Střední škola technická a ekonomická Brno, Olomoucká, příspěvková organizace
ROČNÍK OVÁ PR Á CE pro 2. ročník – oborů Mechanik elektrotechnik a Elektromechanik pro zařízení a přístroje
Výrobek:
Stabilizovaný regulovatelný zdrojSRZ 0 - 25V / 2A
Datum zadání: ……………………
Třída: ………………
Datum odevzdání: ………………
Skupina: …………..
Příjmení, jméno: ..…………………………………………………… Učitel odborného výcviku: . ……………………………………….
1. Hlavní zásady pro práci -
-
Doporučujeme Vám pracovat pečlivě. Než začnete pracovat, důkladně si přečtěte tento popis a zkontrolujte úplnost technické dokumentace. Zkontrolujte všechny součástky, které jste zakoupili podle rozpisky, a přeměřte je. Při měření i oživování kontrolujte teplotu součástek, aby nedošlo k jejich poškození z důvodu přehřátí. Měření i oživování provádějte po dobu nutnou, nebo dle zadání. Zkontrolujte úplnost a kvalitu desky plošných spojů (DPS) – změřte průchodnost CU spojů, průměry vrtaných děr zvolte podle typu použitých součástek. DPS je navržen pro rozdílné velikosti součástek. Osazujte tedy součástky i do jiných děr než je naznačeno v osazovacím výkrese. Pájejte, pokud možno, všechny součástky mimo patice pro IO, potom očistěte DPS od tavidla a teprve poté zapájejte patici pro IO. Po zapájení potenciometru nebo odporového trimru nastavte jezdec do střední polohy, není-li uvedeno jinak. Hodnoty součástek platí dle rozpisky, zadání a výpočtů, které provedete nebo naměříte. Pozor na správnou polaritu kondenzátorů (vyhledejte polaritu dle schématu) a připojení integrovaných obvodů. Překontrolujte celé schéma s osazením plošného spoje. Chyby se po připojení na napětí velice špatně hledají. Každou desku je zapotřebí popsat štítkem s čitelně vypsaným jménem, skupinou a třídou. Není-li uvedeno jinak, měřte vždy napětí nebo proud konkrétní součástky (D1). Měření proti jinému pólu je značeno jménem součástky a označením pólu (D1 – GND). Při práci používejte katalog součástek. Další potřebné údaje hledejte na internetu.
2. Technické údaje Napájecí napětí 24V~ / 2A / 50 Hz Výstupní napětí 0 – 25 V, plynulá regulace Omezení výstupního proudu 0 – 2 A, plynulá regulace (typicky 50mA – 1,8 A)
3. Úvod Regulovatelný stabilizovaný zdroj (dále jen SRZ) je nepostradatelným pomocníkem při zkoušení, měření a testování obvodů v oboru elektrotechnika, elektronika a elektroakustika.
4. Popis činnosti Na svorky AC1 a AC2 je připojeno sekundární vinutí transformátoru 24V~. Střídavé napětí je usměrněno diodami D1-D4. Diody tvoří můstkové zapojení, což zajišťuje dvoucestné usměrnění. Pulsní usměrněné napětí je přivedeno na filtrační kondenzátory C1, C2. Součástky R2, C6, C5, D8 a D9 tvoří zdroj stabilizovaného napětí pro napájení IO1 s operačními zesilovači. Obvodové prvky operačního zesilovače IO1D vytvářejí zdroj referenčního napětí pro stabilní činnost zapojení. Zenerova dioda DZEN1 pracuje s minimálním proudem, aby se omezilo její zahřívání na nejmenší možnou míru, a tím se zajistila teplotní stabilita celého přístroje. Potenciometrem P1 provádíme regulaci výstupního napětí. Snímáním výstupního napětí na jezdci potenciometru se otevírá op. zesilovač IO1C, který následně přes rezistor R14 otevírá tranzistor T1, dále T2 a budí výkonový tranzistor T3. RT1 slouží k nastavení maximálního výstupního napětí. Omezování výstupního proudu zajišťují obvody s operačním zesilovačem IO1B, snímáním úbytku napětí na rezistoru R18. Potenciometrem P2 se nastavuje výstupní proudové omezení. Změna úbytku napětí na R18 v závislosti na nastavení P2 rozváží napětí na vstupech IO1B (5,6). Dojde k otevření IO1B a budící napětí tranzistoru T1 je přes D5 svedeno na zem a tím dojde k uzavření T3. RT2 slouží k nastavení regulace omezení minimálního výstupního proudu. LED1 RED, R6, IO1A, R8, R9 a R10 tvoří obvod indikace přetížení. LED2 GREEN, R1 tvoří obvod indikace zapnutí zdroje.
5. Zadání Zapojte SRZ dle přiloženého schématu. Proveďte oživení SRZ. Na zatěžovacím rezistoru nastavte a překontrolujte regulaci výstupního napětí a regulaci omezení výstupního proudu. Při oživování je nutno mít T3 upevněn na chladiči. Při dokončení nastavte výstupní napětí 0-25V a výsledné hodnoty zapište do tabulky. Zkontrolujte a zapište do tabulky rozsah regulace omezení výstupního proudu. Uvýstmin
Uvýstmax [V]
Ivýstmin [V]
RT2-min
[mA]
Ivýstmax
RT2-min
[A]
Ivýstmin
RT2-max
[mA]
Ivýstmax
RT2-max
[A]
Rozpiska Součástek Index C1 C2 C3 C4 C5 C6 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D_ZEN1 IO1 LED2 LED1 P1 P2 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20 R21 RT1 RT2 T1 T2 T3 PIC DPS1 DPS2
Štítková hodnota 1x4700M/50V nebo 2x2200M/50V 100uF/35V 100n/50V 100u/35V 100n/50V 1N5408 1N5408 1N5408 1N5408 1N4148 1N4148 1N5408 BZX85 15V BZX85 15V BZX85 5V6 LM324 GREEN RED 10K/N 10K/N VÝPOČET 180R/2W 2K2 4K7 10K 4K7 10K 22K 47K 18K 39K 470R 100K 3K3 1K 10K 4K7 0,33R/5W 47R 8R2/2W 10R 100K 5K BC547 BD139 BD249 Patice 14 pin - precizní 102mm x 85mm 42mm x 52mm
Naměřená hodnota
!!! POZOR !!!
DPS ani osazovací výkres nejsou v měřítku 1:1
Celkové schéma zdroje
SESTAVA A OŽIVENÍ RP - SRZ 1.
Zastřihneme DPS na přesný rozměr, překontrolujeme spoje na vodivost a vzájemné zkraty a vyvrtáme příslušné otvory vrtákem o průměru 0,8mm. V případě potřeby zvětšíme otvory v DPS podle průměru vývodů použitých součástek.
2.
Osadíme DPS diodami D1 – D4, R2, C5, C6, D8, D9 a kondenzátorem C1, 2 (není umístěn na DPS). Připojíme střídavé napětí 24V na svorky AC1 a AC2 a změříme usměrněné výstupní napětí na C1, 2.
3.
Paralelně k C1, 2 připojíme sériovou kombinaci zelené LED 2 a příslušného rezistoru R1, který spočteme z naměřeného výstupního napětí na C1, 2 a proudu pro danou LED, který najdeme v katalogu. Slouží k indikaci zapnutí zdroje.
4.
Pokud máme ověřenou funkci usměrňovače, přistoupíme k osazení zbytku součástek. Nejdříve osadíme patici pro IO, dále osadíme rezistory, kondenzátory a na závěr polovodičové prvky. Rezistory před osazením přeměříme ohmmetrem.
5.
Potenciometry P1 a P2 připojíme do desky pomocí vodičů o délce cca 150mm.
6.
Výkonový tranzistor T3 přišroubujeme na chladič a připojíme jej z důvodu snadné manipulace vodiči o délce cca 200mm.
7.
Překontrolujeme osazenou DPS a všechny připojené součástky mimo desku. Zkontrolujeme kvalitu pájení a očistíme pájecí pastu (kalafunu) čistým lihem.
8.
Potenciometr P1 vytočíme směrem ke katodě D-ZEN1. Potenciometr P2 nastavíme na střední hodnotu. Připojíme střídavé napětí 24V na svorky AC1 a AC2. Na výstupu SRZ měříme výstupní napětí, které by mělo být cca 23 – 28V.
9.
Vyzkoušíme regulaci výstupního napětí SRZ pomocí P1. Mělo by být od nuly do hodnoty cca 23 – 28V.
10. Na výstupní svorky připojíme voltmetr a zatěžovací rezistor v sérii s ampérmetrem. Přezkoušíme regulaci výstupního napětí potenciometrem P1 a regulaci omezení výstupního proudu potenciometrem P2 a zapíšeme mezní hodnoty. 11. Na SRZ nastavíme potenciometrem P1 maximální výstupní napětí a doregulujeme jej pomocí změny RT1 na přesnou výstupní hodnotu 25Vss. 12. Nastavíme výstupní napětí zdroje na hodnotu 10V, připojíme zatěžovací rezistor a nastavíme odběr proudu ze zdroje na velikost 1A a porovnáme napětí se zátěží a bez zátěže. Výsledné hodnoty zapíšeme do tabulky. Stejné měření provedeme po 10, 20 a 30 minutách, kdy je zdroj stále zatížen. Výsledky zapíšeme do tabulky. Průběžně kontrolujeme oteplení výkonového tranzistoru T31 upevněného na chladiči. Dokončený a proměřený zdroj vestavíme do krabice vhodného rozměru. 13. Vypnutí zdroje se provádí na sekundární straně transformátoru vypínačem. Pokud nebude zdroj delší dobu používán, doporučujeme jej vypnout ze síťové zásuvky. 14. Po vestavbě do krabice a zapojení příslušných kabelů k výstupním svorkám zapojíme přepínač měření U a I, ke kterému vyrobíme pomocnou DPS a osadíme ji příslušnými rezistory a odporovými trimry Ru1, Ru2, Ri1 a Ri2. Odporové trimry Ru1 a Ri1 nastavíme do střední polohy. 15. Po montáži a připojení měřicího přístroje na přepínač měření U a I připojíme na výstup zdroje kontrolní měřicí přístroje. Na výstupu SRZ nastavíme na kontrolních přístrojích výstupní napětí 10V a výstupní proud 1A. Pomocí odporových trimrů Ru1 a Ri1 nastavíme na vestavěném měřicím přístroji v poloze přepínače „měření U“ – napětí 10V a v poloze přepínače „měření I“ – proud 1A. Překontrolujeme nastavení měření napětí a proudu pomocí vestavěného měřidla pro celou stupnici. 16. Dokončíme úpravu kabeláže SRZ, překontrolujeme upevnění všech mechanických prvků. Po dokončení elektrické a mechanické montáže, proměření a nastavení zdroje provedeme popis předního panelu samolepicími štítky s vhodným popisem. Na závěr uzavřeme skříň SRZ horním krytem přišroubovaným čtyřmi vruty, které současně slouží k upevnění nožiček přístroje. 17. Provedeme proměření SRZ dle zadání „Ročníkové práce“ a vyhotovíme „Předávací protokol“.
PŘEDÁVACÍ PROTOKOL K ROČNÍKOVÉ PRÁCI PRO 2. ROČNÍK Stabilizovaný regulovatelný zdroj Příjmení a jméno:
UVS:
ŠKOLNÍ ROK: 2016 / 2017
Odevzdáno dne:
VÝSLEDKY MĚŘENÍ - Zatěžovací zkouška pro regulovatelný zdroj: Minimální napětí na zdroji při zatížení Bez zatížení
Maximální napětí na zdroji při zatížení
[mV]
[V]
Výstupní zatížení 500 mA
----------------------------------
[V]
Výstupní zatížení 900 mA
----------------------------------
[V]
Nastavte požadované výstupní napětí bez zatížení, proveďte zatížení výstupu na požadovaný výstupní proud a výstupní napětí změřte za určitou dobu t: t=0 min Uvýstupní = 5 V Ivýstupní = 0,5 A Uvýstupní = 10 V Ivýstupní = 0,9 A
t=2 min
t=5 min
t=15 min
t=30 min
[mV]
[mV]
[mV]
[mV]
[mV]
[mV]
[mV]
[mV]
[mV]
[mV]
Zkouška přesnosti vnitřního měřidla: 5V Unastavené Uskutečné Chyba měřidla
10V [mV] [mV] [%]
0,25A Inastavené Iskutečné Chyba měřidla
15V [mV] [mV] [%]
0,5A [mA] [mA] [%]
20V [mV] [mV] [%]
0,75A [mA] [mA] [%]
1A [mA] [mA] [%]
Další body pro hodnocení při odevzdání práce: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Zajištění přívodní šňůry proti vytržení odlehčovací sponou K transformátoru použít pojistku správné velikosti – na sekundárním vinutí Propojovací vodiče svazovat do svazku, nebo použít ploché vodiče V jednom svazku nesmí být vodiče (230V) a ostatní vodiče malého napětí Žádný svazek se nesmí dotýkat chladiče, transformátoru, diod, rezistorů. Prověření polarity všech kondenzátorů, diod, tranzistorů a IO
Měření bylo provedeno těmito měřidly (druh a výrobní číslo):
[mV] [mV] [%] [mA] [mA] [%]
