Портативная Электронная Нагрузка Для Быстрого Тестирования
Всем привет, это Денис и вы на канале Den Electro. Сегодня я покажу как сделать вот такое интересное устройство. Это портативная, переносная электронная нагрузка. Она сделана в максимально компактном исполнении, чтобы её можно было быстро достать, быстро включить, быстро испытать блок питания или аккумулятор и быстро убрать.
Её можно переносить в кармане, а работать она будет от Power банка. На короткий промежуток времени электронная нагрузка может рассеивать до 100 Вт тепла. На продолжительное время от 15 до 20 Вт. Моя электронная нагрузка будет собрана по этой схеме. На территории СНГ Она очень известна.
Можно сказать, что она стала уже классической. Первый раз была представлена в журнале радио за 2005 год. Ссылку на скриншот этой статьи я оставлю в описании. Если кому-то интересно и хочет подробно ознакомиться с работой этой схемы, то может её скачать. Схема состоит из одного десятка деталей, использована одна микросхема lm358 - это двойной операционный усилитель. А силовая часть собрана на полевом транзисторе IRF3205.
Испытуемый блок питания подключается слева. Его напряжение должно быть не больше рабочего напряжения используемого транзистора. Предельно допустимое напряжение для irf 3205 55 Вольт. Значит я могу подсоединять блоки питания с напряжением 55 Вольт. Максимальный ток который можно пропускать через этот транзистор заявлен в 110 Ампер.
Но это только при температуре 25°С. Чтобы охладить транзистор до такой температуры вам понадобится жидкий азот. В даташите есть вот такой график в котором отображается зависимость тока от температуры Чем больше у транзистора температура тем меньше пропускной ток. Иначе транзистор может сгореть. Также по даташиту IRF3205 может рассеивать на себе до 200 Ватт тепла.
Для такой маленькой штучки это очень много. Это будет работать только при очень хорошем охлаждении. Поэтому каждый раз подавая напряжение на электронную нагрузку надо считать в уме сколько тепла рассеивает. Если я к примеру подаю 20 Вольт и ток будет 5 Ампер, то значит транзистор будет рассеивать на себе 100 Вт тепла.
И наоборот, я могу сделать напряжение 5 Вольт, а ток будет 20 Ампер и мощность будет точно такаяже. Но этими характеристиками лучше не пренебрегать так как очень часто сейчас встречаются поддельные транзисторы и не факт что ваш транзистор выдержит все заявленные характеристики. Пусть даже вы обеспечите хорошее охлаждение. Схема электронной нагрузки работает по принципу стабилизатора тока. К примеру если я выставлю нагрузочный ток в 1 Ампер и с испытуемого блока питания подам 10 Вольт, а затем начну увеличивать напряжение, либо уменьшать. То ток будет оставаться на выставленном уровне.
Регулировка тока осуществляется при помощи переменного резистора R5. Чем больше его сопротивление, тем больше будет нагрузочный ток. Если он выкручен на минимум и его сопротивление 0 Ом, то и ток будет минимальным. Измерение тока производит микросхема lm358. Это происходит на резисторе R1, сопротивлением 0,1 Ома.
В этой схеме он используется в роли шунта. Резистор должен быть мощным чтобы не сгореть от большого тока. Каждый будет подбирать его индивидуально для своей электронной нагрузки. У меня этот резистор будет небольшим так как максимальный ток который будет использоваться в моей электронной нагрузке будет всего 3 ампера. Для работы схемы нужно отдельное питание.
электронная нагрузка должна работать от стабилизированного напряжения. У меня это 12 Вольт. Под свой девайс схему я немного изменил. Переменный резистор на 220 кило Ом заменил на 2,2 мега Ома. Последовательно с ним добавил подстрочный переменный резистор на 220 кило Ом. Этим резистором ограничивается максимальный ток электронной нагрузки.
Для стабилизации входного напряжения я использовал микросхему lm7812. Из неё будет выходить 12 Вольт, а на её вход будет подаваться 14 Вольт. Также от напряжения 14 Вольт я запитаю небольшой вентилятор для охлаждения электронной нагрузки и небольшую светодиодную подсветку. Для отображения тока и напряжения в электронную нагрузку будет установлен вольтамперметр. Это обычный китайский вольтамперметр.
Хорошо известен всем радиолюбителям. У него всего пять проводов. Два толстых - чёрный и красный.
И три тонких - красный чёрный и жёлтый Тонкий чёрный провод я подключал. Если электронная нагрузка будет использоваться без вольтамперметра, то как и в журнале испытуемый блок питания будет подключаться сюда. А если с вольтамперметром, то испытуемый будет подключаться сюда. Плюс остаётся там же, а вот минус пойдёт через вольтамперметр. В остальном схема осталась точно такой же как в журнале радио.
Шунт сопротивлением 0,1 Ом я сделаю из де резисторов. Сопротивление каждого из этих резисторов по одному Ому. Резисторы будут спаяны параллельно, поэтому общее сопротивление получится как раз такое как мне нужно. Резисторы совсем маленькие их мощность всего по 125 милиВатт.
Но при параллельном соединений ток в 3 Ампера они легко выдержат. Транзистор, микросхема и её обвязка будут располагаться на вот такой алюминиевой пластине. Она будет выступать в роли радиатора.
Для охлаждения основного радиатора к нему прикручен круглый радиатор с рёбрами на котором установлен кулер. Между обоими радиаторами также намазана термопаста. Транзистор к радиатору притянуть болтом и под ним естественно находится термопаста.
Сток транзистора напрямую соприкасается с радиатором оэтому чтобы не замкнуло на него я наклеил изоленту. Корпус будет сделан из старого мультиметра. Чтобы вольтамперметр вставился на то место где был дисплей надо увеличить окно при помощи кусачек и напильника.
внутри всё лишнее надо демонтировать и максимально освободить место. В задней крышке надо сделать тоже самое и сделать очень много отверстий. через них горячий воздух будет выходить наружу В корпусе от мультиметра радиатор со всей схемой разместился вот так. Это подстрочная резистор на 220 килоОм, это шунт из десяти резисторов, это светодиодная подсветка и стабилизатор напряжения 7812. Нагревается он не сильно, поэтому радиатор для него здесь не нужен. Помимо всего этого осталось ещё много проводов.
Этот провод с красным крокодилом будет подключаться к плюсу испытуемого блока питания. Чёрный к минусу того же блока питания. По этому проводу будет идти питание для работы электронной нагрузки. Это переменный резистор на 2 мегаОма для настройки тока.
Красный и чёрный провод пойдут на вольтамперметр. по ним будет проходить ток который мы будем измерять. И оставшийся разъём с проводами подключаю туда же на вольтамперметр.
Теперь остаётся самое сложное - затолкать это всё внутрь чтобы ничего не развалилось и всё работало. Корпус я закрыл. Хорошо что у него по бокам есть много защёлок, поэтому его половинки не расходятся. Теперь на переменной резистор надо накрутить гайку чтобы он плотно держался. Провода которые подключаются к вольтамперметру вывел пока наружу. Их надо будет подсоединить к плате и вставить вольтамперметр в окно корпуса.
На обратной стороне осталось вставить крышку батарейного отсека. Толстые провода чёрный и красный были соединены вместе пластмассовым разъёмом. Он был слишком высоким и из-за него вольтамперметр не до конца вставлял в корпус. Его пришлось разломать и оставить только металлические наконечники. Ещё полчаса работы и всё прибор полностью готов. На отверстия от проводов я приклеил пуговицы, а ручку регулятора тока сделал из колпачка от зубной пасты.
Ручки под такой регулятор у меня были, но они очень большие. Сзади я вставил крышку. После установки вольтамперметра половинки корпуса немного разошлись, но держатся. Если они когда-нибудь сломаются можно будет закрутить мелкие саморезы.
В целом выглядит классно, мне очень нравится. Теперь всё готово можно включить и посмотреть как работает прибор. На питание подаю 14 Вольт. Вентилятор закрутился, светодиодный индикатор загорелся, пока работает отлично.
Синий светодиод рядом с вентилятором тоже работает. Кстати говоря вентилятор получился очень шумный, но видимо это связано с тем, что он очень высокооборотистый и для своих размеров дует совсем неплохо. Для первой проверки подсоединю старый аккумулятор. Он сильно разряжен напряжение на нём сейчас чуть больше 10 Вольт.
Вращая регулятор ток начинает увеличиваться и напряжение на аккумуляторе под действием нагрузки начинает проседать. Но это из-за того что он сильно слабый. Но уже видно, что электронная нагрузка работает как надо. Теперь испытаю нагрузку по-настоящему подключу её к какому-нибудь блоку питания. Блок питания подключён к электронной нагрузке сейчас через этот мультиметр. Блок питания за кадром он уже включён в сеть и теперь я включаю электронную нагрузку.
На вольтамперметре видно, что с блока питания я сейчас подаю 10 Вольт. так как регулятор нагрузки сейчас выкручен на минимальное значение то потребления сейчас никакого нет. Но на самом деле электронная нагрузка кое какой ток всё-таки потребляет. Вольтамперметр этого не показывает, но мультиметр видит даже самый маленький ток.
На мультиметре видно, что электронная нагрузка сейчас потребляет 40 милиАмпер - это будет у меня минимальным током. Если нагрузку немного увеличить, то ток подрастёт и вольтамперметр начинает его видеть. Это начинается примерно со 150 милиАмпер.
Если ток меньше то он не совпадает с тем, что показывает мультиметр. Вообще эти дешёвые вольтамперметры очень часто показывают не совсем корректные и ток и напряжение, поэтому к их показаниям я отношусь всегда со скептицизмом. убрав лю ток и уберу мультиметр подключу блок питания напрямую к электронной нагрузке параллельно блоку питания добавлю другой мультиметр он будет показывать напряжение идущее с блока питания по сути дела Это же напряжение будет отображаться и на электронной нагрузке Просто когда напряжение под действием электронной нагрузки начнёт проседать Я хочу чтобы вы поняли что напряжение проседает не в электронной нагрузке ни где-то на её переходах а именно на проводах идущих от блока питания сначала выставлю напряжение 3 в вращают и увеличиваю мощность электронной нагрузки регулировка довольно чувствительная поэтому крутить нужно Осторожно но так как я сейчас хочу сделать ток на максимум то буду крутить очень быстро как я уже и говорил ранее максимальный ток на моей нагрузки будет ограничен током в 3 а напряжение немного посело но это уже проб длинных тонких проводов и блока питания попробую увеличить немного напряжение сначала 5вольт ток остался прежним и 10 Вт ток остался стоять на месте не уменьшился и не увеличился можно было бы поднять напряжение ещ больше Но я боюсь что При таком токе и большом напряжении очень сильно разогреется Убавь ток до 420 ма теперь можно повышать напряжение и заодно также попутно посмотрим на стабилизацию тока 15 в Ток стоит всё также на месте сделаю 20 в Ток также 410 ма в Ток всё ещё стоит на месте и максимальное напряжение которое может выдать мой блок питания 36 в сила тока как была так и осталась на уровне 410 420 ма тут трудно понять так как на вольта амперметре и показания тока немного постоянно прыгают увеличу немного ток выставлю 620 ма и буду понижать напряжение ещё раз хочу убедиться что стабилизация тока отлично работает я опустил напряжение до 1,5 в и ток остался прежним как и раньше ток можно опустить до минимума и напряжение немного восстанавливается если регулятор выкрутить на максимум то при 3 апех с 1,5 в напряжение падает до одного очень хорошо что эта электронная нагрузка работает даже на низкое напряжение если у меня допустим будет мощный Никель кадмиевый аккумулятор у которого номинальное напряжение всего 1,2 в то этой электронной нагрузкой его вполне можно будет нагрузить как я уже сказал ранее рассеиваемая мощность этого девайса небольшая всего 15-20 Вт но сейчас ненадолго попробую выжать из него большую мощность сначала подниму напряжение до 20 в увеличиваю Ток и сделаю его максимальным 3 а получается сейчас на электронной нагрузки рассеивается 60 Вт тепла пока из отверстий в корпусе воздух идёт холодный но в правом нижнем углу там где находится транзистор уже ощущается тепло транзистор очень быстро нагревается но 100° тут ещё нет Я думаю с этой штукой можно испытывать и блоки питания на 100 Вт Только конечно также включать её ненадолго теперь посмотрим сколько электронная нагрузка потребляет тока от напряжения 14 в жёлтый мультиметр показывает ток 143 ма конечно из этого тока львиную долю потребляет вентилятор примерно 10 ма вольтамперметр и всего несколько миам сама схема электронной нагрузки теперь посмотрим что будет если электронная нагрузка будет подключена к какому-нибудь испытуемому блоку питания и во время этого я отключу питание электронной нагрузки с испытуемого блока питания сейчас идёт 10 в и ток нагрузки 3 а отключаю питание электронной нагрузки дисплей по газ кулер остановился А ток нагрузки упал до нуля Теперь снова включу электронную нагрузку опущу ток до минимума чтобы ток был всего лишь 40 ма и переведу вольтамперметр в режим измерения миллиампер также отключаю питание электронной нагрузки и ток снова становится 0 А только После включения электронной нагрузки она снова начинает потреблять ток Это очень хорошо значит электронная нагрузка без напряжения не действует как постоянный резистор как я уже сказал электронная нагрузка будет работать от 14 в чтобы каждый раз с собой не таскать какой-нибудь блок питания она будет запитывать от па банка на 5 в на конце питающего провода электронный нагрузки будет небольшой повышающий преобразователь из 5 В в 14 преобразователь будет втыкать в powerbank Кстати если вы интересуетесь электронными нагрузками то можете посмотреть один из моих старых роликов Там я тоже собирал электронную нагрузку но уже на микросхемах LM 317 это более мощный вариант на 200 Вт но схему можно легко изменить под любую мощность схема также работает по принципу стабилизатора тока но имеет имуществ схема имеет защиту от перегрева защиту от перегрузки по мощности и защиту от превышения тока плюс в том что все эти защиты не надо делать они уже встроены в саму микросхему ссылка на этот ролик будет в правом верхнем углу и в описании на этом сегодня всё ставьте лайки подписывайтесь на мой канал задавайте вопросы если кому-то что-то непонятно и всем пока M
2025-02-20 16:20
