Jag håller på att försöka skriva en bok för nybörjare inom elektronik. Tanken är att det ska ingå ett byggprojekt där man bygger sitt eget labbaggregat.
Jag har bestämt mig för att dessa krav måste vara uppfyllda:
*Aggregatet ska leverera 0.01-1A och 0-25V
*Aggregatet måste tåla kortslutning under obegränsad tid samt överleva vanliga felkopplingar
*Kretsen ska vara så enkel som möjligt utan att använda särskilda kretsar som LM317 eller L200
*Det ska finnas ett pedagogiskt värde i att analysera konstruktionen
*Alla komponenter ska vara billiga, vanligt förekommande och lätta att få tag på.
*En relativ nybörjare ska ha en rimlig chans att få ihop allt rätt första gången.
*Aggregatet ska gå att bygga i två versioner, en med relästyrd omkoppling av trafons sekundärlindningar för att medge ett mindre och billigare kylelement (och därmed även låda) och en utan.
*prestanda ska vara jämförbart med ett billigt kommersiellt nätaggregat avsett för hobbyister
Efter att ha letat efter inspiration på nätet kom jag fram till att de flesta scheman man kan hitta är konstruerade av amatörer och har uppenbara brister om man granskar dem. Bara att konstruera själv alltså!
Efter en hel del labbande och mätande har jag fått till en konstruktion jag är ganska nöjd med. För att kunna testa själva reglerkretsen (stabilitet etc) började jag med att bygga en första "miniversion" som ger 0-12V, 0.01-0,5A och drivs från en väggvårta som ger 12V AC. Även denna är ett tänkbart nybörjarprojekt i boken.
Efter några justeringar är det dags att bygga fullversionen. Jag har lött ihop allt (på hemmaetsade kort) på prov och gjort några enkla tester med multimeter och oscilloskop under varierande belastning och allt verkar funka bra. Även när aggregatet belastas hårt en längre stund.
Schema (kan komma att revideras under arbetets gång)
Nästa steg är att bygga in allt i en låda, koppla in en riktig trafo istället för att driva från ett labbagg och testköra ordentligt.
Konstruera labbagg för nybörjarbok
Konstruera labbagg för nybörjarbok
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Kolla att labbaget tål att matas med en högre spänning än det själv levererar. Helst utan att terminalspänningen far iväg. Detta kan uppkomma vid batteriladdning och fullösningar på nivåkonvertering mm.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Nu håller väl inte en nybörjare på med radiosändare direkt men
kontrollera t.ex. med en 27MHz PR-apparat eller jaktradio på 31MHz eller 155MHz, 446MHz PMR att
reglerkretsen inte får "fnatt". Bara att sända med antennen en bit ifrån regulatorn.
Hade några extremt känsliga aggregat på gymnasiet då det räckte
att koppla in en 100MHz oscillator (typ "Josty kit" FM-sändare för de som kommer ihåg den)
för att nätaggregatet skulle ge ut 30V + (voltmetern i botten!)
Uteffekten var då i mW-klassen !
kontrollera t.ex. med en 27MHz PR-apparat eller jaktradio på 31MHz eller 155MHz, 446MHz PMR att
reglerkretsen inte får "fnatt". Bara att sända med antennen en bit ifrån regulatorn.
Hade några extremt känsliga aggregat på gymnasiet då det räckte
att koppla in en 100MHz oscillator (typ "Josty kit" FM-sändare för de som kommer ihåg den)
för att nätaggregatet skulle ge ut 30V + (voltmetern i botten!)
Uteffekten var då i mW-klassen !
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Blev tvungen att testa att backmata agget för att kolla. Det klarade 40V på ingången utan problem (utan egen spänningsmatning). Någon radiosändare har jag inte tillgång till, så det kan jag inte kolla.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Problemet är spänningssatta konstruktioner som börjar mata bakåt. Oftast under någon kort stund.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Något som är bra på ett nätagg är cv/cc indikering samt en strömbrytare som kopplar bort lasten.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Då blir det nog komplicerat för nybörjare. Även om det förstås är jättebra.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
CV/CC-indikering har du ju redan med LED1 
Det kan kanske vara bra med en till sådan krets som driver en annan lysdiod. Då kan man se ifall man ställt in både spänning och ström på mer än vad agget kan ge, d.v.s. i praktiken att man bottnat utgångstransistorn. Det blir alltså en "brum"-indikering.
Smaksak iofs.
Med tanke på att instrument inte verkar ingå varken för spänning eller ström så kan kanske en enkel lysdiod på utgången vara en idé?
Det kan kanske vara bra med en till sådan krets som driver en annan lysdiod. Då kan man se ifall man ställt in både spänning och ström på mer än vad agget kan ge, d.v.s. i praktiken att man bottnat utgångstransistorn. Det blir alltså en "brum"-indikering.
Smaksak iofs.
Med tanke på att instrument inte verkar ingå varken för spänning eller ström så kan kanske en enkel lysdiod på utgången vara en idé?
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
cv/cc indikeras, som nämnts, med LED1. Aggregatet är dimensionerat så att det inte ska gå att ställa in högre spänning än vad som kan regleras, så någon sådan indikator behövs inte under normala förutsättningar.
Det är tänkt att volt- och amperemeter ska kopplas in på utgången, men de är än så länge inte inritade på schemat. Prototypen kommer att ha ett kombinerat digitalt instrument med LED-siffror. Vill man ha en power-lampa är det lätt att lägga till.
Här är f.ö. schemat för likriktare och relästyrningen:
Det är tänkt att volt- och amperemeter ska kopplas in på utgången, men de är än så länge inte inritade på schemat. Prototypen kommer att ha ett kombinerat digitalt instrument med LED-siffror. Vill man ha en power-lampa är det lätt att lägga till.
Här är f.ö. schemat för likriktare och relästyrningen:
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Trevligt med någon som vill författa böcker 
Lite kommentarer till schemat:
1. T3 har inget bleedmotstånd på basen. Behövs nog vid låga utspänningar och gör dessutom att T3 stryps snabbare.
2. R16 behövs ej. R9 och R10 fyller samma funktion.
3. År 2014 skall man nog inte använda 2N3055 i TO3 kåpa i en lärobok. Byt ut den mot någon plastkapslad modern variant.
4. Likriktardioderna 1N5400 har en breakdownspänning på bara 50V. Borde bytas mot bättre.
Lite kommentarer till schemat:
1. T3 har inget bleedmotstånd på basen. Behövs nog vid låga utspänningar och gör dessutom att T3 stryps snabbare.
2. R16 behövs ej. R9 och R10 fyller samma funktion.
3. År 2014 skall man nog inte använda 2N3055 i TO3 kåpa i en lärobok. Byt ut den mot någon plastkapslad modern variant.
4. Likriktardioderna 1N5400 har en breakdownspänning på bara 50V. Borde bytas mot bättre.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Trevligt att du tog dig tid att läsa schemat. Vettiga synpunkter, så här har jag resonerat:
1. I början av konstruktionsarbetet hade T3 ett bleedmotstånd mot utgångens jord. Det visade sig dock inte ha någon som helst effekt som jag kunde mäta så jag rationaliserade bort det.
2. Det hade jag inte tänkt på. Utan R16 sjunker dock spänningen på utgången lite väl långsamt när man vrider ned spänningspoten. Minskar man på R9 och R10 borde man dock kunna ta bort R16, som du säger. Får testa i nästa version.
3. Här resonerar jag annorlunda. Jag funderade på att använda något plastkapslat i början, men valde en gammal hederlig 2N3055 i TO-3 kapsel av flera skäl:
*2N3055 går att få tag på överallt, troligen även i framtiden, och ofta för en spottstyver
*TO-3 kapseln har bättre termiska egenskaper än plastkapslar, vilket gör en hel del skillnad för dimensioneringen av kylelementet. Dessutom tål 2N3055 högre temperatur på själva substratet än någon plastkapslad variant jag har hittat. Det ger bättre marginaler vid överbelastning, slarvig montering, fel mängd kylpasta, övertäckt eller illa placerat kylelement m.m. Något som jag tycker spelar roll för nybörjare. Pris på både kylelement och lådor tenderar också att öka exponentiellt mot storleken.
*Det finns gott om färdigborrade kylelement att köpa i lagom storlek.
*Plastkapslade effekttransistorer är kinkiga med monteringen eftersom de hänger i en ensam skruv, som lätt lossnar när man håller på och fixar. Att montera dem plant och säkert mot kylelementet är petigare och svårare för en nybörjare. Särskilt om de dessutom är inlödda på ett kretskort.
4. Den diod som ska användas i likriktaren är 1N5408. 1N5400 var den enda dioden i lagom fysisk storlek jag hittade när jag skulle göra layouten i EAGLE. Bra att du påminner mig om att det står fel i schemat. I prototypen har jag dock använt BYW95C eftersom jag hade ett gäng i skrotlådan.
1. I början av konstruktionsarbetet hade T3 ett bleedmotstånd mot utgångens jord. Det visade sig dock inte ha någon som helst effekt som jag kunde mäta så jag rationaliserade bort det.
2. Det hade jag inte tänkt på. Utan R16 sjunker dock spänningen på utgången lite väl långsamt när man vrider ned spänningspoten. Minskar man på R9 och R10 borde man dock kunna ta bort R16, som du säger. Får testa i nästa version.
3. Här resonerar jag annorlunda. Jag funderade på att använda något plastkapslat i början, men valde en gammal hederlig 2N3055 i TO-3 kapsel av flera skäl:
*2N3055 går att få tag på överallt, troligen även i framtiden, och ofta för en spottstyver
*TO-3 kapseln har bättre termiska egenskaper än plastkapslar, vilket gör en hel del skillnad för dimensioneringen av kylelementet. Dessutom tål 2N3055 högre temperatur på själva substratet än någon plastkapslad variant jag har hittat. Det ger bättre marginaler vid överbelastning, slarvig montering, fel mängd kylpasta, övertäckt eller illa placerat kylelement m.m. Något som jag tycker spelar roll för nybörjare. Pris på både kylelement och lådor tenderar också att öka exponentiellt mot storleken.
*Det finns gott om färdigborrade kylelement att köpa i lagom storlek.
*Plastkapslade effekttransistorer är kinkiga med monteringen eftersom de hänger i en ensam skruv, som lätt lossnar när man håller på och fixar. Att montera dem plant och säkert mot kylelementet är petigare och svårare för en nybörjare. Särskilt om de dessutom är inlödda på ett kretskort.
4. Den diod som ska användas i likriktaren är 1N5408. 1N5400 var den enda dioden i lagom fysisk storlek jag hittade när jag skulle göra layouten i EAGLE. Bra att du påminner mig om att det står fel i schemat. I prototypen har jag dock använt BYW95C eftersom jag hade ett gäng i skrotlådan.
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Kommer boken endast säljas i paket med behövliga komponenter?
Annars så är det nog faktiskt en idé att även ha lysdiod för att visa att spänningsregleringen arbetar. Någon kommer kanske bygga med trafon de har i skrotlådan, någon annan kommer kanske köpa en tredjepartkomponentsats med fel trafo. Ytterligare någon kommer kanske driva med ett switchad väggvårta vars kondingar sakta men säkert tröttnar så att specen inte längre uppfylls.
Men visst, det är inte absolut nödvändigt.
Relästyrningen kanske skulle ha någon inbyggd tröghet som gör att styrningen inte kan växla reläläget oftare än reläet rimligtvis hinner slå om?
Om man vill ha snabb växling så går det ju att ha en triac som kopplar in den högre lindningen till ytterligare ett diodpar i likriktaren. Utan att faktiskt veta så antar jag att den lösningen inte blir långsammare än reläet trots att triacen kommer leda hela halvperioden ut.
Jag ser annars framför mig klassikern att man driver en förstärkare som tar ut lite mer ström än nätagget egentligen orkar, och att reläet klapprar i takt med musikens basgångar. Samma sak kommer också hända om någon bygger nybörjarklassikern astabil vippa och låter den driva ett effektsteg som styr en lite för stor lampa.
Den vänstra LM358'an + R4 i relästyrningen skulle gå att rationalisera bort (genom att låta R1 och R2 bilda en spänningsdelare vars utgångsimpedans är 3k3), men jag tror att du har gjort ett bra val att låta den sitta där. Med den på plats blir det lättare att felsöka för den som råkat missa något i bygget.
Om du behåller den vänstra LM358'an i relästyrningen så kan R1 och R2 kunna korsbefruktas med R9 och R10 i huvudschemat. Antingen kan du kanske använda samma spänningsdelare till båda och justera R5/R6 i relästyrningen, eller så kan relästyrningens R1, R2 och huvudschemats R9 och R10 bytas ut mot en spänningsdelare med tre motstånd. Fast detta går som sagt inte om du tar bort vänstra LM358'an i relästyrningen.
Om allt ska delas upp på två kort även i "serieutförandet" så skulle jag låta OP-delen av relästyrningen sitta på huvudkortet och endast ha R7, T1, R8, K1 och D1 (samt givetvis likriktarbryggan) på relä/likriktarkortet. Fast allt är kanske ändå tänkt som ett kort eftersom även 12V-matningen går tillbaka till reläkortet?
Är K1 en normal beteckning på ett relä? Jag hade nog valt Re1, fast det är väl smaksak. Jag antar att du i texten kommer ta upp att olika schemor använder olika benämningar för samma typ av komponenter.
Ger 5,6V-zenerdioderna en stabilare spänning än en 7812? Om 7812 ger tillräckligt stabil spänning så kan du skippa zenerdioden D1.
Om du dels vill få ännu exaktare strömreglering och dels kunna driva en voltmeter med "jämn tiopotens"-skalfaktor så skulle spänningsfallet över strömmätmotståndet R6 kunna förstärkas av en OP så att du dels får just "jämn tiopotens" och dels såpass hög spänning att stabiliteten direkt från 7812 räcker till för att ställa referensnivån. Om du skippar ena LM358'n i reläkretsen som jag föreslog så får du loss en LM358 som "blir över".
Antar att "några enkla tester med multimeter och oscilloskop under varierande belastning" innefattar att låta funktionsgenerator styra någon transistor som kan variera lasten på olika sätt, så att du ser vad som händer om lasten varierar med framförallt fyrkantvåg med varierande frekvens, men kanske även med sinusvåg.
Annars så är det nog faktiskt en idé att även ha lysdiod för att visa att spänningsregleringen arbetar. Någon kommer kanske bygga med trafon de har i skrotlådan, någon annan kommer kanske köpa en tredjepartkomponentsats med fel trafo. Ytterligare någon kommer kanske driva med ett switchad väggvårta vars kondingar sakta men säkert tröttnar så att specen inte längre uppfylls.
Men visst, det är inte absolut nödvändigt.
Relästyrningen kanske skulle ha någon inbyggd tröghet som gör att styrningen inte kan växla reläläget oftare än reläet rimligtvis hinner slå om?
Om man vill ha snabb växling så går det ju att ha en triac som kopplar in den högre lindningen till ytterligare ett diodpar i likriktaren. Utan att faktiskt veta så antar jag att den lösningen inte blir långsammare än reläet trots att triacen kommer leda hela halvperioden ut.
Jag ser annars framför mig klassikern att man driver en förstärkare som tar ut lite mer ström än nätagget egentligen orkar, och att reläet klapprar i takt med musikens basgångar. Samma sak kommer också hända om någon bygger nybörjarklassikern astabil vippa och låter den driva ett effektsteg som styr en lite för stor lampa.
Den vänstra LM358'an + R4 i relästyrningen skulle gå att rationalisera bort (genom att låta R1 och R2 bilda en spänningsdelare vars utgångsimpedans är 3k3), men jag tror att du har gjort ett bra val att låta den sitta där. Med den på plats blir det lättare att felsöka för den som råkat missa något i bygget.
Om du behåller den vänstra LM358'an i relästyrningen så kan R1 och R2 kunna korsbefruktas med R9 och R10 i huvudschemat. Antingen kan du kanske använda samma spänningsdelare till båda och justera R5/R6 i relästyrningen, eller så kan relästyrningens R1, R2 och huvudschemats R9 och R10 bytas ut mot en spänningsdelare med tre motstånd. Fast detta går som sagt inte om du tar bort vänstra LM358'an i relästyrningen.
Om allt ska delas upp på två kort även i "serieutförandet" så skulle jag låta OP-delen av relästyrningen sitta på huvudkortet och endast ha R7, T1, R8, K1 och D1 (samt givetvis likriktarbryggan) på relä/likriktarkortet. Fast allt är kanske ändå tänkt som ett kort eftersom även 12V-matningen går tillbaka till reläkortet?
Är K1 en normal beteckning på ett relä? Jag hade nog valt Re1, fast det är väl smaksak. Jag antar att du i texten kommer ta upp att olika schemor använder olika benämningar för samma typ av komponenter.
Ger 5,6V-zenerdioderna en stabilare spänning än en 7812? Om 7812 ger tillräckligt stabil spänning så kan du skippa zenerdioden D1.
Om du dels vill få ännu exaktare strömreglering och dels kunna driva en voltmeter med "jämn tiopotens"-skalfaktor så skulle spänningsfallet över strömmätmotståndet R6 kunna förstärkas av en OP så att du dels får just "jämn tiopotens" och dels såpass hög spänning att stabiliteten direkt från 7812 räcker till för att ställa referensnivån. Om du skippar ena LM358'n i reläkretsen som jag föreslog så får du loss en LM358 som "blir över".
Antar att "några enkla tester med multimeter och oscilloskop under varierande belastning" innefattar att låta funktionsgenerator styra någon transistor som kan variera lasten på olika sätt, så att du ser vad som händer om lasten varierar med framförallt fyrkantvåg med varierande frekvens, men kanske även med sinusvåg.
-
Swech
- EF Sponsor
- Inlägg: 4750
- Blev medlem: 6 november 2006, 21:43:35
- Ort: Munkedal, Sverige (Sweden)
- Kontakt:
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
Vad gör R8?
Har du någon hysteres på reläomkopplingsavkänningen? Kan reläet stå och klappra?
Hur ser utspänningen ut då reläet växlar?
En fast 5V utgång är också mycket bra så slipper man elda upp prylar om man råkat
vrida fel. Eller skall köra något på 5V och behöver samtidigt en annan spänning
Swech
Har du någon hysteres på reläomkopplingsavkänningen? Kan reläet stå och klappra?
Hur ser utspänningen ut då reläet växlar?
En fast 5V utgång är också mycket bra så slipper man elda upp prylar om man råkat
vrida fel. Eller skall köra något på 5V och behöver samtidigt en annan spänning
Swech
Re: Konstruera labbagg för nybörjarbok
R8 är ju börvärdet för utspänningen
R3-R4 ger positiov återkoppling i relästyrningen vilket ger hysteres.
5V kan vara en idé, fast för en lärobok så är det kanske en bättre idé att bygga ett 7805-baserat nätagg som separat (föregående?) övning?
Annars är ju ett nätagg med fast 5V och 2*12/2*15V med 78/79-regulatorer användbart för merparten av de laborationer man kan vilja göra. Ett sånt kan kanske vara ett separat projekt? Typ det reglerbara i denna tråd är väl bra för laborationer med diskreta komponenter, medan fast 5V är bra för digitalgrejer och fast 2*12/15V är bra för op-förstärkarlabbar. M.v.h. cptain obvious.
Utan någon vidare beslutsgrund så röstar jag för att trådstartaren har just två separata nätaggprojekt i boken, dels trådens och dels 5+2*12
P.S. apropå komponentbeteckningar så brukar man väl sätta P istället för R på potentiometrar?
R3-R4 ger positiov återkoppling i relästyrningen vilket ger hysteres.
5V kan vara en idé, fast för en lärobok så är det kanske en bättre idé att bygga ett 7805-baserat nätagg som separat (föregående?) övning?
Annars är ju ett nätagg med fast 5V och 2*12/2*15V med 78/79-regulatorer användbart för merparten av de laborationer man kan vilja göra. Ett sånt kan kanske vara ett separat projekt? Typ det reglerbara i denna tråd är väl bra för laborationer med diskreta komponenter, medan fast 5V är bra för digitalgrejer och fast 2*12/15V är bra för op-förstärkarlabbar. M.v.h. cptain obvious.
Utan någon vidare beslutsgrund så röstar jag för att trådstartaren har just två separata nätaggprojekt i boken, dels trådens och dels 5+2*12
P.S. apropå komponentbeteckningar så brukar man väl sätta P istället för R på potentiometrar?
