Laboratorní zdroj – 12. Cena součástek

Seriál článků o stavbě laboratorního zdroje se blíží ke konci. Jsou nakoupeny všechny součástky, zdroj funguje a my dokončujeme montáž. V tomto článku se budu zabývat cenou jednotlivých komponent.

laboratorní zdroj

O stavbě laboratorního zdroje řízeného procesorem, jsme s Michalem OK2HAZ začali uvažovat někdy v roce 2013. Rozhodli jsme se, že budeme postupně zkoušet a oživovat napřed analogovou část, řízenou procesorem ATmega16. Po jejím dokočení budeme stavět a programovat řídící desku s displejem, rotačním kodérem a tlačítky. Nakonec to dáme celé do skříňky. Tehdy jsme neměli stanovený žádný termín dokončení, ani cenový limit.

Náš laboratorní zdroj je amatérskou konstrukcí, chtěli jsme získat zkušenosti s používáním 16-ti bitových AD a DA převodníků, sestavením a programováním celého zařízení. Stavbu zdroje je nutné zařadit mezi rodinné a pracovní povinnosti, takže od prvních pokusů na univerzální desce jsme se k hotovému zdroji dostali za tři roky. Do tří let jsou také rozloženy nákupy jednotlivých věcí, celková suma je kolem 15 tisíc korun. Nakonec se ukázalo, že najít kousek volného času je mnohem složitější, než uspořit pětistovku měsíčně, aby bylo na průběžný nákup součástek.

Analogová část zdroje

analogová deska laboratorního zdroje

 

Popis součástkyOznačeníCena
3x operační zesilovačOPA228312Kč
1x referenční zdrojREF5025100Kč
1x čtyřkanálový AD převodníkADS8343309Kč
1x dvoukanálový DA převodníkDAC8563250Kč
2x operační zesilovačOPA365130Kč
1x mikroprocesorATmega1640Kč
2x filtrační kondenzátor10mF200Kč
2x reléRELEF4052132Kč
4x výkonový tranzistorTIP35140Kč
pasivní součástky a drobné polovodiče300Kč
Plošný spoj1000Kč

Celková cena osazené desky je přibližně 2900Kč. Desky potřebujeme dvě, takže jsme skoro na 6000Kč.

A co by se dalo změnit, nebo ušetřit?

S námi navrženým zapojením, s 16-ti bitovými převodníky a oboustrannou, profesionálně vyrobenou deskou je možno dosáhnout rozlišení 1mV a 0,1mA. To je pro dílenskou praxi zbytečné. My chtěli získat zkušenosti při návrhu a programování zařízení s AD a DA převodníky, proto jsme to s rozlišením a tím i cenou polovodičů přehnali. Ani jsme nečekali, že budou parametry tak dobré. Hlavně při měření proudu jsme očekávali, že obvod s bočníkem 0,02Ω bude zatížen šumem a rozlišení bude mnohem menší.

Dá se předpokádat, že při použití 10-ti bitových převodníků v DIP pouzdru, nebo převodníků integrovaných v procesoru, bude rozlišení 0,1V. Přitom bude stačit v domácích podmínkách vyrobený plošný spoj a operační zesilovače např. OP07. Kritickou částí desky zůstane obvod pro měření proudu na bočníku, ten musí být v provedení SMD. Celková cena osazené desky by potom mohla být poloviční.

Řídící deska zdroje

ATXmega128

1x spínaný regulátorLT3508180Kč
1x procesorATXmega128A1AU140Kč
1x displej4,3" TFT450Kč
1x hodinový obvodDS3231110Kč
Drobné polovodiče a pasivní součástky260Kč
Deska plošného spoje800Kč
Optický rotační kodér350Kč

Cena osazené desky je 2300Kč. Přitom desky plošných spojů byly objednány čtyři. Po dokončení návrhu Michal vygeneroval data Gerber, které předal do firmy Printed s.r.o. Za přípravu dat jsme zaplatili 1000Kč, za každou desku včetně jednostranného potisku a zlacení 550Kč.

Tady jsme utratili hodně peněz s tím, že druhou desku použijeme v budoucnosti, při řízení vytápění rodinného domu. Proto jsou osazeny pro laboratorní zdroj zbytečné obvody. Step-down měnič se zbytečně velkým rozsahem vstupního napětí, hodinový obvod, sériová linka RS485.

Možné úspory u řídící desky

Analogové desky komunikují po galvanicky oddělené sériové lince. Takže k řízení zdroje lze použít všechno, co má procesor s integrovaným kanálem UART a displej. První pokusy jsem dělal s použitím šuplíkových zásob. Procesor ATmega162 na univerzální desce a alfanumerický displej vymontovaný už ani nevím z čeho.

ATmega162Až později jsme přišli na to, že bychom chtěli barevný displej. No a tady se ukázalo, že TFT displeje potřebují spoustu dat a jestli má být obnovování údajů na displeji dosti rychlé, nebude ATmega stačit. Tak jsme zvolili ATxmega128 a tím vznikla potřeba mít profesionálně vyrobenou desku, abychom mohli osadit procesor v pouzdru TQFP100.

Ostatní komponenty

Michal má toroidní transformátor vyrobený na zakázku s příkonem 600VA za 2600Kč. Já jsem použil dva transformátory po 300VA, koupené někde na burze za pár set korun s tím, že vinutí pro napájení operačních zesilovačů jsem namotal ručně.

Hliníková skříň 19″ stála 2400Kč.

Zdířky, konektory, kabely, ventilátor, chladič a malý transformátor pro napájení řídící desky… 2000Kč, když by se všechno kupovalo nové.

Závěr

V článku jsem chtěl ukázat, že celková cena součástek rozpočítaná na stovky hodin návrhu plošných spojů, oživování, hlednání chyb a programování, není zas tak velká. Bude to možná 20Kč na hodinu zábavy ve volném čase? Přitom to, co jsem popsal, je maximální částka za zbytečně velké rozlišení měřidel.

Je tu spousta levnějších variant, jak postavit zdroj, který je analogový, regulační smyčky jsou sestaveny z operačních zesilovačů a přitom je řízený procesorem.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *