مقدمة ودروس حول مزود الطاقة القابل للبرمجة: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

إذا كنت قد تساءلت يومًا عن مصادر الطاقة القابلة للبرمجة ، فيجب عليك الاطلاع على هذه التعليمات للحصول على معرفة كاملة ومثال عملي لمصدر طاقة قابل للبرمجة.

وأيضًا لأي شخص مهتم بالإلكترونيات ، يرجى الاطلاع على هذه التعليمات لاستكشاف بعض الأشياء الجديدة المثيرة للاهتمام….

ابقوا متابعين!!

الخطوة 1: ما هو مصدر الطاقة القابل للبرمجة وما الذي يجعله مختلفًا؟

لقد مر وقت طويل منذ أن قمت بتحميل أي تعليمات جديدة لذلك فكرت في تحميل تعليمات جديدة بسرعة على أداة ضرورية للغاية (لأي هواة / متحمس إلكتروني / محترف) وهي مصدر طاقة قابل للبرمجة.

إذن ، السؤال الأول الذي يطرح نفسه هنا هو ما هو العرض القابل للبرمجة؟

مصدر الطاقة القابل للبرمجة هو نوع من مزود الطاقة الخطي الذي يسمح بالتحكم الكامل في جهد الإخراج والتيار للوحدة من خلال الواجهة الرقمية / التناظرية / RS232.

إذن ما الذي يجعله مختلفًا عن LM317 / LM350 التقليدي / أي مصدر طاقة خطي آخر قائم على IC؟ دعنا نلقي نظرة على الاختلافات الرئيسية.

1) الاختلاف الرئيسي هو التحكم:

بشكل عام ، يعمل LM317 / LM350 التقليدي الخاص بنا / أي مورد آخر قائم على IC على وضع CV (جهد ثابت) حيث لا يمكننا التحكم في التيار. يرسم الحمل التيار وفقًا لاحتياجاته حيث لا يمكننا التحكم فيه. العرض القابل للبرمجة ، يمكننا التحكم في كل من مجالات الجهد والتيار بشكل فردي.

2) واجهة التحكم:

في التوريد القائم على LM317 / LM350 ، ندير وعاء ويختلف جهد الخرج وفقًا لذلك.

بالمقارنة ، في مصدر طاقة قابل للبرمجة ، يمكننا إما تعيين المعلمات باستخدام لوحة المفاتيح الرقمية أو يمكننا تغييرها باستخدام مشفر دوار أو حتى يمكننا التحكم في المعلمات عبر جهاز كمبيوتر عن بُعد.

3) حماية الإخراج:

إذا قللنا من خرج الإمداد التقليدي لدينا ، فسيؤدي ذلك إلى خفض الجهد وإمداد التيار الكامل. لذلك في غضون فترة قصيرة ، تتضرر شريحة التحكم (LM317 / LM350 / أي أخرى) بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

ولكن بالمقارنة ، في التوريد القابل للبرمجة ، يمكننا إغلاق الإخراج تمامًا (إذا أردنا) عند حدوث ماس كهربائي.

4) واجهة المستخدم:

بشكل عام في الإمداد التقليدي ، يتعين علينا إرفاق مقياس متعدد لفحص جهد الخرج في كل مرة ، بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة أيضًا إلى مستشعر تيار / مقياس ملقط دقيق للتحقق من تيار الخرج.

(ملحوظة: يرجى التحقق من مصدر الطاقة المتغير 3A الخاص بي القابل للتوجيه هنا والذي يتكون من الجهد الداخلي والقراءة الحالية على شاشة ملونة)

بصرف النظر عن ذلك ، في العرض القابل للبرمجة ، فإنه يحتوي على شاشة داخلية تعرض جميع المعلومات الضرورية مثل الجهد الحالي / التيار الكهربائي / مجموعة الجهد / مجموعة أمبير / وضع التشغيل والعديد من المعلمات الأخرى.

5) عدد المخرجات:

لنفترض أنك تريد تشغيل دائرة / دارة صوتية تستند إلى OP-AMP حيث ستحتاج إلى كل Vcc و 0 v و GND. سيعطي إمدادنا الخطي فقط Vcc & GND (إخراج قناة واحدة) لذلك لا يمكنك تشغيل هذا النوع من الدوائر باستخدام مصدر خطي (ستحتاج إلى اثنين منهم متصلان في سلسلة).

وبالمقارنة ، فإن العرض النموذجي القابل للبرمجة يحتوي على مخرجات كحد أدنى (بعضها يحتوي على ثلاثة) معزولين إلكترونيًا (ليس صحيحًا لكل مورد قابل للبرمجة) ويمكنك بسهولة الانضمام إليهما في سلسلة للحصول على Vcc ، 0 ، GND المطلوب.

هناك أيضًا العديد من الاختلافات ، ولكن هذه هي الاختلافات الرئيسية التي وصفتها ، ونأمل أن تحصل على فكرة عن ماهية مصدر الطاقة القابل للبرمجة.

أيضًا ، بالمقارنة مع SMPS ، فإن مصدر الطاقة القابل للبرمجة به ضوضاء قليلة جدًا (مكونات التيار المتردد غير المرغوب فيها / المسامير الكهربائية / EMF ، إلخ) عند الإخراج (كما هو خطي).

الآن دعنا ننتقل إلى الخطوة التالية!

ملحوظة: يمكنك التحقق من الفيديو الخاص بي بخصوص مزود الطاقة القابل للبرمجة Rigol DP832 هنا.

الخطوة 2: ما هو وضع CV و CC لأي مصدر طاقة؟

إنه أمر محير للغاية بالنسبة للكثيرين منا عندما يتعلق الأمر بمسألة السيرة الذاتية و CC ، فنحن نعرف الشكل الكامل ولكن في كثير من الحالات ، ليس لدينا الفكرة المناسبة لكيفية عملهم ، دعنا نلقي نظرة على كلا الوضعين و إجراء مقارنة حول كيفية اختلافهم عن منظور عملهم.

وضع CV (جهد ثابت):

في وضع CV (سواء في حالة وجود أي مصدر طاقة / شاحن بطارية / أي شيء يحتوي عليه تقريبًا) ، يحافظ الجهاز عمومًا على جهد خرج ثابت عند الخرج بشكل مستقل عن التيار المستخرج منه.

الآن لنأخذ مثالا.

على سبيل المثال ، لدي مصباح LED أبيض 50 وات يعمل على 32 فولت ويستهلك 1.75 أمبير ، الآن إذا قمنا بتوصيل مؤشر LED بمصدر الطاقة في وضع الجهد الثابت وقمنا بضبط العرض على 32 فولت ، فإن مزود الطاقة سينظم جهد الخرج وسيحافظ عند 32 فولت على أي حال ، لن يراقب التيار الذي يستهلكه مؤشر LED.

لكن

هذا النوع من مصابيح LED يرسم تيارًا أكثر عندما يصبح أكثر سخونة (أي أنه سيرسم تيارًا أكثر من التيار المحدد في ورقة البيانات مثل 1.75A ويمكن أن يصل إلى 3.5A. إذا وضعنا مصدر الطاقة في وضع CV لهذا LED ، لن ينظر إلى التيار المسحوب وينظم فقط جهد الخرج ، وبالتالي ، سيتلف مؤشر LED في النهاية على المدى الطويل بسبب الاستهلاك المفرط للتيار.

هنا يأتي دور وضع CC !!

وضع CC (تيار مستمر / تحكم حالي):

في وضع CC ، يمكننا ضبط تيار MAX المرسوم بواسطة أي حمل ويمكننا تنظيمه.

على سبيل المثال ، قمنا بضبط الجهد على 32 فولت وضبط الحد الأقصى للتيار على 1.75 أمبير وقمنا بتوصيل نفس مؤشر LED بالمصدر ، والآن ماذا سيحدث؟ في نهاية المطاف ، سيصبح مؤشر LED أكثر سخونة ويحاول سحب المزيد من التيار من العرض. ، سيحافظ مصدر الطاقة الخاص بنا على نفس أمبير أي 1.75 عند الإخراج عن طريق خفض الجهد (قانون أوم بسيط) ، وبالتالي ، سيتم حفظ LED الخاص بنا على المدى الطويل.

ينطبق الأمر نفسه على شحن البطارية عند شحن أي بطارية SLA / Li-ion / LI-po. في الجزء الأول من الشحن ، يتعين علينا ضبط التيار باستخدام وضع CC.

لنأخذ مثالاً آخر حيث نريد شحن بطارية 4.2 فولت / 1000 مللي أمبير مصنفة عند 1 درجة مئوية (أي يمكننا شحن البطارية بحد أقصى 1 أمبير) ولكن من أجل السلامة ، سننظم التيار بحد أقصى 0.5 C ie 500mA.

الآن سنقوم بتعيين مصدر الطاقة على 4.2 فولت ونضبط الحد الأقصى للتيار على 500 مللي أمبير وسنقوم بتوصيل البطارية به ، الآن ستحاول البطارية جلب المزيد من التيار من مصدر الشحن لأول مرة ولكن مصدر الطاقة الخاص بنا سينظم التيار عن طريق خفض الجهد قليلاً ، نظرًا لارتفاع جهد البطارية في النهاية ، سيكون فرق الجهد أقل بين الإمداد والبطارية وسيتم خفض التيار المسحوب بواسطة البطارية. أقل من 500 مللي أمبير ، سيتحول العرض إلى وضع CV ويحافظ على ثابت 4.2 فولت عند الإخراج لشحن البطارية لبقية الوقت!

ممتع ، أليس كذلك؟

الخطوة 3: هناك الكثير هناك !!

تتوفر العديد من مصادر الطاقة القابلة للبرمجة من موردين مختلفين ، لذلك إذا كنت لا تزال تقرأ الآن ومصممًا على الحصول على واحدة ، فعليك أولاً تحديد بعض المعلمات !!

يختلف كل مصدر من مصادر الطاقة عن بعضها البعض من حيث الدقة ، وعدد قنوات الإخراج ، وإجمالي خرج الطاقة ، والجهد الأقصى الحالي / الخرج وما إلى ذلك.

الآن إذا كنت ترغب في امتلاك واحدة ، فعليك أولاً أن تقرر ما هو الحد الأقصى لجهد الإخراج والتيار الذي تعمل به عمومًا للاستخدام اليومي! ثم حدد عدد قنوات الإخراج التي تحتاجها للعمل مع دوائر مختلفة في وقت واحد ثم يأتي إجمالي خرج الطاقة ، أي مقدار الطاقة القصوى التي تحتاجها (معادلة P = VxI) ، ثم انتقل إلى الواجهة مثل إما أنك تحتاج إلى لوحة مفاتيح رقمية / نمط مشفر دوار أو تحتاج إلى واجهة من النوع التناظري وما إلى ذلك.

الآن إذا كنت قد قررت ، فحينئذٍ يأتي أخيرًا العامل المهم الرئيسي ، أي التسعير ، اختر واحدًا وفقًا لميزانيتك (وتحقق بوضوح من توفر المعلمات الفنية المذكورة أعلاه ضمنه).

وأخيرًا وليس آخرًا ، انظر بوضوح إلى المورد ، أوصيك بالشراء من مورد ذا سمعة طيبة ولا تنس التحقق من التعليقات (المقدمة من العملاء الآخرين).

لنأخذ الآن مثالاً:

أنا أعمل بشكل عام مع الدوائر المنطقية الرقمية / الدوائر ذات الصلة بالمتحكم الدقيق والتي تحتاج بشكل عام إلى 5 فولت / كحد أقصى 2A (إذا كنت أستخدم بعض المحركات والأشياء من هذا القبيل).

أيضًا في بعض الأحيان ، أعمل على دارات صوتية تحتاج إلى 30 فولت / 3 أمبير وأيضًا إمداد مزدوج. لذلك سأختار مصدرًا يمكنه توفير 30 فولت / 3 أمبير كحد أقصى وله قنوات مزدوجة معزولة إلكترونيًا. (على سبيل المثال ، يمكن لكل قناة تزويد 30v / 3A ولن يكون لديهم أي سكة GND مشتركة أو سكة VCC). لا أحتاج عمومًا إلى أي لوحة مفاتيح رقمية رائعة مثل أي شيء! سيختار مصدر طاقة وفقًا لمعاييري المذكورة أعلاه …

الخطوة 4: مزود الطاقة الخاص بي…. Rigol DP832

لذلك وفقًا لاحتياجاتي ، يعد Rigol DP832 جهازًا مثاليًا لاستخدامي (مرة أخرى ، بقوة في رأيي).

الآن دعنا نلقي نظرة سريعة عليها ، فهي تحتوي على ثلاث قنوات مختلفة ، معزولة إلكترونياً Ch1 و Ch2 / 3 ، يمكن أن تعطي كل من Ch1 و Ch2 كحد أقصى 30v / 3A ، ويمكنك توصيلها في سلسلة للحصول على ما يصل إلى 60v (سيكون الحد الأقصى للتيار 3 أمبير) ، كما يمكنك توصيلهما بشكل متوازي للحصول على أقصى 6 أمبير (أقصى جهد سيكون 30 فولت). Ch2 & Ch3 لهما أرضية مشتركة يمكن أن يعطي Ch3 حدًا أقصى 5 فولت / 3 أمبير وهو مناسب للدوائر الرقمية يبلغ إجمالي طاقة الخرج لجميع القنوات الثلاث مجتمعة 195 واط ، وقد كلفني حوالي 639 دولارًا في الهند (هنا في الهند ، إنه غالي بعض الشيء مقارنة بموقع Rigol حيث تم ذكره بسعر 473 دولارًا بسبب رسوم الاستيراد. والضرائب..)

يمكنك تحديد قنوات مختلفة عن طريق الضغط على زر 1/2/3 لتحديد القناة المقابلة ، ويمكن تشغيل / إيقاف تشغيل كل قناة فردية باستخدام المفاتيح المقابلة لها ، كما يمكنك تشغيل / إيقاف تشغيلها جميعًا مرة واحدة عبر مفتاح مخصص آخر يسمى الكل تشغيل / إيقاف: واجهة التحكم رقمية بالكامل ، وتوفر لوحة مفاتيح رقمية للدخول المباشر لأي جهد / تيار معين ، كما يوجد أيضًا مشفر دوار يمكنك من خلاله زيادة / تقليل أي معلمة معينة تدريجيًا.

Volt / Milivolt / Amp / Miliamp - توجد أربعة مفاتيح مخصصة لإدخال الكيان المطلوب ، كما يمكن استخدام هذه المفاتيح لتحريك المؤشر أعلى / أسفل / يمين / يسار.

توجد خمسة مفاتيح أسفل الشاشة تعمل وفقًا للنص الذي يظهر في الشاشة أعلى المفاتيح ، على سبيل المثال ، إذا كنت أرغب في تشغيل OVP (حماية الجهد الزائد) ، فيجب علي الضغط على المفتاح الثالث من اليسار لتشغيل OVP.

يحتوي مصدر الطاقة على OVP (حماية من الجهد الزائد) و OCP (أكثر من الحماية الحالية) لكل قناة.

لنفترض أنني أريد تشغيل دائرة (يمكنها تحمل 5 فولت كحد أقصى) حيث سأزيد الجهد تدريجياً من 3.3 فولت إلى 5 فولت الآن إذا وضعت جهدًا أكثر من 5 فولت عن طريق إدارة المقبض ولم أنظر إلى الشاشة ، سيتم قلي الدائرة ، الآن في هذه الحالة ، يبدأ OVP في العمل ، وسوف أقوم بضبط OVP على 5 فولت ، والآن سأزيد الجهد تدريجياً من 3.3 فولت ، وكلما تم الوصول إلى حد 5 فولت ، سيتم إغلاق القناة للحماية الحمل.

الشيء نفسه ينطبق على OCP ، إذا قمت بتعيين قيمة OCP معينة (على سبيل المثال 1A) ، كلما وصل التيار المسحوب بواسطة الحمل إلى هذا الحد ، فسيتم إيقاف تشغيل الإخراج.

هذه ميزة مفيدة للغاية لحماية تصميمك القيم.

هناك أيضًا العديد من الميزات التي لن أشرحها الآن ، على سبيل المثال ، هناك مؤقت يمكنك من خلاله إنشاء شكل موجة معين مثل مربع / سن المنشار وما إلى ذلك ، كما يمكنك تشغيل / إيقاف تشغيل أي ناتج بعد فترة زمنية معينة.

لدي نموذج الدقة الأقل الذي يدعم إعادة قراءة أي جهد / تيار حتى منزلتين عشريتين ، على سبيل المثال: إذا قمت بتعيينه على 5 فولت وتشغيل الإخراج ، فستظهر لك الشاشة 5.00 وينطبق الشيء نفسه على التيار.

الخطوة 5: كفى الحديث ، دعنا نشغل بعض الأشياء (أيضًا ، إعادة النظر في وضع السيرة الذاتية / CC!)

حان الوقت الآن لتوصيل الحمل وتشغيله.

انظر إلى الصورة الأولى حيث قمت بتوصيل الحمل الوهمي محلي الصنع بالقناة 2 من مصدر الطاقة.

ما هو الحمل الوهمي:

الحمل الوهمي هو في الأساس حمل كهربائي يسحب التيار من أي مصدر للطاقة ، ولكن في الحمل الحقيقي (مثل المصباح / المحرك) ، يتم تحديد الاستهلاك الحالي للمصباح / المحرك المحدد ، ولكن في حالة الحمل الوهمي ، يمكننا ذلك ضبط التيار المسحوب بالحمل بواسطة وعاء ، أي يمكننا زيادة / تقليل استهلاك الطاقة حسب احتياجاتنا.

يمكنك الآن أن ترى بوضوح أن الحمل (الصندوق الخشبي الموجود على اليمين) يسحب 0.50 أمبير من العرض ، والآن دعنا نلقي نظرة على شاشة مزود الطاقة ، يمكنك أن ترى أن القناة 2 قيد التشغيل وبقية القنوات متوقفة (يقع المربع الأخضر حول القناة 2 وجميع معلمات الإخراج مثل الجهد والتيار والطاقة المشتتة بواسطة الحمل موضحة). يُظهر الجهد على أنه 5 فولت ، والتيار مثل 0.53A (وهو صحيح وقراءة الحمل الوهمي الخاص بي أقل قليلاً على سبيل المثال. 0.50A) وإجمالي الطاقة المشتتة بالحمل أي 2.650W.

الآن دعنا نلقي نظرة على شاشة مزود الطاقة في الصورة الثانية ((صورة مكبرة للشاشة). لقد ضبطت الجهد على 5 فولت والتيار الأقصى مضبوط على 1A ، يعطي العرض 5 فولت ثابت عند الخرج. في هذه النقطة ، يرسم الحمل 0.53A وهو أقل من التيار المحدد 1A وبالتالي فإن مصدر الطاقة لا يحد من الوضع الحالي والوضع هو وضع CV.

الآن ، إذا وصل التيار المسحوب بواسطة الحمل إلى 1A ، فسوف ينتقل العرض إلى وضع CC ويخفض الجهد للحفاظ على تيار ثابت 1A عند الخرج.

الآن ، تحقق من الصورة الثالثة ، هنا يمكنك أن ترى أن الحمل الوهمي يسحب 0.99A ، لذلك في هذه الحالة ، يجب أن يخفض مصدر الطاقة الجهد ويصنع تيار 1A عند الخرج.

دعنا نلقي نظرة على الصورة الرابعة (صورة مكبرة للشاشة) حيث يمكنك أن ترى أن الوضع قد تم تغييره إلى CC. قلل مصدر الطاقة الجهد إلى 0.28 فولت للحفاظ على تيار الحمل عند 1 أ. مرة أخرى ، يفوز قانون أوم !!!!

الخطوة 6: لنستمتع ببعض المرح … حان الوقت لاختبار الدقة

الآن ، هنا يأتي الجزء الأكثر أهمية في أي مصدر طاقة ، أي الدقة. في هذا الجزء ، سوف نتحقق من مدى دقة هذا النوع من مصادر الطاقة القابلة للبرمجة !!

اختبار دقة الجهد:

في الصورة الأولى ، قمت بضبط مصدر الطاقة على 5 فولت ويمكنك أن ترى أن جهاز Fluke 87v Multimeter الذي تمت معايرته مؤخرًا يقرأ 5.002v.

الآن دعونا نلقي نظرة على ورقة البيانات في الصورة الثانية.

ستكون دقة الجهد لـ Ch1 / Ch2 ضمن النطاق كما هو موضح أدناه:

اضبط الجهد +/- (.02٪ من ضبط الجهد + 2mv). في حالتنا ، قمت بتوصيل المتر المتعدد بـ Ch1 والجهد المحدد هو 5 فولت.

لذا فإن الحد الأعلى لجهد الخرج سيكون:

5v + (.02٪ من 5v +.002v) أي 5.003v.

وسيكون الحد الأدنى لجهد الخرج:

5v - (.02٪ من 5v +.002v) أي 4.997.

يظهر مقياس فلوك 87v القياسي الصناعي الذي قمت بمعايرته مؤخرًا 5.002 فولت وهو ضمن النطاق المحدد كما حسبنا أعلاه. نتيجة جيدة جدًا يجب أن أقول !!

اختبار الدقة الحالي:

ألقِ نظرة مرة أخرى على ورقة البيانات لمعرفة الدقة الحالية. كما هو موضح ، ستكون الدقة الحالية لجميع القنوات الثلاث:

تعيين الحالي +/- (.05٪ من المجموعة الحالية + 2mA).

الآن دعنا نلقي نظرة على الصورة الثالثة حيث قمت بضبط الحد الأقصى للتيار على 20 مللي أمبير (سوف ينتقل مزود الطاقة إلى وضع CC ومحاولة الحفاظ على 20 مللي أمبير عندما أقوم بإرفاق المتر المتعدد) ويقرأ المقياس المتعدد 20.48 مللي أمبير.

الآن دعنا نحسب النطاق أولاً.

سيكون الحد الأعلى لتيار الخرج هو:

20mA + (.05٪ من 20mA + 2mA) أي 22.01mA.

سيكون الحد الأدنى لتيار الخرج:

20 مللي أمبير - (.05٪ من 20 مللي أمبير + 2 مللي أمبير) أي 17.99 مللي أمبير.

يقرأ جهاز Fluke الموثوق به 20.48mA ومرة أخرى كانت القيمة ضمن النطاق المحسوب أعلاه. مرة أخرى حصلنا على نتيجة جيدة لاختبار الدقة الحالي.

الخطوة السابعة: الحكم النهائي…

الآن وصلنا إلى الجزء الأخير …

آمل أن أتمكن من إعطائك فكرة صغيرة حول ماهية مصادر الطاقة القابلة للبرمجة وكيف تعمل.

إذا كنت جادًا بشأن الإلكترونيات وتقوم ببعض التصميمات الجادة ، فأعتقد أن أي نوع من إمدادات الطاقة القابلة للبرمجة يجب أن يكون موجودًا في ترسانتك لأننا حرفيًا لا نرغب في تقلي تصاميمنا الثمينة بسبب بعض الجهد الزائد العرضي / التيار الزائد / ماس كهربائى.

ليس هذا فقط ، ولكن أيضًا مع هذا النوع من الإمداد ، يمكننا شحن أي نوع من بطاريات Li-po / Li-ion / SLA بدقة دون الخوف من اشتعال النيران / أي شاحن خاص (لأن بطاريات Li-po / Li-ion هي عرضة للاشتعال إذا لم تتوافق معايير الشحن المناسبة!).

حان الوقت الآن لنقول وداعا!

إذا كنت تعتقد أن هذا Instructable يزيل أي من شكوكنا وإذا تعلمت شيئًا منه ، فيرجى تقديم إبهامك ولا تنس الاشتراك! يرجى أيضًا إلقاء نظرة على قناة youtube التي تم افتتاحها مؤخرًا وإبداء آرائك الثمينة!

التعلم السعيد….

وداعا !!