Bouw een dubbele 15V-voeding met kant-en-klare modules voor minder dan $ 50 - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Invoering:

Als je een hobbyist bent die zich bezighoudt met audio, dan ben je bekend met dual-rail voedingen. De meeste geluidskaarten met laag vermogen, zoals voorversterkers, hebben een waarde van +/- 5V tot +/- 15V nodig. Het hebben van een voeding met dubbele spanning maakt het net zo veel gemakkelijker bij het maken van prototypes of bij algemene reparaties.

Deze voeding is eenvoudig in elkaar te zetten, omdat deze over het algemeen gebruik maakt van standaardmoduleborden, met uitzondering van het regelbord, dat u zelf moet bouwen. Er zit echter een reden achter waar ik later op terugkom.

Het gebruikte regelbord heeft spanningen van +/- 1,25 V tot 37 V (afhankelijk van uw ingangsspanning). Ik heb maar +/- 15V nodig, dus een ingangsvoeding van een paar volt daarboven (ongeveer 19V) is prima. LM317- en LM337-spanningsregelaars kunnen ook ongeveer 1,5 A ea pompen (afhankelijk van hoeveel spanning ze laten vallen), dus de stroomclassificatie van de ingangsvoeding moet ook hoger zijn dan dit. Daarom heb ik gekozen voor twee laptop voedingen om de ingangsspanningen te leveren. Ze leveren 19V en ongeveer 3,4A, wat meer dan genoeg is om de regelkaart te voeden. Om nog maar te zwijgen van het feit dat ze zo goedkoop zijn als chips.

Ik wilde ook een lineaire voeding omdat ze over het algemeen minder DC-rimpel op de uitgang hebben (hoewel niet zo efficiënt als een volledige schakelende voeding). Het gebruik van een schakelende ingangsvoeding om de 240VAC naar 19V te verlagen is goedkoop en effectief. Hun schakeling is over het algemeen ook boven de audioband, dus heeft geen invloed op het geluid van de voeding dat in uw teststukken terechtkomt. De lineaire regelaars zullen het grootste deel van de resterende DC-rimpel wegfilteren. Je krijgt dus vrijwel het beste van twee werelden.

De gebruikte meters kunnen spanning en stroom meten (0-100V en 0-10A), zijn tweekleurig voor gemakkelijk aflezen.

Met een paar aanpassingen kun je een heleboel onderdelen omtoveren tot een zeer nuttige voeding voor op een tafel.

Opmerking: één ding heeft deze voeding niet en dat is een constante stroomregeling. De LM317/337-regelaars zelf hebben enige overstroombeveiliging, maar ik zou ze niet te lang op deze manier gebruiken. Daarom is in dit project de lastschakelaar geplaatst. Dus als dat belangrijk is, kunt u een ander regelbord gebruiken om aan uw behoeften te voldoen.

Stap 1: Een woord van waarschuwing en algemene opmerkingen

240V bedrading & laptop voedingen:

Omdat dit project hoge spanningen (240V) gebruikt, kunnen ze behoorlijk dodelijk zijn als je het verkeerd hebt. Als u niet zeker weet hoe u hoogspanningscomponenten moet aansluiten, of als u zich niet prettig voelt bij het werken aan onder spanning staande apparatuur, raad ik u aan dit niet te proberen. Ik neem geen verantwoordelijkheid als je zelfmoord pleegt. Ik wil niets van je horen nadat je bent gestorven en zeg Pete, ik heb mezelf geëlektrocuteerd en nu ben ik dood - OK??

Nu dat gezegd zijnde, heb je een aantal andere opties:

1. Gebruik gewoon de laptopvoedingen in de meegeleverde vorm en gebruik enkele DC-stroomaansluitingen aan de achterkant van de doos. Het betekent alleen dat je twee laptopvoedingen moet aansluiten, maar het is een veel veiligere optie. U zult echter een andere oplossing moeten vinden om de LED-meters van stroom te voorzien, aangezien deze ook aparte voedingen nodig hebben.

2. U kunt de laptopbenodigdheden in de hoes monteren en de 240V-stekkers gewoon afknippen en rechtstreeks aansluiten op een IEC-aansluiting aan de achterkant. Je hebt echter een grotere behuizing nodig dan ik heb gebruikt en nogmaals, het heeft live-verbindingen, dus nog steeds niet zo veilig.

LED Paneelmeters + Voedingsspanningen:

Er zijn verschillende soorten LED-meters op de markt. Ze doen in wezen allemaal hetzelfde, maar hun connecties zijn niet altijd hetzelfde. Het afwijken van de draaddikte is niet altijd gegarandeerd. Probeer bij het bestellen hun bedradingsschema te krijgen. Over het algemeen zullen de twee dikke draden de stroomshuntmeter zijn. De andere drie zijn metervermogen (om het rood/zwarte display van stroom te voorzien) en een gele spanningsdetectiedraad om de spanning te meten.

Wat je opvalt aan de meters is dat ze een gemeenschappelijk aarde- of 0V-punt hebben (de zwarte draden zijn intern met elkaar verbonden). Voor dit specifieke project is dat niet goed. Daarom worden de meters apart gevoed via twee kleine voedingsprintjes (240VAC naar 12VDC modulebord). Je moet ook twee boards gebruiken om van stroom te voorzien, anders maak je uitgangen kort bij gebruik van de voeding. Een andere essentiële reden is dat de LED-meters minimaal 4,5 V nodig hebben om te werken. Dus als u uw output naar 1,25V van de regelkaart verlaagt, gaan de meters niet aan.

Stap 2: Stuklijst

Dit is wat je nodig hebt. Je kunt dit allemaal kopen op Ebay, Amazon of Aliexpress. Ik kocht het allemaal van Ebay

- Plastic koffer (ik heb een plastic instrumentenkoffer gebruikt) - $ 12-15

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

- 2x 19V 3.42A laptopvoedingen - $ 6,75 per stuk

- 2x 240VAC naar 12VDC 450mA schakelende step-down transformatorkaarten - $1,50 per stuk

- 2x spannings-/stroompaneelmeters 0-100V/0-10A - $ 3,50 per stuk (goedkoper in bulk en verkrijgbaar in verschillende kleuren)

- 2x 10K ohm multi-turn potten + knoppen naar keuze - $2 ea (u kunt de meegeleverde potten gebruiken, maar multi-turn is gemakkelijker in te stellen)

- Diverse en algemene hardware: 240VAC-schakelaar (ik gebruikte er een met een 12VDC LED-lamp), bindende aansluitklemmen (6), IEC-aansluiting, zekeringen en zekeringhouders (3), kleine uitsnede van aluminium hoek (2), afstandhouders (6), algemene draadlengtes en krimpkous - waarschijnlijk nog eens $ 5-10

Opmerking 1: De te gebruiken zekeringen zijn afhankelijk van de hoeveelheid stroom die u wilt gebruiken. Ik raad 1-1,5A aan voor de twee regelkaarten en 0,5A voor de 240V-voeding. Je zou ook lager kunnen gaan, omdat je 7A niet uit beide benodigdheden haalt.

Opmerking 2: Het duurste deel van de build is de case. Dus als u er een goedkoper kunt vinden of zelf wilt rollen, bespaart u een paar dollar.

Opmerking 3: Er zijn een paar merken multi-turn of precisiepotten beschikbaar. Degene die werd verzonden was een pot met het Bochen-merk, die specifieke knoppen beschikbaar heeft en geen standaard ruwe kartelknoppen gebruikt. Het maakt niet uit welk type je gebruikt, alleen dat je de juiste knoppen kunt krijgen.

Opmerking 4: ik kocht deze laptopvoedingen omdat ze slechts ongeveer $ 6ea waren. Bespaar weer een paar dollar als je toevallig een paar oude hebt liggen.

Stap 3: Schema's en bedradingsschema's

De eerste afbeelding is het originele schema voor een standaard regelbord, met ingangsdoppen en gelijkrichter inbegrepen, met behulp van een AC 12V-0V-12V transformator om het bord van stroom te voorzien (voor deze voeding gebruiken we niet)

Tweede afbeelding is het bedradingsschema voor alle afzonderlijke boards om met elkaar te verbinden

Derde en vierde afbeeldingen zijn standaard bedradingsschema's voor de paneelmeters (die ik heb gebruikt) die verschillende configuraties tonen om te voeden en te meten. In dit project gebruiken we in wezen het vierde diagram.

Stap 4: Laptopvoeding

Waarom 19V laptopvoedingen?

De reden hiervoor is dat de regelkaart oorspronkelijk is ontworpen om te werken op een dubbele 12V AC-transformator (12V-0-12V). Als je echter kijkt naar de kosten van een van deze, hetzij op eBay of in je plaatselijke elektronicawinkel, zijn ze rond de $ 30AU. Er zijn twee laptopbenodigdheden voor de helft.

Als je een hogere spanning uit de regelaars wilt, gebruik dan gewoon een hogere ingangsvoeding. Onthoud dat de regelkaarten +/- 37V zullen leveren, dus de ingang kan een paar volt hoger zijn. Onthoud echter wel dat hoe hoger het spanningsverschil (input naar output), hoe meer warmte wordt geproduceerd door de regelaars. Bijvoorbeeld: als de ingangsspanning 35V is en de uitgang 5V, zal er veel warmte worden ontwikkeld en heb je mogelijk grotere koellichamen en/of een ventilator nodig.

De laptopbenodigdheden voorbereiden

Voor mijn build heb ik de benodigdheden uit hun koffers gehaald omdat ik ze nodig had om in de instrumentenkoffer te passen. Als u de laptopbenodigdheden gewoon gaat gebruiken zoals ze zijn en DC-connectoren gebruikt, kunt u deze stap overslaan.

Wat u moet doen, is de plastic behuizing kraken. Gebruik een platte schroevendraaier en wrik voorzichtig aan de rand totdat de bovenkant loskomt. Verwijder vervolgens de printplaat.

Op de 2e foto heb ik een stuk hoekaluminium geboord en enkele gaten in de zijkant van de toevoer geboord (ik geloof dat ik de bestaande gaten in de toevoer heb gebruikt). Pas op dat u geen onderdelen beschadigt terwijl u dit doet. Ik heb ook wat extra gaten geboord om montagepalen eraan te schroeven en het geheel aan de onderkant van de plastic behuizing te bevestigen. Het gebruik van de hoek maakte het iets steviger dan alleen het gebruik van montagepalen.

De draden die uit het bord kwamen, zagen er een beetje licht uit, dus ik heb ze veranderd in draad met een zwaardere dikte. Soldeer de oude draden los, steek de nieuwe draden door de bovenkant van het bord en soldeer ze op hun plaats aan de onderkant van het bord (achteraf had ik een lichtere maat moeten gebruiken, maar langere lengtes omdat het moeilijk was om zoveel draden aan te sluiten op dezelfde punten).

De laptopbenodigdheden hebben ook een power-LED. Ze zijn niet nodig, maar je kunt ze wel binnenhouden als je zeker wilt weten dat elke voorraad effectief werkt (ze zullen uitsterven als er een probleem is met de voorraad of het opgenomen bedrag). Ik heb ze erin gehouden om gemakkelijker fouten op te sporen.

Opmerking: u moet hetzelfde type laptopvoeding gebruiken. De reden is dat als de spanningen een beetje weg zijn, ze de neiging kunnen hebben om stroom in zichzelf te laten zinken en weg te rennen en dan te blazen. Over het algemeen zou het geen probleem moeten zijn als u dezelfde benodigdheden gebruikt. Als u zich echter zorgen maakt of extra bescherming wilt, kunt u een paar stroomdiodes (zoals IN4004 of IN5404) met omgekeerde voorspanning over de uitgangen van elke voeding plaatsen (dus kathode naar positief, anode naar negatief). Dit zorgt ervoor dat elke voeding geen stroom meer laat zinken doordat de spanningen iets afwijken of als de ene voeding voor de andere wordt opgestart.

Stap 5: De LM317/337-regelaar en eerste test bouwen

Het regelaarbord wordt geleverd in kitvorm, wat betekent dat je het zelf moet solderen. Er zijn een paar leveranciers die ze voor een paar dollar voorgemonteerd verkopen. Soms kan het verwijderen van componenten van dit soort boards per ongeluk sporen losmaken. Sommige componenten moet je sowieso verwijderen, dus het is net zo eenvoudig om ze in de eerste plaats zonder ze te bouwen.

De eerste foto toont een voltooid bord (zo zou het eruit moeten zien als je het op voorraad hebt gemaakt). De tweede foto toont echter de wijzigingen met de ingangsdoppen en gelijkrichter verwijderd. Ik heb in plaats daarvan links toegevoegd om het ingangsklemmenblok te wijzigen om de +/- 19V te accepteren en deze naar de ingang van de regelaars te leiden. Je zou de invoerkappen kunnen houden als je wilt, maar ze zijn niet nodig omdat de laptopbenodigdheden redelijk goed zijn.

Je zult ook opmerken dat ik terminals heb geplaatst voor het LED-stroomlampje en ook voor de potten om het gemakkelijk te maken om de planken indien nodig te verwijderen.

Dus monteer het bord gewoon zoals in hun instructies, behalve de bovenstaande wijzigingen.

Als u klaar bent, sluit u deze aan op een werkende voeding en controleert u de uitvoer van elke regeltrap. Denk eraan, als u een enkele ingangsvoeding gebruikt om te testen, +/- in (op de +/0V-klemmen) +/0V uit de regelkaart. +/- in (op 0V/- klemmen), 0V/- uit van regelkaart. Zorg ervoor dat u de uitgangsspanning kunt aanpassen (laatste afbeelding toont externe testvoeding).

Stap 6: De zaak voorbereiden

Meet hoe u wilt dat uw componenten op de achterkant van de voor- en achterpanelen zitten. Onthoud dat het achterstevoren zal zijn (die fout heb ik zelf gemaakt). Eigenlijk wilde ik het spiegelbeeld op het voorpaneel. Maar gelukkig had ik het achterpaneel nog niet gedaan, dus ik heb het gewoon aan de voorkant aangepast (of ik had het misschien gewoon 180 graden gedraaid).

Boor eerst gaten met kleine boortjes. Vergroot vervolgens met een grotere boor. Als je niet genoeg boren hebt (zoals ik heb), kun je een ruimer gebruiken om de gaten te vergroten (erg handig hulpmiddel).

Zodra alle gaten zijn geboord, maakt u de uitsparingen voor de meterpanelen los en vijlt u net genoeg naar beneden zodat de meter en de IEC-aansluiting passen.

Ik heb ook wat labels aan de voorkant geplakt (met briefvellen). U kunt deze online krijgen, of u kunt uw eigen afdrukken op doorzichtig printerpapier. Daarna heb ik er gewoon wat beschermende lak overheen gespoten.

Stap 7: De hardware monteren

Zodra de voor- en achterpanelen de tijd hebben gehad om te drogen, monteer je alle hardware op de voor- en achterpanelen.

De twee laptopvoedingen kunnen aan de onderkant van de behuizing worden gemonteerd. Vergeet niet om ruimte over te laten voor de IEC-aansluiting, zekering en draden om naar de schakelaar aan de voorkant te lopen. Als alternatief kunt u desgewenst een schakelaar aan de achterkant monteren.

Monteer de regelkaart.

Last but not least, aangezien de 240V/12V-voedingen voor de meterpanelen nergens kunnen worden vastgeschroefd, heb ik een klodder silicium gebruikt om ze op hun plaats te houden. Zorg ervoor dat u eerst invoer- en uitvoerdraden heeft toegevoegd!

Stap 8: Alles aansluiten

Begin met het aansluiten van de 240V-bedrading van de IEC-stekker naar de schakelaar en ook naar de ingangszekeringhouder. Sluit vervolgens alle 240V-bedrading aan op de twee laptopvoedingen en twee meter boordvoedingen. Plaats een zekering en in dit stadium is het waarschijnlijk een goed idee om uw bedrading te controleren en in te schakelen, om er zeker van te zijn dat alle spanningen die uit de laptopvoeding komen correct zijn (moet elk 19V zijn)

Sluit de potten en LED aan op de bedieningselementen op het voorpaneel van de regelkaart. Ik heb 2-pins stopcontacten en pinnen gebruikt om de demontage op het regelaarbord te vergemakkelijken.

Sluit nu de uitgangen van de laptopbenodigdheden aan en sluit deze aan op de ingang van de regelkaart. Je kunt ook de stroom op de meters aansluiten. Onthoud dat de positieve van de ene voeding naar de negatieve van de andere gaat om een virtueel nulspanningspunt te creëren. Nogmaals, schakel in en zorg ervoor dat de spanningen zijn zoals verwacht - je zou 38V moeten hebben tussen de ingangsspanningen, +/- 19V tussen 0V aan de ingangen en wat nominale spanning op de uitgang van de regelkaart (afhankelijk van waar de pot is ingesteld).

Sluit de uitgang van de regelkaart aan op de uitgangszekeringen en de lastschakelaar. Sluit de stroomlijnen van de meter aan (volgens het bedradingsschema) en vervolgens de spanningsdetectielijnen van de meter. Plaats enkele zekeringen en test opnieuw en kijk of de meters een spanning aangeven. Vingers gekruist, je hebt de magische rook niet laten ontsnappen!

Opmerking: de meters zijn waarschijnlijk het moeilijkste om aan de gang te krijgen. Bedenk dat het huidige deel van de meters van positief naar negatief loopt. Hetzelfde zal gebeuren met de negatieve spanning - deze stroomt van 0v naar negatieve spanning!

Stap 9: Aanpassingen testen en kalibreren

Zodra je hebt geverifieerd dat er rook niet ontsnapt, sluit je een betrouwbare meter aan en controleer je de uitgangsspanningen op zowel de positieve als de negatieve uitgangen. U zult hoogstwaarschijnlijk merken dat de LED-meters iets uit zijn (zoals op foto's 2 + 4). Aangezien deze meters aan beide uiteinden van het spectrum enigszins kunnen afwijken, moet u ze kalibreren op de spanning die u over het algemeen het meest gaat gebruiken of in het midden van een reeks spanningen. Als je bijvoorbeeld veel 12V gebruikt, kalibreer ze dan op 12V. Als je regelmatig tussen 5V en 15V gaat, kalibreer dan op 10V.

Als u twee multimeters heeft, kunt u de spannings- en stroomaanpassingen samen uitvoeren. Sluit anders een nominale belasting aan op de uitgang, pas de spanning aan, koppel vervolgens de meter los en zet hem in serie met de voeding en verwissel de multimeterkabel (als uw meter aparte spannings- en stroomaansluitingen heeft) om de stroom te meten.

Op de achterkant van de LED-paneelmeters bevinden zich twee kleine trimpots om spanning (v-adj) en stroom (i-adj) aan te passen (zie foto één). Het is over het algemeen een goed idee om de uitgang te laden met een weerstand tijdens het kalibreren, omdat de uitgangsspanning een beetje kan bewegen wanneer deze wordt geladen.

Pas dus de v-adj aan totdat de spanning hetzelfde is als de meter. De trimmers zijn een beetje gevoelig en een kleine draai kan voorbij gaan waar je het wilt. Gewoon doorzetten tot het klopt

Voor de huidige aanpassing raad ik aan om een grote warmteafvoerende weerstand te gebruiken om te kalibreren (foto 6). Zorg er wel voor dat het niet lager is dan wat het aanbod kan produceren. Elke kant van de regelkaart kan 1,5 A leveren. Kalibreren op ongeveer 1A zou voldoende moeten zijn.

Met behulp van de wet van ohm V=IxR - dus (V/I=R) 15V/1A=15ohm. 15 ohm weerstanden zijn een beetje moeilijk te verkrijgen, dus 2x 8ohm weerstanden in serie geven 16 ohm. Meet de weerstanden - de twee die ik heb meten 8,3 en 8,1 ohm = totaal 16,4 ohm.

Sluit de getallen dus opnieuw aan (V/R=I) 15V/16,4ohms = 0,914634A - dat is het getal waarnaar we zullen kalibreren. U zou moeten merken dat de meter dit moet weergeven, evenals een dubbele controle van uw meter.

Je moet ook het vermogen berekenen dat in de weerstanden wordt gestopt, omdat je niet wilt dat ze frituren! Dus, de wet van ohm opnieuw P=VxI - 15Vx0.91463=13.72W. Zorg ervoor dat uw weerstanden elk groter zijn dan deze waarde - 25W is goed. Ik heb een paar 100W gebruikt die goud is (zie foto 6). Je kunt deze van eBay krijgen voor ongeveer $ 8 voor twee.

Om stroom uit de voeding te meten, moet u uw meter in serie zetten met de voeding en de belastingsweerstanden. Het maakt niet uit of de meter de eerste is of de weerstanden, zorg er gewoon voor dat de stroom die door de meter vloeit positief naar negatief is (dus positieve en 0V-aansluitingen - positief/negatief op de multimeter-stroomaansluitingen). De negatieve kant van de voeding moet worden gemeten van 0V tot negatief, waarbij de positieve kant van de meter naar de 0V gaat en de negatieve kant van de meter naar de negatieve kant van de voeding gaat. Als dat je alleen maar in de war brengt, kijk dan naar de laatste foto.

Eenmaal aangesloten, zou u zowel een spanning als stroom op de meter op het voorpaneel moeten zien. Pas de huidige pot op de achterkant van de paneelmeter aan totdat deze hetzelfde aangeeft als uw multimeter. Als je twee meter hebt, neem er dan een om de stroom te meten (in serie) en een om de spanning te meten (parallel).

Nu ben je klaar om te gaan.

Stap 10: Laatste gedachten

Hoewel alles in de behuizing paste, had ik een beetje met de interne lay-out kunnen spelen en misschien de IEC-aansluiting kunnen verplaatsen zodat de twee laptopbenodigdheden 90 graden konden zitten waar ze zich nu bevinden. De lay-out had ook gespiegeld moeten zijn, omdat ik over het algemeen graag wil dat alles van links naar rechts gaat. Ik heb een schets bijgevoegd van wat ik mogelijk had moeten doen.

Ik gebruikte 7,5A 240VAC bedrading van een netsnoer (want dat had ik nog liggen). Omdat dit zo'n kleine ruimte is, had ik waarschijnlijk een lichtere 240V-draad moeten gebruiken, omdat het project niet veel stroom trekt.

Ik merkte ook niet dat een van de schroeven van de behuizing recht door de 240V-schakelaar ging. Achteraf had ik de schakelaar iets moeten verschuiven en had ik waarschijnlijk ook de 240V zekeringhouder op het voorpaneel moeten plaatsen om onnodige bedrading te voorkomen. Met een beetje schuifelen had ik waarschijnlijk ook de uitgangszekeringhouders op het voorpaneel kunnen plaatsen, maar het voorpaneel was al behoorlijk druk.

Aan het eind van de dag levert hij de +/- 15V die ik nodig heb, is eenvoudig in te stellen, is betrouwbaar en gebruikt gemakkelijk verkrijgbare onderdelen.

Toekomstige projecten

Ik heb ook nog een dubbele 0-30V/3A-voeding in de maak, hoewel dit zou kunnen eindigen als twee afzonderlijke voedingen (opnieuw afhankelijk van de afstand). Deze heeft wel constante stroomfuncties. Ik kocht deze boards tegelijkertijd omdat ik niet kon beslissen welke ik wilde, dus ik heb ze allebei!

Er zal ook de moeder van alle voedingen zijn - een dubbele laag-/hoogspanningsvoeding met twee regelkaarten per kant (4). Hij schakelt van een laag bereik 0-30V naar een hoog bereik 30-90V en 5A! Dit zal worden gebruikt voor het testen van versterkerkaarten met dubbele spanning. Nogmaals, het kan eindigen als twee afzonderlijke voedingen, afhankelijk van de afstand.