Dansk Elektronik Forum

Artikelsamling => Projekter => Emne startet af: gerd efter Oktober 18, 2013, 12:24:07

Titel: 100,- kr. strømforsyning - 0..30V / 0..2A
Indlæg af: gerd efter Oktober 18, 2013, 12:24:07
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_11_02_14_12_59_40.jpeg)

Idéen
Idéen er at lave en laboratoriestrømforsyning med omkring 0..30V, 0..2A strømbegrænsning og  display for spænding og strømstyrke. Det skal være simpel, uden SMD komponenter og billigt (ca. 100 kr).

Konceptet

Spændingsregulatoren
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_11_30_23.png)
En spændingsregulatoren bestå af en effekttransistor, en opamp, en referencespænding og en spændingsdeler på udgangen. Regulatoren (opamp)  styrer transistoren så, at spændingen på spændingsdeleren er ligesom spændingen af referencespændingen.

Der er to muligheder, for at aende udgangsspændingen:

1. Spændingsdeleren som et potentiometer
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_11_57_10.png)
Det er også princippet af en LM317.

Ulempen er at spændingen starter på Vref (f. eks. 1.25V) og ikke på 0V. Spændingen er ikke lineær:
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_12_20_14.png)

2. Potentiometeret efter referencespændingen
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_12_31_16.png)

Udgangsspændingen starter nu på 0V og er lineær med potentiometeret:
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_12_36_16.png)


65V Opamp
En standard opamp (LM358/LM324) har max. 32V. Hvis vi har en 24V trafo + en brokobling spænding kan være 34V. Sammen med en ladningspumpe er det omkring 44V.
Med en ekstra 65V NPN transistor på udgangen af opamp'en, udgangsspændingen kan nu være op til 65V:
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_5_31_29.png)
En LM358/LM324 har en intern frekvens kompensation. Da vi har nu en ekstra forstærkning, det er nødvendig at have en eksern kompensation (kondensatorer).


Shunt og strømforstærker
Det er ikke let at måle strømmen i +ledning, hvis udgangsspændingen kan være 0V. En strømspejl med transistorer (http://en.wikipedia.org/wiki/Wilson_current_mirror) eller med en IC (http://en.wikipedia.org/wiki/Current_mirror) gør ikke.
Så vi måle strømmen i -ledning:
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_6_45_07.png)


Shunt kompensation
En ekstra shunt modstand med 0.1R forårsager en fejl af 0.1V pr. ampere.
Vi kan kompenserer det, hvis vi tilføjer en del af strømværdien til spændingen:
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_7_14_09.png)


Strømregulatoren
Strømregulatoren er en PI-regulator med opamp.
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_18_10_13_8_18_48.png)
med:
Kp = R1/R2
Ki = R1 x C1

Kredsløbsdiagram
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_31_12_13_12_55_29.png)
(http://elektronik-forum.dk/Billeder/icon/pdf_icon.png) som PDF (http://www.sebulli.com/psu_kit/psu_kit_sch_V1_0.pdf)


Print
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_29_12_13_11_53_22.png)
(http://elektronik-forum.dk/Billeder/icon/pcb_icon.png) Gerber filer (http://www.sebulli.com/psu_kit/psu_kit_v1_0.zip)
(http://elektronik-forum.dk/Billeder/icon/pdf_icon.png) Print som PDF (http://www.sebulli.com/psu_kit/psu_kit_v1_0_PCB.pdf)

Basis version
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_31_12_13_12_36_03.jpeg)
Komponenter (print)
AntalKomponentBeskrivelsePrisLeverandør
3C4, C11, C13Kondensator keramisk 1nF 2.5mm0,67 krRCH (http://www.reichelt.de/Vielschicht-bedrahtet-X7R-10-/X7R-2-5-1-0N/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3162&ARTICLE=22851&SHOW=1&OFFSET=500&)
9C1, C2, C5, C6, C7, C8, C10, C12, C14Kondensator keramisk 100nF 2.5mm0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/Vielschicht-bedrahtet-X7R-10-/X7R-2-5-100N/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3162&ARTICLE=22853&SHOW=1&OFFSET=500&)
3C15, C17, C18Kondensator keramisk 100pF 2.5mm0,54 krRCH (http://www.reichelt.de/Vielschicht-bedrahtet-NPO-5-/NPO-2-5-100P/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3161&ARTICLE=13495&SHOW=1&OFFSET=500&)
1C16Kondensator elektrolyt 100µF / 35V0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/Elkos-radial/RAD-105-100-35/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=42401&GROUPID=3143&artnr=RAD+105+100%2F35)
1C9Kondensator elektrolyt 220µF / 35V low ESR1,72 krRCH (http://www.reichelt.de/Elkos-radial-105-C-1000-5000h/RAD-FC-220-35/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4000&ARTICLE=84640&SHOW=1&OFFSET=500&)
1D3Zener diode 12V 0.5W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/Z-Dioden-0-5W/ZF-12/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2993&ARTICLE=23114&SHOW=1&OFFSET=500&)
1IC2ATMega8-1613,80 krRCH (http://www.reichelt.de/Atmel-ATMega-AVRs/ATMEGA-8-16-DIP/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2959&ARTICLE=45024&SHOW=1&OFFSET=500&)
1IC178052,09 krRCH (http://www.reichelt.de/ICs-A-A-/-A-7805/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2908&ARTICLE=23443&SHOW=1&OFFSET=500&)
3T14, T16, T17BC547C0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-547C/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2881&ARTICLE=5007&SHOW=1&OFFSET=500&)
1T15TIP1426,41 krRCH (http://www.reichelt.de/TIP-J-Transistoren/TIP-142-STM/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2887&ARTICLE=21483&SHOW=1&OFFSET=500&)
1IC3LM3241,42 krRCH (http://www.reichelt.de/ICs-LM-10-LM-999/LM-324-DIL/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=5464&ARTICLE=10463&SHOW=1&OFFSET=500&)
6T7, T8, T10, T11, T12, T13BC557C0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-557C/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2881&ARTICLE=5019&SHOW=1&OFFSET=500&)
1R22Modstand 0.1R 2W0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/2-Watt-axial/2W-DRAHT-0-1/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3116&ARTICLE=2256&SHOW=1&OFFSET=500&)
8R4, R6, R15, R16, R17, R20, R25, R30Modstand 1k 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1R29Modstand 1k5 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1R23Modstand 2k 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1R14Modstand 7k5 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
7R2, R19, R21, R24, R26, R27, R28Modstand 10k 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1R11Modstand 10R 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1R18Modstand 20k 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1R31Modstand 200k 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
7R5, R7, R8, R9, R10, R12, R13Modstand 300R 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
46,43 kr

Ekstra komponenter
AntalBeskrivelsePrisLeverandør
2LED display (common cathode)3,73 krPOL (http://www.pollin.de/shop/dt/OTUxOTc4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Displays/LED_Anzeige_ROHM_LC_204VL_4_stellig_rot.html)
1Print 50x100mm, 2 layer8,06 krITS (http://imall.iteadstudio.com/open-pcb/pcb-prototyping/im120418002.html)
2Potentiometer 1k0,86 krELFA (https://www.elfaelektronik.dk/elfa3~dk_da/elfa/init.do?item=64-095-10&toc=20146)
17,25 kr

Option buck
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_31_12_13_1_12_50.jpeg)
Komponenter (print)
AntalKomponentBeskrivelsePrisLeverandør
1C3Kondensator elektrolyt 220µF / 35V low ESR1,72 krRCH (http://www.reichelt.de/Elkos-radial-105-C-1000-5000h/RAD-FC-220-35/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4000&ARTICLE=84640&SHOW=1&OFFSET=500&)
2T1, T3BC547C0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-547C/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2881&ARTICLE=5007&SHOW=1&OFFSET=500&)
1T2BC557C0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-557C/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2881&ARTICLE=5019&SHOW=1&OFFSET=500&)
1R1Modstand 1k 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1R3Modstand 2k 1% 0.25W0,37 krRCH (http://www.reichelt.de/1-4W-1-/2/index.html?&ACTION=2&LA=3&GROUPID=3074)
1T4IRF53054,48 krRCH (http://www.reichelt.de/IRC-IRF-Transistoren/IRF-5305/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2891&ARTICLE=41612&SHOW=1&OFFSET=500&)
1D1SB3601,49 krRCH (http://www.reichelt.de/SB-SKE-4F-Dioden/SB-360/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2991&ARTICLE=16044&SHOW=1&OFFSET=500&)
1L147µH 2,5A7,83 krRCH (http://www.reichelt.de/Funkentstoerdrosseln-Ringkern/TLC-2-5A-47-/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3182&ARTICLE=105594&SHOW=1&OFFSET=500&)
17,16 kr


Option boost
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_31_12_13_1_13_19.jpeg)
Komponenter (print)
AntalKomponentBeskrivelsePrisLeverandør
1T9BC547C0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-547C/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2881&ARTICLE=5007&SHOW=1&OFFSET=500&)
1T6BC557C0,30 krRCH (http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-557C/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2881&ARTICLE=5019&SHOW=1&OFFSET=500&)
1T5IRLZ34N3,21 krRCH (http://www.reichelt.de/IRL-IRFZ-Transistoren/IRLZ-34N/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2896&ARTICLE=41777&SHOW=1&OFFSET=500&)
1D2SB3601,49 krRCH (http://www.reichelt.de/SB-SKE-4F-Dioden/SB-360/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2991&ARTICLE=16044&SHOW=1&OFFSET=500&)
5,30 kr

Software
Softwaren er open-source og findes på Google Code (http://code.google.com/p/psu-kit/)

Billeder
(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_01_02_14_10_59_39.jpeg)

(http://elektronik-forum.dk/gallery/374_11_02_14_12_59_56.jpeg)

Licens
Det er et open source projekt. Licens:  Creative Commons Navngivelse 4.0 International License (http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)  (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) og GPL3 (http://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html) (software)






(http://elektronik-forum.dk/Billeder/diskussion.png)
Diskussion
0..24V/2A byggesæt strømforsyning < 100 kr. (http://elektronik-forum.dk/index.php?topic=539)

(http://www.elektronik-forum.dk/Billeder/rediger.png)
Titel: Sv: 100,- kr. byggesæt strømforsyning - 24V / 2A
Indlæg af: Julle efter Oktober 31, 2013, 12:40:00
det ser ud til i har styr på tingene :-/ 

hvis i nu får lave det hele klar som en samle selv løsning så kunne jeg godt bruge et par stk
Titel: Sv: 100,- kr. byggesæt strømforsyning - 24V / 2A
Indlæg af: janengelbrecht efter December 28, 2013, 12:40:17
Jep kommer der et byggesæt er jeg også kunde til et eller 2 sæt :) Men ja...PCB skal der til :)
Titel: Sv: 100,- kr. strømforsyning - 0..30V / 0..2A
Indlæg af: KentBruun efter September 19, 2016, 15:57:28
Ved ikke om Tråden er død,
Men jeg vil være med på 2 sæt.

Lyder som noget meget fornuftigt.

KentBruun