Bangun Catu Daya 15V Ganda Menggunakan Modul Rak untuk Di Bawah $50: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Pengantar:

Jika Anda seorang penghobi yang berhubungan dengan audio, Anda akan terbiasa dengan catu daya rel ganda. Sebagian besar papan audio berdaya rendah seperti pre-amp membutuhkan di mana saja dari +/- 5V hingga +/- 15V. Memiliki catu daya tegangan ganda membuatnya lebih mudah saat membuat prototipe desain atau hanya perbaikan umum.

Catu daya ini mudah dipasang karena umumnya menggunakan papan modul rak dengan pengecualian papan pengatur, yang harus Anda buat sendiri. Namun ada alasan di balik itu yang akan saya bahas nanti.

Papan regulator yang digunakan menawarkan tegangan dari +/- 1,25V hingga 37V (tergantung pada tegangan input Anda). Saya hanya perlu +/- 15V, jadi catu daya input beberapa volt di atas itu (sekitar 19V) baik-baik saja. Regulator tegangan LM317 dan LM337 juga dapat memompa sekitar 1,5A ea (tergantung pada berapa banyak tegangan yang turun), sehingga nilai arus catu daya input juga harus lebih tinggi dari ini. Itu sebabnya saya memilih dua catu daya laptop untuk memasok tegangan input. Mereka menghasilkan 19V dan sekitar 3.4A, yang lebih dari cukup untuk memasok papan regulator. Belum lagi harganya murah seperti keripik.

Saya juga menginginkan catu daya linier karena mereka umumnya memiliki lebih sedikit riak DC pada output (walaupun tidak seefisien catu daya mode sakelar penuh). Menggunakan catu daya input mode sakelar untuk menurunkan 240VAC ke 19V murah dan efektif. Peralihan mereka juga umumnya di atas pita audio sehingga tidak memengaruhi suara catu daya yang masuk ke benda uji Anda. Regulator linier akan menyaring sebagian besar riak DC sisa. Jadi, Anda cukup mendapatkan yang terbaik dari kedua dunia.

Meteran yang digunakan dapat mengukur tegangan dan arus (0-100V dan 0-10A), berwarna ganda agar mudah dibaca.

Dengan beberapa modifikasi, Anda dapat mengubah banyak bagian menjadi catu daya atas bangku yang sangat berguna.

Catatan: Satu hal yang tidak dimiliki catu daya ini dan itu adalah kontrol pengatur arus konstan. Regulator LM317/337 sendiri memiliki beberapa perlindungan arus berlebih, namun saya tidak akan menjalankannya terlalu lama dengan cara ini. Itu sebabnya sakelar beban ditempatkan di proyek ini. Jadi jika itu impor, Anda bisa menggunakan papan regulator yang berbeda sesuai dengan kebutuhan Anda.

Langkah 1: Sebuah Kata Peringatan & Catatan Umum

Kabel 240V & Catu Daya Laptop:

Karena proyek ini menggunakan tegangan tinggi (240V), mereka bisa sangat mematikan jika Anda salah. Jika Anda tidak yakin tentang cara menghubungkan komponen tegangan tinggi, atau tidak nyaman bekerja pada peralatan hidup, saran saya adalah untuk tidak mencoba ini. Saya tidak bertanggung jawab jika Anda bunuh diri. Saya tidak ingin mendengar dari Anda setelah Anda meninggal mengatakan Pete, saya menyetrum diri sendiri dan sekarang saya mati - OK??

Sekarang dengan itu dikatakan, Anda memiliki beberapa opsi lain:

1. Cukup gunakan catu daya laptop dalam bentuk yang disediakan dan gunakan beberapa konektor daya DC di bagian belakang kotak. Ini hanya berarti Anda harus mencolokkan dua catu daya laptop - tetapi ini adalah pilihan yang jauh lebih aman. Namun, Anda perlu mencari solusi lain untuk menyalakan meteran LED karena mereka juga memerlukan pasokan terpisah.

2. Anda dapat memasang persediaan laptop di dalam casing, dan cukup potong colokan 240V dan sambungkan langsung ke soket IEC di bagian belakang. Namun, Anda akan membutuhkan kasing yang lebih besar dari yang saya gunakan dan sekali lagi, ia memiliki koneksi langsung jadi masih belum begitu aman..

Meteran Panel LED + Tegangan Pasokan:

Ada beberapa jenis meteran LED di pasaran. Mereka semua pada dasarnya melakukan hal yang sama, namun koneksi mereka tidak selalu sama. Melewati pengukur kawat tidak selalu dijamin. Saat memesan, coba dan dapatkan diagram pengkabelan mereka. Umumnya dua kabel tebal akan menjadi pengukur arus. Tiga lainnya adalah daya meteran (untuk memberi daya pada layar yang berwarna merah/hitam) dan kabel sensor tegangan kuning untuk mengukur tegangan.

Apa yang akan Anda perhatikan dengan meter adalah bahwa mereka memiliki titik bumi atau 0V yang sama (kabel hitam terhubung bersama secara internal). Untuk proyek khusus ini, itu tidak bagus. Inilah sebabnya mengapa meter diberi daya secara terpisah melalui dua papan catu daya kecil (papan modul 240VAC hingga 12VDC). Anda juga harus menggunakan dua papan untuk memberi daya, jika tidak, Anda akan mengalami korsleting output saat menggunakan catu daya. Salah satu alasan penting lainnya adalah bahwa meteran LED memerlukan minimum atau 4,5V untuk dijalankan. Jadi jika Anda menurunkan output ke 1,25V dari papan regulator, meteran tidak akan menyala.

Langkah 2: Daftar Bahan

Ini yang Anda butuhkan. Anda dapat membeli semua ini dari Ebay, Amazon atau Aliexpress. Saya membeli semuanya dari Ebay

- Kotak Plastik (Saya menggunakan kotak instrumen plastik) - $12-15

- 1x Papan Kit Regulator LM317/337 - $10

- Catu Daya Laptop 2x 19V 3.42A - $6,75 ea

- 2x 240VAC ke 12VDC 450mA switch-mode papan transformator step down - $1,50 ea

- 2x Panel Meter Tegangan/Arus 0-100V/0-10A - $3,50 ea (lebih murah dalam jumlah besar dan tersedia dalam berbagai warna)

- 2x 10K ohm pot multi-putaran + kenop yang sesuai - $ 2 ea (Anda dapat menggunakan pot yang disediakan, tetapi multi-putaran lebih mudah diatur)

- Perangkat keras lain-lain dan umum: sakelar 240VAC (saya menggunakan sakelar dengan lampu LED 12VDC), tiang terminal pengikat (6), soket IEC, sekering dan dudukan sekering (3), potongan sudut aluminium kecil (2), penyangga (6), panjang umum kawat dan panas menyusut - mungkin lain $5-10

Catatan 1: Sekering yang digunakan akan tergantung pada seberapa besar arus yang ingin Anda gunakan. Saya akan menyarankan 1-1,5A untuk dua papan regulator dan 0,5A untuk suplai 240V. Anda bisa turun dan Anda tidak akan menggambar 7A dari kedua persediaan.

Catatan 2: Bagian paling mahal dari build adalah kasingnya. Jadi, jika Anda dapat menemukan yang lebih murah atau ingin menggulung sendiri, Anda akan menghemat beberapa dolar.

Catatan 3: Ada beberapa merek panci multi-putar atau presisi yang tersedia Yang dikirim adalah panci bermerek Bochen, yang memiliki kenop khusus yang tersedia dan tidak menggunakan kenop knurl kasar standar. Tidak masalah jenis apa yang Anda gunakan, hanya saja Anda bisa mendapatkan kenop yang sesuai.

Catatan 4: Saya membeli catu daya laptop ini karena harganya hanya sekitar $6ea. Hemat beberapa dolar lagi jika Anda memiliki beberapa yang lama tergeletak di sekitar.

Langkah 3: Skema & Diagram Pengkabelan

Gambar pertama adalah skema asli untuk papan pengatur stok, dengan tutup input dan penyearah disertakan, menggunakan transformator AC 12V-0V-12V untuk memberi daya pada papan (untuk catu daya ini kami tidak menggunakan)

Gambar kedua adalah diagram pengkabelan untuk semua papan individu untuk terhubung bersama

Gambar ketiga dan keempat adalah diagram pengkabelan stok untuk panel meter (saya menggunakan) yang menunjukkan konfigurasi berbeda untuk daya dan ukuran. Pada dasarnya dalam proyek ini, kami menggunakan diagram keempat.

Langkah 4: Catu Daya Laptop

Mengapa Catu Daya Laptop 19V?

Alasan untuk ini adalah bahwa papan regulator awalnya dirancang untuk menjalankan transformator AC 12V ganda (12V-0-12V). Namun, jika Anda melihat biaya salah satunya baik dari ebay atau di toko elektronik lokal Anda - harganya sekitar $30AU. Dua persediaan laptop masuk setengahnya.

Jika Anda ingin tegangan yang lebih tinggi dari regulator, gunakan saja catu daya input yang lebih tinggi. Ingat papan regulator akan mengeluarkan +/- 37V, jadi inputnya bisa beberapa volt di atas itu. Ingat saja, semakin tinggi diferensial tegangan (input ke output), semakin banyak panas yang dihasilkan oleh regulator. Misalnya: jika tegangan input 35V dan output 5V, akan ada banyak panas yang dihasilkan dan Anda mungkin memerlukan heat sink dan/atau kipas yang lebih besar.

Mempersiapkan Perlengkapan Laptop

Untuk bangunan saya, saya mengeluarkan persediaan dari kotaknya karena saya membutuhkannya agar sesuai dengan kotak instrumen. Jika Anda hanya akan menggunakan perlengkapan laptop apa adanya dan menggunakan konektor DC, Anda dapat melewati langkah ini.

Yang perlu Anda lakukan adalah memecahkan kotak plastiknya. Gunakan obeng pipih dan cungkil ujungnya dengan hati-hati sampai bagian atasnya terlepas. Kemudian lepaskan rakitan papan sirkuit.

Di foto ke-2, saya telah mengebor sepotong aluminium sudut dan mengebor beberapa lubang ke sisi pasokan (saya yakin saya menggunakan lubang yang ada di pasokan). Berhati-hatilah agar tidak merusak komponen apa pun saat Anda melakukan ini. Saya juga telah mengebor beberapa lubang tambahan untuk memasang tiang pemasangan padanya dan memasang rakitan ke bagian bawah wadah plastik. Menggunakan sudut membuatnya sedikit lebih kokoh daripada hanya menggunakan tiang pemasangan.

Kabel yang keluar dari papan tampak sedikit ringan, jadi saya telah mengubahnya menjadi kabel yang lebih berat. Lepaskan solder kabel lama, masukkan kabel baru melalui bagian atas papan dan solder di tempat di bagian bawah papan (di belakang saya seharusnya menggunakan pengukur yang lebih ringan tetapi lebih panjang karena sulit memiliki begitu banyak kabel yang terhubung ke titik yang sama).

Persediaan laptop juga memiliki LED daya. Mereka tidak diperlukan, namun Anda dapat menyimpannya jika Anda ingin konfirmasi bahwa setiap persediaan bekerja secara efektif (mereka akan mati jika ada masalah dengan persediaan atau jumlah yang ditarik). Saya menyimpannya agar lebih mudah menemukan kesalahan.

Catatan: Anda harus menggunakan jenis catu daya laptop yang sama. Alasannya adalah bahwa jika voltase keluar sedikit, mereka dapat cenderung menenggelamkan arus ke dalam diri mereka sendiri dan melarikan diri dan kemudian meledak. Secara umum, seharusnya tidak menjadi masalah jika Anda menggunakan persediaan yang sama. Namun, jika Anda khawatir atau menginginkan perlindungan ekstra, Anda dapat menempatkan beberapa dioda daya (seperti IN4004 atau IN5404) dengan bias terbalik di seluruh output dari setiap suplai (jadi katoda ke positif, anoda ke negatif). Ini akan menghentikan setiap pasokan dari menenggelamkan arus apa pun dari tegangan yang sedikit mati atau jika satu catu daya naik sebelum yang lain.

Langkah 5: Membangun Regulator LM317/337 & Tes Awal

Papan regulator tersedia dalam bentuk kit, artinya Anda harus menyoldernya sendiri. Ada beberapa pemasok yang akan menjualnya dalam bentuk pra-rakitan dengan beberapa dolar tambahan. Terkadang, melepas komponen dari jenis papan ini dapat secara tidak sengaja merobek trek. Anda tetap harus menghapus beberapa komponen, jadi sama mudahnya untuk membuatnya sejak awal tanpa komponen tersebut.

Gambar pertama menunjukkan papan yang sudah jadi (seperti apa tampilannya jika Anda membuatnya menjadi stok). Namun foto kedua menunjukkan modifikasi dengan tutup input dan penyearah dilepas. Saya telah menambahkan tautan sebagai gantinya untuk mengubah blok terminal input untuk menerima +/-19V dan mengarahkannya ke input regulator. Anda dapat menyimpan tutup input jika Anda mau, tetapi itu tidak diperlukan karena persediaan laptop cukup bagus.

Anda juga akan mencatat bahwa saya telah memasang terminal untuk lampu daya LED dan juga pot hanya untuk memudahkan melepas papan jika perlu.

Jadi hanya merakit papan seperti dalam instruksi mereka kecuali untuk modifikasi di atas.

Setelah selesai, sambungkan ke catu daya yang berfungsi dan verifikasi output dari setiap tahap regulator. Ingat, jika menggunakan suplai input tunggal untuk menguji, +/- masuk (pada terminal +/0V) +/0V keluar dari papan regulator. +/- masuk (pada terminal 0V/-), 0V/- keluar dari papan regulator. Pastikan Anda dapat menyesuaikan tegangan output (gambar terakhir menunjukkan catu daya uji eksternal).

Langkah 6: Mempersiapkan Kasus

Ukur bagaimana Anda ingin komponen Anda duduk di bagian belakang panel depan dan belakang. Ingat, itu akan kembali ke depan (saya membuat kesalahan itu sendiri). Sebenarnya, saya ingin gambar cermin di panel depan. Tapi untungnya, saya belum menyelesaikan panel belakang, jadi saya membuatnya pas di depan (atau mungkin saya memutarnya sekitar 180 derajat).

Bor lubang menggunakan mata bor kecil terlebih dahulu. Kemudian perbesar dengan mata bor yang lebih besar. Jika Anda tidak memiliki mata bor yang cukup besar (seperti yang saya miliki), Anda dapat menggunakan alat untuk memperbesar lubang (alat yang sangat berguna).

Setelah semua lubang dibor, keluarkan potongan untuk panel meteran dan arsipkan secukupnya sehingga meteran dan soket IEC pas.

Saya juga menambahkan beberapa label ke depan (menggunakan lembar surat). Anda bisa mendapatkannya secara online, atau Anda dapat mencetaknya sendiri di atas kertas printer bening. Kemudian saya hanya menyemprotkan pernis pelindung di atasnya.

Langkah 7: Memasang Perangkat Keras

Setelah panel depan dan belakang sempat mengering, pasang semua perangkat keras di panel depan dan belakang.

Kedua catu daya laptop dapat dipasang di bagian bawah casing. Ingatlah untuk meninggalkan ruang untuk soket, sekering, dan kabel IEC untuk mengalir ke sakelar di bagian depan. Atau, Anda dapat memasang sakelar ke belakang jika Anda mau.

Pasang papan pengatur.

Last but not least, karena catu daya 240V/12V untuk panel meteran tidak memiliki tempat untuk dipasang dengan sekrup, saya telah menggunakan gumpalan silikon untuk menahannya di tempatnya. Pastikan Anda telah menambahkan kabel input dan output terlebih dahulu!

Langkah 8: Menghubungkan Semuanya

Mulailah dengan memasang kabel 240V dari steker IEC ke sakelar dan juga dudukan sekering input. Kemudian sambungkan semua kabel 240V ke dua catu daya laptop dan catu daya papan dua meter. Masukkan sekering dan pada tahap ini, mungkin ada baiknya untuk memeriksa kabel dan power up Anda, hanya untuk memastikan semua tegangan yang keluar dari persediaan laptop sudah benar (masing-masing harus 19V)

Hubungkan pot dan LED ke kontrol panel depan dari papan regulator. Saya telah menggunakan soket dan pin 2-pin untuk memudahkan pembongkaran di papan regulator.

Sekarang hubungkan output dari persediaan laptop dan hubungkan ke input papan regulator. Anda juga dapat menghubungkan daya ke meter. Ingat, bahwa positif dari satu pasokan pergi ke negatif yang lain untuk membuat titik tegangan nol virtual. Sekali lagi, nyalakan dan pastikan voltase seperti yang diharapkan - Anda harus memiliki 38V antara voltase input, +/- 19V antara 0V pada input dan beberapa voltase nominal pada output papan pengatur (tergantung di mana pot diatur).

Hubungkan output papan regulator ke sekering output dan sakelar beban. Hubungkan jalur arus meteran (sesuai diagram pengkabelan) dan kemudian jalur sensor tegangan dari meteran. Masukkan beberapa sekering dan sekali lagi, uji dan lihat apakah meter membaca tegangan. Semoga saja, Anda belum membiarkan asap ajaib keluar!

Catatan: Meteran mungkin adalah hal yang paling sulit untuk dijalankan. Ingatlah bahwa bagian meter saat ini berjalan dari positif ke negatif. Hal yang sama akan terjadi dengan tegangan negatif - ia mengalir dari 0v ke tegangan negatif!

Langkah 9: Penyesuaian Pengujian dan Kalibrasi

Setelah Anda memverifikasi bahwa asap tidak keluar, sambungkan meteran yang andal dan periksa voltase keluaran pada keluaran positif dan negatif. Kemungkinan besar Anda akan menemukan bahwa pengukur LED sedikit keluar (seperti pada foto 2 + 4). Karena pengukur ini dapat sedikit keluar di kedua ujung spektrum, kalibrasikan ke voltase yang biasanya paling sering Anda gunakan atau di tengah rentang voltase. Misalnya jika Anda sering menggunakan 12V, kalibrasikan ke 12V. Jika Anda menggunakan antara 5V dan 15V secara teratur, maka kalibrasi pada 10V.

Jika Anda memiliki dua multimeter, Anda dapat melakukan penyesuaian tegangan dan arus bersama-sama. Jika tidak, sambungkan beban nominal ke output, sesuaikan voltase, lalu putuskan meteran dan pasang secara seri dengan catu daya dan tukar kabel multimeter (jika meteran Anda memiliki terminal voltase dan arus terpisah) untuk mengukur arus.

Di bagian belakang panel meter LED, akan ada dua pot trim kecil untuk mengatur tegangan (v-adj) dan arus (i-adj) (lihat foto satu). Biasanya merupakan ide yang baik untuk memuat output dengan resistor saat kalibrasi karena tegangan output mungkin bergerak sedikit saat dimuat.

Jadi sesuaikan v-adj sampai tegangan terbaca sama dengan meteran. Pemangkasnya sedikit sensitif dan belokan kecil dapat melewati tempat yang Anda inginkan. Sabar saja sampai benar

Untuk penyesuaian saat ini, saya akan merekomendasikan menggunakan resistor heat sink besar untuk mengkalibrasi (foto 6). Pastikan itu tidak lebih rendah dari apa yang bisa dikeluarkan oleh persediaan. Setiap sisi papan regulator dapat memasok 1.5A. Kalibrasi di sekitar 1A harus cukup.

Menggunakan hukum ohm V=IxR - jadi (V/I=R) 15V/1A=15ohm. Resistor 15 ohm agak sulit didapat sehingga resistor 2x 8ohm secara seri akan menghasilkan 16ohm. Ukur resistor - dua yang saya dapatkan berukuran 8,3 dan 8,1 ohm = Total 16,4 ohm.

Jadi, masukkan angka lagi (V/R=I) 15V/16.4ohms = 0.914634A - itulah angka yang akan kita kalibrasi. Anda harus menemukan meteran harus menampilkan ini serta pemeriksaan ganda meteran Anda.

Anda juga harus menghitung daya yang dimasukkan ke dalam resistor karena Anda tidak ingin mereka menggoreng! Jadi, hukum ohm lagi P=VxI - 15Vx0.91463=13.72W. Pastikan resistor Anda masing-masing lebih besar dari nilai ini - 25W bagus. Saya telah menggunakan beberapa 100W yang merupakan emas (lihat foto 6). Anda bisa mendapatkannya dari ebay dengan harga sekitar $8 untuk dua orang.

Untuk mengukur arus yang keluar dari catu daya, Anda harus memasang meteran secara seri dengan catu daya dan resistor beban. Tidak masalah apakah meteran pertama atau resistor, pastikan arus yang mengalir melalui meteran positif ke negatif (jadi terminal positif & 0V - positif/negatif pada terminal arus multimeter). Sisi negatif dari suplai harus diukur dari 0V ke negatif dengan positif meter menuju 0V dan negatif meter menuju negatif dari catu daya. Jika itu hanya membingungkan Anda - lihat foto terakhir.

Setelah terhubung, Anda akan melihat tegangan dan arus pada meteran panel depan. Sesuaikan pot saat ini di bagian belakang meteran panel hingga terbaca sama dengan multimeter Anda. Jika Anda memiliki dua meter, miliki satu untuk mengukur arus (secara seri) dan satu untuk mengukur tegangan (secara paralel).

Sekarang Anda baik untuk pergi.

Langkah 10: Pikiran Terakhir

Sementara semuanya cocok dalam kasus ini, saya bisa bermain-main dengan tata letak internal sedikit dan mungkin memindahkan soket IEC untuk memungkinkan dua persediaan laptop untuk duduk 90 derajat ke tempat mereka saat ini. Tata letak seharusnya juga dicerminkan, karena saya biasanya suka semuanya bergerak dari kiri ke kanan. Saya telah menyertakan sketsa tentang apa yang berpotensi harus saya lakukan.

Saya menggunakan kabel 7.5A 240VAC dari kabel listrik (karena itulah yang saya letakkan di sekitar). Karena ini adalah ruang yang terbatas, saya mungkin harus menggunakan kawat pengukur 240V yang lebih ringan karena proyek ini tidak menarik banyak arus.

Saya juga tidak memperhatikan bahwa salah satu sekrup kasing masuk langsung ke tempat sakelar 240V berada. Dalam retrospeksi saya seharusnya memindahkan sakelar sedikit dan mungkin harus memasang dudukan sekering 240V di panel depan juga untuk menghindari kabel yang tidak perlu. Dengan sedikit menyeret, saya mungkin bisa menempatkan pemegang sekering keluaran di panel depan juga, tapi panel depan sudah cukup ramai.

Pada akhirnya, ia memasok +/- 15V yang saya butuhkan, mudah disesuaikan, andal, dan menggunakan suku cadang yang tersedia.

Proyek masa depan

Saya juga punya catu daya ganda 0-30V/3A lainnya dalam pengerjaan, meskipun ini mungkin berakhir sebagai dua catu daya terpisah (sekali lagi tergantung pada jarak). Yang ini memang memiliki fitur arus konstan. Saya membeli papan ini pada saat yang sama karena saya tidak dapat memutuskan mana yang saya inginkan, jadi saya mendapatkan keduanya!

Ada juga yang menjadi induk dari semua catu daya - catu daya tegangan rendah/tinggi ganda menggunakan dua papan pengatur per sisi (4). Ini akan beralih dari kisaran rendah 0-30V ke kisaran tinggi 30-90V dan 5A! Ini akan digunakan untuk menguji papan penguat daya tegangan ganda. Sekali lagi, itu mungkin berakhir sebagai dua catu daya terpisah tergantung pada jarak.