منبع تغذیه متغیر آزمایشگاهی؛ یه ابزار حرفه‌ای برای میز کار الکترونیک!

+1

برای شروع، دو تا قاب فلزی مربوط به درایورهای قدیمی CD/DVD کامپیوتر رو برمی‌داریم. اول جاهایی که قراره قطعات و ماژول‌ها قرار بگیرن رو با ماژیک علامت می‌زنیم. بعد با استفاده از مینی‌فرز (Angle Grinder)، این قسمت‌ها و زبانه‌های اضافه قاب رو برش می‌دیم. اگه کار با فلز برات سخته، می‌تونی از یه جعبه چوبی یا قاب پرینت سه‌بعدی هم استفاده کنی.

اگه مینی‌فرز نداری، می‌تونی با دریل روی خطوط برش سوراخ‌های متوالی ایجاد کنی تا قطعه فلزی جدا بشه. اما اگه از مینی‌فرز استفاده می‌کنی، ایمنی رو شوخی نگیر! حتما موقع کار عینک ایمنی بزن و کمی متمایل به بغل بایست تا اگه صفحه فرز در رفت، به سمت تو نیاد.

بعد از بریدن فلز، لبه‌های تیز و جاهایی که برش اضافه خورده رو با چسب دوقلو (اپوکسی) پر کن و کل قاب رو خوب سمباده بزن تا برای رنگ‌آمیزی آماده بشه.

حالا با اسپری رنگ دلخواهت (من از رنگ آبی نفتی استفاده کردم) هر دو پوسته قاب رو رنگ بزن. وقتی رنگ کاملا خشک شد، باید برای قاب پایینی پایه‌های ضدلغزش نصب کنیم تا منبع تغذیه روی میز سر نخوره. من برای این کار از سر فومی تیرهای تفنگ اسباب‌بازی (Nerf) استفاده کردم چون چسبندگی خیلی خوبی دارن.

تو این مرحله یه تکه تخته سه‌لایه (پلی‌وود) 4 میلی‌متری برمی‌داریم تا پنل‌های جلو و عقب دستگاه رو بسازیم. جاهای قرارگیری ماژول اصلی نمایشگر، کلیدها، پورت‌های ورودی و خروجی و فن رو روی چوب علامت می‌زنیم و با دریل یا اره مویی اون‌ها رو درمیاریم. این پنل‌های چوبی بعدا دقیقا تو دهانه قاب‌های فلزی قرار می‌گیرن. قبل از نصب ماژول‌ها، پنل‌های چوبی رو هم رنگ می‌کنیم.

استفاده از یه رنگ متضاد (مثل زرد یا نارنجی) برای پنل‌ها باعث می‌شه ظاهر نهایی دستگاهت خیلی خفن و جذاب بشه.

حالا که رنگ پنل‌ها خشک شده، قطعات مختلف مثل سوکت‌های موزی، پورت USB، کلیدها و ماژول‌ها رو تو سوراخ‌هایی که بریدیم جا می‌زنیم و محکمشون می‌کنیم. تو تصاویر فقط پنل جلو رو می‌بینی، اما برای پنل پشتی هم باید سوکت سه‌پین برق شهر و کلید اصلی پاور (AC) رو نصب کنی.

+1

مبدل سوئیچینگ اصلی (180 وات - خروجی 36 ولت 5 آمپر) رو همراه با یه ماژول کاهنده LM2596 کف قاب فلزی پیچ می‌کنیم و اتصالات بینشون رو برقرار می‌کنیم. ماژول کاهنده وظیفه‌اش اینه که ولتاژ 36 ولت رو بگیره و به 12 ولت تبدیل کنه تا بقیه ماژول‌های داخل دستگاه (مثل فن و شارژرها) بتونن با ولتاژ پایین‌تری کار کنن.

خیلی مهمه که قبل از ادامه سیم‌کشی‌ها، پتانسیومتر روی ماژول LM2596 رو بچرخونی و با مولتی‌متر ولتاژ خروجی رو دقیقا روی 12.7 ولت (کمی بالاتر از 12 ولت) تنظیم کنی.

حالا باید سیم‌کشی بین کلیدها و پورت‌های خروجی رو انجام بدیم. کلید الاکلنگی سه‌پایه (SPDT) رو طوری تو مدار قرار می‌دیم که بتونیم تعیین کنیم تغذیه اصلی ماژول نمایشگر از طریق برق شهر (مبدل سوئیچینگ داخلی) تامین بشه یا از طریق یه باتری خارجی (مثل پورت DC ورودی).

چون توضیح متنی سیم‌کشی کامل منبع تغذیه خیلی طولانی و گیج‌کننده می‌شه، پیشنهاد می‌کنم حتما طبق نقشه شماتیکی که در ابتدای پروژه گفته شد پیش بری تا هیچ اتصالی اشتباه وصل نشه.

+2

برای اینکه منبع تغذیه‌مون همه‌کاره باشه، یه محفظه دوتایی باتری 18650 رو با دو تا ماژول شارژر TP4056 و یه رگولاتور ولتاژ LM7805 ترکیب می‌کنیم. این مجموعه به یه شارژر داخلی باتری‌های لیتیومی تبدیل می‌شه که مستقیم روی بدنه کناری دستگاه نصبش می‌کنیم تا همیشه باتری‌های شارژشده دم دستمون باشه.

با چند تا قطعه ساده قراره یه سوئیچ حرارتی آنالوگ بسازیم تا فن 12 ولتی فقط وقتی دما بالا می‌ره روشن بشه. این مدار از یه ماسفت کانال N (به عنوان کلید الکترونیکی) و یه ترمیستور NTC تشکیل شده. ترمیستور در واقع مقاومتیه که مقدارش با تغییرات دما عوض می‌شه.

مزیت بزرگ این مدار اینه که وقتی داری با جریان پایین کار می‌کنی و دستگاه خنکه، منبع تغذیه کاملا بی‌صداست و فقط وقتی زیر بار سنگین میره فنش روشن می‌شه تا قطعات رو خنک کنه.

این برد دست‌ساز رو روی هیت‌سینک برد سوئیچینگ پیچ می‌کنیم و سنسور ترمیستور رو هم دقیقا بین شیارهای هیت‌سینک (پشت ترانزیستورهایی که موقع کار داغ می‌شن) قرار می‌دیم تا به سرعت دما رو تشخیص بده.

فن 12 ولتی کامپیوتر رو به همراه محافظ فلزیش (Grill) روی قاب بالایی دستگاه پیچ می‌کنیم و سیمش رو به خروجی مدار کنترل حرارتی که تو مرحله قبل ساختیم متصل می‌کنیم.

آخرین ماژولی که باید نصب بشه، همون پنل دیجیتال متغیر 0 تا 50 ولت 5 آمپره که قلب دستگاه ماست. یکی از ویژگی‌های خیلی خوب این ماژول اینه که ترمینال‌های سبز رنگ پشتش قابلیت جدا شدن دارن. یعنی می‌تونی ترمینال رو دربیاری، سیم‌ها رو راحت بهش پیچ کنی و دوباره روی ماژول جا بزنی.

حالا به قسمت حساس ماجرا، یعنی برق شهر می‌رسیم. سوکت سه‌پین ورودی رو از طریق کلید اصلی (برای قطع و وصل کردن برق) به ورودی برد سوئیچینگ متصل می‌کنیم. پریز روکار پنل جلو رو هم به همین مسیر سیم‌کشی می‌کنیم تا دستگاه یه خروجی مستقیم 220 ولت هم داشته باشه.

تو این مرحله خیلی مهمه که پین ارت (Ground) سوکت ورودی رو حتما به بدنه فلزی قاب و بقیه قطعاتی که با برق شهر درگیرن متصل کنی. این کار یه قانون ایمنی حیاتیه تا اگه یه وقت نشتی جریان تو مدار اتفاق افتاد، برق به جای اینکه به بدن تو منتقل بشه، از طریق مسیر ارت تخلیه بشه و جونت در امان بمونه.

کابل برق رو به پریز بزن، کلید اصلی رو روشن کن و بعد کلید الاکلنگی (DC) رو هم تو وضعیت روشن قرار بده تا مدار بالا بیاد! قبل از اینکه قاب رو ببندیم، باید تک‌تک خروجی‌ها، ورودی‌ها و ماژول‌ها رو تست کنیم تا خیالمون از بابت کارکرد درستشون راحت بشه.

تو همین مرحله، پتانسیومتر روی برد کنترل حرارتی فن رو هم با پیچ‌گوشتی تنظیم کن تا فن فقط زمانی که هیت‌سینک‌ها واقعا گرم شدن روشن بشه.

تمام پایانه‌ها، لحیم‌کاری‌ها و اتصالاتی که لخت هستن رو باید عایق‌کاری کنی تا موقع بسته شدن قاب با بدنه اتصالی نکنن. استفاده از چسب حرارتی برای این کار بهترین و در دسترس‌ترین گزینه‌ست.

+2

وقتی همه‌چیز به خوبی عایق‌کاری و سر جاش محکم شد، پنل‌های چوبی جلو و عقب رو تو شیارهای قاب فلزی پایینی قرار بده و با چسب قطره‌ای محکمشون کن. قاب بالایی نیازی به چسب نداره تا اگه بعدا خواستی چیزی رو تعمیر کنی، راحت باز بشه.

حالا قاب بالایی رو به صورت کشویی جا بزن تا دستگاه کاملا بسته بشه. برای محکم کردن این دو تا قاب به هم، از 4 تا زبانه فلزی که بریدیم استفاده کن و پیچشون کن. از اونجایی که ما از بدنه درایورهای CD استفاده کردیم، سوراخ‌های رزوه‌داری از قبل روی کناره‌ها وجود داره که کار پیچ کردن دو تا قاب رو برامون خیلی راحت‌تر می‌کنه.

برای اینکه بتونی ولتاژ رو به مدارهات برسونی، باید دو تا کابل رابط (Jumper) بسازی. از سیم‌های ضخیم نمره 12 تا 18 AWG استفاده کن. یه سر سیم رو سوکت موزی یا فیش RCA بزن (بسته به نوع سوکتی که رو پنل نصب کردی) و سر دیگه‌اش رو به گیره‌های سوسماری لحیم کن تا راحت بتونی به قطعات مدارت وصلشون کنی.

منبع تغذیه و شارژر باتری آزمایشگاهی دست‌ساز تو الان کاملا آماده‌ست و می‌تونی اون رو به برق بزنی و ازش استفاده کنی!

کار با این منبع تغذیه خیلی ساده‌تر از اون چیزیه که به نظر می‌رسه. بیا مرورش کنیم. با زدن دکمه SET وارد لیست تنظیمات کلی و ویژگی‌های ماژول می‌شی.

دکمه ON/OFF که زیر ولوم چرخشی قرار داره هم برای قطع و وصل کردن سریع ولتاژ خروجی تعبیه شده تا نیازی نباشه کابل‌ها رو مدام قطع کنی.

تو صفحه اصلی، اگه یه بار دکمه SET رو بزنی و ولوم رو فشار بدی، می‌تونی بین تنظیمات ولتاژ و جریان (بالای نمایشگر) اسکرول کنی و با چرخوندن ولوم، مقدارشون رو با دقت صدم ولت تغییر بدی. وقتی خروجی روشن باشه، اعداد سبز رنگ نشون‌دهنده ولتاژ واقعی اعمال‌شده به مدار هستن.

نمایش دقیق جریانی که مدارت داره می‌کشه (با رنگ قرمز به میلی‌آمپر یا آمپر) یه ویژگی فوق‌العاده کاربردیه که برای عیب‌یابی خیلی به دردت می‌خوره.

توان کل مصرفی مدار (به وات) با اعداد بنفش رنگ در پایین نشون داده می‌شه. نمادهای کناری صفحه هم نشون می‌دن که آیا خروجی فعلا فعاله یا نه. متن پایینی صفحه هم ولتاژ ورودی ماژول رو نشون می‌ده.

حالا که با قلق‌های تنظیمات آشنا شدیم، بیا چند تا دستگاه رو باهاش روشن کنیم! گیره‌های سوسماری باعث می‌شن اتصال به قطعات مختلف خیلی سریع و راحت انجام بشه.

یه نکته عالی درباره این منبع تغذیه اینه که به لطف دو تا ماژول کاهنده حرفه‌ای داخلش، در برابر اتصال کوتاه (Short Circuit) و اتصال برعکس قطب‌ها (Reverse Polarity) کاملا محافظت شده است. یعنی خیالت راحته که دستگاه امنه. من حتی برای تست، گیره‌های خروجی رو به هم وصل کردم تا اتصالی ایجاد بشه و دستگاه فورا جریان رو قطع کرد!

یکی دیگه از ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد این ماژول دیجیتال اینه که با اتصال پراب‌ها به یه باتری یا مدار روشن، می‌تونی مثل یه مولتی‌متر ولتاژ و جریان اون مدار رو هم اندازه‌گیری کنی.

خروجی‌های ثابتی که روی پنل جلو نصب کردیم (مثل پورت‌های USB و خروجی 5 و 12 ولت)، بهت اجازه می‌دن تا همزمان که داری با خروجی متغیر روی یه مدار کار می‌کنی، گوشی موبایلت یا ماژول‌های دیگه رو هم از همین دستگاه تغذیه کنی.

شارژ کردن سلول‌های لیتیوم‌یون دیگه از این راحت‌تر نمی‌شه! فقط کافیه باتری رو تو محفظه کناری دستگاه بندازی. دیگه نیازی به شارژرهای اکسترنال نداری چون این دستگاه خودش یه شارژر کامله.

شارژ کامل این باتری‌ها تا 4.2 ولت حدود 2 تا 3 ساعت طول می‌کشه. وقتی شارژ تموم بشه، ال‌ای‌دی‌های آبی روشن می‌شن. چون برای هر باتری یه ماژول شارژر TP4056 جداگانه در نظر گرفتیم، هر باتری کاملا مستقل از اون یکی شارژ می‌شه.

اگه یه پک باتری با ولتاژی بین 16 تا 35 ولت رو به سوکت ورودی DC دستگاه وصل کنی، این منبع تغذیه رومیزی عملا به یه دستگاه پرتابل (قابل حمل) تبدیل می‌شه و می‌تونی اون رو دور از پریز برق هم استفاده کنی.

همون‌طور که می‌بینی، وقتی مدار جریان زیادی می‌کشه و ترانزیستورها شروع به داغ شدن می‌کنن، فن خنک‌کننده به صورت اتوماتیک روشن می‌شه تا دمای داخل دستگاه رو پایین بیاره.

اگه می‌خوای این پروژه رو برای خودت بسازی، توصیه‌ام اینه که اول به نیازهای میز کار خودت نگاه کنی. شاید لازم باشه یه سری از پورت‌ها رو حذف کنی یا امکانات جدیدتری بهش اضافه کنی.

هدف این آموزش اینه که خلاقیتت رو بیدار کنه! هیچ الزامی نیست که دقیقا همین طراحی رو پیاده کنی؛ می‌تونی جعبه متفاوتی بسازی، مثلا طوری طراحیش کنی که قاب بالایی همیشه با یه پیچ ساده باز بشه تا تعمیرات داخلیش راحت‌تر باشه.

همچنین حتما به فکر محکم کردن ماژول‌های داخلی باش. پورت‌هایی که مدام کابل بهشون وصل می‌شه و جدا می‌شه، خیلی زود ممکنه بشکنن یا قطعی پیدا کنن، پس با چسب یا استندهای پلاستیکی اون‌ها رو در برابر فشار مقاوم کن.

با در نظر گرفتن این نکات، حالا آمادگی این رو داری که یه ماشین قدرت‌بخش بی‌نظیر برای میز کارت بسازی و از کار کردن باهاش لذت ببری. امیدوارم از این آموزش اختصاصی آیسی‌مدار نهایت استفاده رو برده باشی. منتظر دیدن پروژه‌های خلاقانه‌ات تو بخش نظرات هستیم. موفق باشی!