Регулятор напряжения и тока своими руками. Как сделать регулятор напряжения и тока своими руками: пошаговая инструкция

Как собрать простой и мощный регулятор постоянного тока до 20А и 55В своими руками. Какие детали понадобятся для сборки регулятора напряжения и тока. Как правильно собрать и подключить схему регулятора. Какие меры предосторожности нужно соблюдать при работе с регулятором.

Принцип работы регулятора напряжения и тока

Регулятор напряжения и тока позволяет плавно изменять выходные параметры электрической цепи в заданных пределах. Основными элементами регулятора являются:

• Силовые транзисторы — управляют током в цепи нагрузки
• Стабилизатор напряжения — обеспечивает опорное напряжение для схемы управления
• Потенциометры — задают требуемые значения напряжения и тока
• Операционные усилители — сравнивают заданные и фактические параметры

Принцип работы заключается в следующем:

1. На вход подается нестабилизированное напряжение
2. Потенциометрами устанавливаются нужные значения напряжения и тока
3. Силовые транзисторы открываются на величину, обеспечивающую заданные параметры
4. При изменении нагрузки схема автоматически поддерживает установленные значения

Необходимые компоненты для сборки регулятора

Для изготовления простого и мощного регулятора постоянного тока понадобятся следующие детали:

• Силовые транзисторы IRF3205 — 4 шт
• Транзистор IRFZ44N — 1 шт
• Стабилизатор напряжения L7812CV
• Резисторы 10 кОм, 22 кОм
• Переменные резисторы 10 кОм — 2 шт
• Вентилятор 12В 0,07А
• Терморезистор NTC10K
• Радиатор для транзисторов
• Соединительные провода

Дополнительно может потребоваться паяльник, припой и флюс для монтажа схемы.

Пошаговая инструкция по сборке регулятора

Шаг 1: Подготовка радиатора

Начните сборку с подготовки радиатора для охлаждения силовых транзисторов:

1. Выберите алюминиевую пластину подходящего размера
2. Обезжирьте поверхность радиатора
3. Нанесите тонкий слой термопасты на транзисторы
4. Прикрутите транзисторы к радиатору, обеспечив хороший тепловой контакт

Шаг 2: Монтаж силовых цепей

Выполните монтаж силовых цепей регулятора:

1. Соедините стоки всех IRF3205 общей шиной
2. Подключите к истокам транзисторов резисторы 0,1 Ом
3. Объедините свободные выводы резисторов
4. Подключите затворы IRF3205 через резистор 22 кОм

Шаг 3: Сборка схемы управления

Соберите схему управления регулятором:

1. Установите стабилизатор L7812CV на радиатор
2. Подключите переменные резисторы к выводам стабилизатора
3. Смонтируйте IRFZ44N и терморезистор
4. Соедините элементы согласно принципиальной схеме

Шаг 4: Монтаж системы охлаждения

Обеспечьте эффективное охлаждение регулятора:

1. Прикрепите вентилятор к радиатору
2. Подключите питание вентилятора к выходу стабилизатора
3. Установите терморезистор на радиатор для контроля температуры

Шаг 5: Проверка и настройка

Выполните проверку работоспособности собранного регулятора:

1. Подключите источник питания к входу регулятора
2. Измерьте выходное напряжение мультиметром
3. Настройте пределы регулировки потенциометрами
4. Проверьте работу вентилятора охлаждения

Меры предосторожности при работе с регулятором

При эксплуатации самодельного регулятора напряжения и тока необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Не превышайте максимально допустимые значения входного напряжения и выходного тока
• Обеспечьте надежное заземление корпуса устройства
• Не касайтесь открытых токоведущих частей во время работы
• Периодически проверяйте температуру радиатора
• При появлении запаха гари немедленно отключите питание
• Не используйте регулятор во влажных помещениях

Возможности применения самодельного регулятора

Собранный своими руками регулятор напряжения и тока может использоваться в различных целях:

• Зарядное устройство для аккумуляторов
• Лабораторный блок питания
• Регулятор яркости светодиодов
• Управление скоростью электродвигателей
• Стабилизатор напряжения для чувствительной электроники

Широкий диапазон регулировки параметров позволяет применять устройство для питания различной аппаратуры.

Преимущества самодельного регулятора перед готовыми решениями

Самостоятельное изготовление регулятора напряжения и тока имеет ряд преимуществ:

• Низкая стоимость комплектующих
• Возможность точной настройки под конкретные задачи
• Простота модернизации и ремонта
• Отсутствие проблем с поиском запчастей
• Полное понимание принципа работы устройства

При этом самодельный регулятор не уступает по характеристикам многим промышленным аналогам.

Как улучшить характеристики самодельного регулятора

Для повышения эффективности работы собранного регулятора можно выполнить следующие доработки:

1. Установить более мощные силовые транзисторы
2. Добавить цифровую индикацию напряжения и тока
3. Реализовать защиту от короткого замыкания
4. Установить принудительное воздушное охлаждение
5. Добавить возможность дистанционного управления

Это позволит расширить функциональность устройства и повысить удобство его использования.

Как сделать простой и мощный регулятор постоянного тока

Очень простой и мощный регулятор без ШИМ и микросхем можно собрать своими руками на транзисторах. Данное устройство подойдет для регулировки постоянного тока до 20 Ампер при напряжении до 55 Вольт. Такую схему можно с успехом использовать в зарядниках, регуляторах нитей накала и тп.

Детали:

• Транзистор IRF3205 — 4 шт. — http://alii.pub/68qqw8
• Транзистор IRFZ44N — http://alii.pub/5ct567
• Стабилизатор L7812CV — http://alii.pub/68qr7p
• Резисторы 10 кОм, 22 кОм — http://alii.pub/5h6ouv
• Переменный резистор 10 кОм — 2 шт. — http://alii.pub/5o27v2
• Вентилятор DC 12 В 0,07 А — http://alii.pub/68qraf
• Терморезистор NTC10K — http://alii.pub/68qqvn

Изготовление простого регулятора постоянного тока

Схема строится на основе 4-х N-канальных силовых КМОП-транзисторов HEXFET с обратным диодом, имеющих низкое сопротивление в активном состоянии и высокое быстродействие при переключении.

В нее можно установить lm317, IRF3205N либо IRF1405N (если позволяют финансы). Эти полевики имеют большую мощность рассеивания и повышенную рабочую температуру перехода (до 175 градусов Цельсия), поэтому для нормальной работы устройства необходимо заранее позаботиться о хорошем радиаторе.

Найдя подходящую пластину для охлаждения, крепим на ней «мосфеты» (можно использовать термопасту). Для удобства дальнейшей сборки лучше разместить их поблизости друг от друга.

Далее на истоках транзисторов подпаиваем буферные нагрузки. Для этого можно использовать готовые резисторы по 11 Вт 0,1 Ом или самостоятельно намотать катушки толстым проводом, как показано на картинке.

Другие концы нагрузок соединяем между собой общей шиной.

Аналогично соединяем отдельными шинами стоки и затворы полевиков. При этом между истоком и затвором первого транзистора помещаем резистор на 22 кОм. На край радиаторной подложки выводим два провода: один красный от стоков транзисторов (подключается напрямую), второй синий от их затворов (подключается через резистор 10 кОм и потенциометр WL 10 K). Их можно приклеить к радиатору суперклеем.

Шину от стоков подпаиваем на левую ножку (вход) переменного резистора, от затворов через сопротивление – на центральную (выход). Провод с его правой ножки соединяем с синим отводом. Сам потенциометр также можно приклеить к радиатору, но изолируя его корпус от пластины.

Теперь крепим к радиатору стабилизатор напряжения на 12 В (L7812CV) и еще один полевой транзистор (IRFZ44N). Оба компонента тщательно изолируем от подложки (лучше несколько прокладок!).

На полевик подпаиваем подстроечный резистор на 10 кОм (W103). Его вторую и третью ножку крепим к затвору транзистора, первую – к истоку.

Между затвором и стоком IRFZ44N ставим терморезистор 10 кОм. Потом его можно «уложить на корпус одного из «мосфетов».

Синюю шину соединяем с «землей» (в данном случае средней ножкой) стабилизатора L7812CV и истоком IRFZ44N. Красную шину подпаиваем ко входу L7812CV. Далее берем кулер на 12 В (к примеру, DC 12 V 0,07 A) и подключаем его красный провод к выходу стабилизатора L7812CV, черный – к стоку IRFZ44N.

Подав на красную и синюю шины питание (12-25 В) убеждаемся, что вентилятор работает, причем скорость его вращения регулируется резистором W103.

Крепим вентилятор к краю основания радиатора, а между синей шиной и шиной истоков IRF3205N включаем «нагрузку» (пять, соединенных параллельно, автомобильных лампочек на 12 В / 21 Вт).

Подав на красную и синюю шины питание 22 В видим, что лампочки загорелись. Регулировать их яркость можно потенциометром.

При увеличении мощности включается вентилятор. Когда 12 В уменьшается до положения короткого замыкания, вентилятор останавливается.

Чтобы не горели полевики при длительной работе устройства, можно добавить резистор 330-500 Ом между потенциометром и отрицательной линией. Также можно поставить простенькую защиту на реле от короткого замыкания.

Смотрите видео

Как сделать регулировку яркости в светодиодной лампе — https://sdelaysam-svoimirukami.ru/8491-kak-sdelat-regulirovku-jarkosti-v-svetodiodnoj-lampe.html

Регулятор тока и напряжения своими руками

Многие современные приборы имеют возможность регулировать свои параметры, в том числе значения тока и напряжения. За счет этого можно настроить любое устройство в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Для этих целей существует регулятор тока, выпускаемый в различных конфигурациях и конструкциях. Процесс регулировки может происходить как с постоянным, так и с переменным током.

Содержание

Регулятор тока и напряжения

Основными рабочими элементами регуляторов служат тиристоры, а также различные типы конденсаторов и резисторов. В высоковольтных устройствах дополнительно используются магнитные усилители. Модуляторы обеспечивают плавность регулировок, а специальные фильтры способствуют сглаживанию помех в цепи. В результате, электрический ток на выходе приобретает более высокую стабильность, чем на входе.

Регуляторы постоянного и переменного тока имеют свои особенности и отличаются основными параметрами и характеристиками. Например, регулятор напряжения постоянного тока имеет более высокую проводимость, при минимальных потерях тепла. Основой прибора является тиристор диодного типа, обеспечивающий высокую подачу импульса за счет ускоренного преобразования напряжения. Резисторы, используемые в цепи, должны выдерживать значение сопротивления до 8 Ом. За счет этого снижаются тепловые потери, предохраняя модулятор от быстрого перегрева.

Регулятор постоянного тока может нормально функционировать при максимальной температуре 40^{С. Этот фактор следует обязательно учитывать в процессе эксплуатации. Полевые транзисторы располагаются следом за тиристорами, поскольку они пропускают ток лишь в одном направлении. За счет этого отрицательное сопротивление будет сохраняться на уровне, не превышающем 8 Ом.}

Основным отличием регулятора переменного тока является использование в его конструкции тиристоров исключительно триодного типа. Однако полевые транзисторы применяются такие же, как и в регуляторах постоянного тока. Конденсаторы, установленные в цепь, выполняют лишь стабилизирующие функции. Фильтры высокой частоты встречаются очень редко. Все проблемы, связанные с высокими температурами, решаются установкой импульсных преобразователей, расположенных следом за модуляторами. В регуляторах переменного тока, мощность которых не превышает 5 В, применяются фильтры с низкой частотой. Управление по катоду в таких приборах выполняется путем подавления входного напряжения.

Во время регулировок в сети должна быть обеспечена плавная стабилизация тока. При высоких нагрузках схема дополняется стабилитронами обратного направления. Для их соединения между собой используются транзисторы и дроссель. Таким образом, регулятор тока на транзисторе выполняет преобразование тока быстро и без потерь.

Следует отдельно остановиться на регуляторах тока, предназначенных для активных нагрузок. В схемах этих устройств используются тиристоры триодного типа, способные пропускать сигналы в обоих направлениях. Ток анода в цепи снижается в тот период, когда понижается и предельная частота данного устройства. Частота может колебаться в пределах, установленных для каждого прибора. От этого будет зависеть и максимальное выходное напряжение. Для обеспечения такого режима используются резисторы полевого типа и обычные конденсаторы, способные выдерживать сопротивление до 9 Ом.

Очень часто в таких регуляторах применяются импульсные стабилитроны, способные преодолевать высокую амплитуду электромагнитных колебаний. Иначе, в результате быстрого роста температуры транзисторов, они сразу же придут в нерабочее состояние.

Схема регулятора напряжения и тока

Прежде чем рассматривать схему регулятора напряжения, необходимо хотя-бы в общих чертах ознакомиться с принципом его работы. В качестве примера можно взять тиристорный регулятор напряжения, широко распространенный во многих схемах.

Основной деталью таких устройств, как регулятор сварочного тока является тиристор, который считается одним из мощных полупроводниковых устройств. Лучше всего он подходит для преобразователей энергии с высокой мощностью. Управление этим прибором имеет свою специфику: он открывается импульсом тока, а закрывается при падении тока почти до нулевой отметки, то есть ниже тока удержания. В связи с этим, тиристоры преимущественно используются для работы с переменным током.

Регулировать переменное напряжение с помощью тиристоров можно разными способами. Один из них основан на пропуске или запрете целых периодов или полупериодов на выход регулятора. В другом случае тиристор включается не в начале полупериода напряжения, а с небольшой задержкой. В это время напряжение на выходе будет нулевым, соответственно мощность не будет передаваться на выход. Во второй части полупериода тиристором уже будет проводиться ток и на выходе регулятора появится напряжение.

Время задержки известно еще и как угол открытия тиристора. Если он имеет нулевое значение, все входное напряжение будет попадать на выход, а падение напряжения на открытом тиристоре будет потеряно. Когда угол начинает увеличиваться, под действием тиристорного регулятора выходное напряжение будет снижаться. Следовательно, если угол, равен 90 электрическим градусам, на выходе будет лишь половина входного напряжения, если же угол составляет 180 градусов – выходное напряжение будет нулевым.

Принципы фазового регулирования позволяют создать не только регулятор тока и напряжения для зарядного устройства, но и схемы стабилизации, регулирования, а также плавного пуска. В последнем случае напряжение повышается постепенно, от нулевой отметки до максимального значения.

На основе физических свойств тиристоров была создана классическая схема регулятора тока. В случае применения охладителей для диодов и тиристора, полученный регулятор сможет отдавать в нагрузку до 10 А. Таким образом, при напряжении 220 вольт появляется возможность регулировки напряжения на нагрузке, мощностью 2,2 кВт.

Подобные устройства состоят всего из двух силовых компонентов – тиристора и диодного моста, рассчитанных на ток 10 А и напряжение 400 В. Диодный мост осуществляет превращение переменного напряжения в однополярное пульсирующее напряжение. Фазовая регулировка полупериодов выполняется с помощью тиристора.

Схема тиристорного регулятора сварочного тока

Принципы дуговой сварки известны всем, кто сталкивался со сварочными работами. Для получения сварочного соединения, требуется создать электрическую дугу. Она возникает в том момент, когда напряжение подается между сварочным электродом и свариваемым материалом. Под действием тока дуги металл расплавляется, образуя между торцами своеобразную расплавленную ванну. Когда шов остывает, обе металлические детали оказываются крепко соединенными между собой.

В нашей стране частота переменного тока составляет 50 Гц, фазное напряжение питания – 220 В. В каждом сварочном трансформаторе имеется две обмотки – первичная и вторичная. Напряжение вторичной обмотки трансформатора или вторичное напряжение составляет 70 В.

Сварка может проводиться в ручном или автоматическом режиме. В домашних условиях, когда создан регулятор тока и напряжения своими руками, сварочные работы выполняются ручным способом. Автоматическая сварка используется в промышленном производстве при больших объемах работ.

Ручная сварка имеет ряд параметров, подлежащих изменениям и регулировкам. Прежде всего, это касается силы сварочного тока и напряжения дуги. Кроме того, может изменяться скорость электрода, его марка и диаметр, а также количество проходов, требующихся на один шов. В связи с этим, большое значение имеет правильный выбор параметров и поддержание их оптимальных значений в течение всего сварочного процесса. Только таким образом можно обеспечить качественное сварное соединение.

Изменение силы тока при сварке может выполняться различными способами. Наиболее простой из них заключается в установке пассивных элементов во вторичной цепи. В этом случае используется последовательное включение в сварочную цепь резистора или дросселя. В результате, сила тока и напряжение дуги изменяется за счет сопротивления и вызванного им падения напряжения. Дополнительные резисторы позволяют смягчить вольтамперные характеристики источника питания. Они изготавливаются из нихромовой проволоки диаметром 5-10 мм. Данный способ чаще всего используется, когда требуется изготовить регулятор тока. Однако такая конструкция обладает небольшим диапазоном регулировок и сложностями перестройки параметров.

Следующий способ регулировок связан с переключением количества витков трансформаторных обмоток. За счет этого происходит изменение коэффициента трансформации. Данные регуляторы просты в изготовлении и эксплуатации, достаточно всего лишь сделать отводы при намотке витков. Для коммутации применяется переключатель, способный выдерживать большие значения тока и напряжения.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Диммер своими руками: 5 схем сборки самодельного светорегулятора

Диммер своими руками: устройство, принцип работы + как сделать диммер самому

Стабилизаторы напряжения переменного тока: принцип работы + схемы

Сварка медных проводов: технология, аппараты для сварки

Сварка медных проводов инвертором с применением угольного и графитового электрода, и точечным методом

DIY Долговечная схема регулятора напряжения для Raspberry Pi

Raspberry Pi — это простой, удобный и дешевый, но мощный одноплатный компьютер всех времен. Он имеет порты USB для подключения таких устройств, как флэш-накопитель, клавиатура, мышь, порт HDMI для вывода на дисплей, порт 3,5 мм для аудио и несколько контактов GPIO для работы со встроенными проектами, и все они могут питаться от мобильного зарядного устройства.

Вы даже можете сделать его портативным, просто подключив порт мини-USB к зарядному устройству мобильного телефона, чтобы вы могли использовать свой пи на ходу. Но если вы подключите больше USB-устройств и используете контакты GPIO, аккумулятор быстро разрядится. В этом посте я расскажу вам, как я сделал свой собственный блок питания, используя литий-полимерный аккумулятор и стабилизатор напряжения.

О нашем спонсоре – UTSource

Начнем с того, что UTSource является дистрибьютором электронных компонентов в Шэньчжэне и одним из крупнейших дистрибьюторов электронных компонентов в мире.

UTSource начинался как небольшой бизнес, который вырос до более чем 10 миллионов клиентов с объемом продаж около 150 миллионов долларов. С огромной коллекцией различных продуктов, распространяемых на UTSource, она может варьироваться от полупроводников до транзисторов и предоставления услуг по проектированию.

UTSource обещает предоставлять своим клиентам продукцию только самого высокого качества. Вся продукция на парусе считается оригинальной и сертифицированной. Закупается напрямую у производителей и уполномоченных агентов.

Индия. Получите скидку 3000 фунтов стерлингов на McAfee® Total Protection для 10 устройств!

Необходимые вещи

• Raspberry Pi
• Литий-полимерная батарея 12 В
• LM2596S 20083 Модуль регулируемого регулятора напряжения
• Мультиметр
• Кабель Micro USB 9 0020
• Соединительные провода
• Паяльник

Приступим

Шаг 1 – Как заказать качественную продукцию в UTSource?

Заказать продукцию в UTSource очень просто. Первое, что нужно сделать, это зайти на сайт UTSource и создать бесплатную учетную запись!

Что касается категорий продуктов, то в UTSource есть компонент, основанный на категориях, с четким указанием количества компонентов, сгруппированных в каждой категории.

Если вы хотите увидеть подкатегории в каждой из этих категорий, вы можете прокрутить эти основные категории и ниже, вы можете найти подкатегории в каждой основной категории.

Следующее, что нужно сделать, это найти нужный компонент в поле поиска.

Прокрутите страницу вниз, найдите нужный товар и добавьте его в корзину.

После того, как вы добавили все продукты в корзину, вы можете перейти в корзину, чтобы увидеть все компоненты. В корзине вы можете увидеть ориентировочную стоимость различных курьерских служб. Вы также можете добавить или удалить другие товары из корзины.

После того, как вы нажмете «Оформить заказ», вы можете нажать «Оформить заказ». Здесь вы должны указать адрес доставки, а также способ доставки.

Когда это будет сделано, нажмите «Отправить заказ» и завершите платеж. Вот и все! Вы получите товар в указанный срок.

Шаг 2. Установка батареи

Это перезаряжаемые батареи с высоким током разряда, которые используются в основном в проектах по робототехнике. Эти двигатели в основном используются в приводных двигателях, таких как двигатели постоянного тока или серводвигатели, которые потребляют значительный ток из-за своих высоких разрядных свойств.

[AdSense-A]Однако при использовании этих аккумуляторов следует соблюдать особую осторожность. Для зарядки таких аккумуляторов используются специальные зарядные устройства. В нашем проекте мы будем использовать 12-вольтовую батарею LiPo для питания Pi 9.0003

Сначала возьмите зарядное устройство LiPo и зарядите аккумулятор. Следите за тем, чтобы он не находился под прямыми солнечными лучами. Воздействие на аккумулятор прямого тепла может привести к взрыву аккумулятора. Как только аккумулятор полностью заряжен, вы можете подключить его к регулятору.

Шаг 3 – Знакомство с распиновкой USB

Теперь подключите контакты аккумулятора к другой паре проводов, которые должны быть припаяны к входу регулятора. Подключите провод +12 В к +ve In, а провод 0 В к -ve In. Теперь подключите мультиметр к выходу регулятора и медленно поверните ручку регулятора с помощью отвертки. Вы увидите изменение напряжения на регуляторе.

Отрегулируйте напряжение до 5 В +- 1 В, что является наилучшим уровнем напряжения для работы Pi. После проверки уровня напряжения аккумулятор можно отключить.

Шаг 4 – Пайка

LM2596S 20083 Модуль регулируемого регулятора напряжения

Литий-полимерный аккумулятор, который мы используем, может обеспечить напряжение 12 В, тогда как пи работает на 5 В. Подключение платы напрямую к аккумулятору приведет к разрыву вся доска. Поэтому нам понадобится что-то, чтобы преобразовать эти 12 В в 5 В и обеспечить постоянную мощность 5 В для этой схемы. [AdSense-B]

LM2596S 20083 Регулируемый регулятор напряжения — это очень удобный и простой в использовании регулятор напряжения, выходное напряжение которого можно легко регулировать поворотом винта. Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как это сделать.

Посмотреть это видео на YouTube

Теперь припаиваем два провода на выходе регулятора. Мы должны подать эти 5 В на порт micro USB Raspberry Pi. Возьмите старый кабель micro USB и разрежьте его пополам.

[AdSense-B]Теперь припаяйте красный провод (+5 В) к выходу + Ve регулятора, а черный провод (земля) — к выходу 0 В регулятора. Теперь все, что вам нужно сделать, это подключить кабель micro USB к Raspberry Pi и подключить аккумулятор.

Шаг 5 – Подключение дисплея

В зависимости от типа дисплея вам придется внести небольшие изменения в схемы. В этом посте я объясню схемы при использовании двух наиболее распространенных ЖК-дисплеев.

Raspberry Pi 7-дюймовый сенсорный дисплей

Это стандартный простой в использовании сенсорный дисплей от самой Raspberry Pi. Дисплей питается от разъема Micro USB на плате драйвера, который, в свою очередь, питает Raspberry Pi через контакты GPIO. Это устройство plug and play, если у вас установлена ​​последняя версия ОС Raspbian.

Raspberry Pi подключен к дисплею с помощью ленточного кабеля, который подключен к порту DSI. Плата драйвера имеет две функции: включение экрана и преобразование сигналов параллельного дисплея в последовательный сигнал DSI.

Шаги по подключению

• Подсоедините ленточный кабель к задней части платы драйвера. Также подключите сигнальные кабели сенсорного экрана к J4.
• Подсоедините ленточный кабель DSI к плате драйвера, а другой конец подключите к Raspberry Pi.
• Подключите несколько перемычек от 5V платы драйвера к контактам ввода питания на Raspberry Pi.
• Теперь подключите плату драйвера к выходу регулятора напряжения, который мы создали ранее. Плата драйвера будет включать как дисплей, так и Raspberry Pi.

Это наиболее часто используемая дешевая плата дисплея, которая будет работать с Raspberry Pi. Этот также поставляется с платой драйвера, к которой мы подключаем порт дисплея HDMI Raspberry Pi. Если у вас есть конвертер HDMI в VGA, вы также можете использовать его. Эта плата должна быть подключена к отдельному источнику питания постоянного тока 12 В 2 А. Поэтому нам придется добавить дополнительный модуль.

В нашей предыдущей схеме мы использовали только один регулятор. Но здесь мы добавим еще один регулятор, настроенный на выход 12 В, параллельно предыдущему регулятору.

Шаг 6. Проверка самостоятельного источника питания для Pi

Шаги по подключению

• Подсоедините ленточный кабель к задней части платы драйвера.
• Подключите кабель HDMI к плате драйвера, а другой конец — к Raspberry Pi.
• Подключите регулируемое напряжение +5 В к входным контактам питания на Raspberry Pi.
• Подключите +12 В к плате драйвера, которая будет питать экран.

Это позволит Raspberry Pi работать с большой нагрузкой дольше, чем при использовании Power Bank. Этого будет более чем достаточно для питания Pi и устройств, подключенных к порту USB.

Оцените проект

Была ли эта страница полезной для вас? Помогите нам стать лучше, оценив эту страницу.

[RICH_REVIEWS_FORM]

[RICH_REVIEWS_SNIPPET stars_only=»true»]

5V Regulator Design Tutorial — Как это работает, как спроектировать печатную плату Altium

Регулятор напряжения. Узнайте, как сделать стабилизатор на 5 В с помощью конденсаторов, регулятора LM7805 и диода Шоттки, узнайте, как работает схема, а также как собрать печатную плату самостоятельно, как заказать печатную плату и как спаять электронные компоненты платы вместе.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube

Вот что происходит, когда мы подаем высокое напряжение на наши электронные компоненты.

Компоненты сгорят и даже взорвутся. Чтобы остановить это, нам нужен один из них.

Регулятор напряжения. И мы собираемся показать вам, как это работает, как спроектировать и даже превратить его в полностью работающую, профессионально выглядящую печатную плату, которую можно использовать в качестве источника питания и даже заряжать с ее помощью телефон. Вы даже можете скачать копию нашей печатной платы ЗДЕСЬ .

Проектирование схемы

Целью регулятора напряжения является поддержание постоянного выходного напряжения даже при изменении входного напряжения. Почему это важно? Потому что электронные компоненты рассчитаны только на определенное напряжение.

Возьмем, к примеру, этот светодиод, если мы подключим его к 9-вольтовой батарее, он мгновенно разрушится навсегда. Это из-за этого тонкого провода внутри светодиода. Глядя под микроскопом, мы видим, что напряжение протолкнуло через провод слишком много электронов, что привело к его перегоранию. Для защиты светодиода нам нужен резистор. Это уменьшит ток.

Это всего лишь резистор на 10 Ом, который подключен к нашему регулируемому источнику постоянного тока. Когда мы подаем небольшое напряжение, мы видим, что светодиод в порядке, но когда мы увеличиваем его, резистор сгорает, и светодиод разрушается. Таким образом, использование резистора работает хорошо, но напряжение должно оставаться достаточно постоянным. Поэтому нам нужен способ обеспечить постоянное выходное напряжение даже при изменении входного напряжения. Допустим, мы хотим поддерживать постоянное питание 5 вольт постоянного тока и ток, достаточный для зарядки простого дешевого телефона. Мы хотим иметь возможность подключать его к нескольким источникам напряжения, таким как 9вольт или, может быть, 12-вольтовые батареи. Для этого нам нужно использовать компонент интегральной схемы. Есть из чего выбрать, и все они могут работать при разном напряжении, но в результате небольшого исследования мы нашли этот вариант. ЛМ7805.

Может поддерживать постоянное выходное напряжение 5 вольт постоянного тока и силу тока до 1,5 ампер. Этот компонент может быть подключен к любому источнику постоянного напряжения от 7 до 35 вольт. Так что он идеально подходит для наших нужд. Он имеет три контакта. Первый контакт является входом для нерегулируемого напряжения. Контакт 2 — это контакт заземления, а контакт 3 — регулируемый выход 5 вольт. Производитель рекомендует конденсатор на входе и выходе. Отмечается, что входной конденсатор необходим, если регулятор находится далеко от фильтра источника питания. Мы собираемся использовать несколько длинных проводов для подключения батареи, поэтому мы будем использовать рекомендуемый конденсатор 0,22 мкФ. Это электролитический конденсатор. Мы можем использовать версию с немного большей емкостью, но мы не хотим использовать версию с меньшей емкостью. Конденсатор поможет сгладить перебои в подаче питания, а также низкочастотные искажения. В этом простом примере вы можете видеть, что светодиод мгновенно выключается при отключении питания. Но если мы поместим конденсатор параллельно светодиоду, светодиод останется включенным, потому что теперь конденсатор разряжается и питает светодиод.

Таким образом, прерывания практически не влияют на светодиод. Мы собираемся добавить еще один конденсатор параллельно на стороне входа. Это шунтирующий конденсатор. Он расположен очень близко к входному контакту регулятора. Это будет небольшой керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Назначение этого конденсатора — отфильтровывать шумы и высокочастотные искажения от источника питания. Поскольку мы не всегда можем получить идеально ровный источник постоянного тока. Мы также добавим еще один обходной конденсатор на 0,1 мкФ на выходной стороне, а также электролитический конденсатор на 10 мкФ. Это просто типичное значение, используемое для этой цели. Мы могли бы использовать версию с немного более высоким конденсатором, если бы захотели, но это будет работать нормально. Это поможет обеспечить чистый выход на нашей подключенной схеме. Мы также добавим защитный диод на входной стороне. Это поможет защитить схему, если мы неправильно подключим источник питания. Чтобы показать, что это работает, если мы подключим эту лампу накаливания к источнику питания, она загорится. Мы можем поменять местами провода, и он тоже загорится. Если мы поместим диод на красный провод и подключим его к плюсу, он снова загорится. Но теперь, когда мы меняем местами провода, диод блокирует ток, и лампа остается выключенной. Таким образом, мы можем использовать это для защиты цепи. Мы можем использовать выпрямительный диод или диод Шоттки. Здесь вы можете видеть, что мы разместили два светодиода, каждый из которых подключен к диоду другого типа. Когда мы медленно увеличиваем напряжение, мы видим, что светодиод, подключенный к диоду выпрямителя, не такой яркий. Это потому, что этот тип диода имеет большое падение напряжения. Если мы измерим на диоде Шоттки, у нас будет падение напряжения около 0,3 вольта, а на выпрямителе около 0,66 вольта. Поэтому для этого приложения лучше использовать диод Шоттки. Теперь мы можем разместить все эти компоненты на макетной плате, чтобы протестировать их, как мы сделали здесь. И как только мы будем довольны тем, что он работает, мы можем превратить его в печатную плату.

Проектирование печатной платы

Мы будем использовать Altium Designer для этого руководства, так как они любезно спонсировали эту статью. Все наши зрители могут получить бесплатную пробную версию этого программного обеспечения, используя ссылку ЗДЕСЬ . Поэтому откройте Altium Designer и нажмите «Файл», «Новый проект», затем дайте проекту имя. Щелкните правой кнопкой мыши проект и добавьте схему, затем щелкните правой кнопкой мыши еще раз и добавьте плату. Теперь щелкните правой кнопкой мыши схему и сохраните ее. Дайте ему то же имя, что и проект. Затем также щелкните правой кнопкой мыши плату и сохраните ее под тем же именем. Теперь нам нужно добавить компоненты. Мы можем использовать инструмент компонентов с правой стороны, но мы собираемся использовать надстройку, которая немного упростит задачу. Итак, мы находим нужные нам детали, мы используем Mouser, но вы можете использовать кого хотите. Мы нашли конденсатор на 22 микрофарад, поэтому берем этот номер детали, вставляем его в загрузчик библиотеки и нажимаем поиск. Затем он находит компонент, поэтому мы нажимаем «добавить в дизайн». Он поместит компонент в нижний угол, поэтому нам просто нужно переместить его на место. Затем мы переименовываем компонент, чтобы нам было проще. Теперь мы делаем то же самое для другого входного конденсатора, копируем номер детали и ищем его, затем добавляем, перемещаем и переименовываем. Затем мы находим регулятор и добавляем его в нашу конструкцию, а затем находим защитный диод и добавляем его в нашу конструкцию. Кстати, мы используем этот, но мы рекомендуем вам выбрать тот, у которого более высокий предел тока.

Затем мы находим выходной конденсатор, добавляем его и переименовываем. Теперь нам нужно найти клеммы подключения, и мы их тоже добавим. Теперь нам нужен еще один конденсатор на выходе, поэтому мы выбираем существующий, копируем и вставляем его, а затем перемещаем на место. И мы делаем то же самое для типа разъема на входной стороне. Теперь мы просто вращаем компоненты, поэтому выберите входной разъем и нажмите пробел, чтобы повернуть его. Затем мы поворачиваем диод, затем мы можем вращать конденсаторы, но убедитесь, что символ «плюс» всегда указывает на положительный источник питания. Другие керамические конденсаторы не имеют полярности, поэтому эти могут быть обращены в любую сторону, но мы сохраним этот порядок. Затем мы вращаем регулятор, и мы также будем перемещать текст, затем мы вращаем следующий конденсатор и другой конденсатор. А теперь мы просто перемещаем компоненты на место. Теперь щелкните проводной инструмент и начните соединять компоненты вместе, протягивая заземляющий провод к регулятору. Затем мы добавляем к этому проводу символ заземления. Теперь используйте проводной инструмент, чтобы соединить выходную сторону. Теперь добавьте аннотацию для входного источника питания, который является VCC, затем добавьте аннотацию для 5 вольт на стороне выхода и переименуйте это. Затем мы можем добавить текст для «входного напряжения», а также «выходного напряжения». Теперь нам нужно пронумеровать компоненты, поэтому нажмите Tools, Annotation, Annotate Schematic. Затем выберите «Вниз», затем «Вдоль», а затем обновите список изменений, нажмите «ОК», примите изменения и подтвердите их. Затем выполните изменения и закройте. Теперь мы видим, что все компоненты пронумерованы. Далее нам нужно проверить дизайн. Поэтому нажмите «Проект», а затем «Проверить проект». Если мы нажмем «Вид», «Панели», а затем «Сообщения», это сообщит нам, что компиляция прошла успешно и без ошибок. Итак, теперь нажмите на плату и нажмите «Дизайн», а затем импортируйте изменения. Затем подтвердите изменения и нажмите «Выполнить изменения». Компоненты размещены в нижнем углу, просто нажмите на поле и удалите его. Глядя на нашу схему, у нас есть разъем J1 на входе, поэтому мы переместим его. Затем у нас есть диод и конденсатор 1 и конденсатор 2, так что мы также переместим их на место. Затем у нас есть регулятор, затем у нас есть конденсаторы 3 и 4, а затем у нас есть выходной разъем. Теперь мы вращаем компоненты, чтобы проложить маршрут для нашего электричества. Мы можем переключиться в режим 3D, чтобы проверить, как это выглядит. Затем мы можем выровнять компоненты, чтобы улучшить внешний вид. Теперь щелкните здесь и в новом окне выберите механический слой. Щелкните правой кнопкой мыши и создайте новый слой и назовите его Cut Out. Измените настройки, а затем закройте. Теперь выберите свой слой внизу, затем нажмите Edit, Origin и Set. Затем щелкните верхний угол печатной платы. Теперь нажмите Place и Choose Line. Нарисуйте линию вокруг компонентов. Затем, удерживая Shift, нажмите на 4 линии. Затем нажмите «Дизайн», «Форма платы» и «Определить форму». Затем мы также можем увидеть это в 3D. Теперь я просто изменю размер текста, чтобы он не печатался слишком большим. Теперь нажмите на верхний слой и вставьте какой-нибудь текст, и мы назовем это 5 вольт, и мы можем просто повернуть это. Мы также сделаем то же самое для основного текста. Глядя на входную сторону платы, мы только что поняли, что входной разъем расположен неправильно, мы можем видеть это в 3D-виде, мы просто пропустили это ранее, поэтому мы просто исправим это сейчас. Затем мы добавляем землю и текст VCC на плату. Теперь нажмите Route, Auto Route и выберите All. Затем он добавляет наш маршрут на доску. Мы также можем изменить маршрут, если захотим. Теперь мы переходим к инструментам и проверке правил. Нажмите «Выполнить», он загрузит отчет и сообщит нам, что у нас есть две проблемы с зазором между шелком и паяльной мачтой. Мы идем Design, Rules, Silk to Mask, затем меняем значение, нажимаем Apply, Ok, затем снова запускаем проверку правил. Теперь мы видим, что ошибок нет. Теперь мы можем видеть маршрут и в 3D-дизайне. Так что давайте сохраним это. Нажмите на свою схему, а затем нажмите «Файл», «Smart PDF», затем выберите схему. Мы отключаем спецификацию материалов, но вы можете оставить ее включенной, если хотите. Нажмите «Готово», и он сгенерирует PDF-файл с нашим дизайном, закройте его, а затем нажмите «Вывод изготовления», выберите файлы Gerber, а затем выберите проект. Теперь щелкните его и измените его на «Миллиметры», затем на слоях вы можете оставить все как есть, но мы собираемся выбрать все слои и нажать «ОК». Нажмите на структуру папок, а затем свяжите файл, нажмите «Создать», и все. Были сделаны! Мы готовы к печати нашей печатной платы.

Производство печатных плат.

Теперь нам нужно заказать нашу плату. Мы используем JLCPCB, который также любезно спонсировал эту статью. Они предлагают исключительную ценность с 5 печатными платами всего за 2 доллара, посмотрите ЗДЕСЬ . Мы просто меняем пункт назначения и валюту доставки на Великобританию, поскольку именно там мы находимся, но вы можете выбрать свою страну и валюту. Теперь мы просто загружаем наши файлы Gerber, и он произведет предварительный просмотр. У нас есть несколько вариантов настройки продукта, мы выберем количество, а затем оставим все остальное по умолчанию. Затем мы сохраним это в корзину и сразу перейдем к оформлению заказа. Мы можем выбрать вариант доставки по почте, чтобы снизить стоимость, но мы хотим сделать это очень быстро, поэтому мы собираемся заказывать через DHL Express. Затем мы просто отправляем наш заказ, оплачиваем и все. Просто, сделано. Через несколько дней наша печатная плата прибывает по почте из JLCPCB, готовая для сборки. Мы должны сказать, что это выглядит довольно потрясающе, мы очень довольны этой услугой. Не забывайте, что вы также можете бесплатно скачать копию нашей печатной платы ЗДЕСЬ .

Сборка печатной платы

Сборка печатной платы довольно проста. Мы просто раскладываем наши компоненты, и нам нравится размещать их по порядку на этом коврике для пайки. Мы также используем этот держатель, чтобы с ним было немного легче работать.