Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год. Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет.
Открыта карта ВТБ для материальной поддержки сайта: 4893470220568296.

Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!
" title="Написать письмо">Написать письмо

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1247
Просмотры материалов : 4580742
 
Нагрузочный реостат 0.1Ом-1МОм своими руками: начало (18.04.2015). Печать E-mail
2015 - Апрель
18.04.2015 17:26
Save & Share

Предыстория: на работе во время ремонта сперли потерялся ползунковый реостат (как у меня украли потерялась электрическая плита). Огромный цилиндр диаметром с половину микроволновки и длиной с микроволновку (похож на РСПС-3-19).

Анализ.
Посмотрев цену на РСПС-3-19 и его аналоги, начала очень сильно душить жаба: почти 9000 рублей. В дальнейшем эта Жаба будет душить ещё не раз, и совместно с ней это будут делать Ворчун, Лентяй, Тугодум, Растяпа, Пофигист и Кармист.

Анализ показал, что максимальный ток ползункового реостата данной ценовой категории не превышает 7А, а максимальное сопротивление не превышает 2x7кОм. Причем, как назло, у 7-амперного самое малое максимальное сопротивление, а у 14-килоомного самая малая максимальная сила тока. И весят агрегаты эти почти 5 килограммов. В итоге к Жабе присоединился Ворчун: за что деньги платим, соответствует ли цена возможностям товара. Ведь помню, как мне радиолюбитель собрал квадро-усилитель на колонки мощностью 100Вт всего за 300-500 рублей - при ещё тогдашней стоимости на рынке в несколько тысяч рублей!

Идея.
Рождение идеи изготовления реостата с реализацией новой концепции сборки пришла внезапно и из ниоткуда. Причем замашки были поистине барскими (т.к. в этот момент меня уже душил Пофигист):
- вес меньше 5кг;
- уменьшенные габариты;
- улучшенное управление номиналом;
- индикация выдаваемого сопротивления и иных параметров;
- максимальный ток 50А, максимальное напряжение 300В, максимальная рассеиваемая мощность 620Вт;
- продолжительный режим работы;
- использование реостата как нагрузочного (балластного) для тестирования источников питания;
- защита от КЗ в случае пробоя;
- таймер, обрывающий цепь в определенное время;
- цена меньше, чем у РСПС-3-19, и желательно менее 2000 рублей.

Бывалые радиолюбители уже ржут, однако меня ещё не душили Лентяй, Тугодум и Растяпа - там ещё веселее.

Концепция реостата выглядела примерно так:
- в корпусе от компьютерного блока питания делается 10 горизонтальных дырок для установки шестиконтактных кнопок/выключателей, выше которых делается ещё 10 дырок для 3-вольтовых светодиодов, отражающих положение выключателя;
- каждый выключатель горизонтального ряда регулирует подключение к цепи сопротивления 0.1Ом. В итоге получится реостат [0;0.9]Ом. Далее, десятикратно увеличивая сопротивление для каждого ряда дырок и выключателей, станет возможным регулировать сопротивление в диапазоне [0...999999.9]Ом. Отдельно устанавливается переключатель на 1МОм, что потенциально увеличит диапазон до [0...1999999.9]Ом;
- для защиты от КЗ используется предохранитель на 50А;
- для охлаждения резисторов используется 12-вольтовый вентилятор БП;
- для индикации параметров замкнутой цепи используется 9-вольтовый мультиметр, щупы которого подключаются соответственно как вольтметр/омметр и амперметр;
- все обслуживающее реостат оборудование питается от отдельного адаптера питания 12В/0.5А, работа реостата возможна и без этого питания (нет индикации, греться будет и рассчитан на меньшее время работы при больших нагрузках).

Подбор компонентов.
Уже на этапе подборки резисторов для данной концепции начались проблемы (Кармист протянул свои корявые ручонки и присоединился к Жабе). Резисторы и переключатели составят львиную долю стоимости реостата, поэтому их подборка должна вестись из дешевого сегмента данных товаров. Ворчун подключился тогда, когда я понял (ошибочно?), что львиную долю резисторов составляют импортные, а имеющиеся отечественные - много дороже импортных (на сайте дорогого магазина "Чип и Дип" удобный поиск по всем параметрам резисторов; а на сайте "Бурый медведь" резисторов вообще нет). Пришлось сделать упор на резисторы производства Тайвани серии "SQP", отказавшись от моих любимых отечественных серии "С". А ведь аналогичные по ТТХ резисторы советского производства выше по надежности, например, потому что выдерживают 9-кратные перегрузки на протяжение 5 минут. Вообще, про цементные импортные пишут, что на максимальной мощности они тихо сгорают без обдува (значит, мощность - фикция!). А тесты советских ПЭВ (ещё выпускают) показали: при 600 градусах работают при красном калении, не перегорают, и видно, как с них эффектно стекает расплавленная эмаль...

Итог выбора резисторов: SQP 10-25Вт ±5%, максимальная теоретическая стоимость в "Чип и Дип" - 774 рубля,. Эти ограничения не позволят пропускать через малое сопротивление большие токи. К примеру, при 5В/0.1Ом ток будет 50А - и рассеиваемая на резисторе мощность будет 250Вт. Мало того, мультиметр Ресанта DT830B (250 рублей) имеет ограничение по току 10А (да ещё и его внутреннее сопротивление измерять надо).

Далее начались проблемы с выбором переключателей. Желанный ток в 50А полностью добило отсутствие дешевых выключателей/переключателей/кнопок с силой тока более 10А и напряжением 250В. Это означает дополнительное ограничение на всю цепь: не более 250В. Оно, в свою очередь, делает бесполезным использование реостата с сопротивлением более 25кОм (250В/0.01А): меньшая сила тока мало кому нужна. Значит, количество рядов резисторов сокращается до 6, и диапазон сопротивлений уменьшается до [0...25000]Ом.

Лампы подсветки переключателей вносят искажения в работу прибора, а также сопротивление контактов выключателя; и опять все упирается в цену. В итоге придется использовать выключатель RS-2101-1A: типа "2xON-OFF" 250В/15А, без подсветки. Дырок в корпусе делать меньше и удобнее включать одним пальцем 2 переключателя сразу.

Корпус для РЭА - очень дорогое удовольствие. G223C размерами 171x121x80мм стоит 260 рублей (со скидкой). Поэтому проще купить какую-нибудь пластиковую коробку в "ашане". Возиться с пробиванием дыр в металлическом корпусе от БП без инструмента нет никакого желания. 

Замена мультиметру в виде микросхем: обойдется в 10 раз дороже, под 250В микросхем не найти, а минимальный измеряемый ток у них - 1А.

Далее меня задушил Растяпа, потому что я напрочь забыл про царицынский и митинский радиорынки - и чуть не купил компоненты в "Чип и Дип"! Но Тугодум дал понять, что здесь может развиться ситуация как с савеловским рынком: по высоте цен, уловкам и облапошиванию тот любому магазину фору даст. Кстати, вот и возможность сравнения цен за рубежом: в "Чип и Дип" одна микросхема с вольтметром 0...100В, 0...10А стоит 840 рублей, а на aliexpress - 184 рубля с бесплатной доставкой (90 дней, 4 штуки). Сделал заказ, потому что 100В и 10А вряд ли будут превышены в будущих собираемых приборах.

Провод для монтажа: многожильный вида МГШВ-0.75 или АМП5-0.5, 5 метров, с запасом.

Пришлось покупать все в "Чип и Дип" по двум причинам: в других магазинах заказ начинается от суммы 2-3 тысячи рублей, а на митинский рынок ехать, в другой конец Москвы... в другой раз (руки убрал, Лентяй!). В итоге моя переплата за компоненты составила 150-200 рублей. Итоговые затраты на компоненты:

Наименование Кол-во Цена Итог Комментарий
Резисторы проволочные мощные (цементные)        
SQP 20 Вт 0.1 Ом, 5% 10 8.50 85  
SQP 10 Вт 1 Ом, 5% 10 16 160  
SQP 15 Вт 20 Ом, 5% 20 9.10 182  
SQP 25 Вт 100 Ом, 5% 10 12 120  
SQP 20 Вт 1 кОм, 5% 10 9.70 97  
SQP 20 Вт 10 кОм, 5% 5 13 65 Меньше нельзя купить
Переключатели        
IRS-1-3B, зеленый, с подсветкой, ON-OFF (250VAC/10A) SPST 3P 1 21 21 Подсветку можно игнорировать
RS-2101-1A (B128A), красный, двухклавишный, 2хON-OFF (250VAC/15A) 30 23 690  
Монтаж        
Провод монтажный АМП5-0.5, 5 метров 1 110 110 Качественнее МГШВ

В сумме 1530 рублей. В итоге с учетом корпуса, пайки, предохранителя 10А, вентилятора, мультиметра (250 рублей), выходных разъемов и адаптера питания получится примерно 2000 рублей. Эту цену формирует ряд условий:
- останется про запас 3 резистора "SQP 20 Вт 10 кОм, 5%", 3 выключателя "RS-2101-1A" и пара метров провода "АМП5-0.5", которые я минусую;
- если бы были куплены одинаковые мощности всех резисторов, была бы меньшая сумма;
- если бы элементы были куплены в правильном месте (которое я ещё не выбрал), была бы меньшая сумма.

При расчетах ТТХ придется считать мощности всех резисторов равными 10Вт для удобства. Это искусственно ухудшит официальные ТТХ реостата, но повысит его надежность.

Итоговые характеристики собираемого реостата (в сравнении с РСПС-3-19):
- цена: 2000 рублей* (8900 рублей);
- максимальная потенциальная рассеиваемая мощность 530Вт (не указана);
- максимальная рассеиваемая реальная мощность пока неизвестна (нужны математические расчеты);
- максимальное напряжение 250В AC (500В AC);
- максимальная сила тока 10А (7А);
- максимальное сопротивление 31111Ом (2x7000Ом);
- шаг сопротивления 0.1Ом (не указано);
- режим работы продолжительный (продолжительный);
- активное охлаждение (пассивное охлаждение);
- встроенный омметр (отсутствует);
- встроенный амперметр (отсутствует);
- встроенный вольтметр (отсутствует);
- габариты 171x121x80 (385x170x125);
- предполагаемый вес <1кг (5кг).
*не учитывается работа при сборке, но идет переплата за компоненты.

Окончательная проработка теории в следующей статье.

Напоследок стоит сказать об ужимках в сумму до 2000 рублей, так как преследовалось несколько причин:
- устройство собирается впервые, и неизвестен выхлоп его конечного варианта. Если идея выгорит - можно будет собирать на более дорогой элементной базе, увеличивая его ТТХ;
- ясно показана агония разработчиков при урезании элементной и материальной базы. А ещё помню, пенсионерам на день Победы социальные службы разнесли подарки: пылесос - но выяснилось, что это китайское барахло за 15$, которое скоропостижно ломалось. Выделит какой-нибудь чиновник ветеранам на подарок 450 рублей - и крутись, как хочешь (хотя на эти деньги можно купить что-то более стоящее, чем псевдопылесос).

Кстати, о жабе:
- молодежный сленг: высокомерная, гламурная представительница женского пола;
- уголовный сленг: безнравственный человек, пренебрегающий основными моральными принципами;
- автомобильный сленг: ГАЗ 3110;
- программный сленг: язык программирования Java.
Если объединить эти 4 понятия - кто же меня душил тогда? Laughing

(добавлено 31.05.2015):
- проработка теории;
- первый опытный образец;
- второй опытный образец.

(добавлено 22.08.2015): успешное окончание работы.

Обновлено ( 19.09.2015 11:35 )
 
 

Последние новости


©2008-2019. All Rights Reserved. Разработчик - " title="Сергей Белов">Сергей Белов. Материалы сайта предоставляются по принципу "как есть". Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).