Laboratorní zdroj – 13. Závěr

Stavbu našeho laboratorního zdroje LPS-450W jsme zdárně dokončili. Tímto článkem bych rád udělal celkové shrnutí a popsal konečnou montáž laboratorního zdroje.

1. Uspořádání zdroje

Zdroj_seshora_popiskyBlokové schéma zdroje:

laboratorní zdroj

Jednotlivé části zdroje jsou propojeny prostřednictvím Power Modulu.

board CIMG5087 CIMG5090

 

 

 

Pomocné desky jako je spínání svorek pomocí relé, nebo Power modul nejsou dělány profi cestou a použil jsem na ně dvě mnou oblíbené metody, tedy výroba DPS nažehlováním a výroba DPS frézováním.

Vyroba_Power_nazehlovani frezovani Svorky_osazeno_bot

 

 

 

2. Montáž zdroje

Zdroj jsem vestavěl do rackové bedny o výšce 2U a rozměrech 435x80x450mm. Bednu jsem koupil v e-shopu Modushop. Sice nemají nic skladem a počkáte si 3 týdny, ale nikde jinde sem vyhovující krabice nenašel…

„Slave“ moduly zdrojů jsou přimontovány na děrovaném nosném roštu, stejně tak jako výkonový toroidní transformátor, pomocný spínaný zdroj 12V/3A a svorkovnice. Jako silové vodiče jsem volil izolovanou licnu 2,5mm2 se silikonovou izolací (do 180°C). Pro kanál A (2,5A) je rozvod jednoduchý pro kanál B (10A) jsou vodiče zdvojeny.

Montaz_1 Montaz_4 Montaz_9

 

 

 

 

Jako chladič jsem použil dostupný CHL32C/80 s tepelným odporem 0,9°K/W který se hojně užívá pro nf zesilovače. Pořídit lze v eshopu EZK. Výkonové tranzistory jsou TIP35C, ty jsem osadil místo původních BD911 které nedokázaly odvést dostatek tepla do chladiče. Výkonovou ztrátu na chladiči by bylo možné snížit, pokud bychom měli větší počet odboček na transformátoru + relé. Na to jsme při návrhu zapoměli.

Kompletace_6 Kompletace_8 Kompletace_7

 

 

 

DSC00156 CIMG5175 Sestaveno1

 

 

 

 

 

Jednotka MCU s rotačním kodérem je uchycena pomocí sub-panelu a je hned za hlavním čelem. Konstrukci jsme doplnili o spínání svorek pomocí relé.
Zdroj se ovládá pomocí rezistivního touchpadu a rotačního enkodéru.

Kompletace_12 DSC00170 DSC00173

 

 

 

 

CIMG5177 CIMG5193 CIMG5194

 

 

 

 

3. Použití zdroje

Na následujících obrázcích jsem ověřoval vnitřní odpor zdroje v režimu konstantního napětí.
Zdroj byl zatížen čtveřicí odporů 33R/50W, celkem tedy 8,25Ω/200W. Po připojení zátěže 1200mA pokleslo napětí o 2,4mV což odpovídá vnitřnímu odporu cca 2mΩ !!!

3_4_10,000V_odlehcene 3_5_10,000V_zatizene_1200mA_popisek
   3_1_0,100V 3_3_1,000V Nabijeni

 

 

DSC00235

 

 

 

 

 

 

Zdroj jsme doplnili o řadu dalších funkcí které budeme dále rozšiřovat…

Zpracovány tedy jsou:
  • výpočet rezistivity připojeného spotřebiče
  • výpočet příkonu spotřebiče
  • měření doby po kterou spotřebič odebíral energii
  • výpočet mAh / Wh
  • zobrazení teplot na více místech chladiče a zdroje
  • odpojování svorek zdroje pomocí relé, prostřednictvím tlačítek na displeji.
Máme v plánu doplnit:
  • inteligentní nabíjení chemických článků Pb, NiCd,NiMH, Li-Ion, Li-Pol, NiFe
  • přídavný potenciálový voltmetr pro kompenzaci ztrát na vedení viz. připomínka uživatele Jenda23 z diskuse u minulé kapitoly. Voltmetr bude mít možnost prostřednictvím řídícího počítače upravovat výstupní napětí.
  • funkci nf generátoru (přímo modulem zdroje až do 500kHz)

 

Krátké prezentační video:

 

Parametry zdroje:
Kanál A (2A) Kanál B (5A)
Rozsah napěťové pojistky 0,150 – 48,500 V 0,150 – 48,500 V
Rozsah proudové pojistky 0,75mA – 2500,0mA 2mA – 5000mA (10000mA)
Jmenovitý výstupní výkon 100W 350W
Min. krok napětí 1mV 1mV
Min. krok proud 0,1mA 0,5mA
Zvlnění CV [Vpp] 1,5mV 3mV
Zvlnění CC [Vpp] 3mV 5mV
Reakce proudové pojistky 250ns 250ns
Ustálení proud pojistky 5μs 5μs
Vnitřní odpor CV ∼2,5mΩ ∼2,5mΩ
Vnitřní odpor CC ∼ 250kΩ ∼ 250kΩ
Zobrazení Displej TFT 4,3″ 480x272px
Ovládání Rezistivní touchpad + rotační kodér
Rozhraní USB, RS-485
Rozměry š,v,h [mm] 435 x 80 x 450
Hmotnost 14kg

 

Materiál, součástky a DPS přišly na cca 15 500,- Kč.

Čas strávený při stavbě a vývoji odhadujeme na cca 4000 hodin (2 lidé).

Laboratorní zdroj – 1. úvod
Laboratorní zdroj – 2. popis zapojení
Laboratorní zdroj – 3. volba součástek
Laboratorní zdroj – 4. návrh modulu zdroje
Laboratorní zdroj – 5. komunikace po sériové lince
Laboratorní zdroj – 6. programování DA a AD převodníku
Laboratorní zdroj – 7. regresní funkce měření napětí
Laboratorní zdroj – 8. statické vlastnosti zdroje
Laboratorní zdroj – 9. dynamické vlastnosti zdroje
Laboratorní zdroj – 10. návrh řídící desky MCU
Laboratorní zdroj – 11. slave modul ATmega16 UART
Laboratorní zdroj – 12. cena součástek
Laboratorní zdroj – 13. Závěr

5 Replies to “Laboratorní zdroj – 13. Závěr”

  1. Moc hezká práce zdroje. Zajímalo by mne, zda jste neměli problém s mikrokontrolérem
    ATxmega128A1U? Jde mi o činnost vnitřních periférii? Přemýšlím, že tento procesor také použiji
    , ale na starší verzi 128A1 bylo dost negativních ohlasů.

    • Dobrý den,
      s procesorem ATxmega128A1U byla potíž jen při studiu dokumentace, která se strukturou liší od AtMega128A. Procesory nám pracují bezchybně i v dlouhodobém provozu…

      • Dobrý den,

        děkuji za odpověď. Vaše odpověď je pro mne hodnotná. Na internetu je spousta remcalů, kteří xmegy haní. Bohužel nemám s nimi dlouhodobé zkušenosti.
        A zajímala mne stabilita, přesnost ADC….jinak totiž po důkladném prostudování dokumentace xmega128A1U velmi zajímavý procesor.
        Pokud Vám pracuje ve zdroji, kde chtě, nechtě je zvýšené „zarušení“ bude asi stabilním kusem mcu.

        • Zdravím,
          procesor nám běží na 32MHz a poskytuje dostatečný výkon pro překreslení hodnot na displeji 20x za sekundu. Snažili jsme se o pečlivé připojení dobře blokováného napájení. Adc jsme zrovna neměli důvod zkoušet. Zatím nezazlobil ani jednou…a to jsem zkoušel i vf záření 3-30MHz (100W, vertikální anténa 2,5m od odkrytovaného zdroje). Podle nás je hlavní bariéra v pochopení odlišné, ale přesto precizní dokumentace.

          • Dobrý den,

            přes 10 let vyvíjím komerční elektroniku založenou na mcu AVR. Nikdy jsem neměl s AVRkama žádný problém. Stačí nastudovat datasheet a pochopit jak to funguje. X mega je sice trošku složitější, ale po pár týdnech studia dojde člověk na dřeň čipu a pak pozná jak moc je konfigurovatelný. On jen ten event systém, přerušní, DMA…jsou přeci jen velký skok ku předu o proti klasickým AVRmega. Jen mám zatím obavy zařízení na tomto mcu poslat „dál“…

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

*