Wyjście Spis treści Poprzedni Następny
Prezentowane materiały są przeznaczone dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych. Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek Konsultacja: Wojciech Grodowski, mgr inż. Janusz Wałaszek |
©2015 mgr
Jerzy Wałaszek
|
Tematy pokrewne | Podrozdziały | |
(w budowie) |
Bateria elektryczna Zasilacz bateryjny 4,5V Zasilacz bateryjny 3 x AAA Akumulatorki Zasilacz akumulatorkowy 4,8V Zasilacz ATX |
Pierwszym urządzeniem, które powinniśmy sobie skonstruować, jest zasilacz do układów cyfrowych. Bez zasilacza niczego nie uruchomimy. Później w charakterze zasilacza będziemy stosowali programator USBisp, jednakże dobrze jest posiadać osobne źródło zasilania. Zaczniemy od najprostszych, bateryjnych zasilaczy. Na końcu podamy wskazówki budowy zasilacza elektronicznego.
Zasilacz do urządzeń cyfrowych powinien dawać napięcie zbliżone do 5V. W standardzie TTL tolerancja napięcia wynosi od 4,75 do 5,25 V. Tak było kiedyś. Obecne układy tolerują duży zakres napięć zasilających (od 1,8V do 7V).
Projekt nr 1: zasilacz bateryjny 4,5V |
|||||||||||||||||||||||||||||
Zaczynamy pierwszą konstrukcję w naszym małym
warsztacie elektronicznym. Będzie to prosty zasilacz o napięciu
4,5V zbudowany ze zwykłej baterii płaskiej. Oto co będziesz
potrzebował:
Z gniazda goldpin odcinamy fragment na dwa wtyki. Robi się to bardzo prosto: ostrym nożykiem nacinamy gniazdo po obu stronach na wysokości trzeciego pinu (jest tracony), po czym delikatnie odłamujemy. Krawędzie wyrównujemy nożykiem i papierem ściernym.
Końcówki baterii wyginamy, tak aby były nieco zaokrąglone na
zewnątrz. Wtedy otrzymamy lepszy styk, gdyż będą sprężynować i
dociskać się do powierzchni styku. Przygotowujemy kawałek płytki
miedziowanej o rozmiarze około
Na płytce nożykiem i linijką nacinamy rowek po stronie miedziowanej. Rowek powinien wypaść pomiędzy elektrodami baterii. Rowek musi oddzielać elektrycznie oba obszary miedzi. Płytkę dokładnie oczyść drobnym papierem ściernym.
Do płytki przystawiamy wycięty wcześniej kawałek gniazda goldpin, tak aby rowek wypadał pomiędzy jego końcówkami. Gniazdo delikatnie przylutowujemy do miedzi na płytce. W tym celu dobrze jest pokryć obszar lutowany roztworem kalafonii w rozpuszczalniku nitro lub denaturacie. Wtedy cyna się równo rozpłynie i otrzymamy ładny lut.
Gdy gniazdko będzie dobrze przylutowane, odginamy je delikatnie pod katem prostym w stosunku do płytki.
Teraz wystarczy czymkolwiek przytwierdzić naszą płytkę do baterii 4,5 V (pamiętaj, aby szczelina wypadała pomiędzy elektrodami, inaczej stworzysz zwarcie i bateria bardzo szybko się rozładuje). Do tego celu da się zastosować zwykłą gumkę aptekarską (recepturkę) lub taśmę izolacyjną (a nawet plaster opatrunkowy, co pozostawiam już twojej inwencji). Na płytce zaznacz plus i minus. Do plusa podłączaj zawsze kabelek czerwony, a do minusa czarny.
Jak wyczerpiesz baterię, to rozcinasz taśmę, kupujesz nową baterię i ponownie montujesz swój "zasilacz". Proste, ale skuteczne. |
Projekt nr 2: zasilacz bateryjny 3 x AAA |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Ten projekt dotyczy zasilacza z 3 bateryjek
paluszkowych AAA. Oto lista potrzebnych elementów:
Z gniazda goldpin odetnij segment na dwa wtyki. Ponieważ będzie on klejony do pojemnika, przetrzyj go z jednej strony grubszym papierem ściernym, aby powierzchnia była bardziej chropowata – klej lepiej przylgnie.
Pojemnik na baterie AAA może posiadać wyprowadzone dwa przewody (korzystniejsza dla ciebie wersja) lub styki, do których przewody należy przylutować. W tym drugim przypadku przylutuj przewód do pierwszego wyprowadzenia.
Następnie przeciągnij ten przewód na drugą stronę pojemnika. Na spodzie powinien znajdować się przeznaczony na to rowek.
Teraz do drugiego wyprowadzenia przylutuj drugi przewód. Przewody odetnij równo mniej więcej centymetr od krawędzi pojemnika.
Z końców przewodów ściągnij izolację na długości 3mm. Przewody przylutuj do odciętego segmentu gniazdka goldpin (strona zmatowiona papierem ściernym powinna być zorientowana w kierunku pojemnika).
Przygotuj niewielką ilość Poxipolu (lub innego mocnego kleju, jednak zainwestuj w Poxipol, gdyż oddaje nieocenione usługi w konstrukcjach amatorskich). Papierem ściernym przetrzyj miejsce klejenia na obudowie, aby było chropowate.
Posmaruj klejem spód segmentu goldpin i przyklej go z boku do pojemnika baterii. Dobrze jest użyć czegoś do chwilowego przyciśnięcia segmentu – ja wykorzystałem zwykłą gumkę. Poxipol wiąże po około 10 minutach. Zostaw wszystko na pół godziny dla pewności.
Zasilacz gotowy. Wystarczy włożyć do niego 3 paluszki i już można zasilać układy cyfrowe. Zaznacz sobie na segmencie goldpin plus zasilania. Tam zawsze podłączaj przewód czerwony, do drugiego otworu wkładaj wtyczkę przewodu czarnego.
|
Akumulatorki |
||
Akumulator jest urządzeniem podobnym w działaniu do
ogniwa galwanicznego. Pod wpływem reakcji chemicznej są w nim
uwalniane elektrony, które tworzą prąd elektryczny. Różnica jest
taka, że w baterii reakcja chemiczna nieodwracalnie zużywa
elementy składowe. W akumulatorze elementy te daje się
regenerować w procesie ładowania, czyli magazynowania energii
wewnątrz akumulatora. Oczywiście regeneracja nie jest
stuprocentowa. Po pewnej liczbie cykli ładowania-rozładowania
akumulator zużywa się i ma coraz mniejszą pojemność. Zwykle
jednak liczba tych cykli wynosi od kilkuset do kilku tysięcy.
Pod względem budowy zewnętrznej akumulatory przypominają zwykłe baterie. Po obu końcach mamy bieguny: dodatni i ujemny. Różnicę można zauważyć na etykiecie, na której pojawia się informacja o maksymalnej pojemności akumulatora. Na przykład, akumulatorek pokazany powyżej posiada pojemność 800mAh. Ah to tzw. amperogodzina, czyli prąd o natężeniu jednego ampera płynący przez jedną godzinę. mAh to miliamperogodzina, czyli 1/1000 amperogodziny. Zatem po pełnym naładowaniu nasz akumulatorek może dostarczać prąd o natężeniu 0,8A przez 1 godzinę. Jeśli pobierany prąd będzie mniejszy, to czas się odpowiednio wydłuża. Np. przy prądzie o natężeniu 0,1A akumulatorek będzie działał przez 8 godzin.
Do ładowania akumulatorków służy specjalne urządzenie - ładowarka. W ładowarce umieszczamy rozładowane akumulatorki i podłączamy ją do sieci energetycznej. Proces ładowania trwa kilka, kilkanaście godzin. Tutaj mam drobną uwagę. Nie próbuj doładowywać baterii w ładowarce do akumulatorków. Baterie są w środku zbudowane inaczej i ładowanie nic nie da. W skrajnym przypadku taki eksperyment może doprowadzić do "wybuchu" baterii i ochlapania wszystkiego dookoła nieprzyjemną mazią. Zatem, jeśli właśnie to nie jest twoim celem, to daruj sobie oszczędności na bateriach. (Niektórzy konstruktorzy podejmują próby budowy urządzeń do regeneracji baterii alkalicznych i ponoć mają nawet sukcesy na tym polu. Jednakże taki regenerator działa inaczej od zwykłej ładowarki, a zregenerowana bateria nie ma już nigdy takiej samej pojemności jak bateria nowa, więc chyba lepiej zainwestować w normalne akumulatorki) Akumulatorki w porównaniu z bateriami są dosyć drogie. Ich cena zależy głównie od jakości oraz od pojemności i wynosi 6...12 zł. Do tego należy doliczyć koszt ładowarki około 50zł. Jeśli jednak korzystasz często z urządzeń bateryjnych (radyjka, instrumenty muzyczne, układy elektroniczne), to koszt zakupu akumulatorków i ładowarki po pewnym czasie się zwróci. Zmierz swoim multimetrem napięcie akumulatorka.
Dobrze naładowany akumulatorek powinien dawać napięcie około
1,2...1,35V. Ponieważ w trakcie pracy napięcie to spada pod
obciążeniem, przyjmuje się, że akumulatorek paluszkowy daje
zwykle napięcie 1,2V
(jeśli po naładowaniu napięcie jest dużo
niższe, to akumulatorek nadaje się tylko do kosza). Jest
to o około 0,3V mniej od baterii. Co z tego wynika? Jeśli chcesz
zasilać swoje urządzenie elektroniczne napięciem około 5V, to
musisz połączyć szeregowo 4 akumulatorki, co da napięcie
|
Projekt nr 3: zasilacz akumulatorkowy 4,8V |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Wykonanie zasilacza z 4 akumulatorków paluszkowych
jest właściwie zupełnie identyczne jak w przypadku zasilacza z
trzech bateryjek AAA.
Z gniazda goldpin wycinamy segment na dwa piny. Jeśli pojemnik nie posiada wyprowadzonych przewodów, to przylutowujemy dwa przewody do jego końcówek.
Przewody przycinamy, tak aby segment goldpin mógł być później przyklejony do boku pojemnika.
Z końcówek przewodów ściągamy izolację i przylutowujemy je do nóżek segmentu goldpin. Bardzo pomocna przy tej operacji jest lupa z krokodylkami (tzw. trzecia ręka).
Segment goldpin przyklejamy do boku pojemnika. Przewody należy nieco naciągnąć, aby się nie zsuwały (niezłym pomysłem jest ustabilizowanie ich kropelką Poxipolu).
Zasilacz gotowy, wystarczy włożyć do niego akumulatorki i podłączyć układ elektroniczny.
A co będzie, jak się pomylisz i zamiast akumulatorków włożysz cztery baterie AAA? Otrzymasz zasilacz 6V (4 x 1,5V). Układy cyfrowe wytrzymują zasilanie do 7V. Zatem taki zasilacz nie powinien narobić ci szkód. |
Projekt nr 4: zasilacz ATX |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Uwaga: ten projekt dotyczy
urządzenia zasilanego z sieci 240V. Napięcie sieciowe jest
niebezpieczne dla życia. Nieuwaga może zakończyć się porażeniem
i śmiercią. Jeśli nie czujesz się na siłach, nie wykonuj tego
zasilacza samodzielnie. Nie jest on dla ciebie niezbędny.
Wykorzystując stary zasilacz ATX, zbudujemy bardzo dobry zasilacz dający napięcia 3,3V, 5V i 12V. Jest to zasilacz dużej mocy. Z jednej strony to dobrze, z drugiej źle, ponieważ praca z takim zasilaczem wymaga ostrożności, aby czegoś sobie nie upalić.
Za parę groszy kupujesz zasilacz ATX ze starego komputera. Powinien posiadać moc 200...250W. Zasilacz jest kompletnym urządzeniem i nie będziemy nic zmieniać w sposobie jego działania.
Z tyłu obudowy powinien znajdować się wyłącznik oraz gniazdo na kabel sieciowy. Zasilacze ATX wyposażone są również w chłodzący je wentylator. Pamiętaj, aby wszelkie prace wewnątrz zasilacza wykonywać z odłączonym kablem sieciowym. Jeśli tego nie będziesz przestrzegał, to możesz nawet przypłacić życiem budowę tego urządzenia. Zanim otworzysz obudowę, sprawdź, czy zasilacz się nada do naszych celów. Z zasilacza wychodzi wiązka przewodów, którymi były zasilane elementy komputera. Zobaczysz tam trzy rodzaje wtyczek:
Przejdź do wtyczki MPC (ang. Main Power Connector). Spójrz na nią od strony styków (zaczep boczny powinien znajdować się po prawej stronie).
Przewody masy (o potencjale 0V) mają kolor czarny. Jest ich kilka, aby prądy rozpływały się równomiernie. Przewody z napięciem +5V powinny być czerwone (też będzie ich kilka). Przewody żółte przenoszą napięcie +12V. Zlokalizuj przewody z napięciem 3,3V i zapisz sobie ich kolor (na powyższym obrazku są miodowe, lecz w moim zasilaczu miały kolor fioletowy). Za pomocą kawałka drutu zewrzyj styk PS_ON (ang. Power Supply ON = włączenie zasilacza) z dowolną masą. Zapamiętaj kolor przewodu PS_ON. Powinien być zielony, ale nie jest to standard (u mnie był akurat szary). Zwarcie PS_ON z masą powoduje włączenie zasilacza. Podłącz teraz kabel sieciowy i włącz zasilacz. Jeśli usłyszysz szum wentylatora, to wszystko jest w porządku. Jeśli po podłączeniu do sieci nie uruchomił się wentylator, to są dwie możliwości:
Reszta tego projektu dotyczy zasilacza pierwszego typu. Odłącz kabel sieciowy, odkręć cztery śrubki u góry obudowy (schowaj je sobie, bo będą potrzebne) i zdejmij pokrywę górną. Niektóre zasilacze posiadają dławik przyklejony do pokrywy obudowy. Dławik jest połączony przewodem z gniazdem na płytce zasilacza. Odepnij ten przewód, naciskając na wtyczkę z boku i pociągając ją do góry.
Zapewne środek będzie bardzo zakurzony. Przeczyść go szczotką i przedmuchaj. Czynność tą wykonaj na balkonie lub na polu, aby od razu nie zniechęcić do tego projektu reszty rodziny. Szczególnie zwróć uwagę na łopatki wentylatora. Kurz, który się na nich zbiera powoduje, że wentylator nie pracuje równomiernie i wywołuje dosyć duży szum. Wnętrze zasilacza może wyglądać skomplikowanie. Nie przejmuj się, nic nie będziemy tam zmieniać, zajmiemy się tylko przewodami, które wychodzą na zewnątrz. Najpierw jednak ustaw sobie zasilacz tak jak na powyższym zdjęciu i przyglądnij się kondensatorom elektrolitycznym (to takie małe cylindry w kolorze niebieskim). Wszystkie kondensatory powinny posiadać równe, płaskie wieczka. Jeśli któryś jest wybulony (spuchnięty), to nadaje się do wymiany. Jeśli nie umiesz jeszcze dobrze operować lutownicą, to daj sobie spokój z takim zasilaczem, gdyż wymaga on wymiany tych kondensatorów na nowe. U mnie na szczęście kondensatory były zdrowe.
Spójrz teraz na tył obudowy, gdzie znajduje się wyłącznik oraz gniazdko na kabel sieciowy. Starsze zasilacze posiadały jeszcze przełącznik napięcia 110/220V. W Polsce mamy obecnie tylko napięcie 240V. Przełącznik ten jest o tyle niebezpieczny, że ustawienie go na 110V i podłączenie zasilacza do sieci 240V powoduje efektowny trzask, siwy dymek z wnętrza i koniec marzeń o zasilaniu tym sprzętem czegokolwiek.
Dlatego przełącznik napięcia najlepiej usunąć. Odkręć przełącznik i znajdź miejsce, gdzie jego przewody dochodzą do płytki zasilacza. Utnij je zaraz przy płytce, aby nie spowodować przypadkowego zwarcia. Przełącznik możesz sobie zachować na pamiątkę.
Nadeszła pora na wykonanie otworów w bocznej ściance zasilacza na gniazda bananowe. Otwory powinny być w takim miejscu, aby nie kolidowały z wnętrzem zasilacza. U góry ścianki powinno być dobrze. Otworów będzie 5: 2 na masę i po jednym dla napięć kolejno 3,3V, 5V i 12V. Najpierw zaznacz pisakiem miejsce na otwory. Następnie za pomocą gwoździa i młotka napunktuj je, aby wiertło trafiło tam, gdzie trzeba.
Zacznij od wywiercenia małych otworów wiertłem 1...2mm. Następnie rozwierć je do właściwej średnicy (8mm, zależnie od posiadanego typu gniazdek bananowych). Brzegi otworów wygładź iglakami i papierem ściernym, aby nie było tam zadziorów.
Przód obudowy można wykonać z tektury 1mm. Wytnij z niej pasek o szerokości ścianki przedniej i o takiej wysokości, aby zostały zakryte wycięcia w ściance. Na wyciętym kawałku zaznacz pozycję otworów. Robi się to bardzo prosto: wystarczy przyłożyć pasek z od tyłu do ścianki i przerysować otwory ołówkiem.
Otwory wycinamy nożykiem lub wybijakiem do skóry (jeśli coś takiego posiadasz). Rozmiar otworu powinien być tak dobrany, aby bez problemu przechodziło przez niego gniazdko bananowe. Jeśli chcesz wyposażyć swój zasilacz w lampkę sygnalizacyjną, to zakup diodę LED czerwoną o średnicy 5mm oraz opornik 470 omów (zarówno oporniki jak i diody LED opisujemy w dalszych rozdziałach). Do tekturki doklej fragment o kształcie wycięcia w przodzie obudowy. Następnie wybij otwór na diodę LED.
Przytnij krótszą nóżkę diody oraz nóżkę opornika i zlutuj je razem. Tak przygotowana dioda będzie świecić na czerwono po podłączeniu drugiej końcówki opornika do masy, a wolnej nóżki diody do napięcia +5V.
Teraz zaczynamy montaż całości. Przód z tekturki pomaluj na czarno i przylep klejem Butapren do przodu obudowy (Butapren pozwala łatwo lepić papier do metalu). W otwory włóż gniazda bananowe i dokręć nakrętkami od tyłu. Nie zapomnij o podkładkach sprężynujących. Nakrętki dokręcaj z wyczuciem, aby nie zerwać gwintu.
Do dwóch pierwszych gniazdek przylutuj dwa przewody czarne. Odcinasz je na odpowiedniej długości z wiązki przewodów, które wychodzą z zasilacza. Jeśli używasz diody LED, to do pierwszego gniazdka przylutuj końcówkę opornika, a do nóżki diody przylutuj jeden z przewodów czerwonych. Wyszukaj w wiązce przewód PS_ON, przytnij go wraz z przewodem czarnym i zlutuj je razem (jest to warunek włączenia się zasilacza). Do pozostałych wtyczek przylutuj przewody: 3,3V (zapamiętany kolor), 5V (czerwony) i 12V (żółty). Pozostałe przewody z wychodzącej wiązki odetnij delikatnie przy płytce i schowaj je sobie. Powierzchnie lutów owiń dokładnie taśmą izolacyjną.
Zasilacz jest gotowy. Załóż górę obudowy (jeśli wewnątrz jest dławik, to podłącz go do gniazda na płytce zasilacza), przykręć ją śrubkami. Podłącz kabel sieciowy i włącz zasilacz. Jeśli nie popełniłeś pomyłki, to zasilacz zacznie od razu pracować. Aby podłączać do niego urządzenia, zrób z przewodów w odciętej wiązce kable zasilające. Krokodylki i wtyczki są tak skonstruowane, że nie trzeba nic lutować. Wystarczy zacisnąć lub dokręcić śrubką. Nie zapomnij opisać gniazdek na płycie czołowej. Jeszcze raz zwracam uwagę: zasilacz ma dużą moc. Podłączając do niego urządzenie zawsze sprawdzaj, czy nie ma zwarć (szczególnie dotyczy to napięcia 3,3V). Co prawda zasilacz ATX posiada zabezpieczenie przeciwzwarciowe, ale prąd zwarciowy może być bardzo duży. |
I Liceum Ogólnokształcące |
Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl
W artykułach serwisu są używane cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać,
zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe