Tápegység átalakítás - korszerűsítés



Már elég régóta használok egy univerzális tápegységet, amit KIT formájában vettem jópár évvel ezelőtt, és építettem be egy dobozba ( amiben eredetileg valami távközlési cucc volt ). A doboznak kicsit fura a kialakítása, de masszív, "békebeli" darab, így alkalmas volt a célra.

A tápegység így nézett ki:

Tapegyseg
Tapegyseg

A kapcsolási rajza pedig így:

Tapegyseg

Igazából semmi bajom nem volt vele ( bár időnként érthetetlen okból elszállt benne a TIP 122 ), 20 Volt fölött volt a max. feszültsége ami a gyakorlatban elég, viszont a teljesítménye gyakran nem volt elegendő számomra. Nem sokkal több, mint 1 Ampert tudott folyamatosan, ami azért elég karcsú.

A végső lökést az adta meg, hogy a eBay -en láttam egy nagyon jó(nak látszó) tápegységet, szintén KIT formában. A feszültsége 0-30 V között szabályozható, az áram pedig 0-3 A között. Ez a feszültségtartomány már több mint elegendő, a szabályozható áramkorlát pedig különösen vonzóvá tette. A 2000 Ft körüli áráról nem is beszélve :-). Nosza megrendeltem.

Tapegyseg

Persze ez így önmagában nagyon egyszerűen hangzik: megjön, összerakom és ... és akkor még sehol sem vagyok, hiszen kell egy normális trafó, illetve becsületesen be kell építeni. A trafó beszerzés viszonylag gyorsan ment, a Vaterán vettem egy megfelelő feszültségűt ( legalábbis akkor azt hittem, de erről majd később ) és teljesítményűt. Ez egyből meg is dobta a költségeket, dehát valamit valamiért, ugye:

Tapegyseg

A panel beültetését próbáltam minnél körültekintőbben végezni, minden ellenállást, kondit és diódát kimértem mielőtt beforrasztottam. A bekapcsolás előtt megmértem a trafó kimenő feszültségét, valamivel 25V fölött volt. Ez nem annyi amennyit az áramkör várna, de abban bíztam, hogy annyira csak nincs talán a határra tervezve az áramkör ( dehogyisnincs ). Jött az első bekapcsolás, és ... le is fagyott a mosoly az orcámról, mert bizony akárhogy tekertem a potmétereket, semmi nem volt a kimeneten. Az áramkörhöz nem mellékeltek kapcsolási rajzot ( a panelon volt feliratozva, hogy mit hova ), de szerencsére találtam a neten:

Tapegyseg

Következett a hibakeresés. Sajnos az IC -ket nem foglalatba tettem, ami nagyban megnehezítette a helyzetem. Kénytelen voltam kiforrasztani őket, és foglalatot betenni. Még szerencse hogy csak 8 lábúak, de így sem volt leányálom. A TL081 -ek sima műveleti erősítők, így a tesztelésük nem túl bonyolult. Sajnos mindhárom hibásnak bizonyult. A HobbyCNC fórumon felhívták a figyelmet, hogy az IC -k tápja semmiképp ne menjen 36 V fölé, mert árt az egészségüknek. Megmértem a 4 - 7 láb közötti feszültségeket, és hát bizony kettőé ( U2 és U3 ) 39 V fölött volt. Ez azért lehetséges, mert bár az egyen tápfesz 34 V körüli ( azért írom így hogy körüli, mert függ a pillanatnyi hálózati feszültségtől, ami nálunk 221 és 238 V között mászkál ), de a negatív tápjuk nem a földön van, hanem egy -5,1 V -os segédtápon. És így már ugye 34 + 5 = 39, ami nagyobb szegény IC -k max. feszültségénél. Mondjuk más kérdés, hogy a három IC -ből csak 2 -nek van így megtrükközve a tápja, mégis mind a három kaki lett. Lehet hogy már Kínában így tették fel a repülőre (?)

A lényeg, hogy új kör, új izgalom, új IC. Web áruházakban 100 Ft körül van az áruk, a helyi alkatrész boltban mégis 700 Ft körülre jött ki a végösszeg. Hát ez van. Viszont a tápfeszültség probléma nem oldódott meg. Javasoltak egy megoldást, amit egy az enyémhez nagyon hasonló áramkörben alkalmaznak:

Tapegyseg

Rém egyszerű: egy LM317 -el lecsökkentett tápot adni a műveleti erősítőknek. Az LM317 kimeneti feszültségét 29 V -ra állítottam és azt kapja az U2 és U3, amiknek így a teljes tápfeszültsége a biztonságos 35 V alatt marad. Az U1 -nek nincs megtrükközve a negatív tápja, tehát azt nem kellett bántani. Ezután újra bekapcsoltam az áramkört, ami immár rendben működött:

Tapegyseg

Következhetett a dobozolás.

Kezdésnek kipateroltam a dobozból mindazt, amit nem akartam felhasználni:

Tapegyseg

Majd beépítettem a trafót:

Tapegyseg

Ezután beépítettem az előlapba egy feszültség-áram mérő modult ( melyet szintén eBay -en rendeltem korábban ). Nem részletezném mekkora szívás volt a 2 mm -es vaslemezbe (!) a szükséges nyílást kivágni, aki már csinált ilyet tudja miről beszélek. Mindegy, túl vagyok rajta, íme az eredmény:

Tapegyseg

A leírásokban többször is felhívták a figyelmem, hogy a végtranyó megfelelő hűtéséről mindenképpen gondoskodni kell. Ígyhát nem takarékoskodtam a hűtőbordával, egy szép méreteset szereltem a doboz hátuljára. A dolgot az bonyolította el, hogy valamiféle "átjárást" kellett biztosítani a rá szerelt alkatrészek, és a doboz belseje között. Ezt egy újabb ablak kivágásával voltam kénytelen megoldani:

Tapegyseg

Ezután kellett magát az áramköri panelt beépíteni. Először felülre vízszintesen rögzítettem ...

Tapegyseg

... de aztán egy kicsit elgondolkodva rájöttem, hogy ez így nem a legideálisabb, mert egyrészt a tőle balra elhelyezkedő ventillátor alatta fogja elfújni a levegőt, másrészt a hűtőbordán levő alkatrészek általt termelt hő ( meleg levegő ) felfelé áramlását is gátolja. Ezért végül függőlegesen építettem be:

Tapegyseg

Következhetett a madzagolás.

Talán mondanom sem kell, hogy jó sokat elszórakoztam azzal is, hiszen mindent folyamatában kellett összehozni. De végülis elkészült a nagy mű:

Tapegyseg

Mint látható a puffer elkót egy kicsit meg kellett erőszakolni, hogy rendesen elférjen. Szükség volt egy segédpanelra is a +12V szétosztásához. Erről mennek a LED -ek, a feszültség-áram mérő, és a ventillátor is.

És ha már a ventillátornál tartok. Egy régi PC tápból szedtem ki, és amikor bontottam észre vettem, hogy egy kis panelról kapja a tápját, ami csavarral rá van rögzítve egy hűtőbordára. Szuper, ez nyilván egy hőmérséklet érzékelős feszültség szabályozó, amit a tápegységembe is prímán át tudok implikálni. A fenti képeken látható is ez a kis panel, ami a hűtőbordán van, a teljesítménytranzisztor felett. Sőt egy kicsit tovább is gondoltam a dolgot: mi lenne ha a hűtőborda hőmérsékletét valahogy figyelemmel is tudnám követni ? Emiatt egy újabb LED -et tettem az előlapra, mely a ventillátor vezetékére van kötve egy 6,8V -os Zéner diódán keresztül. A szabályozó áramkör alapesetben 7V körüli feszültséget ad a ventillátornak, aminél szép komótosan forog, a LED pedig nem világít. Aztán a hőmérséklet emelkedésével növexik a feszültség is, egészen 11,5 V -ig. Itt már a ventillátor fullon pörög, a jelző LED pedig intenzíven világít.

És a hab a tortán ...


Azt gondolhatná az ember, hogy ezzel a végére is értem a megpróbáltatásoknak, de nem. Miután elkészült a tápegység, természetesen nagy örömmel vettem használatba. Ott rontottam el ( szó szerint ), amikor egy méretes DC motort tesztelgettem vele. Jó kis bika motorokról van szó, amik már 10 V körül akkora nyomatékot adnak, hogy nem tudom lefogni a tengelyt. Fénykorukban mágnesszalagos egységek orsóit hajtották direktben. A próbálgatás során még nem is volt gond, hanem utána, amikor LED kijelzőket vizsgálgattam ( szintén 10 V körül ), egyszercsak nagyot villant a kijelző, majd se kép se hang. Ránéztem a tápegységre, és a maximális, 34 V körüli feszültséget jelezte ki, azaz ennyit kapott a LED. Éreztem, hogy a gond nem kicsi, elszállhatott a végtranzisztor a tápegységben, hogy szomorodjon meg.

Kiszedtem a tranzisztort és megmértem, valóban beszüntette a működését. Azt gyanítom, hogy a DC motorok induktív terhelését nem bírta, de hogy miért csak később szállt el azt nem tudom. Lehet hogy a LED vizsgálatakor is rövidre zártam időnként a tápot, és az tette be neki a kaput. Később olvastam, hogy nagyon fontos a kimenet védelme fordított polaritású diódákkal. Elvileg a D11 erre szolgál ( lásd kapcsolási rajz fentebb ), viszont magára a tranzisztorra sem árt.

A legkézenfekvőbbnek az tűnt, hogy rendelek még egy KIT -et kingkong -ból, és úgy kb. annyiba kerül az új tranzisztor mintha boltban veszem, viszont kapok egy csomó egyéb alkatrészt is pluszban. Utánaolvasgatva és kérdezve a Hobbielektronika fórumon ( ezúton is köszönet a segítségért ! ) viszont ezt nem javallották, mert egyáltalán nem garantált milyen tranzisztor fog érkezni. Márpedig ha valami gagyi, és megint így váratlanul kikerül a 34 V a kimenetre, akkor lehet hogy soxorosan megszívom. A fórumon ajánlottak néhány tranzisztor típust, én a tokozás miatt az MJL3281 -et választottam, és mindjárt nem is egyet, hanem kettőt. 1000 Ft körül van darabja, ami elég húzós, de mint fentebb írtam, sokkal többe kerülhet, ha a váratlanul meghibásodott tápegységem miatt egy drága áramkör költözik át az örök vadászmezőkre.

Több tranzisztor "kaszkádolása" esetén az együttfutás (vagymi) miatt ellenállásokat kell rakni az tranzisztorok emitter körébe, ezt is rendeltem ( a fórumon 0,33 ohm 3 Watt -ot javasoltak ). Rendeltem diódát is a kiment védelmére ( BY500 ). Már csak egy dolgot nem tudtam: csak a végtranzisztor szállt-e el, vagy vitt magával mást is ? Ezt úgy derítettem ki, hogy próbaképpen betettem a hibás tranzisztor helyére egy 2N3055 -öt. Szerencsére szépen működött a tápegység.

Az alktrészeket a Hestore -ból rendeltem, a megérkezésük után már csak némi mechanikai zsonglőrködésre volt szükség, hogy a hűtőbordára fel tegyem a két új jövevényt. Végülis sikerült, és a tápegység szépen működött. Próbaképpen rákötöttem egy autós ülésfűtés lapot. 12 V -on kb. 2,5 A -t evett. Szépen melegedett ... az ülésfűtés és a tápegység hűtőbordája is :-). A hűtőborda az átalakítás után:

Tapegyseg

Még beteszem ide a "final" kapcsolási rajzot, hátha valakit érdekel ( vagy nekem lesz rá szükségem valamikor és itt könnyebb lesz megtalálnom :-). A felső rész az én szüleményem ( az alkatrészlistát megtalálod a lenti linkek valamelyikén ):

Tapegyseg

Jól jöhet néhány link, ahol ezzel az áramkörrel kapcsolatos hasznos írások találhatók:
Mile Kokotov - Z33T home page
Hobbielektronika
Electronics-lab
Paul's DIY electronics blog

Tudom hogy nehéz betelni vele :-), ezért felteszek még néhány képet a kész tápegységről:

Tapegyseg
Tapegyseg
Tapegyseg
Tapegyseg

És végül tájkép, csata közben :-) :

Tapegyseg

Remélem élvezetes volt :-), ha kérdés van szívesen válaszolok e-mail -ben.


JozsBiker, 2020