Время от времени у радиолюбителей возникает необходимость в электронной нагрузке. Что такое электронная нагрузка? Ну, если по простому, это такой прибор, который позволяет нагрузить блок питания (или другой источник) стабильным током, который естественно регулируется. О подобном
самодельном девайсе уже писал уважаемый Kirich, я же решил попробовать в деле устройство «фирменное», запихнув его в какой-нибудь корпус и прицепив к нему
такой приборчик для индикации. Как видим, они отлично сочетаются по заявленным параметрам.
Итак, нагрузка.платка размером 59х55мм, в комплекте пара клемм 6.5мм (весьма тугие, да еще и с защелкой — просто так не снять, нужно нажимать специальный язычок. отличные клеммы), 3-проводной шлейф с разъемом для подключения потенциометра, двухпроводной кабелёк с разъемом для подключения питания, винтик М3 для прикручивания транзистора к радиатору.
Платка красивая, края фрезерованы, пайка ровная, флюс отмыт.
На плате есть два силовых разъема для подключения собственно нагрузки, разъемы для подключения потенциометра (3-контактный), питания (2-контактный), вентилятора (3-контактный) и три контакта для подключения прибора. Тут я хочу обратить ваше внимание, что
как правило черный тонкий провод от измерительного прибора использоваться не будет! В частности, в моём случае, с вышеописанным прибором (см. ссылку на обзор) — подключать тонкий черный провод НЕ НУЖНО, потому что питание и нагрузки и прибора идет от одного БП.
Силовой элемент — транзистор
IRFP250N (200V, 30A)
Ну а из микросхем на плате присутствуют компаратор LM393, операционник LM258 и регулируемый стабилитрон TL431.
На просторах интернета была найдена
схема:
Скажу честно — всю схему досконально не перепроверял, но беглое схемы с платой сравнение показало что вроде как всё сходится.
Собственно, больше о самой нагрузке рассказывать-то и нечего. Схема довольно простая и не работать вообще говоря не может. Да и интерес в данном случае представляет скорее её работа под нагрузкой в составе готового устройства, в частности — температура радиатора.
Долго думал из чего сделать корпус. была мысль согнуть из нержавейки, склеить из пластика… А потом подумал — так вот же оно, максимально доступное и повторяемое решение — «кнопочный пост» КП-102, на две кнопки. Радиатор нашел в ящике, вентилятор там же, клеммы и выключатель купил в оффлайне, а бананы и сетевой разъем выколупал из чего-то старого на чердаке ;)
Забегая вперед скажу, что я лоханулся, и тот трансформатор который я использовал (в комплекте с выпрямительным мостиком, конечно) — не потянул данный девайс по причине высокого потребляемого вентилятором тока. Увы. Буду заказывать
такой, должен как раз вписаться по габаритам. Как вариант — можно использовать и внешний 12В блок питания, коих тоже полно и на бэнге и в арсенале любого радиолюбителя. Питать нагрузку от исследуемого блока питания крайне нежелательно, не говоря уже о диапазоне напряжений.
Кроме того нам понадобится потенциометр на 10кОм для регулировки тока. Я рекомендую ставить многооборотистые потенциометры, например
такие или
такие. И там и там есть нюансы. первый тип — на 10 оборотов, второй на 5. у второго типа вал очень тонкий, около 4мм, кажется, и стандартные ручки не подходят — я натягивал два слоя термоусадки. у первого типа вал потолще, но ИМХО тоже не дотягивает до стандартных размеров, поэтому возможны проблемы — впрочем, их я в руках не держал, так что утверждать на 100% не могу. Ну и диаметр/длина как видим заметно отличаются, так что нужно прикидывать по месту. У меня были в наличии потенцы второго типа, так что я не запаривался по этому поводу, хотя надо бы и первых прикупить для коллекции. Для потенциометра нужна ручка — для эстетики и удобства. Вроде как для потенциометров первого типа должны подойти
такие вот ручки, во всяком случае они с фиксирующим винтом и будут нормально держаться на гладком валу. Я же использовал то что было в наличии, натянув пару слоёв термоусадки и капнув суперклеем для фиксации термоусадки на валу. Метод проверенный — я его использовать еще для блока питания, пока всё работает, уж пару лет.
Далее были муки компоновки, которые показали что фактически единственно возможным решением является то, что я приведу ниже. К сожалению, данное решение требует подрезания корпуса, ибо из-за ребер жесткости не входит плата, а выключатель и регулятор не входят из-за того что я их старался разместить в центре выемок на корпусе, а они в итоге упёрлись в толстую стенку внутри. знал бы — перевернул бы переднюю панель.
Итак, размечаемся и делаем отверстия под сетевой разъем, транзистор и радиатор на задней стенке:
Теперь передняя панель. Отверстие под прибор это просто (правда, как я писал в предыдущем обзоре, защелки у него дурацкие, и я от греха подальше предпочел вначале защелкнуть в корпус устройства корпус прибора, а потом уже вщелкнуть в него внутренности прибора). Отверстия под выключатель и регулятор — тоже относительно просто, хотя и пришлось на фрезерном станке выбрать пазы на стенках. А вот как расположить гнёзда, чтобы «обойти» отверстие на передней панель — задача. Но я приклеил кусочек черного пластика и просверлил отверстия прямо в нем. Получилось и красиво и аккуратно.
Теперь нюансик. в приборе у нас есть термодатчик. Но зачем измерять температуру в корпусе, если можно прислонить его к радиатору? Это гораздо более полезная информация! А раз уж прибор всё равно разобран — ничто не мешает выпаять термодатчик и удлинить провода.
для прижима датчика к радиатору я приклеил кусочек пластика к корпусу таким образом, чтобы отпустив винты крепления радиатора можно было подсунуть под пластик термодатчик, а затянув эти винты — надежно его там зафиксировать. Отверстие вокруг транзистора заблаговременно сделал на несколько мм больше.
Ну и упихиваем весь этот «взрыв на макаронной фабрике» в корпус:
Результат:
Проверка температуры радиатора:
Как видим на примерно 55Вт через 20 минут температура радиатора в непосредственной близости от силового транзистора стабилизировалась на 58 градусах.
Вот такая температура самого радиатора снаружи:
Тут, повторюсь, есть нюансики: на момент проверки устройство работало от хилого трансформатора и мало того что под нагрузкой напряжение просаживалось до 9 вольт (то есть при нормальном питании охлаждение будет ЗНАЧИТЕЛЬНО лучше), так еще и из-за некачественного питания ток стабилизировать толком не удавалось, поэтому на разных фото он немного разный.
При питании от кроны и соответственно с выключенным вентилятором имеем вот что:
Провода от БП у меня тонкие, поэтому падение напряжения тут довольно значительное получилось, ну и при желании можно еще уменьшить количество переходных сопротивлений, припаявшись везде где можно и убрав клеммы. меня же такая точность вполне устраивает — впрочем, о точности говорили в прошлом обзоре. ;)
Выводы: вполне рабочая штука, позволяющая сэкономить время на разработку собственного решения. В качестве «серьёзной» и «профессиональной» нагрузки воспринимать её, пожалуй, не стоит, но ИМХО отличная штука для начинающих, ну или когда нужно редко.
Из плюсов могу отметить хорошее качество изготовления, а минус, пожалуй, один — отсутствие потенциометра и радиатора в комплекте, и это нужно обязательно иметь в виду — устройство придется доукомплектовывать, чтобы оно начало работать. Второй минус — отсутствие термоконтроля вентилятора. При том что «ненужная» половинка компаратора как раз есть. Но это нужно было вносить на этапе разработки и изготовления платы, потому как если навешивать терморегулятор «сверху» — то его разумнее на отдельной плате собрать ;)
По моей готовой конструйне — тоже есть нюансы, в частности, нужно будет поменять блок питания, ну и вообще говоря было бы неплохо и предохранитель какой-то поставить. Но предохранитель это лишние контакты и лишние сопротивления в цепи, так что тут я пока не уверен совершенно. Можно также переставить на плату шунт из прибора и задействовать его и для прибора и для электроники нагрузки, убрав «лишний» шунт из цепи.
Несомненно, существуют и «более другие» электронные нагрузки, которые стоят сопоставимо. Например
такая. Отличие обозреваемой — в заявленном входном напряжении, до 100В, тогда как в основном нагрузки рассчитаны на работу до 30В. Ну и в данном случае у нас модульная конструкция, что лично меня весьма устраивает. Надоел прибор? Поставили поточнее или покрупнее, или еще чего. Не устраивает мощность? Поменяли транзистор или радиатор и т.д.
Одним словом — я вполне доволен результатом (ну только вот блок питания другой прикрутить — но это я сам дурак, а вы предупреждены), и вполне рекомендую к приобретению.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Кстати, ссылка ведет на обзор измерителя, а в комменте, на обзор нагрузки ;)
я конечно могу ошибаться, но токовыравнивающие резисторы ставят на биполярники, так как если будет разброс токов(а он будет) то один биполярник будет больше греться, а когда биполярник греется, он пропускает больше тока, в итоге имеет сильный перекос тока, а на полевики не ставят токовыравнивающие резисторы потому что при нагреве полевик увеличивает своё сопротивление, тем самым снижая ток и выравнивается разброс токов.
или я что то не то говорю?
пс: а зачем тл-ка и 3-ёх мегаомный резистор?
Напряжение смещения, чтобы на минимуме транзисторы были гарантированно закрыты.
ну хз.
транзики у меня былы выколупаны из бесперебойника по мойму, два одинаковых стояли на одном радиаторе(из чего сделал вывод что скорее всего они оригинал, и из одной пачки), вот я и решил «а что если», но в итоге «что то пошло не так».
вот если б там были быполярники, и в базы воткнуть, то ещё нормально, а в полевики…
Остальное замнем для ясности :).
Установил 3 мосфета, 2 рабочих, третий как ключ, для разрыва цепи. Защита передельного тока (20А), защита по температуре(NTC). Программу управления пока допиливаю напильником.
Удобно тестировать аккумуляторы, блоки питания (режим CC), драйверы светодиодов (режим CV)
— CV + CC
— имитацию нагрузочного сопротивления
— поддержание заданной мощности рассеяния
— установка конечного напряжения (для тестирования аккумуляторов)
я просто первый раз вижу компаратор в такой схеме, даже в профи нагрузке не видел
на 0.01ом падает не так уж много, а ион там на 2.5в вроде в среднем
При этом полевик не остаётся полностью отпертым, т.к. подключение нагрузки вновь вызовет сильный бросок тока в этой цепи (обратная связь тут не шибко быстрая).
И да, автор принципиальной схемы имхо немного попутал, а именно поменял местами входы компаратора (2 и 3).
Т.е. пока в качестве нагрузки не будет источника напряжения или он оборвется, опорное напряжение на входе регулятора (интегратора) будет подтянуто к нулю. И соответственно в момент подключения крутого броска тока ожидать не следует.
И величина напряжения стабилитрона имхо маловата, надо бы вольт на 6 с небольшим :).
Это видно если посмотреть характеристики транзистора.
Выходной транзистор всегда выключен из-за входных токов компаратора, т.е. на резисторе R13 всегда будет падение напряжения и как следствие на не инвертирующем входе более положительное напряжение.
Блокировка работает пока напряжение на полевике мало и это более — менее правильно. Без нагрузки компаратор будет периодически скидывать задание
Но если на трех деталях, то извините за качество
но работать должно согласно обсуждению идеи применения компаратора.
я думал, который висит на шунте
ну да, этот похож на компаратор, только смущают шины отрицательного напряжения и отсутствие двухполярного питания в обзоре автора
И приколохозить вывод на комп инфы чтобы можно было строить графики?
насчет вывода инфы на комп — тут проще другое собрать, чем «приколхозить» что-то к имеющемуся измерителю, потому что может ли он выдавать инфу вовне — большой вопрос, а переписывать прошивку чтобы смог — как-то прям совсем неразумно.
PS. Немного не туда ответил.
PS2. Читаю описание с сайта
Что за силовая трубка? ;)
При использовании компьютерного карлсона, питания 12В 0,5А будет вполне достаточно
А приборчик, да… полезный!
Да и чуть большее количество их никогда не помешает. Так, на всякий случай.
В свое время брал у этого продавца aliexpress.com/item/K17-02-potentiometer-knob-Bakelite-cap-cap-bore-4MM/32360844130.html по 117 рэ за 10шт. Сейчас типа дешевле, но есть доставка.
а самое поганое, что вот у меня есть допустим БП. там три ручки — ток, напряжение, и фиксированные установки напряжения. само-собой, что стоит многооборотный резистор только на напряжение — получается на него придётся ставить ДРУГУЮ ручку, потому что одинаковых по дизайну фиг я найду. это как-то неправильно.
Кстати, по поводу того, что ручки не в одном стиле… У второго продавца есть цанговые серые на вал 4 и на вал 6 мм. Выглядят внешне одинаково.
Вот несколько ссылок на магазины:
— shop69345478.world.taobao.com
— shop103355585.world.taobao.com
— shop69871957.world.taobao.com
— shop63995767.world.taobao.com
Вот пример корпусов:
— https://world.taobao.com/item/528272607521.htm
— https://world.taobao.com/item/543633520508.htm
kirich делал нагрузку с модным блоком управления на ЖКИ 20х4 и аж 8 транзисторах, можно у него посмотреть/поспрашивать.
И втулил в свой «комбайн», про который писал здесь.
См. под спойлером «Практическое применение».
aliexpress.com/item/ATORCH-180W-Constant-Current-Electronic-Load-200V20A-Battery-Tester-Discharge-Capacity-Tester-meter-12V24V48V-Lead-acid/32822564230.html
ну и соглашусь, что штуки интересные, особенно этот на 150 Вт за 30 баксов. причем, интересны они в основном из-за многообразия входных разъемов.
https://world.taobao.com/item/554828685818.htm
Диапазон измерения напряжения: 0,00 В ~ 300 В. Точность разрешения: 0,05 В
Диапазон измерения тока: 0,00A ~ 100A Точность разрешения: 0,05A
Диапазон накопления емкости: 0 ~ 999.999Ah Точность разрешения: 0,01Ah
Диапазон накопления электроэнергии: 0 ~ 9999.99 Втч. Точность разрешения: 0,01 Втч
Диапазон измерения мощности: 000.00 ~ 9999.99 Вт. Точность разрешения: 0,01 Вт
Диапазон измерения импеданса: 1 ~ 99,9 Точность разрешения: 0,01
Диапазон измерения температуры: 0 ~ 99 ℃ Точность разрешения: 1℃
Максимальное время: 999 часов 59 минут 59 секунд Точность разрешения: 1 секунда
Ну и ссылка на готовые с таким измерителем
https://world.taobao.com/item/556779158635.htm
а вот аккумы промеряю немного другой нагрузкой, она поумней на порядок будет от вышеописанной
Т.е. не увидел испытаний стабилизатора тока.
я просто достаточно слабо себе представляю что тут можно описывать. задал ток — оно его держит. то есть плата работает именно так как предполагается — потребляет от источника заданный потенциометром ток, при этом индицирует всё что может.
как понять фразу «Показания под нагрузкой не влияют на результаты измерений?»? как по мне — показания и есть результат измерений. при этом измеритель никак не влияет на работу нагрузки.
12В и полампера для питания данной электронной нагрузки в сборе с данным вентилятором будет достаточно. основной потребитель — вентилятор, именно на его потребление следует ориентироваться при выборе БП для нагрузки.
На Тао есть несколько разных вариантов готовых плат электронных нагрузок:
— https://world.taobao.com/item/45733480761.htm — как в обзоре
— https://world.taobao.com/item/552866342655.htm — 4-х канальный с параметрами 150W 10A/72V, DIY набор для самостоятельной сборки
— https://world.taobao.com/item/43285818597.htm — 4-х канальный с параметрами 200W 40A/100V
также есть готовые силовые модули:
— https://world.taobao.com/item/554016021922.htm
— https://world.taobao.com/item/551859310050.htm
а так же есть готовые эл.нагрузки, аналогичные, как в обзоре kiricha
— https://world.taobao.com/item/524740591453.htm
… извините за хвастовство))