Zasilanie układu z AC

[Lukasz1979]

Witam!

Na bazie Arduino NANO buduję układ, który ma być umieszczony w szafie sterującej pewnego urządzenia celem rozszerzenia jego funkcji. Sam układ prototypowy działa mi już bezproblemowo i bardzo się przydaje, chciałbym jednak zmodyfikować sposób jego zasilania. Obecnie wykorzystuję w tym celu zwykły zasilacz stabilizowany 9V zasilany napięciem 230V (jest ono dostępne w szafie) chciałbym jednak przejść na rozwiązanie, które wydaje mi się bardziej "eleganckie" i niewymagające zewnętrznych elementów (możliwe do umieszczenia we wspólnej obudowie z całym modułem). W szafie dysponuję również transformatorem z dużym zapasem mocy, mającym m.in. wyjście 13V (rzecz jasna AC). Projekt zasilam napięciem 9V DC. Czy prawidłowo zaprojektowałem poniższy  układ z wykorzystaniem stabilizatora napięcia?

W tym układzie miałbym stabilne 9V między wyjściami Vo i GND, które mógłbym wykorzystać do zasilania układu.

Główne planowane do użycia elementy:

https://botland.com.pl/pl/regulatory-napiecia/1902-stabilizator-9v-l7809cv-tht-to220.html

https://botland.com.pl/pl/mostki-prostownicze/5226-mostek-prostowniczy-kbu6m-1000v-6a-plaski-5-szt.html

 

Na wszelki wypadek podaję ogólne informacje o zasilanym układzie:

Arduino Nano (oryginalne) z nast. obciążeniem:

6 pinów w trybie INPUT_PULLUP czyli znikome obciążenie (zbieranie sygnałów)

3 piny w trybie OUTPUT do diody LED oraz sterowania 2 przekaźnikami za pośrednictwem tranzystorów NPN i rezystorów 10k. (nadal niewiele)

PIN 5V używany do zasilania 2 przekaźników z cewką 5V 0,36W (największe obciążenie układu, przy czym maksymalny czas pracy przekaźników nie przekracza 15-20 sekund i nigdy nie pracują one równocześnie).

Przepraszam za dość prymitywny szkic i z góry dziękuję za komentarze.

 

 

Edytowano Lipiec 12, 2020 przez Lukasz1979

[BlackJack]

Z 13VAC po wyprostowaniu dostanie 13x1,41(pierwiastek z 2) czyli 18,38V. Biorąc pod uwagę że napięcie może ci się wahać +/-10% w praktyce otrzymasz od 16,54V do 20,22V.

Pobór prądu, 2 przekaźniki to max 2x72mA(0,36W/5V) = 144mA w sytuacji krytycznej. zakładam że całość może pociągnąć 200mA.

Jeżeli zastosujesz LM7809 max moc strat to 20,2V - 9V= 11,2V*0,2A (zakładam 200mA) = 2,24W. Sporo radiator jest konieczny.

Kondensator za mostkiem przynajmniej na 25V, sadzę że wystarczy 470 lub 680uF.

Tyle jeżeli chodzi o klasyczny układ który chcesz zrobić. Czy warto?

Powiem tak za przysłowiowego piątaka (5zł), można kupić gotowy moduł na LM2576 o napięciu wejściowym 2-35V i regulowanym napięciu wyjściowym oraz prądzie 3A. Ma to ok 4,5x2,2cm, nie będzie się ci grzało tak LM7809, ustawisz sobie napięcie jakie potrzebujesz potencjometrem. Oczywiście mostka prostowniczego i kondensatora nie unikniesz.

Za 9zł można już kupić przetwornicę 230VAC na 5V 700mA. Pytanie co ci wygodniejsze.

PS. Oba układy czyli LM2576 i przetwornice z linku urzywałem, bez problemowe. Przy przetwornicy 230V trzeba uważać, aby się przypadkiem nie dotknąć, bo nieźle trzepnie, ogólnie trzeba ją zabezpieczyć w obudowie, aby sobie nie latała.

Edytowano Lipiec 18, 2020 przez BlackJack

[Lukasz1979]

Dnia 18.07.2020 o 20:33, BlackJack napisał:

 

Pobór prądu, 2 przekaźniki to max 2x72mA(0,36W/5V) = 144mA w sytuacji krytycznej. zakładam że całość może pociągnąć 200mA.

Jeżeli zastosujesz LM7809 max moc strat to 20,2V - 9V= 11,2V*0,2A (zakładam 200mA) = 2,24W. Sporo radiator jest konieczny.

 

Powiem tak za przysłowiowego piątaka (5zł), można kupić gotowy moduł na LM2576 o napięciu wejściowym 2-35V i regulowanym napięciu wyjściowym oraz prądzie 3A. Ma to ok 4,5x2,2cm, nie będzie się ci grzało tak LM7809, ustawisz sobie napięcie jakie potrzebujesz potencjometrem. Oczywiście mostka prostowniczego i kondensatora nie unikniesz.

 

Dziękuję bardzo za komentarz z wyliczeniami. Generalnie - jedno zastrzeżenie: obliczona moc strat jest moim zdaniem znacznie (ok. dwukrotnie) zawyżona. Pisałem, że przekaźniki nigdy nie pracują równocześnie a maksymalny czas ich pracy nie przekracza 15-20 sekund (uściślam - przybliżony cykl pracy: 1 przekaźnik na 15s, 5s przerwy, drugi przekaźnik na 15s., min. 60s przerwy) . Czy w takim przypadku nadal konieczny jest radiator? 

Modułu LM2576 używałem wcześniej. Faktycznie, działa OK ale sądziłem, że tutaj wystarczy stabilizator. Jest on po prostu mniejszy i wygodniej go wbudować.

W przypadku zasilania bezpośrednio z 230V Twoja propozycja jest faktycznie ciekawa (tania!) ale tu raczej poszedłbym w kierunku innego elementu, które również stosowałem w innym projekcie, ze względu na sposób jego zabudowy (dobrze wlutowuje się go w płytkę, a całość urządzenia umieszczam właśnie na płytce trawionej domowym sposobem) - https://www.piekarz.pl/34729-zasilacz-myrra-48022-5v-dc-600ma/. W takim rozwiązaniu podaję zasilanie na pin 5V w Arduino a cewki przekaźników zasilam bezpośrednio (nie obciążając stabilizatora napięcia w Arduino. 

Jeszcze raz dziękuję za uwagi i rady!

[BlackJack]

Moc zawsze wyliczam dla przypadku awaryjnego, zresztą tak należy robić, bo układ musi przetrwać i być bezpieczny w sytuacji awaryjnej. Ogólnie kiedyś też budowalem takie uklady "prostej" automatyki do maszyn, i zawsze problemem był własnie zasilacz i układ LM78xx, gdzie z czasem, albo był problem z lutami, albo z mechanicznym z cinaniem końcówek scalaka.

PS. Ciekawym rozwiązaniem, przy małych prądach tak do 150mA jest wstawienie szeregowo przed mostek prostowniczy kondensatora o pojemności od 2,2 do 10uF na napięcie izolacji minimum 100V, najlepiej 250V. W ten sposób można pozbyć się problemu dużych strat mocy na opornikach, diodach zenera,i stabilizatorach LM78xx. Wtedy prąd wyznacza pojemność tego kondensatora, np. dla 24V AC i kondensatora 2,5uF uzyskałem ok 25mA i bez problemu zasilałem z tego 3 LEDy zintegrowane w module.

Jak znajdę trochę czasu wstawię schemat, choć to tak naprawdę nic innego jak zasilacz bez transformatorowy, tylko pracujący przy małym napięciu AC.

Edytowano Sierpień 3, 2020 przez BlackJack