VIRTALÄHDE MALLIA 1991




13.1.2010

Viime aikoina olen paremman ajankulun puutteessa ryhtynyt tekemään esittelyjä vanhoista tekemisistäni ja tällä sivulla esittelen tasavirtalähteen jonka rakensin vuonna 1991 ja pieniä muutoksia tein siihen v.1999. Ennen tässä esiteltävää mallia olin tehnyt melko monta erilaista virtalähdettä joista säädettäviäkin varmaankin viittä eri mallia. Pisimmän aikaa oli käytössäni Tekniikan maailman 19/1972 kytkennän mukainen 0 - 30V / 0,4 - 2A virtalähde joka olisi ehkä vieläkin käytössä jos siihen olisi löytynyt kytkennän sydämenä ollut mikropiiri LM304 joka hajosi joskus 1990-luvun lopulla. Kyseisen kytkennän mukaisella virtalähteellä oli joitain värähtelytaipumuksia ja se vaati vähän virittelyä alkuperäisestä varsinkin kun käytti sillä RF-laitteita.

Tässä esiteltävän virtalähteen rakentamisen aikoihin olin töissä Kotkan energialaitoksella ja siellä oli useammallakin työntekijällä menossa virtalähteiden rakentamisprojekteja. Töissä oli mahdollisuus tehdä viraapelihommina metalliosia ja tämänkin virtalähteen kotelo on firman kanttikoneella väännetty. Kotelo on kyllä aika suorakulmainen, mutta joidenkin valokuvien sopimattomista kuvakulmista johtuen joku sivu saattaa näyttää vääristyneeltä.

Haluan korostaa, että tämä laite edustaa sisäiseltä rakenteeltaan erittäin huonoa esimerkkiä rakenteen toteutuksesta johtuen alkuperäiseen suunnitelmaan tehdyistä useista lisäyksistä ja niiden hätäisestä toteutuksesta. Jos tekisin nyt tämän powerin alusta lähtien niin se olisi sisältä aivan toisen näköinen...

Virtalähteen alkuperäinen väri oli musta, mutta maalasin sen uusiksi IJL:n standardiharmaalla v. 1999 kun tein silloin siihen myös tuon virtamittarin aluevaihtokytkennän. Alkuperäinen alue 0 - 6A kun tuntui useisiin tarpeisiin liian karkealta. Lisäsin silloin myös joitain häiriönpoistokomponentteja RF-laitteiden testauksen takia - osa niistäkin saattaa olla tarpeettomia, mutta "aina on hyvä pistää joku konkka ja ferriitti varmuuden vuoksi"

Alunperin virtalähteestä oli oli aikomus tehdä jännite- ja virtalueeltaan laajennettu versio Elektroniikkauutiset 1/1983 artikkelin "Tarkka teholähde" - mukaisesta kytkennästä joka on alunperin Elektorissa julkaistu. Sittemmin päätin lisäillä koteloon kiinteän 5V/10A osuuden ja tein sitten vielä vähän myöhemmin siihen vielä pienivirtaisemman -5V osan kun tarvetta sille oli. Muutetun säädettävän osuuden alue on 0 - 45V / 0 - 6A kun kytkentä oli alukuperäisenä 0 - 35V / 0 - 3A. Tämän Elektorin kytkennän mukaisia virtalähteitä on kuulemani mukaan rakennettu melko paljon. Nyt lähes 20 vuoden käytön jälkeen voin sanoa, että olen ollut siihen erittäin tyytyväinen. Kaikenlaisia laitteita elektroniikasta sähkömoottoreihin on tuolla tullut käytettyä ongelmitta. Olen yhden kerran yhtä UPSia korjatessani onnistunut syöttämään jopa verkkojännitteen laitteen DC-tuloihin jolloin sain aikaiseksi ainoan siihen tähän mennessä tulleen vian eli yksi 1N4148-diodi hajosi..

Eräs hyvä ominaisuus virtalähteessä on sekä virta- että jännitesäätöjen lineaarisuus. Tämän takia voi monikierrospotikoiden asteikoilta lukea suoraan paikkansapitävät arvot mikä on varsinkin virtarajoituksen säädön suhteen erinomainen asia.

Virtalähteen rakenne on johtuen alkuperäisen rakenteen jälkeen tehdyistä lisäyksistä tullut turhan tiiviisti pakatuksi ja ei välttämättä ole mitenkään huoltoystävällinen tai siisti. Yleensä en juurikaan esittelisi omina töinäni esimerkiksi kuvissa näkyviä käämilangasta tehtyjä virtamittarin shunttivastuksia jotka jäivät siihen asentoon kun ne pikaisessa muutoskokeilussa v.1999 tein. Voi olla, että jossain välissä tuommoiset mokat rupeavat harmittamaan ja siistin asennuksia. Tämä vain esimerkkinä siitä, että kuinka helposti tilapäinen ratkaisu jää pysyväksi.

Tämmöiseltä laite nyt sitten näyttää. Kansi on kyllä harmaa, mutta keinovalo on näköjään siitä tehnyt ruskehtavan. Etulevyssä on kylläkin myös kahvinroiskeita.



Mennään sitten virtälähteen sisäkaluihin kuvien muodossa. Ensimmäisessä kuvassa edestäpäin saa käsityksen pakkaustiheydestä.





Koska käytettässä säädettävää osuutta pienillä jännitteillä ja isoilla virroilla joutuu lineaarinen poweri hukkaamaan paljon tehoa niin jo alunperin ajattelin käyttää järeää jäähdytystä. Löysin virtalähteeseen asentamani profiilin romikselta. Se oli ollut alunperin jossain tyristorijärjestelmässä. Profiili on virtalähteessä koteloituna "putkena" josta puhallin imee lämmön ulospäin. Ilman ottopuoli on lopullisessa rakenteessa turhan täynnä tavaraa, mutta samalla virtaus kuitenkin vie mennessään myös esim. tehotrankkujen emitterivastusten lämmön niiden ollessa kortilla juuri ilman tuloaukon edessä.



Jäähdytyssysteemin tulo - ja lähtöpuoli oikeassa sivussa. Takaseinässä ei ole muuta kuin virtaliitin ja verkkosulake.



Jäähdytysripaan on upotettuna termistori joka on kytketty virtalähteen lämpötilakontrollikortille. Tämä toimii siten, että lämpötilan ollessa alhainen ei tuuletin vielä pyöri. Kun lämpötila nousee säädettyyn lukemaan niin puhallin käynnistyy ja pysähtyy kun lämpötila on laskenut tarpeeksi. Mikäli lämpötila on liian korkea kytkeytyy powerin lähtö kokonaan pois päältä ja on palautettavissa etulevyn painikkeesta takaisin päälle kun jäähdytysripa on riittävästi jäähtynyt. Sama painike toimii myös "hätäkytkimenä" jos ulostulo halutaan kytkeä välittömästi jännitteettömäksi.



Kuten kuvista näkyy on powerissa useita muuntajia. Näiden määrä lisääntyi kun tarvittiin monia toisistaan erillään olevia jännitteitä. Varsinainen säädettävän osuuden "päämuuntaja" - iso rengassydänmuuntaja ei edes kunnolla näy kuvissa muiden osien alta. Oli paljon helpompi toteuttaa laite näin koska erillisiä muuntajia oli romutavarassa tarjolla 1990-luvun alussa jo runsaasti kuin lähteä käämimään samalle muuntajarungolle kovin monia käämejä. Toisin oli elektroniikkaharrastukseni alkuvaiheessa kun muuntajan löytyminen oli tosi vaikeaa ellei sitten tilannut uutta kovalla rahalla jostain pääkaupunkiseudun liikkeestä - mikä oli koululaisen taskurahoilla liian kallista.



Mikäli olisin rakentanut virtalähteen 10 vuotta myöhemmin niin olisin laittanut siihen todennäköisesti suurempikapasitanssiset suodatuslyytit. Koska yleensä olen pyrkinyt rakentamaan laitteet varastossani olevista osista niin nämä siihen sitten tuli ja jälkeenpäin olisi ollut hankala mahduttaa niiden tilalle isompikokoisia joita löytyi runsaasti purkutavarasta vuosituhannen vaihteesta alkaen.



Silmäys jäähdytysporofiilin sisään. Trankkujen jalkoja joutui jatkamaan profiilin paksuuden takia.



Seuraavissa kuvissa näkyy "näkyvissä oleva osuus" säädettävän poweriosuuden kortista. Samoin jo aiemmin mainitsemani "hävettävän keskeneräiseksi" jääneet virtamittarin shuntit. Virtamittarilla on kaksi aluetta 0 - 0.6A ja 0 - 6A. Kuvissa näkyy kulma militääriluokan LRE:n releestä jolla vaihto tapahtuu kun etulevyn kytkimestä käännetään.





Alussa mainitsin häiriöpoistokomponenttien lisäyksistä. Seuraavassa kuvassa näkyy muutamia laitteen naparuuvien yhteydessä kuten myös lähdön suojadiodikin.



+5V /10A virtalähdeosuuden kortti ja jäähdytysripa on näkyvissä seuraavissa kuvissa. Kuvissa näkyvillä ESMI:n releillä kytketään laitteen lähdöt päälle tai pois.