Как сделать нагрузку 2 ампера

26

Нагрузочная вилка для проверки аккумуляторов своими руками

Всем привет, на днях я приобрел автомобильный аккумулятор и чтобы проверять его на работоспособность, решил собрать нагрузочную вилку, такая штука здорово выручит и при выборе АКБ в следующий раз.
Пассивная токовая нагрузка при подключении к аккумулятору позволит, во-первых измерить напряжение на аккумуляторе, а во вторых нагрузить аккумулятор током около 100 ампер, если аккумулятор отдаст такие токи на протяжении 4-5 секунд без значительных просадок напряжения, значит в нём ещё остался порох.

Эти штуки часто применяются для теста аккумуляторов в сервисах по продаже и обслуживанию автомобильных аккумуляторных батарей.
Наша нагрузочная вилка ничем не уступает промышленным образцам, принцип работы нагрузочной вилки тот же, метод реализации также не отличается.
Конструкция вилки проста до безобразия в её состав входит мощная пассивная нагрузка в виде толстой проволоки, рассчитанной таким образом, чтобы нагрузить аккумулятор током около 100 ампер и цифровой вольтметр, который позволит проверить уровень заряда батареи до и во время теста.

Найти нужную нагрузку, которая потерпит токи в 100 ампер очень трудно, поэтому пришлось немножко подумать чтобы найти самое оптимальное решение с использованием доступных материалов, чтобы проект мог повторить любой желающий.
И тут под руки попался нагревательный элемент от мощной плиты на два с лишним киловатта,

провод скорее всего нихром. Очень желательно, чтоб нагревательный элемент был новым, так как нам придётся его выпрямить, а старая отработавшая проволока будет периодически ломаться при деформациях.

Для начала экспериментальным образом выяснил, что этот провод спокойно терпит токи в 7 — 10 ампер, нагревается естественно и даже слегка краснеет, что полностью нормально, следовательно мы можем сказать, что 10 таких проводов параллельно, могут спокойно пропускать токи в 100 ампер.

Читайте также: Импульсное зарядное устройство для авто, схема, описание
Основа положена, теперь перейдём к теории, нам всего лишь нужны две формулы закон дедушки Ома, чтобы выявить нужное сопротивление нагрузки для наших целей и формула расчета параллельного соединения резисторов.

Но с учётом того, что все 10 резисторов у нас имеют одинаковое сопротивление, полученное исходя из закона ома значение, просто нужно умножить на 10.
Сначала нам нужно понять, какое сопротивление должна иметь нагрузка, чтобы при питающем напряжении 12 вольт ток в цепи был бы в районе 100 ампер.
Вот формула которая нам нужна.

Исходя из формулы становится ясно, что сопротивление нагрузки должно быть в районе 0,12 Ом, естественно по мере разогрева сопротивление будет расти, а ток падать, но в нашем случае это не столь важно.
Итак, мы планировали использовать 10 параллельных проводов для нагрузки и знаем сопротивление, которое нам нужно для того, чтобы получить таки в 100 ампер.

Умножив полученное значение на 10 становится ясно, что сопротивление каждой из проволок должно быть около 1,2 Ом.
С теорией покончено, теперь перейдём к практической части.
Берём мультиметр, который способен корректно измерять низкоомные резисторы и экспериментально подбираем длину проводника, так чтобы сопротивление в этом участке было около 1,2 Ома, отмеряем длину полученного участка + запас два сантиметра.

Далее отрезаем проволоку и так 10 раз.

Когда отмеряем 10 проводков, затем их нужно будет скрутить вместе, для этой цели я воспользовался шуруповёртом, зажал их и прокрутил.

Далее на провод надеваем керамические изоляторы для предотвращения замыканий между определенными участками этого же провода.

Корпусом послужил отрезок профиля, не забываем о вентиляционных отверстиях.
Ну а теперь сам процесс сборки и монтажа…
Надеюсь всё будет понятно из фоток…
Читайте также: Как зарядить аккумулятор без зарядного устройства, схемы

корпус делаем из алюминиевого строительного профиля

припаиваем колодку для соединения медного наконечника и проводов — ниже будет понятней…

небольшой кусок текстолита для соединения провода и нагревательной скрутки.

тоже припаиваем колодку к текстолиту, который сперва весь пропаяли оловом

затем обернули это всё в тепло или термо скотч ( не помню точно как называется) и приклеили к профилю на клей.

затем взял три мощных провода, так как одного толстого кабеля не нашёл у себя, спаял их вместе.

припаял один конец к щупу

затем взял от паяльника небольшого наконечник.

с одного края вставил наконечник с другого закрутил нагревательную скрутку или наше собранное сопротивление-нагрузку.

Далее собираем ручку для прибора, тоже из профиля только немного меньшего сечения.

кнопка для включения вольтметра

скручиваем ручку и вставляем кнопку.

прикручиваем ручку к прибору саморезами и практически всё готово… а да забыл про вольтметр.

вырезаем под него окошечко и ставим на герметик.

После полной сборки на прибор приклеиваем табличку напряжений.

Порядок проведения тестов следующий.
В самом начале замеряем напряжение на аккумуляторе, далее один из токо-съёмных контактов, по схеме это контакт-1 подключается к плюсу аккумулятора,
к массе аккумулятора подключается контакт-3
и вольтметр на данный момент отобразит действующее напряжение на аккумуляторе без нагрузки.
Далее убираем контакт-3. замыкаем тумблер «sa1» и подключаем контакт-2 к массе аккумулятора и наблюдаем за показаниями вольтметра.
Сейчас наша самодельная нагрузка пожирает 100 ампер тока от аккумулятора, тест длится 5 секунд. За это время внимательно следим за показаниями вольтметра, после отключения нагрузки исходя из таблицы можно сделать вывод.

Одним словом сперва мы проверили напряжение на батарее без нагрузки, а затем с нагрузкой, если аккумулятор разряжается слишком быстро, при том изначально он был полностью заряжен, то скорее всего пластины покрыты сульфатной плёнкой из-за чего аккумулятор потерял ёмкость.
Либо имеется проблема с одной или несколькими банками, например обрыв или осыпание пластин. И ещё раз повторюсь этот тест нужно делать кратковременно не более 5 секунд, сама нагрузка будет при этом нагреваться это нужно учитывать.
Читайте также: Как сделать зарядное устройство из компьютерного блока питания
Друзья надеюсь эта самоделка позволит вам избежать от покупки плохих аккумуляторов, ну и проверить старый при необходимости.

Как своими руками сделать нагрузочную вилку для аккумулятора?

Нагрузочная вилка — прибор, необходимый для того, чтобы определять степень заряженности и исправности автомобильной аккумуляторной батареи. С ее помощью можно определять уровень напряжения АКБ на холостом ходу автомобиля и под нагрузкой. Нагрузочная вилка для аккумулятора своими руками также может быть изготовлена — при наличии определенных навыков и умения.

Что представляет из себя нагрузочная вилка

Стандартные нагрузочные вилки часто производятся в виде вольтметров с ручкой с возможностью подключения нагрузки параллельно самому вольтметру. Нагрузка выполняется в виде спирали, которая имеет функции подключения различными способами. Есть вилки, которые можно вывести на банки аккумулятора, есть приборы для тестирования 12-вольтовых аккумуляторов — когда нагрузка подсоединяется посредством гайки.

Современные вилки оснащены жидкокристаллическим дисплеем и, как правило, имеют несколько нагрузочных режимов. Для тестирования обычных аккумуляторов будет достаточно вилки, имеющей токовую нагрузку 100 А.

Любая нагрузочная вилка — это один из элементов замкнутой электрической цепи, который имеет довольно большой показатель мощности. Самый простой вариант такого прибора состоит из вольтметра, резистора из проволоки и двух зажимов.

Вариантов того, как сделать нагрузочную вилку самостоятельно, — много. Как говорится, «было бы достаточно хлама в гараже». Потому что часто ее мастерят именно из подручных средств, исходя из того, что используется она нечасто, и специально покупать ее вовсе не обязательно. Главное, чтобы электрическая схема была выстроена верно, в соответствии с простыми расчетами.

Самый простой способ изготовления нагрузочной вилки

Для того чтобы сделать самую простую вилку и тут же снять необходимые показания, вам понадобятся следующие подручные средства и действия:

• Любая спираль. Можно взять добротную спираль от завалявшейся в гараже старой электрической плитки.
• Спираль следует свернуть в несколько слоев (проволочных жил), добившись показателя сопротивления 0,1-0,15 Ом .
• Нужно взять сам аккумулятор (с напряжением до 15 В), автомобильную лампочку (например, снять ее с поворотников, мощностью 21 Вт). Такое самодельное сопротивление можно либо припаять, либо закрепить винтом и гайкой. Также понадобится мультиметр с диапазоном тока 10 ампер.
• Вся цепь собирается и подключается последовательно .
• Затем зажимы выводятся на клеммы АКБ .
• Мультиметр выдает показания тока, протекающего по цепи. Обычный показатель, в данном случае, равен ±1,78 А.
• Теперь убираем мультиметр и снова включаем всю цепь .
• Снимаем с его помощью показания напряжения на спирали , которая свита в несколько слоев. Здесь показатель будет уже в милливольтах, около 197 мВ.
• Рассчитываем нужное сопротивление по закону Ома — 0,197: 1,78= 0,11 Ом.

Таким образом, сопротивление самодельного резистора у нас составляет 0,11 Ом. Теперь нужно подсоединить его к батарее на 5-10 секунд с подсоединенным к ней мультиметром, который будет измерять показатели напряжения в диапазоне постоянки на 20 вольт. Снимаем показания, фиксируем их. Нагрузочная вилка, сделанная своими руками, срабатывает хорошо в том случае, если сборка цепи была осуществлена правильно.

Второй способ настолько же прост

Для этого потребуются «запчасти» от старых автомобилей.

Если они имеются в гараже, то изготовить самодельную нагрузочную вилку можно так:

• взять размыкатель массы от старого авто, например, от ГАЗЕЛи;
• извлечь «на свет» из гаража два допрезистора для вентилятора;
• добавить в схему зажимы и провода.

Общие технические характеристики такого устройства будут следующими: сопротивление резистора от 0,23 Ом (может быть чуть больше или меньше), показатель рабочей величины тока (учитывая охлаждение вентилятором) — 15 ампер , напряжение стандартное — 12 вольт . Что касается резисторов именно этого типа, их преимущество в том, что они имеют встроенные предохранители, срабатывающие в случае перегрева внутри цепи. Если используется один резистор, показатель нагрузки с ним будет 50 ампер, а если два идут в параллели, то, соответственно, 100 ампер.

Нестандартное решение вопроса

В данном случае нагрузочная вилка изготавливается еще более интересным способом, с помощью канализационной трубы, аккуратно разрезанной в продольном направлении.

Здесь приводится схема конструкции вилки, рассчитанная на проверку показателей сорпотивления аккумуляторов на 12 вольт с емкостью от нескольких десятков ампер-часов:

• константовая проволока , 12 витков со внутренним диаметром намотки 38 мм;
• к концам проволоки привариваются шпильки М8 ;
• все это может прекрасно подойти к канализационной трубе , если ее диаметр составляет 50 мм ;
• щель закрывается вторым куском такой же трубы;
• по бокам устанавливаются заглушки, и конструкция готова.

Технические параметры: показатель сопротивления около 0,1 Ом , ток при напряжении 12 вольт составляет от 110 до 120 ампер . Длительность нагрузки в этом случае должна быть минимальной, не более 3-5 секунд (к сожалению, устройство очень быстро нагревается). Все показатели аккумулятора измеряются так же, вольтметром любого типа. При создании такой вилки рекомендуется воспользоваться таблицей расчета сопротивлений проводов различной длины.

Общие рекомендации по конструированию самодельных нагрузочных вилок

Перед тем как начать собирать вилку самостоятельно, не забудьте измерить показатели напряжения в каждой банке аккумуляторной батареи и проверьте возможность доступа к банкам. Также не помешает заново прочесть инструкцию, прилагаемую к вашей батарее: в ней содержатся минимальные и максимально возможные для нее показатели тока под нагрузкой, что очень важно.

Зажимы, употребляемые при замерах, должны быть прочными, чтобы они могли выдержать большой ток, когда на батарею пойдет нагрузка. Лучше присоединять «крокодилы» к аккумулятору с помощью крепких проводов.

Все соединительные части электрической цепи должны быть крепко спаяны. Для этого вам понадобится хороший сварочный аппарат.

Для удобства применения всю цепь рекомендуется размещать на заранее подготовленном каркасе. Материалы каркаса следует изготавливать из металла, устойчивого к возгоранию.

И еще несколько важных советов:

• правильно рассчитывайте мощность во избежание перегрева;
• не присоединяйте самодельное устройство к АКБ во время ее зарядки;
• не храните самодельную вилку вблизи от аккумуляторов;
• проветривайте помещение до и после работы с вашим устройством;
• не держите вилку дольше, чем 3-5 секунд, во избежание порчи аккумулятора.

Как видите, нагрузочная вилка для аккумулятора своими руками изготавливается несложно. Важно вспомнить из школьного курса физики о том, как правильно рассчитывать показатели сопротивления, и правильно собрать электрическую цепь из подходящих подручных средств. Также при использовании самодельной нагрузочной вилки не переборщите с током и внимательно следите за его показателями.

Пара электронных нагрузок в виде отдельных модулей

Я уже писал как минимум три обзора электронных нагрузок, как полностью самодельной, так и собранной из «конструктора», а также заводского изготовления. В данном случае оба варианта относятся скорее к классу «конструкторов», так как не являются функционально законченным изделием, хотя и могут работать сам по себе, но требуют как минимум блока питания.
Увидел я их почти год назад, заинтересовался, и вот решил таки купить, а заодно проверить как оно «покупать на Тао».
В общем кому интересна эта тема, думаю найдут для себя много интересного.

Отчасти предпосылкой купить была сложность с проверкой мощных БП, когда моих 300-400 Ватт совсем не хватало, отчасти расширение кругозора, ну и не последним в списке была попытка купить на Таобао, потому как там попадаются весьма интересные вещи.

Проблем при покупке не возникло, и в итоге через некоторое время я получил довольно объемную посылку. Здесь я сделал небольшую ошибку, доставка довольно недешевая, а железки мои довольно увесистые.

Упаковано все было просто отлично, но это стало и небольшим минусом, так как чем больше упаковочного материала, тем выше выходит стоимость доставки 🙁
На втором фото вы видите не два товара, а один. При этом справа одна из нагрузок, а слева то, во что она была упакована.
Вторая нагрузка была упакована еще лучше, но в данном случае это была упаковка продавца, такая вот мягкая коробочка.

Не, все классно, посредник не только упаковал хорошо, но и перед этим прислал письмо, мол уважаемый Кирич, мы тут получили две непонятные железяки, а как их проверить мы даже понятия не имеем, даже не знаем что оно такое.
На что я ответил, спокойно, не паникуйте, сравните с фото в магазине, если примерно похоже, то шлите 🙂

В общем докопался я до своего заказа и в итоге на столе лежали только две электронные нагрузки.

Первой покажу «глупую», т.е. без возможности подключения к компьютеру, просто нагрузку.
Заявленная мощность — до 300 Ватт
Напряжение — до 150 Вольт
Ток — до 40 Ампер
Режимы — CC\CV

В ассортименте было много разных вариантов, которые условно отличаются напряжением 150/60 Вольт, а также током 10/20/30/40 Ампер, а также конструкцией регулировки — разъем на плате, подстроечный резистор на плате или внешний переменный резистор.

Я выбрал сразу самый «навороченный» вариант и одновременно самый мощный, т.е. 150 Вольт, 40 Ампер, 300 Ватт с внешним резистором.
Как вы видите, конструкция состоит из по сути двух одинаковым модулей, соединенных вместе. Есть также вариант с мощностью 150 Ватт, состоящий из одного модуля.

Под внешним резистором подразумевается обычный переменный резистор на небольшой платке. Забегу сразу немного вперед, смысла заказывать так нет, для удобного управления надо либо заказывать нагрузку с диапазоном 60 Вольт, либо еще лучше — поставить многооборотный резистор.

Конструкция системы охлаждения (собственно самая тяжелая часть), состоит из двух вентиляторов и специального алюминиевого радиатора, через который продувается воздух.
За конструкцию 5 баллов, где бы разжиться подобным алюминиевым профилем, еще лучше если размера не 50х50мм, а например 80х80, ну хотя бы 60х60.

Пара довольно мощных, но и весьма шумных вентиляторов, закрытых защитными решетками. Сначала подумал, вот экономисты, поставили всего по два винта на решетку, потом оказалось, что вторую пару винтов просто вкручивать некуда. Не, все таки экономисты 🙂

Две платы управления соединенные вместе, хотя корректнее сказать — не разъединенные, так как при изготовлении они обычно так и идут.
С одной платы на другую протянут проводок и явно прослеживается идея, когда одна плата делается ведущей, а вторая ведомой.

Большая часть разъемов отсутствует, но попробую пояснить, что к чему.
Ref — регулировка внешним напряжением 0-5 Вольт.
Potentiometr — внешний переменный резистор, средний контакт выведен на тот же Ref, т.е. меняет напряжение в диапазоне 0-5 Вольт.
Fan — подключение вентилятора, провода просто припаяны без всяких разъемов.
Con 1, в левой плате запаян разъем — питание 12-15 Вольт.

Также есть место под разъем 74HC. Вообще это обычно обозначение серии логических микросхем, но что в данном случае, я не знаю. Один контакт идет на землю, четыре — к микроконтроллеру.
Con 4 — термодатчик.

На другой конец платы выведены силовые разъемы для подключения нагрузки, а также:
Con 2 — по сути стоит последовательно с силовым разъемом Vin, скорее всего туда должен ставиться предохранитель, реально там припаяна какая-то пластинка. Как вариант — подключить амперметр, но разъем какой-то хиленький для тока в 20 Ампер.
Con 3 — на этот разъем выведена земля, +12 Вольт и входное напряжения Vin. Сюда можно подключить вольтметр
Fan 2 — Подключение второго вентилятора (работающего на выдув), подключенного параллельно первому.

В качестве собственно нагрузки работают четыре полевых транзистора IRFP460A. Получается по 75 Ватт на один корпус TO-247, на мой взгляд это много, очень много, мощность превышена как минимум в 1.5 раза. Обусловлено это тем, что в линейном режиме полевые транзисторы работают гораздо тяжелее. Собственно потому в моей самодельной для мощности в 400 Ватт установлены 8 транзисторов, по 50 Ватт на корпус, и то это многовато.

Но вот то, что транзисторы подключены правильно, я не могу не отметить, каждому транзистору не только свой шунт, а и свой операционный усилитель. Точно такое решение я применял в своем варианте.

Плата прикручена на четыре винта через стойки, транзисторы имеют свой крепеж, причем не забыли не только термопасту, а и правильные винты с плоской шайбой + шайба Гровера.
Когда разбирал, то подсознательно ждал что радиаторы развалятся, но нет, все обошлось, радиаторы похоже склеены между собой.
Но вот стойки можно было закрутить и посильнее.

Снизу более явно видно, как соединены платы между собой. Кстати, для более корректного подключения силовых проводов надо подключать плюс к одной плате, а минус к другой.

Если к соединению силовых разъемов особо вопросов нет, то вот провода в лаковой изоляции для соединения питания модулей, выглядят как-то совсем неправильно. Я понимаю что они там просто спрятаны, но один провод касался стойки и со временем из-за вибрации он проскреб бы изоляцию. Вы конечно спросите, откуда вибрация. Так работает то два довольно мощных вентилятора, а большего подобным проводам и не надо.

Одна из «половинок» поближе.

1. Вход питания защищен не только предохранителем на ток в 1 Ампер, а и не забыли о диоде, защищающем от переполюсовки. Но кроме того поставили и кучу конденсаторов по цепи питания, даже удивительно 🙂
2. Хоть нагрузка и «глупая», но все равно содержит микроконтроллер. В данном случае он управляет режимами работы, защитой от превышения мощности, а также вентилятором.
3, 4. Три операционных усилителя LM321. Пара обслуживает датчики тока и управления транзисторами, а один (насколько я понял) режим CV.

Кстати о управлении вентиляторами. Сделано весьма продуманно. Если нагрузка холодная, то вентилятор выключен. Включается ступенчато при превышении мощности в 20-30 Ватт на один модуль постепенно поднимая мощность обдува.
Если отключить нагрузку при холодных радиаторах, то вентиляторы выключаются сразу. Но если сначала прогреть, то выключатся они только когда температура снизится примерно до 35 градусов.
Т.е. вентиляторы управляются ступенчато и в зависимости от мощности и температуры.

Параллельно входным, силовым клеммам установлен керамический конденсатор. В моей старой также есть конденсатор, но заметно большей емкости, потому иногда немного искрит при подаче питания на вход.

У менее мощной и более «умной» нагрузки вариантов выбора было заметно меньше, 60/150 Вольт и 5/10/20 Ампер. И опять я выбрал самый мощный и высоковольтный вариант и в данном случае это возможно было ошибкой.

Ссылка на этот вариант, цена в зависимости от характеристик — USD 17.47-22.49

Вторая нагрузка выглядит заметно меньше размером, я бы даже сказал, что по своему она даже маленькая 🙂

Применен точно такой же вентилятор и радиатор, впрочем это неудивительно, я сам бы так сделал.

На одну из сторон вынесены шунты и клеммы для подключения к тестируемому источнику.
Хоть здесь ток всего 20 Ампер, против 40 у предыдущей, клеммы более основательные. А кроме того правая клемма может быть перепаяна немного по другому и тогда можно подключить внешний балластный резистор для увеличения мощности, правда для этого придется перепрошивать контроллер, а прошивок нет 🙁
Позже я узнал, почему такие мощные клеммы, дело в том, что есть версия этой нагрузки с током до 30, 40 и даже 50 Ампер!

На правую сторону вынесена плата управления, соединенная с силовой платой при помощи шлейфа.

По печатной плате уже можно понять, что она рассчитана на большее. при этом видно, что от каждого из силовых транзисторов идет отдельная цепь для выравнивания тока на транзисторах.
Правда не обошлось и без косяков, хотя в данном случае несущественных. К транзисторам подходит силовая дорожка, а измерительная должна подходить прямо к контактам шунта. Здесь это немного видно не левой паре силовых дорожек. У правой тройки сигнал берется прямо с вывода транзистора и напряжение измеряется в цепи шунт + дорожка, а так как сопротивление меди зависит от температуры, то и сигнал будет «плавать». Но так как эта цепь не участвует в измерении тока для самой нагрузки, то можно «понять и простить».

Важное дополнение, здесь присутствует и третья плата, конвертер UART-RS485. причем конвертер с гальванической развязкой и защитными супрессорами в цепи выхода. В общем считаем что зачет, действительно полезно.
У продавца написано, что при желании можно дополнить Bluetooth конвертером. Что же, весьма полезно, как я считаю.

Так как под рукой конвертера для подключения к компьютеру у меня не было, то купил самый дешевый, буквально за 1.1 бакса в ближайшем магазине.
Собран на базе CH340 + MAX485, я считаю что за чуть больше доллара это отлично.

Подключение предельно простое, драйвер у меня в системе уже был, но если нет, то ищется в инете без проблем.
Дальше берем любой кусок провода, соединяем А с А и В с В, всё. Вообще нужен кабель типа витой пары, но в пределах квартиры будет работать даже через бельевую веревку 🙂

Выкручиваем стойку и второй винтик, теперь можно снять плату для осмотра.

Что интересно, на плате куча мест, залитых силиконом. Мне не совсем понятна цель данного действия, так как отцарапывается он без особых проблем. Как вариант — защита от влаги отдельных узлов схемы, но тоже маловероятно.

Снизу платы пусто, даже дорожек мало, при этом большая часть отдана под земляной полигон, играющий роль экрана.

Плата имеет несколько мест для установки разъемов и соответственно подключения внешних устройств.
Для начала UART, помеченный как ModbusRTU. Насколько я понимаю, для управления используется протокол Modbus, но все мои знания о нем ограничились пока прочтением статьи в википедии.

Ниже разъем SPI, я так понимаю, что он больше нужен для подключения программатора.
Еще ниже длинный ряд контактов, сюда выведены порты микроконтроллера и питание.

А вот что такое SWIM, немного правее и выше, я не понял. Похоже туда ставится какой-то джампер, средний вывод идет на микроконтроллер, крайние — земля и питание. Т.е. таким образом можно задать три сигнала — 1, 0 и Z. я в процессе пробовал все варианты, но никакой разницы не заметил.

Если в предыдущей нагрузке все было относительно просто, то здесь компонентов побольше.
1. Собственно «мозги», в виде микроконтроллера от STM.
2. Измерительный Ultralow Offset операционник OP07, усиливает сигнал с основного шунта.
3. Также на плате находится преобразователь напряжения LMC7660, он нужен для формирования отрицательного полюса питания операционных усилителей. Я делал нечто похожее в своей электронной нагрузке, там также была связка OP07 + 7660 в цепи измерения тока.
4. Также на плате установлено два прецизионных сдвоенных операционных усилителя OPA2277.

А вот здесь начинаются небольшие странности.
На плате есть место под два операционных усилителя, при этом даже распаяна вся их обвязка, т.е. просто запаять еще пару OPA2277.
Но самое непонятное то, что первая пара ОУ обслуживает три транзистора, а так как ОУ сдвоенные, то один еще остается. С оставшимся я не разбирался, скорее всего он используется либо для измерения напряжения, либо для управления тремя последующими ОУ.
На каждый транзистор приходится по одной «половинке», так как транзисторов установлено три (ниже покажу). Также есть место для еще пары транзисторов, но им достаточно одного сдвоенного ОУ, зачем еще один, да еще и распаянной обвязкой идентичной первым? Загадка.

Цепь защиты по входному питанию решена как и на предыдущей нагрузке, полисвитч, диод от переполюсовки и кучка конденсаторов.

А вот те три транзистора, о которых я писал выше. плата рассчитана под пять транзисторов, причем даже видно два термодатчика, размещенные между первым и вторым, а также между четвертым и пятым транзисторами. Оба термодатчика видятся в программе управления. Вообще решение очень правильное, производитель явно решил перестраховаться.
Но вот три транзистора из совсем разных партий, оригинально 🙂
Справа виднеется место под разъем для второго вентилятора.

Как я писал выше, на левой стороне платы установлены шунты. Пара П-образных — измерительные для собственно контроллера, данные с этих шунтов отображаются в программе. Шунтов два из пяти, пять используется скорее всего в 50 Ампер версии.
Правее три штуки М-образных — шунты в цепи силовых транзисторов, они используются для выравнивания тока для каждого транзистора отдельно. При этом каждый шунт стоит в цепи с операционным усилителем и ток выравнивается очень точно. Точно такое решение я применял в своей мощной нагрузке, только там 8 транзисторов, 8 шунтов и 4 ОУ. Данное решение является самым правильным, потому как обеспечивает равномерное распределение тока между элементами. Даже можно применить вообще разные транзисторы, ток все равно будет распределен равномерно.

При этом что интересно, на странице товара есть фотографии и показана забавная комбинация, распаяны все ОУ, применен широкий шлейф, т.е. подразумевается что установлено 5 транзисторов, но измерительный шкнт один, а балансирующих — два.

В части обзора более мощной нагрузки я не снимал вентиляторы, но судя по виду там стоят такие же. Довольно мощные вентиляторы 50мм с мощностью почти 3 Ватта от Дельты.
Собственно вентиляторы и являются основными потребителями, потому для данной нагрузки хватит БП 12 Вольт 0.3-0.35 Ампера, а для мощного варианта 12 Вольт 0.6 Ампера.

Перед тем, как перейти к тестам, я взвесил оба устройства. Скорее всего вы спросите, зачем, если они явно не переносные.
Так как заказывались они через посредника, то вес начинает играть довольно большую роль.
Суммарный «полезный вес» составил 1218 грамм, вся упаковка весила 318 грамм, итого общий вес посылки был 1536 грамм. Кстати в процессе у меня вышло превышение расчетного веса, и образовалась задолженность в 1.3 бакса, но посредник все равно выслал посылку. На вопрос — что делать с долгом, мне ответили — это будет учтено при следующей покупке.

Так как первой я осматривал мощный вариант, то и проверять первым буду его.
Подключаем блок питания и переходим к тестам.

Сначала пару слов об управлении.
Каждый модуль управляется своей кнопкой. Короткое нажатие — включение/выключение, длительное — переключение режима работы. При этом:
1. Если долго удерживать кнопку в выключенном режиме, то при включении включится второй режим.
2. Нагрузка «помнит» последний используемый режим.

На первом фото правильная комбинация, зеленый-зеленый, в этом режиме работает режим СС.
Если включить только вторую нагрузку, то ничего не произойдет, сама по себе она не работает.
Две следующих комбинации могут работать, но весьма некорректно, потому использовать их нельзя, впрочем я лучше дальше покажу с примерами.

1. Подключаем к лабораторному БП и выставляем на выходе 30 Вольт, нагрузка выключена.
2. Включаем ведущую (слева), ток нагрузки выставляем на уровне 1 Ампера.
3. Включаем ведомую, ток стал 1.84 Ампера, а не 2, как ожидалось, налицо некорректная калибровка.
4. Выключаем ведущую, ток падает до нуля, сама по себе ведомая работать не умеет.

Ради интереса проверил минимальное падение на нагрузке, даже с учетом кабеля оно составило 0.64 Вольта при токе в 5.1 Ампера. Как-то не догадался измерить сколько реально, но по расчетам выходит около 0.5-0,6 Вольта.

Режим CV. Собственно это была одна из важных причин, почему я купил эти нагрузки. Данный режим нужен не очень часто, но он не может быть заменен режимом СС.
Поясню, если вы проверяете блок питания, то он работает в режиме CV (стабилизированное напряжение) и нагружать его надо в режиме СС (стабилизированный ток). Но если вы проверяете зарядное устройство, то здесь обратная ситуация, оно работает в режиме CC, а нагружать соответственно его надо нагрузкой работающей в режиме CV.
Данный режим скорее похож на аналог мощного стабилитрона, ну или эквивалент аккумулятора, подключенного к тестируемому зарядному устройству.
Да, под зарядным я подразумеваю именно зарядное устройство, а не блоки питания с USB выходом, которые ошибочно называют зарядными.

И так, что же я выяснил.
1. Выставляем на выходе блока питания напряжение в 50-60 Вольт, в данном случае было 54 Вольта.
2. Выводим регулятор нагрузки в крайнее правое положение и постепенным вращением влево добиваемся пока БП перейдет в режим стабилизации тока. Все, нагрузка работает в режиме CV стабилизируя напряжения не уровне в 52 Вольта. Если бы это был не лабораторный БП, а обычный, то он просто ушел бы в защиту, так как нагрузка всеми силами препятствовала бы его нормальной работе.
3. Вращением резистора влево снижаем напряжение еще ниже, например до 16 Вольт. На фото разные токи, это не глюк, просто фото собирались в процессе разных экспериментов и настройка лабораторного БП менялась в процессе экспериментов.
4. Но выяснилась первая проблема — если включить ведомую нагрузку, то напряжение просаживается до нуля. Получается что вместе они в таком режиме работать не могут.
5, 6. у меня получалось запустить ведомую нагрузку в этом режиме, но на самом деле она не работала, это было даже видно по тому, что не запускался ее вентилятор. Кроме того, малейшие изменения и она опять падала в режим КЗ.

Получается что в режиме CV работает только ведущая нагрузка, потому мощность ограничена на уровне 150 Ватт, а не 300, как в режиме СС.
Вторая проблема заключалась в том, что нагрузка рассчитана на 150 Вольт и весь этот диапазон уложен в неполный оборот переменного резистора, соответственно о точности регулировки говорить не приходится, очень грубо. 60 Вольт версия была бы более точной, а здесь скорее всего придется заменить резистор на многооборотный.

Кроме того просто поигрался с разной мощностью, 250-300 Ватт в режиме СС нагрузка рассеивает вообще без проблем, шумит правда громко. Кстати, вентиляторы управляются независимо, и иногда слышно как один снизил обороты, а второй работает на полную.
В режиме CV у меня получалось нагрузить на 160-162 Ватта, дальше раздавался короткий писк из динамика и нагрузка отключалась. Стабильная работа была в районе 155 Ватт.

Для следующего эксперимента использовалось все то же самое, что и выше плюс конвертер USB-RS485 и соединительный кабель.

Особо в процессе не фотографировал, да по сути и фотографировать особо было нечего, потому дальше будет некоторое количество скриншотов, тесты и некоторые пояснения и описания проблем, которые я встретил на своем пути.

На странице товара была ссылка на китайскую «байду», где был выложен весь необходимый софт для работы с данным модулем.
Название основной программы я изменил на более вразумительное — DCL, в остальном «как есть».

То же самое, но с оригинальным именем файла и дополнительной информацией. Как видите, дали много всего, но есть одна проблема, анивирус и система защиты ОС Вин 10 (я пробовал с Вин 7, 8, 10) ругаются на троян в двух файлах (они оба выше имеют одинаковый значок в виде красного квадрата). Так как пробовать все равно хотелось, то пришлось отключить антивирус и запускать все на свой страх и риск.

В итоге запустилось такое ПО. Вернее таким оно должно быть. Я пробовал перейти по ссылке на страницу разработчика, там написано что ПО в «экспериментальном» варианте, потому возможны глюки. Вообще производитель занимается изготовление различных измерительных модулей, но об этом ближе к концу обзора, так будет логичнее.
И так пояснения, что и где в этом ПО, часть стала понятная сразу, часть уже в процессе экспериментов, а последняя часть вообще после перевода с китайского.
1. Окно ввода параметров.
2. Кнопки задания величины параметра, соответственно с шагом 100, 10, 1, 0.1 и 0.01. Первый и последний как правило не используются. Верхние кнопки увеличивают, нижние уменьшают, все довольно логично.
3. Кнопки перехода в режим калибровки, понял назначение случайно, ниже расскажу.
4. Задание режима работы — CC, CV, CW, CR
5. Выбор СОМ порта и номера устройства на этом порту (RS485 поддерживает несколько устройств на одной линии).
6. Включение/выключение нагрузки.
7. А здесь мне пришлось просить знакомых китайских менеджеров, которые знают при этом и более понятный для меня язык :). Это запись результатов работы в файл.

Когда же я запустил ПО у себя на компьютере, то все было более непонятно, вот именно по этому ПО я и разбирался, что и зачем.
Причем точно такая же картина наблюдалась на всех домашних компьютерах и планшетах.
Особенно я подвис когда увидел ток в 655 Ампер.

Но не будем о грустном, поясню основные рабочие режимы.
1. СС, нагрузка постоянным током, задаем ток до 20 Ампер (реально максимум 20.1 Ампера) и если мощность не превышает 150 Ватт, то нагрузка переходит в рабочий режим. Если есть превышение, то сигналит и отключается.
2. CV, то же самое, но выставляем напряжение ограничения. При переходе в этот режим отображается максимум в 151 Вольт, что вполне логично, так как его обычно уменьшают, а не поднимают.
3. CW, довольно распространенный режим, постоянная мощность. Задаем мощность в Ваттах и нагрузка будет поддерживать эту мощность, отбираемую от источника.
4. CR, весьма редкий режим для дешевых устройств, но довольно распространенный для промышленных. Здесь можно задать сопротивление «виртуального резистора» которым будет являться нагрузка. т.е. ток нагрузки будет напрямую зависеть от напряжения источника. к сожалению данный режим очень грубый и дает выбрать только с дискретностью в 1 Ом.

Также выяснилось, что стартует нагрузка очень мягко и иногда это даже раздражает. Например при установке тока в 3 Ампера сначала ток резко поднимается примерно до 2.3-2.3 А, а затем очень плавно доходит до установленного значения. Общее время установки около 30 секунд.

Еще одна проблема, с которой я столкнулся, это то, что по току нагрузка не была откалибрована. Но «не было счастья, да несчастье помогло». Дело в том, что по напряжению калибровка была отличной. Но меня все время смущали две кнопки справа от кнопок установки параметров. при клике на них выдавало какие-то непонятные цифры типа 4556 и 65432, явно какие-то два значения. Сначала я думал что это можно включать имитацию помех или пульсаций, сбила с толку буква Мю. Но в один «прекрасный» момент я понял, что по напряжению нагрузка также начала жутко врать.
и тут я вспомнил, что перед этим тыкал эти кнопки и пробовал что-то выбирать кнопками задания величины. Ну а дальше дело техники.
И так, о калибровке. Справа от кнопок задания величины есть еще пара, верхняя — напряжение, нижняя — ток.
Покажу как калибровать на примере тока.
Последовательно с нагрузкой включаем амперметр.
1. Выбираем режим СС, задаем ток например 4.5 Ампера (чем больше, тем лучше).
2. Тычем правую нижнюю кнопку (около кнопки -0.01), на экран выведет некую константу, она будет иметь большое значение, например 52435 или 65432). используя кнопки установки параметров добиваемся чтобы реальный ток был равен установленному.
3. Включаем опять режим СС, задаем небольшой ток, например 0.5-1 Ампер.
4. Два раза нажимаем на ту же кнопку калибровки, выведет константу с меньшим значением, например 3452 или 4321), пользуясь те ми же кнопками установки добиваемся чтобы реальное значение тока соответствовало установленному.
5. Повторить пока не надоест 🙂 После каждого раза значение большего и меньшего тока будет все больше соответствовать реальному, вернее реальный все ольше будет соответствовать установленному.

С напряжением примерно так же, но здесь есть два пути, правильный и неправильный:
1. Неправильный, подаем стабилизированное напряжение и меняя константы добиваемся чтобы показометр нагрузки показывал точно. Такой способ очень быстрый, но из-за большой дискретности отображения и менее точный.
2. Правильный. Подаем на вход напряжение с ограничением по току, например БП включенный через лампочку, но лучше БП с ограничением тока.
Подключаем к клеммам нагрузки вольтметр.
Переводим нагрузку в режим CV, подаем на вход некое напряжение, например 20-60 Вольт (чем больше, тем лучше) и задаем к примеру на 5 Вольт меньше поданного. Теперь напряжение на входе должно быть равно установленному, так как его задает электронная нагрузка.
Нажимаем на правую верхнюю кнопку калибровки (справа от +0.01), попадаем в режим калибровки и кнопками задания параметров подгоняем режим так чтобы наш внешний вольтметр показывал то, что установлено.
После этого переходим опять в режим CV, выставляем к примеру 5 Вольт (2-5), и повторяем все со второй константой как в примере калибровки тока.
Дальше думаю все понятно, последовательным приближением добиваемся точной установки как верхнего, так и нижнего значения.

Я не проводил особо измерения именно для обзора, но вот как минимум одно информативное фото осталось.
Слева пример работы до калибровки, видно что ток явно завышался, я поднимал с дискретой в 1 Ампер, т.е. 0-1-2-3-4.
Кроме некорректного задания тока весь процесс установки занимал много времени, примерно 1 минута 40 секунд.
Справа пример после калибровки, я поднял до 5 Ампер, 0-1-2-3-4-5, ток устанавливался точно и все заняло около одной минуты.

Помимо собственно базовых параметров можно измерять (рассчитывать) такие величины как мАч и Втч, для этого внизу есть три окна отображающие соответствующие измерения. Часы идут пока нагрузка находится во включенном состоянии, независимо от установленного режима работы, как обнулять все эти значения, не знаю, так как их помнит сам блок. Я пробовал не только перезагружать ПО, а и запускать вторую копию программы из другой папки, потому для обнуления надо передергивать питание самой нагрузки, неудобно.
Но китайцы не были бы китайцами если бы не накосячили и здесь.

Помня как работал USB тестер, я решил провести подобный эксперимент и здесь, задал ток 4 Ампера, и начал делать скриншоты через каждый 6 минут, соответственно должны быть значения 400 мАч, 4 Втч/ 800 мАч, 8 Втч и т.д.
Но выяснилось, что показания мАч занижены ровно в 10 раз, впрочем я на это обратил внимание еще когда экспериментировал до этого, но просто решил перепроверить.
Ну вот как так?
Даже вспомнился фрагмент из книги Фальшивые зеркала.
У него на ладони стоит маленькая коробочка. Мы толпимся вокруг, пытаясь разглядеть, что же это такое.
— «Варлок-9300», — отвечает Шурка. — Наконец получилось так, как задумывал…
Коробочка — это крошечная лифтовая кабина. Самая обычная, коричневого цвета, с раздвигающимися дверями, с обрывком троса наверху.
Вот только высотой лифт десять сантиметров.
— Наиболее удобная форма, — говорит Маньяк. — «Девятитысячник» тоже должен был так работать, но не реализовалось…
— Саша… Сашенька, дорогой ты мой, — хрипло говорит Падла. — А ты уверен, что не напутал с размером? А?
— Вот о размере я как-то не подумал, — самокритично сообщает Маньяк, и я понимаю, что Падлу ждёт ещё один этап наказания за шуточку.
— Видимо, где-то с запятой ошибся…

Выше я писал, что насчет одного момента мне пришлось просить помощи у тех, для кого китайский язык является родным. Справа внизу рабочего окна программы включается запись лога работы, в итоге в папке с программой формируется csv файл с такими непонятными значениями.

Вообще предоставлено много средство для работы с нагрузкой, и отчасти именно по этому дальше не будет продолжения в виде окончательной сборки устройства, так как чувствую, все еще впереди.
Например существует гипотетическая возможность строить графики —

Насколько я понял, графики строятся на основании данных из другой программы, я ее скачал и она даже пытается работать, правда выводит ерунду, потому скриншот от разработчика.

Но еще большей причиной временной паузы в сборке было то, что в процессе поисков информации я наткнулся на модуль, который умеет измерять, отображать и управлять работой устройства.

Но реализовано все это несколько странно, у модуля есть собственные цепи измерения тока и напряжения, слева видно провода, которые идут к токоизмерительному резистору (причем очень правильному, с четырьмя выводами), но при этом модуль соединен и с 485 интерфейсом.
Кроме базовых возможностей заявлено что такое дополнение позволяет —
Опционально — управление по блютуз.
Установка порогов отключения нагрузки, например минимальное напряжение или ток, а также ограничение работы по времени.
Память режимов.
Компенсация падения напряжения на проводах
Ток до 50 Ампер
Кулонометр
18 бит АЦП.
Выбор языка — китайский, английский.

Есть правда и минус, даже на Тао этот модуль стоит около 28 баксов 🙁 Но вполне возможно, что раскошелюсь.

Но идея перейти на подобное управление вызвана еще глюками ПО.
1. Периодически на экране проскакивают спонтанные значения, благо на короткое время и никак не мешают
2. Управление. Товарищи, это капец. Я понимаю что версия ПО тестовая, но чтобы настолько.
Даже в режиме просто выбора значения тока/ напряжения и т.п. изменение каждого параметра занимает около 3 секунд.
К примеру вам надо выставить 1.2 Ампера, выглядеть это будет так —
нажимаем 1,
3 секунды пауза,
нажимаем 0.1
3 секунды пауза
нажимаем 0.1
3 секунды пауза.

А теперь представьте сколько надо времени чтобы выставить к примеру ток 5.55 Ампера.

Но скажу честно, я пока не теряю надежды на то, что ПО «допилят», а кроме того могу сказать, что к сами нагрузка (т.е. к «железу») особых замечаний по сути и нет, сами по себе они работают неплохо, а кроме того имеют вполне вменяемую цену как для функционала, так и для качества изготовления.
Собственно потому у меня вопрос, возможно кто-то из программистов, кто тоже хочет подобное устройство, сможет помочь в плане программы. Возможно есть вариант прикрутить ардуину с нормальным экраном, кнопками и энкодером. В таком случае я могу заняться «железной» частью в плане перерисовывания схемы для повторения и можно совместно сделать вполне неплохое устройство.

К большой нагрузке пока неспешно ищу хороший амперметр с вольтметром, а также многооборотный резистор и корпус + БП. Но возможно подумаю о переводе её на цифровое управление. В любом случае в планах еще как минимум один обзор с применением.

На этом наверное у меня все. Заказывал нагрузку через посредника yoybuy.com, это была моя первая попытка покупать на Тао. могу сказать что работой посредника остался полностью удовлетворен, быстро, четко, правда теперь я им должен немного денег 🙂
В процессе я подсчитывал, сколько мне вышло все вместе и у меня вышло — 31.27 + 23.49 (сами товары) + 1.9 (доставка по Китаю) + 5,67 (услуги посредника) + 27.82 (доставка ко мне) — 10 (бонус на первую покупку) = $80.15. Реально я заплатил около 78.76, потому должен еще 1.39.
В основном высокая цена вышла из-за большого веса посылки, а кроме того на данный момент цена на модули стала немного ниже.

Зарегистрироваться можно либо с сайта, либо по этой ссылке, ссылка реферальная, может какой бонус перепадет.

Уже когда получил посылки, один из моих читателей подкинул ссылку на эти же товары, только на Али, там в сумме такой же комплект выходит 93 доллара, что примерно на 13 долларов дороже чем купил я месяц назад. но даже если бы цена была одинаковой, все равно я получил в добавок небольшой опыт работы с Тао, а это уже само по себе неплохо 🙂

Вот теперь точно все, как всегда жду комментариев, советов, вопросов, замечаний 🙂

Электронная нагрузка с плавной регулировкой тока

Давайте рассмотрим простой симисторный регулятор мощности, который можно использовать с любой нагрузкой. Управление фазово-импульсное, все компоненты традиционные для таких конструкций. Нужно применять такие элементы:

Непосредственно симистор, рассчитанный на напряжение 400 В и ток 10 А.
Динистор с порогом открывания 32 В.
Для регулировки мощности используется переменный резистор.

Ток, который протекает через переменный резистор и сопротивление, заряжает конденсатор с каждой полуволной. Как только конденсатор накопит заряд и напряжение между его пластинами будет 32 В, откроется динистор. При этом конденсатор разряжается через него и сопротивление на управляющий вход симистора. Последний при этом открывается, чтобы ток прошел к нагрузке.

Чтобы изменить длительность импульсов, нужно подобрать переменный резистор и пороговое напряжение динистора (но это постоянная величина). Поэтому придется «играть» с сопротивлением переменного резистора. В нагрузке мощность оказывается прямо пропорциональна сопротивлению переменного резистора. Диоды и постоянный резистор использовать не обязательно, цепочка предназначена для того, чтобы обеспечить точность и плавность регулировки мощности.

Ток, который протекает через динистор, ограничивается постоянным резистором. Именно с его помощью происходит корректировка длины импульса. С помощью предохранителя происходит защита цепи от КЗ. Нужно отметить тот факт, что динистор в каждой полуволне открывается на один и тот же угол.

Поэтому выпрямление протекающего тока не происходит, можно подключить даже индуктивную нагрузку к выходу. Поэтому использоваться может симисторный регулятор мощности и для трансформатора. Для того чтобы подобрать симисторы, нужно учесть, что для нагрузки в 200 Вт необходимо, чтобы ток был равен 1 А.

В схеме используются такие элементы:

Динистор типа DB3.
Симисторы типа ВТ136-600, ТС106-10-4 и аналогичные с номиналом по току до 12 А.
Полупроводниковые диоды германиевые – 1N4007.
Электролитический конденсатор на напряжение более 250 В, емкость 0,47 мкФ.

Переменный резистор 100 кОм, постоянные – от 270 Ом до 1,6 кОм (подбираются опытным путем).

Такая схема является самой распространенной, но можно встретить и небольшие ее вариации. Например, иногда вместо динистора ставят диодный мостик. В некоторых схемах встречается цепочка из емкости и сопротивления для подавления помех. Существуют и более современные конструкции, в которых применяется схема управления на микроконтроллерах. При использовании такой схемы вы получаете точную регулировку тока и напряжения в нагрузке, но реализовать ее сложнее.

Для того чтобы собрать симисторный регулятор мощности для электродвигателя, вам достаточно придерживаться такой последовательности:

Сначала нужно определить характеристики прибора, который будет подключаться к регулятору. К характеристикам можно отнести: число фаз (либо 3, либо 1), необходимость в точной корректировке мощности, напряжение и ток.
Теперь нужно выбрать конкретный тип устройства – цифровой или аналоговый. После этого можно осуществить выбор компонентов по мощности нагрузки. В принципе, для моделирования можно использовать специально программное обеспечение.
Рассчитайте тепловыделение. Для этого умножьте два параметра – номинальный ток (в Амперах) и падение напряжения на симисторе (в Вольтах). Все эти данные можно найти среди характеристик элемента. В итоге вы получите мощность рассеяния, выраженную в Ваттах. Исходя из этого значения, нужно выбрать радиатор и кулер (при необходимости).
Закупите все необходимые элементы или подготовьте их, если они у вас имеются.

Теперь можно приступить непосредственно к сборке устройства.

Прежде чем собрать по схеме симисторный регулятор мощности, нужно выполнить ряд действий:

Осуществите разводку дорожек на плате и подготовьте площадки, на которых нужно установить элементы. Заранее предусмотрите места для монтажа симистора и радиатора.
Установите все элементы на плате и припаяйте их. В том случае, если у вас нет возможности сделать печатную плату, допускается использование навесного монтажа. Провода, которыми соединяются все элементы, должны быть как можно короче.
Обратите внимание на то, соблюдена ли полярность при подключении симистора и диодов. Если отсутствует маркировка, прозвоните элементы мультиметром.
Проверьте схему, используя мультиметр в режиме измерения сопротивления.
Закрепите на радиаторе симистор, желательно использовать термопасту для лучшего контакта поверхностей.
Всю схему можно установить в пластиковом корпусе.
Установите в крайнее левое положение ручку переменного резистора и включите прибор.

Сборка устройства

Все стандартные действия сборки не будем описывать, отметим лишь основные моменты. Транзистор надо размещать на теплоотвод. Почему? Потому что схема линейная и при больших токах транзистор будет сильно нагреваться. Из чего изготовить радиатор? Его можно сделать из обычного алюминиевого уголка и закрепить непосредственно на вентилятор блока питания. И, несмотря на то, что по размерам радиатор достаточно небольшой, благодаря интенсивному обдуву он прекрасно справится со своей задачей.

К радиатору прикручивается через термопасту транзистор, в этой схеме он используется полевой, N-канальный IRFZ44 с максимальным током 49 А. Так как радиатор изолирован от основной платы и корпуса, то транзистор приворачивается напрямую без изоляционных прокладок.

Плату стабилизатора через латунную стойку закрепляется на этот же алюминиевый уголок. Для регулировки выходного тока используется переменный резистор на 5 кОМ. Провода, чтобы не болтались, фиксируются пластиковыми стяжками.

В результате, должна получиться следующая схема подключения данного стабилизатора для зарядного устройства.

Блок питания может быть абсолютно любым, как компьютерным блоком питания, так и обычным трансформатором. Шнур для подключения в розетку используется обычный компьютерный.

Всё готово. Можно теперь использовать такой регулируемый стабилизатор напряжения для зарядного устройства. Надо отметить схема простая и недорогая: одновременно выполняет функции стабилизатора и зарядного устройства.

Схема электронной нагрузки на транзисторах

В этой конструкции максимальный ток должен быть примерно 7 ампер и он ограничен 5W резистором, который был использован, и относительно слабым полевым транзистором. Ещё большие нагрузочные токи могут быть достигнуты с помощью резистора на 10 или 20 Вт. Входное напряжение, не должно превышать 60 вольт (максимум на эти полевые транзисторы). Основой служит ОУ LM324 и 4 полевых транзистора.

Два “запасных” операционных усилителя микросхемы LM324 используются для защиты и управления вентилятором охлаждения. U2C образует простой компаратор между напряжением, установленным термистором и делителем напряжения R5, R6. Гистерезис контролируется положительной обратной связью, полученной R4. Термистор помещается в непосредственный контакт с транзисторами на радиаторах и его сопротивление уменьшается с ростом температуры. Когда температура превышает установленный порог, выход U2C будет высокий. Вы можете заменить R5 и R6 с регулируемым переменником и вручную подбирать порог срабатывания. При настройке убедитесь, что защита срабатывает, когда температура транзисторов MOSFET чуть ниже предельно-допустимой, указанной в даташите. Светодиод D2 сигнализирует, когда активируется функция защиты от перегрузки — он установлен на передней панели.

В элементе U2B операционного усилителя также есть гистерезис компаратора напряжений и используется он для управления вентилятором 12 В (можно использовать от старых PC). Диод 1N4001 защищает MOSFET BS170 от индуктивный бросков напряжения. Нижний температурный порог для активации вентилятора, контролируется резистором RV2.

Схема самодельного РН 220 В с тиристорами

Тиристорные сборки также эффективные, одновременно они не отличаются особой сложностью. Силовым ключом тут выступает тиристор. Главное отличие от самоделок на симисторах — каждая полуволна имеет свой индивидуальный ключ, снабженный динистором для управления.

Для схемы взяли отечественные детали. При установке тиристора VS1, диодов VD1–VD4 на радиаторы (охладители), то устройство сможет работать с нагрузкой в 10 А: при 220 В можно будет обслуживать 2.3 кВт.

В сборке лишь 2 силовых элемента: диодный мост, тиристор. Детали рассчитаны на 400 В, ток 10 А. мост трансформирует переменное напряжение в однополярное пульсирующее, фазовую настройку полупериодов обеспечивает тиристор.

R1 и 2, стабилитрон VD5 — это параметрический стабилизатор, ограничивающий напряжение, подаваемое в узел управления на отметке 15 В. Последовательное размещение резисторов требуется для повышения пробивного напряжения и рассеиваемой мощности.

C1 без заряда, в месте соединения R6 и 7 тоже нулевое напряжение, но постепенно оно там растет. Чем ниже сопротивление на резисторе R4, тем быстрее через эммитер VT1 перегонится напряжение на его базе, транзистор откроется. VT1 и 2 (транзисторы) — это состав маломощного тиристора. При достижении значения на переходе база/эмиттер VT1 пороговой отметки транзистор открывается и отпирает VT2, а тот в свою очередь — тиристор.

Второй вариант

Описанным ниже регулятором настраивают скорость вращения электродвигателей, нагрев паяльника и подобное. Такой прибор отчасти верно назвать регулятором мощности, но правильно будет также именовать его и РН, так как, по сути происходит регулировка фазы — времени, за которое сетевая полуволна попадает в нагрузку

С одной стороны настраивается напряжение через скважность импульса, с иной — мощность появляющаяся на нагрузке

Наиболее результативный прибор для резистивной нагрузки — лампочек, нагревателей. С индуктивной будет справляться, но не так эффективно, при слишком малой величине точность диапазона настройки снизится. Существуют две почти идентичные схемы по описываемому варианту:

Схема регулятора состоит из доступных деталей, ее можно полностью собрать из таковых даже советского периода. При включении (как на изображении) выпрямительных диодов прибор выдержит до 5 А, что соответствует 800 Вт…1 кВт. Но надо поставить радиаторы для охлаждения.

• тирист. КУ202Н;
• Т1–Т2 (КТ315 и КТ361) — это аналог 1-переходного транзистора.

1. Когда напряжение на конд. С1 (470 nF) сравнивается таковому в точке соединения резист. R3 и 4 (10 кОм и 2.2 кОм), тогда транзисторы открываются.
2. От них подается импульс управляющему электроду тиристора.
3. При этом C1 тратит свой заряд, тиристор открывается до следующего полупериода.

Мощность можно повысить, если заменить диоды, рассчитанные на больший необходимый ток. Также можно вместо тиристора КУ202 с пределом в 10 А поставить помощнее: Т122, Т132, Т142.

Деталей не много, допустим навесной монтаж, но с платой сборка будет красивее и комфортнее. Стабилитрон Д814В можно поменять на любой с 12–15 В. Из коробочки выведен разъем для вилки.

Модификация, особенности, демонстрация работы

Схема также может поместиться в корпусе наружной розетки, в маленькой пластиковой распаячной коробке. Мощность самоделки ограничена диодным мостом (1000 В, 4 А), тиристором. Напомним, в нашем примере предел чуть больше 800 Вт, максимум — 1000 Вт. Для бытовых условий этого более чем достаточно.

Радиаторы на тиристоры и диоды крайне рекомендованы — в данном случае они не просто желательные, а жизненно необходимые, так как перегрев может быть значительным. Минимальная мощность резистора R1 — 2 Вт

Возможно, вам также будет интересно

В инверторах с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) имеют место сложные процессы, не поддающиеся точному аналитическому описанию. Напряжения и токи ветвей схемы инвертора, кроме составляющих основной частоты, содержат пульсации сложной формы, усложняющие точный расчет. К примеру, на рис. 1 показаны осциллограммы тока дросселя и напряжения конденсатора фильтра при ШИМ, подтверждающие это. За последнее время инверторы с ШИМ получили широкое практическое применение благодаря

Финансовые и временные затраты на экранирование РЭА возрастают экспоненциально с увеличением размеров устройства и приближением момента сдачи изделия. При этом цена просчета, совершенного в начале проектирования, на этапе сдачи изделия может сравняться с его стоимостью. В качестве практического примера возьмем изделие, представляющее собой набор оборудования, установленного в морской контейнер. В целом к изделию предъявляются жесткие

В статье анализируются электромагнитные процессы в оригинальных схемах индуктивно-емкостных преобразователей (ИЕП), обеспечивающих неизменный ток нагрузки, а именно в трансформаторно-емкостных преобразователях (ТЕП). Они обладают улучшенными технико-экономическими показателями по сравнению с классическими ИЕП и могут найти широкое применение в системах питания неизменным током. В работе даются рекомендации по выбору и расчету схем ТЕП. Моделирование электромагнитных процессов производилось с использованием программных средств Micro-Cap 9.

Тиристоры и симисторы

Тиристор
— это полупроводниковый прибор, который может находится в двух
состояниях:

• открытом — пропускает ток, но только в одном направлении,
• закрытом — не пропускает ток.

Так как тиристор пропускает ток только в одном направлении, для
включения и выключения нагрузки он подходит не очень хорошо. Половину
времени на каждый период переменного тока прибор простаивает. Тем не
менее, тиристор можно использовать в диммере. Там он может применяться
для управления мощностью, отсекая от волны питания кусочек требуемой
мощности.

Симистор — это, фактически двунаправленный тиристор. А значит он
позволяет пропускать не полуволны, а полную волну напряжения питания
нагрузки.

Открыть симистор (или тиристор) можно двумя способами:

• подать (хотя бы кратковременно) отпирающий ток на управляющий электрод;
• подать достаточно высокое напряжение на его «рабочие» электроды.

Второй способ нам не подходит, так как напряжение питания у нас будет
постоянной амплитуды.

После того, как симистор открылся, его можно закрыть поменяв
полярность или снизив ток через него то величины, меньшей чем так
называемый ток удержания. Но так как питание организовано переменным
током, это автоматически произойдёт по окончании полупериода.

При выборе симистора важно учесть величину тока удержания
(\(I_H\)). Если взять мощный симистор с большим током удержания, ток
через нагрузку может оказаться слишком маленьким, и симистор просто не
откроется

Регуляторы для активной нагрузки

Схема регулятора тока для активной нагрузки тиристоры предполагает использовать триодного типа. Сигнал они способны пропускать в обоих направлениях. Снижение тока анода в цепи происходит за счет понижения предельной частоты устройства. В среднем данный параметр колеблется в районе 5 Гц. Напряжение максимум на выходе должно составлять 5 В. С этой целью резисторы применяются только полевого типа. Дополнительно используются обычные конденсаторы, которые в среднем способны выдерживать сопротивление 9 Ом.

Импульсные стабилитроны в таких регуляторах не редкость. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных колебаний довольно большая и бороться с ней нужно. В противном случае температура транзисторов быстро возрастает, и они приходят в негодность. Чтобы решить проблему с понижающимся импульсом, преобразователи используются самые разнообразные. В данном случае специалистами также могут применяться коммутаторы. Устанавливаются они в регуляторах за полевыми транзисторами. При этом с конденсаторами они соприкасаться не должны.

Как работает устройство

Ток, который протекает через динистор, ограничивается постоянным резистором. Именно с его помощью происходит корректировка длины импульса. С помощью предохранителя происходит защита цепи от КЗ. Нужно отметить тот факт, что динистор в каждой полуволне открывается на один и тот же угол.

Поэтому выпрямление протекающего тока не происходит, можно подключить даже индуктивную нагрузку к выходу. Поэтому использоваться может симисторный регулятор мощности и для трансформатора. Для того чтобы подобрать симисторы, нужно учесть, что для нагрузки в 200 Вт необходимо, чтобы ток был равен 1 А.

Простое зарядное устройство для АКБ на основе тиристора

По сути, речь идёт о тиристорном регуляторе. В прилагаемой схеме нет блока защиты, контрольного модуля и иных наворотов. Простота и минимальное количество деталей обусловили популярность этой несложной конструкции.

Возникает вопрос: не проще ли приобрести готовое устройство на тиристорах в магазине? Вроде бы, так и нужно поступить. Но у заводских недорогих ЗУ есть некоторые проблемы. Например, ток настраивается солидным переключателем, элементарно убавляющим либо прибавляющим витки в обмотке II трансформатора. Благодаря этому ток возрастает или падает. Получается грубо, ступенчато. А более качественное ЗУ стоит достаточно дорого. Поэтому имеет смысл сделать простое зарядное устройство своими руками. Плюсы:

• доступность электронных компонентов и невысокая их стоимость;
• лёгкость в поиске требуемой схемы (через интернет);
• плавность регулировки тока зарядки (диапазон 1010 ампер);
• использование импульсного тока, продлевающего эксплуатационный срок аккумулятора;
• простая наладка;
• стабильное функционирование.

Принцип работы схемы и подбор деталей

Перед вами фазоимпульсный регулятор, где главными элементами являются тиристоры. Под текстом – доступная схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора:

Электронные компоненты зарядного устройства для автомобиля, которое вы хотите собрать своими руками, с учётом обозначения:

• С1 – от 047 до 1 мкФ на 63 В;
• R1 сопротивлением 6,8 кОм (Р = 0,25 Вт);
• R2 на 300 Ом;
• R3 на 3,3 кОм;
• R4: 110 Ом;
• R5: 15 кОм;
• R6: 50 Ом;
• R7 на 150 Ом мощностью 2 Вт;
• VD1 – диод импульсного типа, обратное напряжение от 50 В;
• VS1 – тиристор Т-160, 250 или КУ202;
• транзисторы с прямым переходом КТ315 или им подобные (КТ3107 и т. д.);
• транзисторы с обратным переходом КТ361, КТ 3102 и т. п.;
• FU1: предохранитель на 10 А (подойдёт деталь на 15–20 А, с запасом).

На тиристор воздействуют компоненты VT1 и VT2. Затем в работу вступает диод, защищающий цепь от скачков напряжения, возникающих на VS1. R5 в самодельном зарядном устройстве для аккумулятора «вычисляет» I = 1/10 ёмкости. При 60 А/ч используется зарядка в 6 А. Чтобы знать точно, на контактах, ведущим к заряжаемому изделию, желательно вставить амперметр. Это позволит держать контроль над процессом.

Теперь о питании. Схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подразумевает применение трансформатора, выдающего от 18 до 22 В. При большем значении сопротивление R7 увеличьте до 200 Ом. Не забудьте элементы моста на диодах закрепить на охлаждающих алюминиевых радиаторах (применяйте специальную пасту). Стоит отметить: использование диодов старого образца типа Д242 подразумевает их установку на радиатор через изолирующие прокладки-шайбы. Номинал предохранителя должен соответствовать применяемому току. Если это до 6 А, то для FU1 вполне достаточно 6,3 А. Ниже – схема для зарядных устройств для автомобильного аккумулятора (обратная сторона печатной платы):

Помимо предохранителя, существуют электронные способы гарантии от замыкания и перепутывания полюсов, что ведёт к выходу из строя ЗУ. Например, у вас имеется изделие, где уже невозможно различить «плюс», «минус». Тогда поможет специальная схема, сигнализирующая о неправильном подключении клемм. Её нужно включать последовательно между АКБ и ЗУ:

• R1 и R2 – резисторы сопротивлением по 510 Ом;
• VD1 и МВ2 – диоды (например, 1N4148 или ему подобные);
• VD3 и МВ4 (можно не устанавливать);
• реле любое на 12 В и 15 А (можно вытащить из отслужившего своё UPS);
• светодиоды любые.

Схема работает просто. При соблюдении полярности заряд, ещё имеющийся в батарее, замкнёт контакты реле, процесс начнётся, что подтвердит загоревшийся зелёный светодиод. Если же контакты перепутаны, зажжётся красный сигнализатор. Ниже – печатная плата устройства, защищающего от несоблюдения полярности при зарядке:

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

1. Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
2. Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.
3. При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера. Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.

Изготовление печатной платы для проекта

Спроектированная нами печатная плата для рассматриваемого в данной статье проекта регулируемой электронной нагрузки на основе платы Arduino показана на следующем рисунке.

Заказать печатную плату можно, к примеру, на сервисе allpcb.com, или у любого другого изготовителя печатных плат. Процессы заказа и оплаты изготовления печатной платы на сервисе allpcb.com показаны на следующих рисунках.

После изготовления печатная плата пришла авторам проекта вот в такой вот коробке:

Внешний вид пришедшей печатной платы показан на следующем рисунке. Качество изготовления, как видите, хорошее.

После сборки проекта на основе этой печатной платы получился следующий окончательный вид конструкции нашего проекта:

Варианты схем регулятора

Приведем несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки при помощи симистора, начнем с самой простой.

Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В

• Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
• Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
• Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светодиод 2,10-2,40 V 20 мА.
• Динистор DN1 – DB3.
• Симистор DN2 – КУ208Г, можно установить более мощный аналог BTA16 600.

При помощи динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода). Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.

Несмотря на простоту схемы, она довольно эффективна и может быть использована в качестве диммера для осветительных приборов с нитью накала или регулятора мощности паяльника.

К сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, следовательно, она не подходит в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя.

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

1. Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
3. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
4. Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно

Изготовление стабилизатора для светодиодов своими руками осуществляется несколькими способами. Новичку целесообразно работать с простыми схемами.

На основе драйверов

Понадобится выбрать микросхему, которую трудно выжечь – LM317. Она будет выполнять роль стабилизатора. Второй элемент – переменный резистор с сопротивлением в 0,5 кОм с тремя выводами и ручкой регулировки.

Сборка осуществляется по следующему алгоритму:

1. Припаять проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
2. Перевести мультиметр в режим сопротивления.
3. Замерить параметры резистора – они должны равняться 500 Ом.
4. Проверить соединения на целостность и собрать цепь.

На выходе получится модуль с мощностью 1,5 А. Для увеличения тока до 10 А можно добавить полевик.

Стабилизатор для автомобильной подсветки

Стабилизатор L7812

Для работы потребуется линейный прибор в виде микросхемы L7812, две клеммы, конденсатор 100n (1-2 шт.), текстолитовый материал и трубка с термоусадкой. Изготовление производится пошагово:

1. Выбор схемы под L7805 из даташита.
2. Вырезать из текстолита нужный по размеру кусок.
3. Наметить дорожки, делая насечки отверткой.
4. Припаять элементы так, чтобы вход был слева, а выход – справа.
5. Сделать корпус из термотрубки.

Стабилизирующее устройство выдерживает до 1,5 А нагрузки, монтируется на радиатор.