРа понадобятся следующие материалы и устройства:

• Медная обмотка;
• Тороидальный или стержневой магнитопровод. Можно приобрести в специализированном магазине или извлечь из испорченной техники;
• Термоустойчивый лак;
• Тряпичная изолента;
• Корпус с закрепленными разъемами для подключения нагрузки и питания.

Для лабораторного ЛАТРа с переменным коэффициентом трансформации могут дополнительно понадобиться:

1. Цифровой или аналоговый вольтметр.
2. Поворотный механизм, включающий в себя ручку и ползунок с угольной щеткой. Он будет регулировать напряжение.

Расчет провода

Автотрансформатор нецелесообразно использовать для больших трансформаций по следующим причинам:

• Большой риск получить токи, близкие к короткому замыканию. Это компенсируется специальными электронными схемами или дополнительным сопротивлением. Для маленьких нагрузок выгоднее использовать электронный ЛАТР.
• Теряются преимущества перед трансформаторами: высокий КПД, экономия проводника и стали, малые габариты и вес, стоимость.

Определяемся в каких пределах будет работать ЛАТР. Питание сети выбираем 220 В. В качестве вторичных напряжений выбираем 127, 180 и 250 В. Мощность ограничиваем в 300 Вт. Можете выбрать свои значения и произвести аналогичные расчеты на примере этой статьи.

Обмотка рассчитывается по большему току. Наибольший ток будет при преобразовании напряжения 220 в 127 В. Автотрансформатор в этом случае является понижающим, и к нему подходит схема 1. Исходя из предоставленной схемы, рассчитываем максимальный ток I проходящий в обмотке обеих цепей:

I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1 = 300 / 127 – 300 / 220 = 1 А

• где I, I2, I3 – токи в соответствующих участках цепи, А;
• P – мощность, Вт;
• U1, U2 – напряжения первичной и вторичной цепи, В.

Диаметр провода рассчитываем по формуле:

d = 0,8 * √I = 1 мм.

Из таблицы 1 выбираем тип провода и сечение. Выбор делаем с учетом расчетного тока и среднего значения плотности тока для трансформаторов – 2 А/мм².

Коэффициент трансформации ЛАТРа n вычисляем по формуле:

n = U1 / U2 = 220 / 127 = 1,73

Для дальнейшего расчета вычисляем расчетную мощность Pр:

Pр = P * k * (1 – 1/n) = 300 * 1,2 * (1 – 1/1,73) = 151,92 Вт

где к – коэффициент, учитывающий КПД автотрансформатора.

Для определения количества витков приходящихся на 1 вольт, необходимо посчитать площадь поперечного сечения сердечника S и определиться с типом магнитопровода:

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 см²

W0 = m / S = 35 / 12,325 = 2,839

• где W0 – количество витков, приходящихся на 1 вольт;
• m – 50 для стержневого и 35 для тороидального магнитопроводов.

Если сталь не очень высокого качества стоит увеличить значение W0 на 20-30 %. Так же при расчете витков следует увеличить их количество на 5-10 %, чтобы избежать просадки напряжения. Рассчитываем количество витков для выбранных напряжений 127, 180, 220 и 250 В:

w = W0 * U

Получаем 360, 511, 624 и 710 витков.

Для расчета длины провода обматываем один виток на магнитопровод и измеряем его длину. Затем умножаем на максимальное количество витков и прибавляем по 25-30 сантиметров для каждого вывода к клемме.

Процесс сборки

Для сборки регулируемого ЛАТРа выбираем тороидальный магнитопровод (рис. 2). Место наложения обмотки изолируем тряпичной изолентой. Выводим провод для первой клеммы питания. Все последующие провода выводим не разрывая. Закрепляем первый виток на магнитопроводе и начинаем накручивать рассчитанное количество. При достижении витка соответствующего одному из выбранных напряжений, выводим петлю, и продолжаем наматывать провод. На рисунке 3 изображен процесс намотки на деревянном каркасе.

После наложения обмотки лакируем ЛАТР. Наполняем емкость выбранным лаком, и окунаем в него автотрансформатор. Оставляем на длительную просушку.

После просушки помещаем автотрансформатор в корпус. Первый выведенный провод присоединяем к разъему питания. Этот разъем должен быть электрически связан с общей клеммой нагрузки, поэтому соединяем их между собой каким-нибудь проводником. Петлю выведенную для 220 В, соединяем со второй клеммой питания. Остальные провода подключаем к соответствующим клеммам вторичной цепи. На “схеме” 2 изображены выводы проводов.

Для лабораторного автотрансформатора с переменным коэффициентом трансформации добавляем корпус, и делаем крепление для ручки регулятора. К ручке прикрепляем ползунок с угольной щеткой. Щетка должна плотно касаться верхней части обмотки. Помечаем область по которой будет передвигаться щетка, и в этом месте избавляемся от изоляции. Так щетка будет иметь прямой электрический контакт с вторичной обмоткой. Клеммы вторичных напряжений, кроме общей, заменяем одной, соединенной с угольной щеткой (схема 3). При подсоединяем закрепляем вольтметр.

Если следовать написанной статье, то ЛАТР можно с легкостью сделать своими руками.

Проверка

Что бы убедиться в бесперебойной и надежной работе устройства, выполняем следующие пункты:

1. Подключаем автотрансформатор к сети 220 В;
2. Проверяем на отсутствие задымления, запаха гари, сильных шумов;
3. Вольтметром проверяем соответствие выходных значений;
4. Через 10 — 20 минут работы отключаем ЛАТР. Проверяем не перегрелась ли обмотка.
5. Снова включаем ЛАТР в сеть и подключаем нагрузку на длительное время.

При отсутствии проблем автотрансформатор готов к работе.

Лабораторная работа подразумевает применение теории на практике - её смысл заключается в эксперименте, исследовании какого-либо явления, метода или программы. Сделать лабораторную работу - это значит выполнить определённый комплекс заданий, направленных на овладение научной методикой практического исследования.

Структура лабораторной работы

Лабораторная строится по следующему принципу:

1. Теоретическое обоснование практикума.
2. Собственно практикум: проведение эксперимента или исследования для получения фактических данных.
3. Анализ полученных данных и выводы по проделанной работе.

К лабораторной работе необходимо тщательно подготовиться, изучив рекомендуемые пособия, инструкции и методические указания. Степень готовности контролируется преподавателем, и перед проведением практикума необходимо получить допуск на выполнение лабораторной.

В ходе работы требуется:

• продемонстрировать теоретические знания по данной теме;
• чётко придерживаться установленного порядка проведения работы;
• безукоризненно выполнять все рекомендации преподавателя;
• пошагово описывать все практические действия и получающиеся результаты.

Лабораторный практикум в вузе отличается от школьного прежде всего наличием научного подхода. После выполнения работы необходимо написать отчёт, представляющий собой самостоятельный анализ проведенного исследования. И во многих вузах требования, предъявляемые к отчёту по лабораторной работе, сходны с требованиями к написанию научной статьи.

Отчёт по лабораторной работе

Структура отчёта по лабораторной работе включает следующие элементы:

1. Введение: формулировка задания практикума.
2. Основная часть: теоретические сведения, краткое описание опыта, проведённые расчёты, методика исследования и анализ полученных результатов. Необходимо также указать, какое оборудование или программное обеспечение использовалось в ходе работы.
3. Заключение: общие выводы.

Обязательным элементом отчёта также является список литературы, использованной для подготовки к лабораторной.

При необходимости отчёт может включать приложения, наглядно показывающие ход и результаты лабораторной (графики, таблицы, листинг программ).

Правила написания отчёта по лабораторной работе

Готовый отчёт представляется для защиты преподавателю, руководившему лабораторной. На основании отчёта преподаватель оценивает не только уровень теоретических знаний студента и его профессиональную подготовку, но и способность к научному мышлению.

Алгоритм написания отчёта:

1. Формулируем цель работы согласно полученному заданию.
2. Описываем суть явления, программы или метода, подлежащего исследованию.
3. Перечисляем оборудование, необходимое для работы. Если применяется специальная установка - рисуем её схему.
4. Заносим в отчёт все данные измерений и условия задач.
5. Подробно расписываем ход исследования, приводя все методики расчетов, формулы, вычисления и прочее. Каждый шаг исследования следует анализировать и излагать выводы.
6. Излагаем результаты работы, подводим итоги.

Помните: если лабораторная работа не зачтена, к экзамену вас не допустят!

Помощь в выполнении лабораторных работ

Вы не знаете, как сделать лабораторную работу безукоризненно, или по каким-то причинам не можете самостоятельно составить отчёт по проведению лабораторной? Обратитесь за помощью к специалистам Dip24. И не волнуйтесь о сроках - мы работаем круглосуточно и делаем лабораторные работы на заказ любой сложности быстро и безошибочно.