DIY verstelbare bankvoeding bouwen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Ik gebruik al vele jaren een oude voeding op basis van een lineaire regelaar, maar de maximale output van 15V-3A, in combinatie met de onnauwkeurige analoge displays, dwong me om mijn eigen voeding te maken die deze problemen aanpakt.

Ik keek naar andere voedingen die mensen ter inspiratie hebben gemaakt en besloot tot enkele basisvereisten:

-Meer vermogen dan de oude analoge kon leveren

-Koelventilator (indien nodig)

-Digitaal beeld

- Strak uitziend en veilig (niet dat de analoge geen van beide was…)

Voor de elektronica waren alle items afkomstig van eBay of van een winkel buiten mijn universiteit (serieus), dus de stuklijst is nogal moeilijk te bepalen. Ik schat dat ik minder dan €12 aan onderdelen heb uitgegeven, maar dit zal hoger zijn als je sommige onderdelen (stroombron) niet gratis kunt krijgen, waarbij de prijs erg afhankelijk is van het gewenste vermogen.

Houd er rekening mee dat deze 'ible zich richt op mijn voeding en dus niet alle stappen in een how-to-stijl zijn, maar meer een samenvatting van de genomen stappen. Als er meer details nodig zijn, help ik je natuurlijk graag, laat hier een reactie achter of op de demonstratievideo op youtube en ik zal zo snel mogelijk antwoorden:)

Stap 1: De vermogenselektronica

De gebruikte stroombron was een hoge stroom (8A) SMPS (Switch-Mode-Power-Supply) die 19V uitvoert, die ik gelukkig gratis kreeg. Vergelijkbare stroombronnen die kunnen worden gebruikt, zijn onder meer een laptopoplader of zelfs een transformator met een volledig bruggelijkrichtercircuit.

Om te voorkomen dat er stroom wordt getrokken wanneer deze niet wordt gebruikt, werd de Live-verbinding uitgebreid naar een schakelaar op het voorpaneel van de behuizing en terug naar de SMPS. Omdat de behuizing van metaal is, heb ik de aardpen met een schroef op de grondplaat aangesloten.

De DC-uitgang van de SMPS was verbonden met een step-down DCDC Buck-converter, waarvan de uitgang naar de positieve en negatieve aansluitingen op het voorpaneel van de behuizing ging (via de shuntweerstand op het digitale display).

Het digitale display, samen met een 5V buck-converter (voor de USB-poorten) werd gevoed door de 19V SMPS, omdat dit constant zou blijven, ongeacht de uitgangsspanning.

Via een MOSFET-schakeling werd ook een 24V computerventilator op de SMPS aangesloten, die de stroom (en dus de snelheid) van de ventilator begrenst. OPMERKING: Het stroombegrenzingscircuit is niet nodig en de MOSFET fungeert alleen als een weerstand. Het is toegevoegd om de snelheid van de ventilator te verlagen en veel andere circuits (zelfs een op LM317 gebaseerd circuit) zouden waarschijnlijk beter werken dan mijn implementatie, maar ik kan het toevoegen als iemand het wil.

Stap 2: Besturingselektronica en displaybedrading

De digitale displaymeter moet in serie worden geschakeld met de negatieve uitgangsklem om de stroom te detecteren en een andere draad gaat naar de positieve uitgangsklem om de uitgangsspanning te meten, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding.

Om de uitgangsspanning aan te passen, wordt een 50kOhm-trimmerpot op de 15A buck-converter vervangen door een gelijkaardige single-turn potentiometer die met een lintkabel naar de voorkant is verlengd. De ene kant van de potentiometer is verbonden met een 2kOhm potentiometer in een poging om een "fijnafstemming" spanningsknop te hebben, maar zoals later besproken, wordt dit zelden gebruikt.

Een inherente fout bij het gebruik van een buck-converter is dat de uitgangsspanning beperkt is tot ongeveer 1V minder dan de ingangsspanning, maar de weerstand van de potentiometer is afgestemd op de maximale ingangsspanning (in dit geval max. ingangsspanning = 30V). Dit betekent dat als je de buck-converter voorziet van een spanning die ver onder de maximale ingangsspanning ligt, de potentiometer een dode zone zal hebben - waarbij het draaien aan de knop de spanning niet verandert. Om dit te verhelpen zijn er twee opties:

1) Gebruik een gecombineerde Buck/Boost-converter die de ingangsspanning verhoogt of verlaagt naar wat gewenst is - deze optie is het beste voor een groot uitgangsspanningsbereik dat onafhankelijk is van (niet beperkt door) de ingangsspanning.

2) Kies een potentiometer met een weerstand die de dode zone tot een acceptabel niveau reduceert - dit is de goedkoopste optie maar verkleint alleen de dode zone (wat de resolutie als resultaat verhoogt), zodat de uitgangsspanning nog steeds tot een bepaald bedrag wordt beperkt onder de ingangsspanning.

Ik koos voor optie 2 omdat ik al een 15A buck-converter had en niet wilde wachten tot er meer onderdelen uit China zouden komen. Omdat de vereiste weerstand van de potentiometer niet in de buurt van een standaardwaarde lag, heb ik een weerstand over de buitenste klemmen van de potentiometer geplaatst, waardoor de weerstand effectief tot de gewenste waarde werd verlaagd.

Stap 3: De zaak

Nu voor het leuke en vervelende deel - het maken van de zaak. Je kunt hiervoor alles gebruiken wat je wilt; hout, MDF, kunststof, metaal, of helemaal 3D geprint als je dat echt wilt. Ik ging met metaal en plastic omdat ik me het meest op mijn gemak voel met deze materialen en ze zien er mooi uit samen (sorry houtliefhebbers).

Ik had een goede hoeveelheid roestvrijstalen plaatmateriaal, dus de hoofdafdekking is hiermee gemaakt. De voor- en achterpanelen waren gemaakt van plastic (acryl aan de voorkant, onbekend taai plastic aan de achterkant) en de bodemplaat was gemaakt van een staalplaat van een tv-meubel.

De basis werd iets breder en veel langer gesneden dan de SMPS en er werden gaten geboord in de 4 hoeken waar de SMPS-behuizingsbevestigingen zich bevonden (omdat de bovenste helft van de behuizing werd verwijderd voor draden en een betere warmteafvoer).

Deze gaten werden getapt met een M4-tap zodat machineschroeven konden worden gebruikt om de SMPS aan de basis te bevestigen, samen met roestvrijstalen haakse platen die worden gebruikt om de basis te verbinden met de roestvrijstalen afdekking en het achterpaneel. Er werden twee vergelijkbare gaten geboord en getapt om het voorpaneel op zijn plaats te houden, dit keer met een plastic haaks stuk (vanwege de nabijheid van stroomaansluitingen).

De voor- en achterpanelen werden gemarkeerd en waar nodig geboord, vervolgens werden de stukken gesneden en met de hand op maat gevijld, inclusief de rechthoekige gaten voor het display, USB-poorten en de stroomaansluiting aan de achterkant.

Het hoofddeksel werd uitgetekend op 0,8 mm RVS plaat en op maat gesneden met een haakse slijper, inclusief een poort aan de zijkant voor een luchtinlaat. Gaten voor de zijkant en de bovenkant werden gemarkeerd en geboord voordat ze werden gebogen, maar aangezien ik (nog) geen plaatwerkrem heb, hadden de bochten die ik kon krijgen een grote radius. Omdat ik een kleinere straal voor de gaten had berekend, hamerde ik de randen tegen een hoekijzer in een bankschroef om alles goed op één lijn te krijgen - dit introduceert wat "karakter" in het stuk en zorgt ervoor dat iedereen weet dat het op maat is gemaakt …

Alles wordt gemonteerd met M4 machineschroeven, of lijm voor onderdelen die niet vervangen hoeven te worden. Ik denk dat het belangrijk is om dingen te bouwen met het oog op bruikbaarheid.

Stap 4: Review

Na het in elkaar zetten, testen en enkele maanden gebruiken, ontdekte ik dat de 2K-potentiometer voor de "fine tune"-functie luidruchtig was (gaat af en toe open bij het draaien). Dit was onaanvaardbaar omdat het de uitgangsspanning onverwacht deed springen, en dus draaide ik de 2k-pot eenvoudig naar de minimumpositie, zodat deze de hoofdaanpassingspot niet hindert. Potentiometers van hoge kwaliteit zijn een must voor projecten als deze.

Ik hoop dat dit sommigen van jullie helpt, zoals andere 'ibles' mij hebben geholpen. Dit is slechts een van de vele benaderingen en ik moedig vragen aan als er aanvullende informatie nodig is, hier of op mijn YouTube-video. Heel erg bedankt en goed gedaan als je zo ver bent gekomen, veel plezier met het maken!