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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Carga equivalente para testar fontes de alimentação. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Muitos rádios amadores, ao montar fontes de alimentação para diversos dispositivos, se deparam com a necessidade de testá-las antes de utilizá-las para o fim a que se destinam. O dispositivo proposto permite determinar automaticamente a corrente máxima de carga de uma fonte com base em uma queda de 5% em sua tensão de saída ou remover manualmente a característica de carga. Um dia precisei verificar os parâmetros de saída da fonte de alimentação. Não encontrando resistores de carga adequados em minhas fontes, decidi montar um transistor equivalente de carga ajustável. Como não foi possível encontrar uma descrição do projeto finalizado, decidi desenvolver e montar eu mesmo esse dispositivo. características técnicas
O diagrama de carga equivalente é mostrado na Fig. 1. É controlado pelo microcontrolador DD1, que permite exibir no LCD do HG1 a tensão da fonte que está sendo testada e a corrente por ela fornecida. Após ligar o equivalente, o programa do microcontrolador exibe seu número de versão no LCD em até 3 s, após o qual acende o LED verde HL2, sinalizando prontidão para operação. Agora você pode conectar a entrada do equivalente à saída da fonte que está sendo testada. Após um breve toque no botão “+” do SB1, o dispositivo passará para o modo de operação manual, mas se você mantê-lo pressionado por pelo menos 0,5 s, o modo automático será ativado. No modo automático, a tensão da fonte testada é medida primeiro em marcha lenta, depois a corrente de carga é aumentada gradativamente até que a tensão caia 5% ou a corrente atinja o limite de 9 A. A tensão proveniente da fonte testada é reduzida por um divisor resistivo R1R2 para medir o valor aceitável para o ADC embutido no microcontrolador DD1. O seguidor de tensão no amplificador operacional DA2.1 possui baixa impedância de saída, necessária para o correto funcionamento do ADC. A carga regulada da fonte testada é o transistor VT3. Sua base, através de um repetidor no amplificador operacional DA1.1, um divisor de tensão R5R3 e um seguidor de emissor no transistor VT1, recebe a componente constante dos pulsos gerados pelo microcontrolador na saída do RC6, separados pelo circuito integrador R1C2. Quanto maior o ciclo de trabalho dos pulsos (relação entre sua duração e o período de repetição), maior o componente constante, mais aberto o transistor VT3 e maior a corrente de carga da fonte testada. A tensão proporcional a esta corrente, retirada do resistor R7, é trazida pelo amplificador no amplificador operacional DA2.2 a um valor aceitável para o ADC do microcontrolador. No modo automático, o programa aumenta gradativamente a duração dos pulsos, e a corrente aumenta até que a tensão da fonte testada diminua 5% em relação à original. Além disso, o crescimento da corrente para e os valores de tensão e corrente em estado estacionário podem ser lidos no LCD. No modo manual, a corrente de carga é ajustada pressionando os botões SB1 “+” e SB2 “-”, lendo os valores de tensão e corrente do indicador HG1. Na ausência de sobrecorrente, a saída do RC7 é ajustada para um nível de tensão alto. Portanto, o transistor de efeito de campo VT2 está aberto e não afeta a operação do dispositivo. Mas assim que a corrente ultrapassar o valor limite de 9 A, o microcontrolador colocará a saída RC7 em um nível de baixa tensão e o transistor VT2 fechará, interrompendo o circuito de carga da fonte testada. Uma mensagem de sobrecarga aparecerá no LCD. Para retornar ao modo equivalente de operação após eliminar a causa da sobrecarga, pressione o botão SB1. O microcontrolador definirá novamente a saída RC7 como alta, abrindo assim o transistor VT2. A medição e exibição dos valores de tensão e corrente no LCD do programa é seguida pela medição pelo sensor BK1 da temperatura do dissipador de calor no qual estão instalados os transistores VT2 e VT3. Isso acabou sendo muito importante, pois com uma corrente de base constante, a corrente de coletor do transistor VT3 aumenta muito com o aumento da temperatura. Dependendo do valor medido da temperatura do dissipador de calor, o programa faz o seguinte: 1. Se a temperatura não ultrapassar 35 °C, configura níveis lógicos baixos nas saídas RC5 e RC6 do microcontrolador. Os transistores VT4 e VT5 estão fechados, o ventilador M1 está desligado. 2. Se a temperatura estiver na faixa de 35 a 56 °C, define a saída RC5 como alta e a saída RC6 nível baixo, abrindo o transistor VT4 e ligando a primeira velocidade do ventilador M1. 3. Se a temperatura estiver acima de 56 °C, define a saída RC5 como baixa e a saída RC6 como alta, fechando o transistor VT4, abrindo o VT5 e ligando assim a segunda velocidade (aumentada) do ventilador. 4. Caso a temperatura ultrapasse 70°C, ajusta o nível baixo na saída do RC7, fechando assim o transistor VT2 e interrompendo a corrente de carga da fonte que está sendo testada. Além disso, apaga o LED verde HL2 e acende o vermelho HL1. A ventoinha continua funcionando, resfriando os transistores, e a mensagem “Superaquecimento em andamento” aparece no LCD e o tempo é contado regressivamente até a finalização desta operação. Após a mensagem “Purge is complete”, o equivalente entra em modo normal fechando o circuito de carga da fonte em teste, desligando o LED vermelho HL1 e ligando o verde HL2. Além dos valores medidos de corrente e tensão, o LCD do HG1 exibe o valor do registro CCPR1L do microcontrolador, do qual depende a duração dos pulsos gerados. Caracteriza indiretamente o grau de abertura do transistor regulador de corrente VT3. A cada 250 µs é verificado se a corrente ultrapassou 9 A. Se isso acontecer, o circuito de carga da fonte em teste é interrompido.
O dispositivo é montado em uma placa de circuito impresso unilateral feita de fibra de vidro, mostrada na Fig. 2. Pode usar qualquer resistor fixo com potência de 0,125 W, por exemplo MLT. Resistor R7 - SQP-10 ou outro fio enrolado com potência de 10 W. Se você planeja usar o dispositivo para testar correntes acima de 5 A, é aconselhável equipar este resistor com um dissipador de calor. Os resistores trimmer R10 e R16 são PV37W importados. Os capacitores C1 - C3, C5 são óxidos da Jamicon, os demais são cerâmicos. Os transistores VT2 e VT3 são instalados separadamente da placa em um dissipador de calor do processador Pentium 4. Ele também usa uma ventoinha M1 de duas velocidades. Os fios que conectam os transistores VT2 e VT3 à placa e entre si devem ter seção transversal de pelo menos 1 mm2. Um sensor de temperatura BK1 está conectado ao dissipador de calor próximo aos transistores. Em vez do sensor DS18S20 indicado no diagrama, você pode usar o DS1820. Para estabilizadores integrados DA3 e DA4, não é necessário dissipador de calor. A corrente consumida pela carga equivalente de sua fonte de alimentação não ultrapassa 250 mA e é gasta principalmente na iluminação do display LCD. Ao substituir um indicador do tipo indicado no diagrama por um WH1602D, você pode selecionar o resistor R17 para reduzir o consumo de corrente para 90 mA. Se você desligar completamente a luz de fundo, ela diminuirá ainda mais. O estabelecimento de um equivalente é realizado na seguinte ordem. Em primeiro lugar, uma fonte de tensão de 10.12 V DC é conectada à sua entrada, cujo valor é medido com a maior precisão possível com um voltímetro digital. Ao mudar o equivalente para o modo manual, garantimos que o valor da tensão em seu LCD corresponde às leituras do voltímetro digital. Eliminamos a diferença selecionando o resistor R1. Para calibrar o medidor de corrente, conectamos um amperímetro em série entre a fonte de tensão e a carga equivalente. Tendo ajustado a corrente neste circuito para cerca de 2 A, comparamos suas leituras com o valor exibido no LCD do equivalente. Usando o resistor de sintonia R10, conseguimos uma correspondência. A seguir, aumentando e diminuindo a corrente pressionando os botões SB1 e SB2, garantimos que as leituras coincidem em toda a faixa de sua variação. Depois disso, fixamos o motor do resistor de corte R10 com verniz de secagem rápida. Para concluir, um conselho. Após todas as peças serem soldadas na placa de circuito impresso, é necessário remover cuidadosamente qualquer fluxo restante (breu). Acontece que os vazamentos que eles criam entre os condutores impressos podem atrapalhar o bom funcionamento do dispositivo. Tendo descoberto tais violações, verifiquei todos os condutores do circuito impresso da placa em busca de curtos-circuitos e quebras mútuas, mas não os encontrei. E depois de lavar todos os problemas desapareceram. Usei o solvente Titan, que vem em forma de aerossol e remove perfeitamente os resíduos de fluxo. Os limites especificados no programa para redução da tensão do dispositivo em teste sob carga e para disparo da proteção de corrente podem ser alterados, mas isso requer intervenção no código fonte do programa (o arquivo rez.asm disponível na aplicação). As informações de limite são registradas nas primeiras linhas, conforme mostrado na tabela.
Os valores ali disponíveis devem ser expressos em números inteiros: corrente - em miliamperes, queda de tensão - em porcentagem. Após fazer as alterações, o programa deve ser retraduzido e o arquivo HEX resultante carregado na memória do microcontrolador. O arquivo da placa de circuito impresso no formato Sprint Layout e o programa do microcontrolador podem ser baixados em ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/06/rez.zip. Autor: Kuldoshin
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