切换到宽版
  • 15476阅读
  • 102回复

[工仪]废物利用DIY多用途维修实验工具组合平台 [复制链接]

上一主题 下一主题
离线jhzfp
 

发帖
1045
M币
9671
专家
23
粉丝
43
只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2017-12-30
— 本帖被 香瑶 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2018-01-02) —
废物利用DIY多用途维修实验工具组合平台
本贴导读:
主贴:D这个平台的由来,功能介绍,总接线图,成品效果。
1楼:  一、线性可调直流电源0~60V,0~8A: 1.变压器抽头切换电路;2.电压电流调整输出电路;
2楼:  电压电流调整输出电路中需要特别注意几个关键点;
          3. 温控散热风扇电路;
          4. 单键电子开关电路(总图中的K3);
3楼:  二、T12白菜白光烙铁控制器
          三、直流电子负载0~50V,0~8A,100W
21楼四、加装ATX电源作固定电压输出:3.3V5V12V和±5V
       五、USB充电输出口
        六、测量通断蜂鸣器和充电模块
63楼:七、数字日历时钟
          八、简单测试


既然是废物利用,那就主要用废物旧物了。机箱是双卡座录放机箱,变压器是旧的工业用控制变压器,废电脑CPU散热器,ATX电源,闲置的手机电源适配器、旧来电显示电话机的显示屏等。

一直想D一个线性可调电源,苦于没有大功率变压器,买一个又太贵,业余玩玩肉痛呀。

手头有个标称300VA的工业用控制变压器,输入是380V,输出是6.3V一组,0V36V127V一组。接入220V市电时,实测输出分别是3.7V0V19V76V。沿着次级线圈的边缘我又拉出了三个抽头,现在输出是3.7V0V12V19V30V4876V。可以D个线性可调电源。
就是这个变压器:


变压器原来的标签:




DIY个东西,机箱始终是个问题,买个机箱老贵的,还是利用旧物件符合DIY精神。找出一个废VCD,当年的爱多,用料还不错。拆出内脏,把这个大家伙放进去比划下,可惜了,高度不够点。底板挖个洞,变压器的肚子下沉倒是可以放进去,但这样总觉得不舒服。
爱多的VCD:




脱衣:


机箱是金属的也还蛮厚的,但是高度不够,并且这个大块头的变压器压进去,机箱还是有点变形。
这是VCD前面板:








看来还是要舍弃这个方案。

把我那个多年不用,已经带不动磁带的录放卡座请出来,拆了吧。
长、宽、高都挺合适的。底板也挺厚的,这么重的变压器放进去,一点也不变形,比爱多VCD的机箱还厚实得多。
这是我的双卡座:


内部:








牌子:ONE


清理内脏后:


就用这个机箱了。


拆下来的音量显示和音调板:


看到有CD4013了吧,等会儿还要用它。





把双卡座、电源、电路板、输出座等全拆了,中部的音量显示音效调节板拆下来,加以改造装个电子时钟。




有这么合适的机箱,就装个线性可调太浪费了。于是,就有了工具集合的想法:
1.线性可调直流电源060V08A
2.T12白菜白光烙铁控制器;
3.直流电子负载050V08A
4.家里还有几个旧的ATX电源,就再在机箱内装个ATX电源,来个固定3.3V5V12V,及±5V的输出;
5.既然用ATX电源,就再装个USB充电输出;
6.再加一个通断蜂鸣测量;
7.既然用了数显电压电流表,就增加电压电流测量功能吧;
8.录放卡座中间电平显示的位置利用起来,加装个日历时钟吧,就利用废旧来电显示电话机的显示机芯。
每个功能采取模块式连接。做印板没条件,只好用洞洞板焊了。既然用洞洞板就不能太复杂,所以决定用三端可调器件,要电流大,所以选LM338作为主件。

方案总图:


不过制作中发现,我这个工业控制变压器,标称是300VA,但输入是380V的,我当220V输入用,输出电流能力大打折扣,最大只能输出3A的直流电流。所以,我这里说的08A是原设计,实际制作时我就用了额定3A输出的元件,如:整流用的是600V6A的硅桥,滤波也仅用一只10000μF的电容,电压调整只用了一只LM338特此说明,请大家勿喷。

先来个初步的成品图:







下面先占几楼备用,我再将各部分一一道来。








[ 此帖被jhzfp在2018-01-03 22:44重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共13条打赏M币+147
12
离线jhzfp

发帖
1045
M币
9671
专家
23
粉丝
43
只看该作者 1楼 发表于: 2017-12-30
     一、线性可调直流电源0~60V,0~8A

  方案:
变压器抽头分段切换;整流桥整流大电容滤波;控制电路辅助LM338从零开始调整电压、电流。
重点解决:LM338输入输出压差限制与高电压输出问题、电压电流从零起调问题、失控保护问题等。
该部分电路在一乐网上3AG1的热情指导下完成,在此表示衷心的感谢。
     1.变压器抽头切换电路


变压器抽头切换、整流、滤波三部分安装在一块板上。
切换电路部分需要3个继电器,加上总图上待机切换(J5)和输出确认(J6)继电器,共5个继电器。

手头刚好有一块中央空调风机盘管上的旧控制板,如图:


背面:





上面有6个继电器,通过一块ULN2003控制,板上有供电变压器及整流滤波电路,输出空载电压约13.5V。拆除无关的有元器件,保留5个继电器、ULN2003和供电部分。


背面:


多拆了两个继电器,等会儿要装回去。



ULN2003资料:




这样切换电路中的Q1Q2Q3D1D2D3都由ULN2003代替了,ULN20037个输入输出端,除了控制这5个继电器外,再留一个用于散热风扇的控制,还多一个空着。
除这块旧板上可用的元件外,其它元件基本上都装在一块洞洞板上,再把洞洞板用小角铝固定在这块旧板上。
切换电路模块:
用洞洞板焊好的切换电路,要固定装到旧板上。栽一小块废铝合金窗上用角铝,用螺丝固定


再装到旧板上:


这就是切换电路模块了,包含了切换电路、主整流滤波电路、线性电源调整管散热风扇温控电路。


我再来对这个模块部分进行详细介绍:
T2BR2C1是原空调旧板上有的,利用了。由T2输出容量不是很足,空载和继电器吸合时12V输出电压变化比较大,为了切换准确加了一个9V的三端稳压作为基准并给LM324供电。
U1AU1BU1C为电压滞回比较器,负输入端269脚由9V电压经电阻R5R6R11R12分压形成基准电压约0.8V。可调电源输出端电压Vo经电阻R3R4R9R10R15R16分压形成不同的取样电压分别接到正输入端3510脚。
三个电压比较器的回差计算已经在电路图中标注了,这里不在重复。
切换电路的切换点也已经在电路图中标注,这里也不在重复。
  这里需要解说的是,D4VR1的作用,这是3GA1设计这个电路的一个亮点,由于这两个元件的应用减少了一个继电器,只用三只继电器就可以切换5段电压。输出电压达到6.2V时,J1吸合;Vo达到13.6V时,U1B7脚输出高电平,J2吸合,D4导通抬高U1A的负输入端2脚的电平,使其高于3脚电平,J1释放;Vo达到28V时,U1B5脚电平继续高于6脚,7脚继续输出高电平,J2继续吸合,而U1A3脚电平再次高于2脚,J1再次吸合;Vo达到35.2V时,U1C10脚电平高于9脚电平,8脚输出高电平,J3吸合,这时J1J2仍然吸合。

  切换电路只有一个需要调整的点,即VR1,调整VR1,使得在Vo达到13.6VU1B7脚输出高电平,J2吸合时,U1A的负输入端2脚的电平高于3脚电平,J1释放;而在Vo达到28VU1A3脚电平能够高于2脚,使J1吸合。



2.电压电流调整输出电路:



  用LM338作为主调整元件,主要是考虑它的输出电流大(单个有5A输出)、各种内部保护齐全、外围电路简单(对于用洞洞板DIY的童鞋这点很重要)。两只并联使用,加风扇散热,输出8A电流,应该没问题。
  D6D7C7C8构成倍压整流电路,给运放U3供电。其中C8两端的电压作为电压基准U4的供电。U4TL431)的阳极相对输出地为2.5V的负电压,从而为电压、电流从0起调提供了条件。
  VR1VR3调整输出电压。VR1为面板上的电压调整电位器,实现060V的调整;VR3为微调电位器,当VR1调整到最低电压时,微调VR3使得输出电压为0(即电压调零)。
  U3AC9R8R9R12R13R14VR2Q2LED2构成电流调整电路。VR2为面板上的电流调整电位器,实现08A的恒流调整,其中间抽头引出的电压基准到U3A的同相输入端,反相输入端通过R9接到电流采样电阻R8的负端。输出电流达到VR2的设定值时,U3A3脚电位高于2脚电位,1脚输出高电位使得Q2导通,拉低Q2C极电位,LED2导通点亮,并拉低LM338的调整端电位,从而降低输出电压,减小输出电流。LED2是恒流指示灯。
  VR1、VR2用多圈电位器,便于准确调整电压电流。 
(内容超过5000字,又不能发了)
[ 此帖被jhzfp在2018-01-03 09:44重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+9
离线jhzfp

发帖
1045
M币
9671
专家
23
粉丝
43
只看该作者 2楼 发表于: 2017-12-30
   特别注意几个关键点:                        

LM338的压差保护。LM338的输入输出压差不能超过35V,要输出060V的电压,必须考虑输出高电压时,若发生输出短路, LM338上的压差就会远超35VLM338就会瞬间玩爆。所以必须设计预降压保护。原理图中的Q3IRF540)就是用来预降压的。预降压电路由Q3R1D1组成。
   设Q3的D极电压为Vin、输出端电压为Vo、LM338上的压差为Vx,按LM338的规格书  3≤Vx≤35 ,则:
    Vin-Vo=Vds+Vx
Q3D极电位与LM338输出端电位差小于9.1V即 Vin-Vo<9.1V时,稳压管D1不导通,Q3Vgs=VdsVin-Vo=Vds+Vx,IRF540的Vgs阀值最小值约3V,整个电压调整电路正常工作,电路最小输入输出电压差不小于6V,也就是电压调整电路上必须有6V的压降是不能利用的;
Q3D极电位与LM338输出端电位差大于9.1V Vin-Vo>9.1V时,稳压管D1导通,Q3G极与LM338输出端的压差保持在9.1V
Vin-Vo=Vds+Vx=Vr1+Vgs+Vx=Vr1+9.1-Vx+Vx=Vr1+9.1,即 Vin-Vo=Vr1+9.1,输入输出压差大小与LM338上的压差Vx无关,随着输入输出压差的增大流过R1的电流增大,R1上的压降增大Vgs减小,MOS管导通弱压降增大,所以多出电压降由Q3DS极承担,LM338的输入输出压差始终不大于9.1V-Vgs,约不大于6V;
当输出端发生短路时,在短路的瞬间,输出端电位为零,由于变压器抽头切换电路还来不及反应,并且有大滤波电容的存在,Q3D极仍然是短路前的电位,Q3D极与输出端之间的电位差可能远大于35V,如果没有Q3的预降压保护,这个电压全部加在LM338的输入输出端,LM338必烧。有了Q3的保护后,LM338的压差始终不大于6V,多余的电压全部由Q3承受。
这个保护措施也有缺点:Q3Vds始终大于3V,也就是整流后的电压有3V左右是不能利用的,减小了整个调整电路的电压输出范围,电压利用率缩小;LM338上的压降相对固定,Q3上压降随输入电压的增大而增大,所以两者的功耗分配是不均匀的。但这个电路简单,只用了3个元件。如果要更均匀地分配功耗和更好地利用输入电压,可以采用3AG1老师的电路,电路稍复杂点,如下图:

电位器接触不良保护。D4Q1组成电位器VR1接触不良保护电路。正常状态下,由于VR3上是负电位,D4的阴极是正电位,D4是截止状态不影响VR1调压。当VR1的动脚接触不良时,VR3过来的负电位到不了D4的阳极,D4正向导通,使得Q1的基极电位抬高而导通,Q1C极电位拉低,输出电压降到最低,起到了保护作用。
失控保护。由于某种原因控制部分电源消失,负电压将消失,LM338的调整端会跳变为高电压,电路将失控。R5R6R7VR4组成的失控保护电路,就是解决这一问题。当负电压消失时,VR4下端负电位消失,D5(两个二极管串联)上的约1.4V电压通过R6加到Q1BC极间,使得Q1导通,输出电压降到最低,直到控制部分工作正常,才恢复正常输出。
调试:控制部分工作正常时,微调VR4使得Q1不导通;然后,断开控制部分电源,微调VR4使得Q1导通。这样反复调整后,确定VR4的阻值,再用相同阻值的固定电阻替换VR4,避免日常使用中变动漂移。


      3. 温控散热风扇电路:


    散热器就用旧电脑CPU散热器8cm风扇。
    这是我2002年第一台电脑的主板,CPU风扇还是好用的:
    
   拆下风扇、CPU及座后:
    
   拆下的散热器及CPU座:
  
     电压电流调整输出部分装在一个模块,用一块消防应急电源的废PCB板,拆去所有元件,装上CPU的支座,LM338、IRF540、检流电阻及周边几个元件直接焊在这块旧板上。控制部分独立用一小块洞洞板安装:


上面4颗TO-220封装元件,其中两是真的,另两个是已经损坏的元件在此只是用支撑平衡用,以便散热器能更好接触散热。
原设想是把控制部分的洞洞板通过接插件如上图直接插一起的,但机箱空间不允许,只好作罢,只行想办法安装了。


  线性可调电源的散热风扇温控调速电路是装在变压器抽头切换电路模块上的:
   



  可调电源的温控散热风扇电路由切换电路中U1LM324)剩余的一个放大器U1DQ4Q5Q6ZDRtR17-R24ULN2003的一组输入输出端组成。
这个电路看起来复杂了点,主要是利用剩余的U1D,再加上Q4Q5Q6后,温控很可靠,而且很好调试。U1D及周边元件用于控制风扇开启电压,本电路中R17R18分压9V电压后,风扇开启电压Vb3.6V,当Vb大于3.6V时,U1D14脚输出高电位,风扇才能启动,防止风扇两端电压低不能启动形成大电流烧电机。风速调整则由Q4Q5Q6RtR21-R24完成。温度升高时,热敏电阻阻值减小,Va减小,     Q6C极即Q5B极电位升高,Q5Q4导通增强,Vb升高,风扇转速增大。调整R23R24的大小可以改变风扇的起调温度,R23R24阻值小,风扇起调温度高;调整R21的大小可以改变风扇的最高转速。
CPU风扇在3.6V(温度约39度)时能够可靠地启动低速运行,本电路风扇最高速时是10.5V(温度约60度)。


    感温探头用的是旧空调上10KTNC,是铜封装的直接钦在散热器翼片中:
    
    
    
    
   感温探头上垫一层热缩管遮盖一下更好地感知底下散热器的温度:
  
   装上风扇后的样子:
  


    4. 单键电子开关电路(总图中的K3):


    原双卡录音座的音量显示音效调节板上有个CD4013电路,刚好利用起来做个单键电子开关,即总图中的K3,用来控制继电器J6,控制可调电源输出。J6的常开触点J6K安装在电压表的后面,调节电压的时候J6K是断开的,调整完成后,再长按K3电子开关,J6吸合J6K闭合,电源输出。所以我把K3称为输出确认开关。这样可以确保后级用电器安全。


这样可以利用机壳面板上原有的轻触按键:


      输出确认指示灯,即总图上的LED1(橙色)

    总图中的J5的作用:
    由于可调电源和T12烙铁控制电路使用的是同一个变压器,又要能分别控制,所以用K2K4J5来控制:
    当使用可调电源时,K2闭合,J5得电吸合,常开触点J5K闭合,调整输出电路正常工作。
    当不使用可调电源,仅使用T12烙铁时,K2断开,可调电源部分自整流滤波后都不工作。 K4闭合,烙铁控制电路工作。
       加了J5后,可以避免只使用烙铁时,可调电源也通电工作。
    

      维修实验用可调电源稳压、恒流是必须的,输入断电过冲保护实现了,输出短路时防LM338过压保护也实现了,经在高输出电压下反复短路,LM338及各元件无损坏。其它性能因无仪器测试不知性能怎样。
        
  线性电源部分用的双显电压电流表供电电源用每家每户都闲置一大把的5V电源适配器。
    这样线性可调电源与白菜白光烙铁控制器组成一个独立的系统,与其它部分不共地、不相通,确保安全可靠。





[ 此帖被jhzfp在2018-01-04 21:29重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共2条打赏M币+20专家+1
zzy_85569381 专家 +1 外壳用的很完美 07-07
zzy_85569381 M币 +20 外壳用的很完美 07-07
离线jhzfp

发帖
1045
M币
9671
专家
23
粉丝
43
只看该作者 3楼 发表于: 2017-12-30

二、T12白菜白光烙铁控制器

原想用这个旧变压器的019V抽头,整流滤波后空载应该有26V,用作白光烙铁总该够用吧。但实际测试,这变压器带载能力太差了,接上白光后降到了17V
所以决定用4876V抽头,整流滤波后空载有39V,用3A测试,电压降到了25V,刚好够白光用。但是白光是间断工作,直接用的话,输入端电压有2539V的变化,整个电路要考虑这一新情况,不能用通常用的白光电路。我的这个白光电路如下:




R19ZD2限制了78L05的输入端电压,保护其不过压。Q3要用耐压大于40VPMOS,我这里用了IRF9540
上图中下部是休眠电路。休眠时继电器处于释放状态,JK是闭合的,短路了Q1be极,不受前端控制电路控制,Q1Q3都截止。抖动一下烙铁手柄,水银开关会有闭合,C8通过R18瞬间充电,Q4导通,J吸合,JK断开,Q1受前端控制电路控制。烙铁处于静止状态时,水银开关是断开的,这时C8通过R17放电延时,当放电到Q4截止时,烙铁又进休眠。ZD4用来保护Q4不会因过压损坏。
继电器用小电流的信号继电器。
继电器可以不用,我喜欢在这里用继电器,是因为它那清脆的吸合释放声,在夜深人静的时候可以提示你休眠了、工作了。
烙铁控制电路为一块独立的模块,同样用洞洞板焊成:




焊得不好,现丑了。




         三、直流电子负载0~50V,0~8A,100W
        
         电子负载的电路没有什么可说,大家都差不多。
我原本用3MOS管,机箱太挤了,不太好安装,所以最终只装了2MOS管。

电子负载0~50V,0~8A,100W 这个三个指标参数不是同时能满足的,有些坛友会误会,也就是说,最大电压50V是受电压表的限制,MOSIRF540的耐压有100V;最大8A的电流是控制电路设置好的;100W的功率是自己设定的一个限制,IRF540的最大功率有150W,散热条件很难保证,为了可靠还是限制功率小点。
不是说50V输入,8A电流,可以达到400W,那是不可能的,这样的话必烧无疑。
散热风扇温控调速电路与前面直流可调电源中的差不多,区别是在这里没有ULN2003可利用,所以就由FQ1承担风扇最低开启电压控制的任务。
风扇温控电路也是利用多余的一个放大器加三极管组成,看似复杂了点,但很好使。由于同时使用了开关和调压电路,不到开启的温度,绝对是不转,风扇线圈中没有电流流。只有调压调速的电路,在低电压段电扇不转,但堵转的电流还是比较大的,容易使风扇发热。
散热器也是用P4CPU散热器。


这里要强调一下:MOS管安装时加绝缘垫的话,传热效果很不好,调试中我已经烧过两次MOS了,一不小点电流调大了,但散热器没感觉到热,风扇当然也不会启动,而MOS管已经烧坏了。所以,最后我还是去掉MOS管绝缘垫,做好散热器的绝缘。
其实调试时,不止烧过两只MOS,前后不少于6只管子了,原因是自激。这个自激实在是太难找了,各种加电容(运放的输入输出端)都试过基本没有效果。可能是由于用洞洞板焊,产生干扰引起自激,但就是找不着准点。
直到最近买了个二手示波器,才看似解决了问题,之后就没有烧过MOS了。示波器显示,散热风扇启动后,对运放的供电产生了比较大的干扰,使得运放输出端有很高的交流输出,MOS的G极电压不稳定,MOS中的电流很不稳定。处理的方法是:在散热风扇的供电端加接退耦电容(100μF+0.1μF),运放的供电端也加接同样的电容。


(未完待续)
[ 此帖被jhzfp在2017-12-30 23:24重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共11条打赏M币+178专家+1
12
离线digitking

发帖
1423
M币
986
专家
2
粉丝
37
只看该作者 4楼 发表于: 2017-12-30
插楼失败!
离线wzj9944

发帖
2655
M币
7957
专家
1
粉丝
19
只看该作者 5楼 发表于: 2017-12-30
搬个小板凳,看直播,很好很强大啊
在线昌南

发帖
20835
M币
10562
专家
3
粉丝
83
只看该作者 6楼 发表于: 2017-12-30
搬个凳子坐前排~
离线pvp100288840
发帖
334
M币
429
专家
1
粉丝
14
只看该作者 7楼 发表于: 2017-12-30
前排吃瓜,线性可调价格要看功率啊
离线ddavi

发帖
358
M币
241
专家
0
粉丝
14
只看该作者 8楼 发表于: 2017-12-30
坐等更新,人去哪了啊
离线jhzfp

发帖
1045
M币
9671
专家
23
粉丝
43
只看该作者 9楼 发表于: 2017-12-30
回 ddavi 的帖子
ddavi:坐等更新,人去哪了啊 (2017-12-30 15:12) 回 ddavi 的帖子

老婆大人唤我搞卫生了
快速回复
限80 字节
温馨提示:所有技术区严禁灌水,“沙发”“顶”字样;禁止广告贴;以免被删除
 
上一个 下一个