Poznajemy przyrządy pomiarowe cz6.pdf
(
377 KB
)
Pobierz
1129190 UNPDF
Miernictwo
POZNAJEMY PRZYRZĄDY
POMIAROWE
Zasilacz to podstawowe urządzenie w pracowni
radioamatora. Wiele urządzeń elektronicznych może
być zasilanych wprost ze zwykłej baterii. Jednak
często do zasilania badanego układu potrzeba zbyt
dużego napięcia lub prądu niż bateria jaką dyspo−
nujemy może dostarczyć. Można oczywiście teore−
tycznie otrzymać każde napięcie, łącząc baterie
szeregowo. Gorzej jest, gdy chcemy uzyskać więk−
szy prąd. Stosowanie do zasilania badanych ukła−
dów baterii jest rozwiązaniem kosztownym, szcze−
gólnie wtedy gdy układ nie pracuje poprawnie i pobie−
ra zbyt duży prąd. Nie mając kontroli wartości prą−
du (ograniczenia prądowego) szybko doprowadzi−
my albo do uszkodzenia następnych elementów
układu albo do całkowitego rozładowania baterii.
Do prac serwisowych czy konstrukcyjnych jest
konieczne urządzenie uniwersalne, umożliwiające
regulację napięcia, najlepiej od zera, z jednoczes−
ną kontrolą tego napięcia na wewnętrznym wolto−
mierzu. Podobne wymagania dotyczą prądu. Zasi−
lacz laboratoryjny powinien posiadać zabezpie−
czenie przed poborem zbyt dużego prądu obciąże−
nia i najlepiej gdyby ten prąd maksymalny był re−
gulowany. Warto też móc obserować wartość tego
prądu na amperomierzu zasilacza.
Typowy zasilacz laboratoryjny zapewnia zarów−
no stabilizację napięcia z niego otrzymywanego
jak i prądu. Gdy prąd pobierany przez badany układ
przekroczy ustawioną wartość ograniczenia, czyli
rezystancja obciążenia jaką przedstawia dołączony
do zasilacza badany układ zmniejszy się, zasilacz
przełącza się automatycznie na stabilizację prądo−
wą. Oznacza to, że przez wspomnianą rezystancję
obciążenia płynie prąd o wartości stabilizowanej.
Dalsze zmniejszanie rezystancji obciążenia nie po−
woduje zwiększenia prądu ponad ustawioną war−
tość maksymalną. Rodzaj stabilizacji, przy której pra−
cuje zasilacz jest sygnalizowany zwykle w sposób
optyczny tj. za pomocą żarówek lub diod świecących.
Indywidualne potrzeby użytkowników zasilaczy
są bardzo różne. W wielu przypadkach jest po−
trzebne znacznie większe napięcie, sięgające częs−
to kilkuset woltów i kilkudziesięciu amperów.
Iloczyn wartosci maksymalnych napięcia i prądu
wyjściowego, czyli moc, to podstawowy parametr
zasilacza. Firmy produkujące zasilacze wytwarzają
zwykle jedną lub kilka serii zasilaczy, różniących
się napięciem i prądem maksymalnym, lecz mających
taką samą moc. Na przykład, produkowana nie−
gdyś w Polsce przez firmę Unima rodzina zasilaczy
o mocy wyjściowej 100W liczyła cztery modele o pa−
rametrach: 10V−10A, 20V−5A, 50V−2A i 100V−1A.
Oczywiście napięcie i prąd maksymalny to tylko
dwa, choć najważniejsze, parametry zasilacza. Do
pozostałych należą: współczynniki stabilizacji na−
pięcia wyjściowego i prądu wyjściowego (od zmian
napięcia sieci zasilającej), napięcie szumów i tętnień
przy stabilizacji napięciowej, tętnienia prądu wy−
jściowego przy stabilizacji prądu, niestabilność termicz−
na napięcia i prądu wyjściowego, rezystancja wyjścio−
wa czyli stablizacja napięcia od zmian prądu obciąże−
nia, oraz zakres temperatur pracy zasilacza.
Na
rysunku 1
przedstawiono schemat blokowy
prostego zasilacza stabilizowanego.
Współczesne zasilacze laboratoryjne umożliwiają
realizację jeszcze wielu innych rodzajów pracy.
Do tego celu wykorzystuje się zwykle specjalne
gniazdo wielostykowe, znajdujące się na tylnej pły−
cie zasilacza. Tak więc jest możliwe dołączenie do
odpowiednich wyprowadzeń tego gniazda napię−
cia zewnętrznego, służącego do sterowania napię−
ciem wyjściowym zasilacza (a także jego prądem)
według zależności Uwy = k Uzewn. Jest to przykład
wykorzystania zasilacza jako wzmacniacza prądo−
wego o dużym wzmocnieniu ponieważ zasilacz po−
biera ze źródła zewnętrznego prąd rzędu 1mA a przez
obciążenie dołączone do zacisków wyjściowych
zasilacza płynie prąd rzędu np. kilku amperów. Współ−
czynnik stabilizacji zasilacza pracującego w takim
połączeniu jest określony wyłącznie przez dokład−
ność napięcia źródła zewnętrznego. Gdy w miejs−
ce źródła zewnętrznego włączy się przetwornik
analogowo−cyfrowy, to będzie możliwe sterowanie
napięcie wyjściowym zasilacza w sposób cyfrowy.
Jeszcze innym ciekawym rodzajem pracy reali−
zowanym przez nowoczesne zasilacze jest stero−
wanie napięcia wyjściowego za pomocą rezystora
zewnętrznego. Realizuje się to, umieszczając w w/w
gnieździe specjalny wtyk ze zworami. Zdjęcie wty−
ku powoduje rozwarcie odpowiednich połączeń. Regu−
lacja napięcia wyjściowego odbywa się wówczas we−
dług zależności Uwy = k R, gdzie wartość współczyn−
nika k zależy od wykonania odpowiednich połączeń.
Jeżeli układ badany potrzebuje napięcia zasila−
nia większego niż napięcie jakie może dostarczyć
jeden zasilacz, a jednocześnie jest do dyspozycji
drugi o takich samych parametrach, to można połą−
czyć zaciski wyjściowe obu zasilaczy szeregowo.
Całkowite maksymalne napięcie wyjściowe jest
wtedy dwukrotnie większe niż maksymalne napię−
cie wyjściowe jednego zasilacza. Maksymalny prąd
wyjściowy jest jednak równy maksymalnemu prą−
dowi tylko jednego zasilacza.
Gorzej wygląda sytuacja gdy jest potrzeba uzys−
kania więjszego prądu niż może dać jeden posia−
dany zasilacz. W takiej sytacji można połączyć za−
silacze równolegle. Całkowity prąd otrzymywany
z obu tak połączonych zasilaczy będzie dwukrot−
nie większy niż maksymalny prąd jednego z nich
przy maksymalnym napięciu równym maksymalne−
CZĘŚĆ 6
Zasilacze
Rys. 1. Schemat blokowy prostego zasilacza
stabilizowanego.
28
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96
Miernictwo
mu napięciu każdego z zasilaczy. Jednak dodatko−
wo należy spełnić szereg warunków. Oba zasilacze
powinny dostarczać jednakowe napięcie. Gdy na−
pięcia te nie będą równe, to nastąpi przepływ tzw.
prądu wyrównawczego z zasilacza o wyższym na−
pięciu do zasilacza o napięciu niższym. Zasilacz
o napięciu wyższym może przejść wtedy na stabili−
zację prądową a jego napięcie wyjściowe zmniej−
szy się do napięcia wyjściowego drugiego zasila−
cza. Dlatego też przy takim połączeniu zasilaczy
należy wyrównać możliwie dokładnie ich napięcia
wyjściowe a przy dużych prądach doprowadzenia
do zasisków wyjściowych zasilaczy powinny mięć
tę samą długość. Ponadto włączanie i wyłączanie
obu zasilaczy powinno następować jednocześnie.
Łatwe łączenie (szczególnie równoległe) zasila−
czy jest możliwe jedynie w tzw. zasilaczach po−
dwójnych, zawierających dwa niezależne zasila−
cze. Wyposaża się je w funkcję nadążania (trac−
king) polegającą na tym, że napięcie wyjściowe
i prąd wyjściowy są takie same dla obu zasilaczy
składowych i regulowane za pomocą tylko jednego
pokrętła, osobnego dla regulacji napięcia i prądu.
Przy realizacji takiej funkcji, wykorzystywanej też
przy łączeniu równoległym zasilaczy, odłącza się
źródło napięcia odniesienia jednego z zasilaczy.
Napięciem wyjściowym obu zasilaczy steruje
wówczas tylko jedno źródło. Wymaga to oczywiś−
cie dokonania odpowiednich połączeń w układach
obu zasilaczy tj. połączyć zaciski wyjściowe źródła
napięcia odniesienia jednego zasilacza tj. sterują−
cego (master − układ nadrzędny) z miejscem dołą−
czenia źródła odniesienia drugiego zasilacza, ste−
rowanego (slave − układ podporządkowany).
Nowoczesne zasilacze to urządzenia sterowane
za pomocą mikroprocesora. Typowe pokrętła słu−
żące w konwencjonalnych zasilaczach do regula−
cji napięcia i prądu zastąpiono w nich klawiaturą,
często numeryczną. Zasilacze takie zamiast wskaź−
ników analogowych są wyposażone w wyświetla−
cze cyfrowe. Tańsze wykonania zasilaczy stosują
wskaźniki cyfrowe rypu LED, droższe natomiast,
wyświatlacze alfanumeryczne, ciekłokrystaliczne,
z podświetleniem. Na wyświetlaczach takich, op−
rócz ustawionych wartości napięcia i prądu wy−
jściowego (wyświetlanych jednocześnie i z poda−
niem jednostek) są też wyświetlane również komu−
nikaty np. o przekroczeniu ustawionego prądu czy
napięcia jak również o trybie pracy zasilacza np.
o włączonej funkcji nadążania. Napięcie oraz prąd
ograniczenia są w takich zasilaczach programowa−
ne tj. wprowadzane do jego pamięci za pomocą
klawiatury. Oprócz napięcia oraz tzw. ogranicze−
nia prądowego, tj. prądu maksymalnego, można
też niekiedy ustawić np. wartość prądu po przekro−
czeniu którego prąd wyjściowy spadnie do zera.
Warto też wspomnieć o zasilaczach typu Dual Ran−
ge, tzn. o zasilaczach mogących pracować w dwóch
zakresach napięć i prądów. Niech np. zasilacz ma
maksymalne napięcie wyjściowe U i maksymalny
prąd wyjściowy przy tym napięciu I. Jeżeli teraz bę−
dziemy stopniowo zmniejszać napięcie otrzymy−
wane na wyjściu zasilacza to w momencie osiągnięcia
napięcia wyjściowego równego U/2 maksymalny prąd
wyjściowy wzrośnie dwukrotnie tj. do wartości 2I.
Maksymalna moc zasilacza pozostanie niezmieniona.
Dużą wygodą dla użytkownika jest wyposażenie
zasilacza w gniazdo interfejsu szeregowego RS−
232C. Należy ono najczęściej do wyposażenia do−
datkowego zasilacza i jest montowane na specjal−
ne życzenie. Umożliwia ono sterowanie napięciem
i prądem zasilacza za pomocą komputera klasy PC,
jak również zbieranie informacji “zwrotnej” z zasi−
lacza. Dalszym udoskonaleniem tej funkcji użytkowej
jest gniazdo interfejsu GPIB. Umożliwia ono włączenie
zasilacza w cały system pomiarowy sterowany za po−
mocą komputera (o ile komputer jest wyposażony
w specjalną kartę). Za pomocą komputera można doko−
nywać również kalibracji zasilacza chociaż zasilacze
mogą być kalibrowane również z klawiatury.
Zastosowanie mikroprocesorów umożliwiło re−
alizację różnych pożytecznych funkcji. Za przy−
kład niech posłuży np.funkcja inteligentego chło−
dzenia. Przy dużych prądach pobieranych przez
obciążenie, w tranzystorach szeregowych zasila−
cza wydziela się duża moc i konieczne staje się za−
stosowanie chłodzenia. W konwencjonalnych za−
silaczach, jednocześnie z włączeniem za pomocą
specjalnego przycisku, najwyższego zakresu prą−
dowego, włączał się wentylator chłodzący tranzys−
tory szeregowe. Niezależnie czy pracowało się
przy małym prądzie pobieranym przez obciążenie
czy dużym wentylator pracował, co było często
męczące dla użytkownika, ze względu na jedno−
stajny szum dochodzący z wnętrza zasilacza.
W nowoczesnych zasilaczach ze sterowaniem
mikroprocesorowm, problem ten rozwiązano ina−
czej. Wentylator włącza się dopiero wtedy gdy moc
wydzielona w tranzystorach szeregowych zasila−
cza przekroczy pewną wartość progową.
Na zakończenie parę słów podsumowania tj. na
temat z jakimi zasilaczami można spotkać się aktu−
alnie na rynku. Najtańsze są zasilacze pojedyncze.
Najczęściej umożliwiają one regulację napięcia od
0 do 30V a prądu do 3A. Odczytu napięcia i prądu
dokonuje się na wskaźnikach analogowych, choć
coraz częściej spotyka się wskaźniki cyfrowe typu
LED. Cena zasilacza jest w dużym stopniu związa−
na z jego mocą tj. iloczynem maksymalnego napię−
cia i prądu wyjściowego. Bardziej zaawansowane
technicznie, są zasilacze sterowane mikroproceso−
rem. Jednak są one dość skomplikowane obsłudze
i nieodporne na uszkodzenie w wyniku np. przy−
padkowego “wejścia” w tryb kalibracji parametrów
zasilacza. Ponadto cyfrowa obróbka napięcia i prą−
du wyjściowego powoduje, że napięcie i prąd wy−
jściowe nie są regulowane w sposób ciągły lecz dys−
kretny (skokowy). Na przykład zasilacze serii LPS, pro−
dukowane przez firmę Meter, umożliwiają regulację
napięcia z rozdzielczością 10mV a prądu z rozdziel−
czością 1mA, co w pewnych zastosowaniach może być
niewystarczające. Takie zasilacze są produkowane
w wersji pojedynczej, pojedynczej z funkcją Auto Ran−
ge, podwójnej umożliwiającej łączenie szeregowe
i równoległe. Na szczególną uwagę zasługuje zasilacz
model LPS 305 produkowany przez wspomnianą już fir−
mę Meter. Składa się on właściwie z trzech zasilaczy
i umożliwia uzyskanie napięcia maksymalnego ±30V,
regulowanego od zera, prądu regulowanego od 0 do
±2,5A, a ponadto wyposażono go w niezależny zasi−
lacz napięcia nieregulowanego 5V. Napięcie wyjściowe
tego ostatniego zasilacza można przeprogramować na
napięcie 3,3V.
Leszek Halicki
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96
29
Plik z chomika:
waclaw.sz
Inne pliki z tego folderu:
Wiesław Marciniak - Przyrządy półprzewodnikowe.rar
(37949 KB)
Poznajemy przyrządy pomiarowe cz1.pdf
(1588 KB)
Poznajemy przyrządy pomiarowe cz2.pdf
(368 KB)
Poznajemy przyrządy pomiarowe cz3.pdf
(222 KB)
Poznajemy przyrządy pomiarowe cz4.pdf
(426 KB)
Inne foldery tego chomika:
AutoRadio pinout (kostki tylne opisy)
Biblioteka ogólnie-samochody
DLA SZUKAJĄCYCH PRACY
Eeprom programatory
elektronika auto
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin