Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Самодельная электронная нагрузка


Электронная нагрузка своими руками



Приветствую, Самоделкины!
Все мы прекрасно знаем, что китайские интернет магазины и площадки продают электронные наборы для самостоятельной сборки. Схемы, по которым они сделаны, созданы далеко не китайцами и даже не советскими инженерами. Любой радиолюбитель подтвердит, что во время повседневных изысканий очень часто приходится нагружать те или иные схемы для выявления выходных характеристик последних. Нагрузкой может являться обычная лампа, резистор или нихромовый нагревательный элемент.

Зачастую с проблемой поиска нужной нагрузки сталкиваются те радиолюбители, которые изучают силовую электронику. Проверяя выходные характеристики того или иного блока питания, будь он самодельный или промышленный необходима нагрузка, притом нагрузка с возможностью регулировки. Самым простым решением этой проблемы является использование учебных реостатов в качестве нагрузки.

Но найти мощные реостаты в наши дни проблематично, к тому же реостаты тоже не резиновые, их сопротивление ограничено. Есть только 1 вариант решения проблемы - электронная нагрузка. В электронной нагрузке вся мощность выделяется на силовых элементах – транзисторах. Фактически, электронные нагрузки можно делать на любую мощность, и они гораздо универсальнее, чем обычный реостат. Профессиональные лабораторные электронные нагрузки стоят кучу денег.

Китайцы же, как всегда, предлагают аналоги и этих аналогов бесчисленное множество. Один из вариантов такой нагрузки на 150Вт стоит всего 9-10 долларов, это немного за прибор, который по важности сопоставим, наверное, с лабораторным блоком питания.

В общем автор данной самоделки AKA KASYAN, предпочел сделать свой вариант. Найти схему устройства не составило труда.

В данной схеме применена микросхема операционного усилителя lm324, в состав которой входят 4 отдельных элемента.


Если смотреть внимательно на схему, то сразу становится ясно, что она состоит из 4-ех отдельных нагрузок, которые соединены параллельно, благодаря чему общая нагрузочная способность схемы в разы больше.

Это обычный стабилизатор тока на полевых транзисторах, которые без проблем можно заменить биполярными транзисторами обратной проводимости. Рассмотрим принцип работы на примере одного из блоков. Операционный усилитель имеет 2 входа: прямой и инверсный, ну и 1 выход, который в данной схеме управляет мощным n-канальным полевым транзистором.

Низкоомный резистор у нас в качестве датчика тока. Для работы нагрузки необходим слаботочный источник питания 12-15В, точнее он нужен для работы операционного усилителя.


Операционный усилитель всегда стремится к тому, чтобы разница напряжений между его входами равнялась нулю, и делает это путем изменения выходного напряжения. При подключении источника питания к нагрузке будет образовываться падение напряжения на датчике тока, чем больше ток в цепи, тем больше и падения на датчике.

Таким образом, на входах операционного усилителя мы получим разность напряжений, а операционный усилитель постарается скомпенсировать эту разность, изменяя свое выходное напряжение плавно открывая или закрывая транзистор, что приводит к уменьшению или увеличению сопротивления канала транзистора, а, следовательно, изменится и ток протекающий в цепи.

В схеме у нас имеется источник опорного напряжения и переменный резистор, вращением которого у нас появляется возможность принудительно менять напряжение на одном из входов операционного усилителя, а дальше происходит вышеупомянутый процесс, и как следствие, меняется ток в цепи.



Нагрузка работает в линейном режиме. В отличие от импульсного, в котором транзистор либо полностью открыт, либо закрыт, в нашем случае мы можем заставить транзистор приоткрыться настолько, насколько нам нужно. Иными словами, плавно изменять сопротивление его канала, а, следовательно, изменять ток цепи буквально от 1 мА. Важно заметить, что выставленное переменным резистором значение тока не меняется в зависимости от входного напряжения, то есть ток стабилизирован.


В схеме у нас 4 таких блока. Опорное напряжение формируется с одного и того же источника, а значит все 4 транзистора будут открываться равномерно. Как вы заметили, автор использовал мощные полевые ключи IRFP260N.

Это очень хорошие транзисторы на 45А, 300Вт мощности. В схеме у нас 4 таких транзистора и по идее такая нагрузка должна рассеивать до 1200Вт, но увы. Наша схема работает в линейном режиме. Каким бы мощным не был транзистор, в линейном режиме все иначе. Мощность рассеивания ограничена корпусом транзистора, вся мощность выделяется в виде тепла на транзисторе, и он должен успеть передать это тепло радиатору. Поэтому даже самый крутой транзистор в линейном режиме не такой уж и крутой. В данном случае максимум, что может рассеивать транзистор в корпусе ТО247 - это где-то 75Вт мощности, вот так-то.

С теорией разобрались, теперь перейдем к практике.
Печатная плата была разработана всего за пару часов, разводка хорошая.


Готовую плату нужно залудить, силовые дорожки армировать одножильным медным проводом и все обильно залить припоем для минимизации потерь на сопротивление проводников.

На плате предусмотрены посадочные места для установки транзисторов, как в корпусе ТО247, так и ТО220.

В случае использования последних, нужно запомнить, максимум на что способен корпус ТО220 - это скромные 40Вт мощности в линейном режиме. Датчики тока представляют из себя низкоомные резисторы на 5Вт, с сопротивлением от 0,1 до 0,22 Ом.


Операционные усилители желательно установить на панельку для беспаячного монтажа. Для более точной регулировки токов в схему стоит добавить еще 1 переменный резистор низкого сопротивления. Первый позволит осуществить грубую регулировку, второй более плавную.

Меры предосторожности. Нагрузка не имеет защиты, поэтому использовать ее нужно с умом. Например, если в нагрузке стоят транзисторы на 50В, значит запрещается подключать испытуемые блоки питания с напряжением выше 45В. ну чтобы был небольшой запас. Не рекомендуется выставить значение тока более 20А, если транзисторы в корпусе ТО247 и 10-12А, в случае если транзисторы в корпусе ТО220. И, пожалуй, самый важный момент - не превысить допустимую мощность 300Вт, в случае если использованы транзисторы в корпусе от ТО247. Для этого необходимо встроить в нагрузку ваттметр, чтобы следить за рассеиваемой мощностью и не превысить максимальное значение.

Также автор настоятельно рекомендует использовать транзисторы из одной партии, чтобы минимизировать разброс характеристик.

Охлаждение. Надеюсь все понимают, что 300Вт мощности у нас тупо пойдет на нагрев транзисторов, это как обогреватель на 300Вт. Если эффективно не отводить тепло, то транзисторам хана, поэтому транзисторы устанавливаем на массивный цельный радиатор.


Место прижатия подложки ключа к радиатору необходимо тщательно очистить, обезжирить и отполировать. Даже небольшие бугорки в нашем случае могут все испортить. Если решили намазать термопасту, то делайте это тонким слоем, используя только хорошую термопасту. Не нужно использовать термопрокладки, изолировать подложки ключей от радиатора тоже не нужно, все это ухудшает теплоотдачу.

Ну а теперь, наконец-то, давайте проверим работу нашей нагрузки. Нагружать будем вот такой лабораторный блок питания, который выдает максимум 30В при токе до 7А, то есть выходная мощность около 210Вт.


В самой нагрузки в данном случае установлено 3 транзистора вместо 4-ех, поэтому все 300Вт мощности мы получить не сможем, слишком рискованно, да и лабораторник больше 210Вт не выдаст. Тут вы можете заметить 12-вольтовый аккумулятор.

В данном случае он только для питания операционного усилителя. Плавно увеличиваем ток и доходим до нужной отметки.


30В, 7А - все работает отлично. Нагрузка выдержала несмотря на то, что ключи у автора из разных партий и больно сомнительные, но походу оригинальные, если не лопнули разом.

Такую нагрузку можно использовать для проверки мощности компьютерных блоков питания и не только. А также в целях разряда аккумулятора, для выявления емкости последнего. В общем радиолюбители по достоинству оценят пользу электронной нагрузки. Штука реально полезная в лаборатории радиолюбителя, а мощность такой нагрузки можно увеличить хоть до 1000Вт, включив параллельно несколько таких плат. Схема нагрузки на 600Вт представлена ниже:


Пройдя по ссылке «Источник» в конце статьи, вы сможете скачать архив проекта со схемой и печатной платой.
Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Самодельное руководство по электронной нагрузке Arduino

В этом уроке я покажу вам, как я создал самодельную электронную нагрузку с Arduino, ЖК-дисплеем, поворотным энкодером для меню и силовым MSOFET для управления нагрузкой. У него также хорошая система охлаждения, поэтому он может выдерживать высокие нагрузки. Посмотрите, как сделать схему, корпус, все подключить, посмотрите код, который я использовал и какие модули, и сделайте тот же проект. Надеюсь, тебе понравится. Если это руководство вам поможет, подумайте о поддержке моей работы.

Часть 1 - Что нам нужно?

Это вся электроника, которая нам понадобится для этого проекта.У вас также есть список некоторых других необходимых нам деталей, таких как фанера, кулер, крышки вентиляторов, напечатанные на 3DF, и винты. Электроника проста в использовании. Все модули используют связь i2c. В качестве теплоотвода я использовал кулер для ПК, он отлично работает. Вам понадобится тонкий провод для соединений 5 В, но толстый провод для MOSFET и линий питания.


Часть 2 - Схема

• Поговорим о схеме. Это важно, и вам может потребоваться адаптировать его к вашим потребностям.Прежде всего, 12 В от адаптера постоянного тока подключается к переключателю, а затем к контакту Arduin o Vin и вентилятору, поэтому, когда мы переключаем переключатель, все включается. У NANO есть регулятор 5V, и это будет наш Vcc. Подключите все модули к Vcc и GND и подключите выводы SDA и SCL от Arduino ко всем модулям i2c (ADC, DAC и LCD).
• Подключите энкодер к Vcc, GND и 3 контакта к цифровым контактам D8, D9 и D10 Arduino. Подключите кнопки к контактам D11 и D12. Также подключите зуммер к D3 для сигнала ШИМ для тонов.
• О делителе напряжения. Пожалуйста, прочтите код и следующие части руководств. Я использовал 10K и 100K, но это не совсем те значения, поэтому нам нужно адаптировать множитель в коде. Прочтите код.
• Для считывания тока я использую шунт на 1 Ом. Считываем напряжение на этой нагрузке в дифференциальном режиме с помощью АЦП. Опять же, этот резистор не равен 1 Ом, поэтому множитель будет адаптирован в коде. Прочтите эту часть позже. Подключите выход ЦАП к затвору полевого МОП-транзистора. Load +, Load-, S + и S- - это банановые разъемы, которые мы разместили на передней панели.Вот и все.
Если вы хотите, чтобы контроллер работал с током более 2,1 А, вам потребуется большее напряжение на затворе MOSFET, чем 5 В, которое может дать ЦАП. Для этого используйте вторую схему с OPAMP между ЦАП и затвором MOSFET.

Часть 3.1 - Подготовка полевого МОП-транзистора

Хорошо, возьмите полевой МОП-транзистор и припаяйте толстые провода к стоку, затвору и истоку. Добавьте термоусадочные трубки для изоляции. Затем измерьте положение и проделайте отверстие в теплоотводе. Добавьте немного термопасты и прикрутите полевой МОП-транзистор.Теперь у вас должен быть весь силовой блок с 3 проводами.

Часть 3.2 - Монтаж печатной платы

На макете печатной платы припаяйте все компоненты. Я использую тонкие провода для соединений с низким энергопотреблением, таких как 5 В для модулей, соединений i2c и кнопок. Для пути от входа через нагрузку к МОП-транзистору используйте соединения с толстыми проводами. Кроме того, сделайте соединение между ADC0 и ADC1 ADS1115 с выводами резистора 1 Ом очень коротким. Чем длиннее эти соединения, тем больше будет падение напряжения на нагрузке, и нам нужно точно считывать падение напряжения на НАГРУЗКЕ.Для кнопок, ЖК-дисплея и энкодера мы добавляем длинные тонкие провода для будущего подключения к печатной плате с помощью некоторых контактов «папа-мама». Для силовых подключений добавьте винтовые клеммы, если они есть.

Часть 3.3 - Монтаж печатной платы

Ниже вы можете увидеть соединения на нижней стороне печатной платы. Как видите, я использовал толстый провод для цепи питания, чтобы он мог выдерживать большой ток. По той же причине я залил припоем некоторые соединения. Я разместил женские контакты, чтобы позже можно было подключить ЖК-дисплей, энкодер и эти 2 кнопки.Теперь мы можем даже провести тест, а затем изложить аргументы.

Часть 4.1 - Дело

Я использовал фанеру и сделал простой футляр. Я начинаю с 4-х стен: верхней, боковых и задней. Примерил на задней панели место для вентилятора холодильника. Затем я вырезал отверстие в задней панели для вентилятора и еще одно с правой стороны для потока воздуха. Затем я покрываю корпус винилом с текстурой из углеродного волокна, чтобы он выглядел лучше. Затем я распечатал на 3D-принтере крышки вентиляторов.Загрузите их отсюда. С помощью суперклея приклеиваю крышки на место.

Часть 4.2 - Еще чемодан

Затем я приклеиваю 4 деревянных блока к нижней части и добавляю гайку M3. Они будут использоваться для закрытия корпуса, когда он будет закончен с помощью винтов M3. Затем я делаю переднюю панель и оборачиваю ее винилом из углеродного волокна. Распечатываю подставку для ЖК-дисплея и помещаю внутрь. Затем я решаю, где разместить каждый компонент. Проделываю дырочки и складываю все кнопки, ЖК, энкодер и разъемы.Затем я приклеиваю переднюю панель к корпусу и подключаю к печатной плате. Закрепите плату внутри клеем.

Часть 4.3 - Отделка корпуса

Вентилятор приклеен к задней панели. Я проделываю отверстие сбоку и убеждаюсь, что USB-разъем Arduino находится перед этим отверстием, чтобы я мог запрограммировать чип с помощью USB-кабеля. Основной разъем 12 В постоянного тока имеет отверстие на задней панели, поэтому мы можем подключить сюда питание. Вот и все. Закройте корпус винтами, и мы можем загрузить код.

Часть 5.1 - Код контроллера

Идите ниже и загрузите код. Вам потребуются библиотеки для ЖК-дисплея, модулей ADS1115 и MCP4725, и вы также можете загрузить эти библиотеки по следующей ссылке. Вам также понадобится библиотека BusIO, поэтому установите ее с помощью диспетчера библиотек Arduino IDE. Прочтите код для получения более подробной информации, особенно о множителях. Скомпилируйте и загрузите, а затем протестируйте контроллер.


Часть 5.2 - Объяснение множителя

Эта важная деталь . Видите ли, когда вы подаете иск на ADS1115, для перехода от битовых значений (от 0 до 65000) мы используем множитель. По умолчанию это «0,185 мВ» или «0,000185 В». В коде для измерения тока мы производим дифференциальное измерение напряжения на нагрузке «1 Ом». Так как нагрузка составляет 1 Ом, это даст нам НЕПОСРЕДСТВЕННО текущее значение, поскольку «I = V / R» и R равно 1. НО !!! Резистор не совсем 1 Ом, поэтому в моем случае я адаптировал множитель на 0.0001827 . Возможно, вам придется настроить эту переменную на другие значения, пока вы не получите хорошие показания, поэтому, одновременно измеряя значение с помощью внешнего мультиметра, настраивайте эту переменную до получения хороших результатов.

То же самое и здесь. Но в этом случае напряжение считывается с делителя напряжения. Видите ли, ADS1115 может измерять только до 5 В. Если вход выше, он будет поврежден. Итак, для этого между ADS1115 и основным входом я использовал делитель 10K и 100K, который будет равен делителю 0.0909090. Итак, теперь множитель 0,000185 / 0,0909090 = 0,002035. Эти значения резисторов не идеальны, поэтому у нас нет ровно 10 кОм и 100 кОм, поэтому мой множитель для чтения напряжения составляет 0,0020645 . Просто сделайте то же самое, измерьте напряжение на ЖК-экране, а также с помощью внешнего мультиметра и регулируйте это значение до получения хороших результатов. Я измерил резисторы, но этого недостаточно. Нам нужны точные значения.


  const множитель с плавающей запятой = 0.0001827; // Множитель, используемый для "текущего" чтения между ADC0 и ADC1 ADS1115 ////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////// const float multiplier_A2 = 0,0020645; // Умножитель напряжения, считываемый с делителя 10K / 100K  

Часть 6 - Тестовое видео

Надеюсь, вам понравился этот урок. Если вы считаете, что поддержите мою работу, купите мои печатные платы в моем магазине, или, возможно, подумайте о поддержке меня на PATREON, или, если хотите, сделайте пожертвование PayPal.Большое спасибо.

Часть 7 - Подробнее

• Что нужно иметь в виду. В этой версии я не использую сенсоры . Код был слишком медленным, если я считал входное напряжение и измерял напряжение одновременно, но я постараюсь добавить эту функцию в будущую версию.

• Кроме того, регулирование тока осуществляется путем изменения напряжения на затворе полевого МОП-транзистора. Этот элемент управления должен быть PID для очень хороших результатов, но чтение АЦП и запись DAC замедляют код настолько сильно, что хороший PID не работает.Итак, вместо PID я сделал "ручное управление" и решил, что пропорциональное значение зависит от диапазона ошибок. Ниже вы можете увидеть пример. Если ошибка очень большая, превышает 80% уставки, то выходной сигнал ЦАП изменится с шагом io 300 от общего числа 4069. Если ошибка составляет 60% от уставки, с шагом 170 и так далее. Если ошибка небольшая, шаги равны 1 от 4069, так что у нас есть хороший контроль. Это работает, но не идеально.


  если (ошибка> (mW_setpoint * 0.8)) { if (mW_setpoint> power_read) { dac_value = dac_value + 300; } if (mW_setpoint  (mW_setpoint * 0.6)) { if (mW_setpoint> power_read) { dac_value = dac_value + 170; } if (mW_setpoint  (mW_setpoint * 0.4)) { if (mW_setpoint> power_read) { dac_value = dac_value + 120; } if (mW_setpoint  

Часть 8 - Обучающее видео

Надеюсь, вам понравился этот урок. Если вы считаете, что поддержите мою работу, купите мои печатные платы в моем магазине, или, возможно, подумайте о поддержке меня на PATREON, или, если хотите, сделайте пожертвование PayPal. Большое спасибо.



,Самодельная электронная нагрузка постоянного тока

| Hackaday.io

Я получил последние детали, необходимые для сборки груза. Я начал с того, что собрал настоящую схему на куске полосовой доски. Это небольшая трасса, так что это не заняло много времени. Я позаботился о том, чтобы все детали, которые крепятся к корпусу, были соединены с помощью заглушек, а не паял их выводы на печатную плату, чтобы облегчить обслуживание и устранение неисправностей. Попадание в узкие уголки и щели алюминиевого корпуса может быть проблемой, поэтому я хотел, чтобы плата легко снималась.Единственным исключением были привязные столбы. Нагрузка рассчитана на примерно до 4 ампер, поэтому я не хотел, чтобы через контакты заголовка проходил такой большой ток, который я использовал для подключения других компонентов к печатной плате. Вот изображение готовой печатной платы, установленной в алюминиевый корпус.

Я использовал дрель и свой роторный инструмент Proxxon, чтобы проделать отверстия в корпусе для разъема питания, переключателя, потенциометра, зажимных штырей и вольтметра. В нижней части моей печатной платы есть много открытых никелированных медных проводов, поэтому вырежьте кусок почтового конверта из пузырчатой ​​пленки, чтобы сделать изолирующий слой, на который моя плата может опираться.

При тестировании платы я столкнулся с кучей проблем. Сначала я обнаружил, что операционный усилитель, используемый в моей цепи заземления, перегорел. К счастью, это был двухканальный усилитель, в котором использовался только один канал, а неиспользуемый канал не перегорел, поэтому переключиться на рабочий канал было довольно быстро. Я также столкнулся с проблемой, когда полевой транзистор закорачивал сток на землю, потому что сток был подключен к радиатору, который замыкал мою шину заземления. Мне потребовалось время, чтобы это уловить.

После того, как я проработал все перегибы, нагрузка сработала довольно хорошо. Я использовал свой Fluke 87 для калибровки вольтметра. Это было легко сделать, потому что я подключил операционный усилитель U3 как усилитель с регулируемым усилением. Подрезая RV2, я мог установить усиление, чтобы получить точные показания на приборной панели нагрузки. Однако показания счетчика все еще не идеальны. Точность составляет около 20 мА.

Единственное, что мне не нравится, это то, насколько сильно нагревается мой полевой МОП-транзистор. Я посмотрел на внутреннюю часть своей нагрузки с помощью FLIR после прохождения через нее около 1 А при 10 В в течение 2-3 минут.Полевой транзистор и его радиатор нагреваются примерно до 120 ° C и продолжают расти. Мне действительно нужен радиатор большего размера, и, вероятно, неплохо было бы вырезать несколько прорезей в корпусе и добавить вентилятор. Я добавлю радиатор большего размера, когда у меня будет возможность, но я пропущу вентилятор, потому что это больше усилий, чем я хочу вложить в этот проект прямо сейчас. Вместо этого я просто обязательно прогоню нагрузку в течение коротких периодов времени и дам ей длительные перерывы для остывания.

.

Electronoobs - DIY проекты и обучающие программы

  • Инженер-механик
  • США
Проект - Arduino Uno Plus | в Ардуино

Это Arduino Uno, который передает другому MCU статус и значение входа и выхода.Затем отображаются значения рядом с контактом, ускоряющим отладку. посмотреть еще

  • Инженер-электронщик и YouTube
  • Испания

Учебное пособие - ARDUINO E-BIKE ESC

В этом уроке я покажу вам, как я сделал свою первую версию этого щеточного контроллера скорости двигателя постоянного тока.Имейте в виду, что в видео у меня были некоторые ошибки, которые я исправил в окончательной схеме. Контроллер имеет ШИМ-управление с 3-мя параллельно включенными полевыми МОП-транзисторами для большей мощности и рассеивания тепла. It ... просмотреть еще

Работа над инкубатором для яиц с использованием Arduino

  • Индия

работает на ик-диспенсере для жидкости без Arduino

  • Любитель электроники
  • Пакистан
  • Турция
  • Афганистан
Проект - Многофункциональный сервоконтроллер | в Ардуино

Реализация меню для управления сервоприводом.Переключение между положениями ручного, развертки и фиксированного угла с помощью кнопок. Код может быть изменен и для других целей. Найдите мое имя на YouTube, чтобы узнать о подключении и коде. Загрузки доступны на Github. посмотреть еще

,

Смотрите также