الحمل الصغير - الحمل الحالي الثابت: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

لقد كنت أطور نفسي PSU على مقاعد البدلاء ، ووصلت أخيرًا إلى النقطة التي أرغب في تطبيق حمل عليها لمعرفة كيفية أدائها. بعد مشاهدة الفيديو الممتاز لـ Dave Jones والنظر إلى بعض موارد الإنترنت الأخرى ، توصلت إلى Tiny Load. هذا حمل تيار ثابت قابل للتعديل ، والذي يجب أن يكون قادرًا على التعامل مع حوالي 10 أمبير. الجهد والتيار مقيدان بتصنيفات الترانزستور الناتج وحجم غرفة التبريد.

يجب أن يقال ، هناك بعض التصميمات الذكية حقًا! يعتبر Tiny Load أمرًا أساسيًا وبسيطًا حقًا ، وهو تعديل طفيف لتصميم Dave ، لكنه سيظل يبدد الطاقة اللازمة لاختبار psu ، طالما أنه لا يحصل على طاقة أكثر مما يمكنه التعامل معها.

لا يحتوي Tiny Load على عداد تيار متصل ، ولكن يمكنك توصيل مقياس تيار خارجي ، أو مراقبة الجهد عبر المقاوم الارتجاعي.

لقد غيرت التصميم قليلاً بعد أن قمت بإنشائه ، لذا فإن الإصدار المعروض هنا يحتوي على مؤشر LED ليخبرك أنه قيد التشغيل ونمط ثنائي الفينيل متعدد الكلور أفضل للمفتاح.

يتم تقديم التخطيط التخطيطي وتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور هنا كملفات PDF وأيضًا كصور JPEG.

الخطوة 1: مبدأ العملية

بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية جيدة بالمبادئ الإلكترونية ، إليك شرح لكيفية عمل الدائرة. إذا كان كل هذا معروفًا لك ، فلا تتردد في التخطي إلى الأمام!

قلب Tiny Load هو LM358 op-amp مزدوج ، والذي يقارن التيار المتدفق في الحمل بالقيمة التي تحددها. لا يمكن لمضخمات التشغيل الكشف عن التيار مباشرة ، لذلك يتحول التيار إلى جهد ، والذي يمكن أن يكتشفه المرجع ، بواسطة المقاوم ، R3 ، المعروف باسم المقاوم الاستشعار الحالي. يتم إنتاج 0.1 فولت لكل أمبير يتدفق في R3. يظهر هذا في قانون أوم ، V = I * R. نظرًا لأن R3 قيمة منخفضة حقًا ، عند 0.1 أوم ، فإنها لا تسخن بشكل مفرط (القوة التي تتبددها تعطى بواسطة I²R).

القيمة التي تحددها هي جزء من الجهد المرجعي - مرة أخرى ، يتم استخدام الجهد لأن المرجع أمبير لا يمكنه اكتشاف التيار. يتم إنتاج الجهد المرجعي بواسطة ثنائيات على التوالي. سيطور كل صمام ثنائي جهدًا عبره في منطقة 0.65 فولت ، عندما يتدفق التيار عبره. هذا الجهد ، الذي يصل عادةً إلى 0.1 فولت على جانبي هذه القيمة ، هو خاصية متأصلة في تقاطعات السيليكون p-n. لذا فإن الجهد المرجعي يبلغ حوالي 1.3 فولت. نظرًا لأن هذه ليست أداة دقيقة ، فلا داعي لدقة كبيرة هنا. تحصل الثنائيات على تيارها عبر المقاوم. متصلة بالبطارية. الجهد المرجعي مرتفع قليلاً لضبط الحمل على 10 أمبير كحد أقصى ، لذا فإن مقياس الجهد الذي يحدد جهد الخرج متصل في سلسلة بمقاوم 3k الذي يسقط الجهد قليلاً.

نظرًا لأن المرجع ومقاوم الاستشعار الحالي متصلان معًا ، ومتصلان بوصلة op-amp صفر فولت ، يمكن لـ op-amp اكتشاف الفرق بين القيمتين ، وضبط ناتجه بحيث يتم تقليل الاختلاف إلى ما يقرب من الصفر. القاعدة الأساسية المستخدمة هنا هي أن جهاز op-amp سيحاول دائمًا ضبط خرجه بحيث يكون مدخلين في نفس الجهد.

يوجد مكثف إلكتروليتي متصل عبر البطارية للتخلص من أي ضوضاء تجد طريقها إلى مصدر op-amp. يوجد مكثف آخر متصل عبر الثنائيات لتخفيف الضوضاء التي تولدها.

يتم تشكيل نهاية أعمال الحمل الصغير بواسطة MOSFET (ترانزستور تأثير مجال أشباه الموصلات بأكسيد المعادن). لقد اخترت هذا لأنه كان في صندوق البريد غير المرغوب فيه ولديه تصنيفات الجهد والتيار المناسبة لهذا الغرض ، ولكن إذا كنت تشتري جهازًا جديدًا ، فهناك أجهزة أكثر ملاءمة يمكن العثور عليها.

يعمل mosfet كمقاوم متغير ، حيث يتم توصيل الصرف بالجانب + من الإمداد الذي تريد اختباره ، ويتم توصيل المصدر بـ R3 ، ومن خلال ذلك إلى - يؤدي الإمداد الذي تريد اختباره ، ويتم توصيل البوابة لإخراج المرجع أمبير. عندما لا يكون هناك جهد على البوابة ، فإن mosfet يعمل كدائرة مفتوحة بين الصرف والمصدر ، ولكن عندما يتم تطبيق الجهد فوق قيمة معينة (الجهد "العتبة") ، فإنه يبدأ في التوصيل. ارفع جهد البوابة بدرجة كافية وستصبح مقاومتها منخفضة جدًا.

لذا يحافظ المرجع أمبير على جهد البوابة عند مستوى حيث يتسبب التيار المتدفق عبر R3 في تطوير جهد يساوي تقريبًا جزء الجهد المرجعي الذي قمت بتعيينه عن طريق تدوير مقياس الجهد.

لأن mosfet يعمل كمقاوم ، فلديه جهد عبره ويتدفق التيار خلاله ، مما يؤدي إلى تبديد الطاقة ، على شكل حرارة. يجب أن تذهب هذه الحرارة إلى مكان ما وإلا ستدمر الترانزستور بسرعة كبيرة ، ولهذا السبب يتم تثبيتها في غرفة التبريد. تعتبر الرياضيات الخاصة بحساب حجم غرفة التبريد مباشرة ولكنها أيضًا مظلمة وغامضة بعض الشيء ، ولكنها تستند إلى المقاومة الحرارية المختلفة التي تعيق تدفق الحرارة عبر كل جزء من تقاطع أشباه الموصلات إلى الهواء الخارجي ، وزيادة درجة الحرارة المقبولة. إذن لديك المقاومة الحرارية من الوصلة إلى علبة الترانزستور ، من العلبة إلى غرفة التبريد ، ومن خلال المبدد الحراري إلى الهواء ، أضفها معًا للحصول على المقاومة الحرارية الكلية. يتم إعطاء هذا في درجة مئوية / واط ، لذلك لكل واط يتم تبديده ، سترتفع درجة الحرارة بهذا العدد من الدرجات. أضف هذا إلى درجة الحرارة المحيطة وستحصل على درجة الحرارة التي سيعمل بها تقاطع أشباه الموصلات.

الخطوة 2: الأجزاء والأدوات

لقد قمت ببناء Tiny Load في الغالب باستخدام أجزاء صندوق البريد غير الهام ، لذا فهو تعسفي قليلاً!

إن ثنائي الفينيل متعدد الكلور مصنوع من SRBP (FR2) والذي كان لدي لأنه كان رخيصًا. إنه مطلي بوزن 1 أوقية من النحاس. الثنائيات والمكثفات و mosfet هي الثنائيات القديمة المستعملة ، و op-amp هو واحد من حزمة من 10 حصلت عليها منذ فترة لأنها كانت رخيصة. التكلفة هي السبب الوحيد لاستخدام جهاز smd لهذا - 10 أجهزة smd تكلفني نفس تكلفة 1 من خلال الفتحة التي قد يحصل عليها المرء.

• 2 × 1N4148 الثنائيات. استخدم المزيد إذا كنت تريد أن تكون قادرًا على تحميل المزيد من التيار.
• ترانزستور MOSFET ، لقد استخدمت BUK453 لأن هذا هو ما حدث لي ، ولكن اختر ما تريد ، طالما أن التصنيف الحالي يزيد عن 10A ، فإن جهد العتبة أقل من حوالي 5 فولت و Vds أعلى من الحد الأقصى الذي تتوقعه استخدامه في ، يجب أن يكون على ما يرام. حاول اختيار واحد مصمم للتطبيقات الخطية بدلاً من التبديل.
• 10 كيلو الجهد. لقد اخترت هذه القيمة لأنها ما صادفته ، وهي قيمة قمت بفكها من تلفزيون قديم. تتوفر العروات التي لها نفس تباعد الدبوس على نطاق واسع ، لكنني لست متأكدًا من عروات التثبيت. قد تضطر إلى تعديل تخطيط اللوحة لهذا الغرض.
• مقبض ليناسب الجهد
• 3 كيلو المقاوم. 3.3k يجب أن تعمل أيضًا. استخدم قيمة أقل إذا كنت تريد أن تكون قادرًا على تحميل المزيد من التيار مع مرجع ثنائي الصمام الموضح.
• LM358 المرجع أمبير. حقًا ، يجب أن يقوم أي نوع من التوريد الفردي من نوع السكك الحديدية إلى السكك الحديدية بهذه المهمة.
• 22 كيلو المقاوم
• 1 كيلو المقاوم
• مكثف 100nF. يجب أن يكون هذا خزفيًا حقًا ، على الرغم من أنني استخدمت فيلمًا واحدًا
• مكثف 100 فائق التوهج. يجب أن يتم تصنيفها إلى 10V على الأقل
• 0.1 أوم المقاوم ، الحد الأدنى لتصنيف 10 واط. الذي استخدمته هو الحجم الكبير ، ومرة أخرى كانت التكلفة هي العامل الساحق هنا. كان المقاوم ذو الغلاف المعدني 25 وات 0.1 أوم أرخص من الأنواع المصنفة بشكل مناسب. غريب لكن صحيح.
• المبدد الحراري - يعمل المبدد الحراري القديم لوحدة المعالجة المركزية بشكل جيد ، وله ميزة أنه مصمم لتوصيل مروحة إذا كنت بحاجة إلى مروحة.
• مركب المبرد الحراري. تعلمت أن المركبات القائمة على السيراميك تعمل بشكل أفضل من المركبات القائمة على المعدن. لقد استخدمت Arctic Cooling MX4 وهو ما حدث لي. إنه يعمل بشكل جيد ورخيص وتحصل على الكثير!
• قطعة ألمنيوم صغيرة للقوس
• مسامير وصواميل صغيرة
• مفتاح شريحة صغير

الخطوة الثالثة: البناء

لقد صنعت الحمولة الصغيرة من صندوق البريد غير المرغوب فيه أو أجزاء رخيصة جدًا

غرفة التبريد عبارة عن غرفة تبريد قديمة لوحدة المعالجة المركزية (CPU) من عصر بنتيوم. لا أعرف ما هي المقاومة الحرارية ، لكنني أعتقد أنها حوالي 1 أو 2 درجة مئوية / واط بناءً على الصور الموجودة أسفل هذا الدليل: https://www.giangrandi.ch/electronics/thcalc/ thcalc … على الرغم من أن التجربة تشير الآن إلى أنه أفضل من هذا.

لقد قمت بحفر حفرة في منتصف غرفة التبريد ، وقمت بتنصيبها وقمت بتركيب الترانزستور عليها بمركب MX4 الحراري وقمت بربط المسمار اللولبي المتصاعد مباشرة في الفتحة المستغلة. إذا لم يكن لديك وسيلة للاستفادة من الثقوب ، فما عليك سوى حفرها أكبر قليلاً واستخدام الجوز.

اعتقدت في الأصل أن هذا سيقتصر على تبديد حوالي 20 واط ، ومع ذلك فقد كان يعمل عند 75 واط أو أعلى ، حيث أصبح الجو حارًا جدًا ، ولكن لا يزال غير حار جدًا للاستخدام. مع تركيب مروحة تبريد ، سيكون هذا أعلى.

ليست هناك حاجة فعلية لربط مقاوم الإحساس الحالي باللوحة ، ولكن ما الهدف من وجود ثقوب مسامير إذا لم تتمكن من ربط شيء ما بها؟ لقد استخدمت قطعًا صغيرة من الأسلاك السميكة المتبقية من بعض الأعمال الكهربائية ، لتوصيل المقاوم باللوحة.

جاء مفتاح الطاقة من لعبة منتهية الصلاحية. لقد أخطأت في تباعد الثقوب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لكن التباعد على تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور الموضح هنا يجب أن يكون مناسبًا إذا كان لديك نفس النوع من مفتاح SPDT المصغر. لم أقم بتضمين مؤشر LED في التصميم الأصلي ، لإظهار أن Tiny Load هو تم تشغيله ، ومع ذلك أدركت أن هذا إغفال أحمق ، لذلك أضفته.

المسارات السميكة كما هي ليست سميكة حقًا بما يكفي لـ 10 أمبير مع استخدام لوح نحاسي بحجم 1 أوقية ، لذا فهي ممتلئة ببعض الأسلاك النحاسية. يحتوي كل مسار على قطعة من الأسلاك النحاسية 0.5 مم موضوعة حوله وملحومة على فترات ، باستثناء الامتداد القصير المتصل بالأرض ، حيث يضيف المستوى الأرضي الكثير من الحجم. تأكد من أن السلك المضاف يذهب مباشرة إلى دبابيس mosfet والمقاوم.

لقد صنعت ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام طريقة نقل الحبر. هناك قدر هائل من الأدبيات على الشبكة حول هذا الأمر ، لذا لن أخوض فيها ، لكن المبدأ الأساسي هو أنك تستخدم طابعة ليزر لطباعة التصميم على بعض الورق اللامع ، ثم قم بكيها على السبورة ، ثم الحفر هو - هي. أستخدم بعض ورق نقل مسحوق الحبر الأصفر الرخيص من الصين ، ومكواة الملابس مضبوطة على أقل من 100 درجة مئوية بقليل. أستخدم الأسيتون لتنظيف الحبر. فقط استمري في المسح بقطعة قماش بالأسيتون الطازج حتى تصبح نظيفة. لقد التقطت الكثير من الصور لتوضيح العملية. هناك مواد أفضل بكثير متاحة لهذا المنصب ، لكنها تتجاوز ميزانيتي قليلاً! عادةً ما أضطر إلى تحسين عمليات النقل الخاصة بي بقلم تحديد.

قم بحفر الثقوب باستخدام طريقتك المفضلة ، ثم أضف السلك النحاسي إلى المسارات العريضة. إذا نظرت عن كثب ، يمكنك أن ترى أنني أفسدت الحفر قليلاً (لأنني استخدمت آلة حفر تجريبية غير كاملة إلى حد ما. عندما تعمل بشكل صحيح ، سأقوم بعمل Instructable عليها ، أعدك!)

قم أولاً بتركيب المرجع أمبير. إذا لم تكن قد عملت مع smd من قبل ، فلا تخف ، فالأمر سهل للغاية. أولاً ، قم بقص أحد الفوط الموجودة على السبورة بكمية ضئيلة جدًا من اللحام. ضع الرقاقة بعناية شديدة وقم بإدخال الدبوس ذي الصلة إلى الوسادة التي قمت بتعبئتها. حسنًا الآن لن تتحرك الشريحة ، يمكنك لحام جميع المسامير الأخرى. إذا كان لديك بعض التدفق السائل ، فإن وضع مسحة من هذا يجعل العملية أسهل.

تناسب بقية المكونات ، أصغرها أولاً ، وهو على الأرجح الثنائيات. تأكد من حصولك عليهم بالطريقة الصحيحة. لقد فعلت الأشياء بشكل عكسي قليلاً عن طريق تركيب الترانزستور على غرفة التبريد أولاً ، لأنني استخدمته في البداية للتجربة.

لفترة من الوقت ، تم تثبيت البطارية على السبورة باستخدام وسادات لاصقة ، والتي عملت بشكل جيد بشكل ملحوظ! تم توصيله باستخدام موصل pp3 قياسي ، ولكن تم تصميم اللوحة بحيث تأخذ نوعًا أكثر جوهرية من الحامل الذي يتم تثبيته في البطارية بأكملها. واجهت بعض المشكلات في إصلاح حامل البطارية نظرًا لأنه يتطلب مسامير مقاس 2.5 مم ، ولدي نقص في المعروض ولا توجد صواميل مناسبة. لقد قمت بحفر الثقوب الموجودة في المقطع إلى 3.2 مم وقمت بتثبيتها إلى 5.5 مم (ليس غطاءًا مضادًا حقيقيًا ، لقد استخدمت للتو مثقابًا!) ، ولكن وجدت أن مثقاب الحفر الأكبر يمسك بالبلاستيك بشكل حاد للغاية وذهب مباشرة من خلال إحدى الثقوب. بالطبع يمكنك استخدام الفوط اللاصقة لإصلاحها ، والتي قد تكون أفضل في الإدراك المتأخر.

قم بقص أسلاك مشبك البطارية بحيث يكون لديك حوالي بوصة واحدة من الأسلاك ، وقم بقص النهايات ، وقم بربطها من خلال الفتحات الموجودة في اللوحة وقم بلحام الأطراف مرة أخرى عبر اللوحة.

إذا كنت تستخدم مقاومًا بغطاء معدني مثل المقاوم الموضح ، فقم بتثبيته بأسلاك سميكة. يحتاج إلى نوع من الفواصل بينه وبين اللوحة حتى لا يسخن جهاز op-amp. لقد استخدمت صواميل ، لكن الأكمام المعدنية أو أكوام الغسالات الملصقة على السبورة كان من الأفضل.

يمر أحد البراغي التي تثبت مشبك البطارية أيضًا بإحدى عروات المقاومة. لقد تبين أن هذه فكرة سيئة.

الخطوة 4: استخدامها ، التحسينات ، بعض الأفكار

الاستعمال: تم تصميم Tiny Load لسحب تيار ثابت من مصدر ، بغض النظر عن الجهد الكهربائي ، لذلك لا تحتاج إلى توصيل أي شيء آخر به ، باستثناء مقياس التيار ، والذي يجب أن تضعه في سلسلة مع أحد المدخلات.

أدر المقبض إلى الصفر ، وقم بتشغيل Tiny Load. يجب أن ترى كمية صغيرة من التيار تصل إلى حوالي 50 مللي أمبير.

اضبط المقبض ببطء حتى يتدفق التيار الذي تريد اختباره ، وقم بأي اختبارات تريد القيام بها. تحقق من أن غرفة التبريد ليست شديدة السخونة - القاعدة العامة هنا هي أنه إذا حرقت أصابعك ، فهي ساخنة جدًا. لديك ثلاثة خيارات في هذه الحالة:

1. قم بخفض جهد الإمداد
2. اقلب الحمولة الصغيرة
3. قم بتشغيله لفترات قصيرة مع متسع من الوقت ليبرد بينهما
4. ضع مروحة في غرفة التبريد

حسنًا ، هذه أربعة خيارات:)

لا توجد أي حماية للمدخلات ، لذا كن حذرًا جدًا من أن المدخلات متصلة بالطريقة الصحيحة. إذا فهمت الأمر بشكل خاطئ ، فإن الصمام الثنائي الجوهري الخاص بـ mosfet سيجري كل التيار المتاح وربما يدمر mosfet في هذه العملية.

التحسينات: سرعان ما أصبح من الواضح أن Tiny Load يحتاج إلى وسائله الخاصة لقياس التيار الذي يجذبه. هناك ثلاث طرق لذلك.

1. أبسط خيار هو تركيب مقياس التيار الكهربائي في سلسلة مع الإدخال الموجب أو السالب.
2. الخيار الأكثر دقة هو توصيل الفولتميتر عبر المقاوم الإحساس ، معايرًا لذلك المقاوم بحيث يشير الجهد الموضح إلى التيار.
3. الخيار الأرخص هو عمل مقياس ورقي يلائم مقبض التحكم ، ووضع علامة على مقياس معاير.

من المحتمل أن يكون الافتقار إلى الحماية العكسية مشكلة كبيرة. يعمل الصمام الثنائي الجوهري الخاص بـ mosfet سواء تم تشغيل Tiny Load أم لا. مرة أخرى ، هناك عدد من الخيارات لحل هذا:

1. إن أبسط وأرخص طريقة هي توصيل الصمام الثنائي (أو بعض الثنائيات على التوازي) في سلسلة مع المدخلات.
2. الخيار الأكثر تكلفة هو استخدام mosfet الذي يحتوي على حماية عكسية. حسنًا ، فهذه أيضًا أبسط طريقة.
3. الخيار الأكثر تعقيدًا هو توصيل mosfet الثاني في السلسلة المضادة مع الأول ، والذي يعمل فقط إذا كانت القطبية صحيحة.

أدركت أنه في بعض الأحيان ما هو مطلوب حقًا هو مقاومة قابلة للتعديل يمكن أن تبدد الكثير من القوة. من الممكن استخدام تعديل لهذه الدائرة للقيام بذلك ، أرخص بكثير من شراء ريوستات كبير. لذا ابحث عن Tiny Load MK2 الذي سيكون قادرًا على التحول إلى وضع المقاومة!

الأفكار النهائية أثبتت Mini Load أنها مفيدة حتى قبل أن يتم الانتهاء منها ، وتعمل بشكل جيد للغاية. ومع ذلك ، كان لدي بعض المشكلات في إنشائه ، وأدركت بعد ذلك أن مؤشر العداد و "التشغيل" سيكونان من التحسينات القيمة.