Zasilacz

ZAGADNIENIE:

Potrzebujemy do użytku w domu źródło zasilania o dużym prądzie wyjściowym do naszej ładowarki modelarskiej.
W swoim artykule chcę przybliżyć praktyczną stronę wykonanej przeróbki zasilacza ATX (komputerowego) na zasilacz do ładowarki pulsar 2. Postaram się, aby mój opis różnił się od większości dostępnych w sieci, chcę się skupić nad jakością wykonania i estetyką zasilacza.
W moim przypadku do przeróbki posłużył zasilacz ATX firmy Gentle o mocy 350W, który (według danych producenta) na linii 12V można obciążyć maksymalnie prądem około 16A.

Swój zasilacz przerobiłem bazując na opisie z poniższej strony:
www.stormdust.net (jeżeli z jakiś względów link nie działa, proszę o informację e-mailem)

PRZERÓBKA ZASILACZA:

Po odcięciu wszystkich wtyczek sprawdziłem czy zasilacz komputerowy jest sprawny. Czarny (dowolny) i zielony przewód połączyłem wyłącznikiem (zwarcie przewodu zielonego z masą włącza zasilacz), a do gałęzi +5V (czerwone przewody) przylutowałem gniazdo do żarówek halogenowych, żeby dobrać odpowiednie obciążenie dla linii +5V.
Większość zasilaczy ATX wymaga obciążenia (podłączenia np. żarówki lub opornika), aby napięcie na linii +12V (z którego będziemy korzystać) było stabilizowane. Przy braku obciążenia na linii +5V napięcie zasilania może spaść znacznie poniżej wymaganych 12V, co nie jest dobre dla ładowarki). Jeżeli nie mamy odpowiedniej wiedzy elektronicznej proponuję wybrać wymagany opór eksperymentalnie (tak jak w moim przypadku). Zaczynamy od oporu około 20 Omów i systematycznie zmniejszamy wartość oporu, aż uzyskamy pod odpowiednim obciążeniem (uruchomiona ładowarka, ładująca pakiet dużym prądem - ja użyłem pakietu 6 cel Ni-NM (ok. 7,2V) z prądem ładowania około 8A) napięcie nie mniejsze niż założone 12V.

W moim przypadku przy oporze na linii +5V około 8 omów napięcie na linii 12V spadało do 11.75V (przy poborze prądu, około 5-7A - ładowanie pakietu o którym pisałem wcześniej). Przy zastosowaniu oporu około 4 omów napięcie spada do 11.95V, co uznałem za wartość wystarczającą do prawidłowej pracy ładowarki.
Ze względu na duży prąd jaki płynie przez linię 5V, oporniki grzeją się, co należy uwzględnić przy doborze oporników i ich ilości. Moc wydzielaną na opornikach możemy obliczyć z następującej zależności:
P=U²/R (gdzie: P - moc w Watach, U - napięcie w Voltach, R - opór w Omach).
W moim przypadku teoretyczna (w praktyce skoki napięcia mogą spowodować zmianę tej mocy) moc wynosi 6,25W.
Miałem pod ręką oporniki 4 Omowe (5W), najmniejsza ilość oporników jaką mogłem użyć, to 4 oporniki, żeby wypadkowo otrzymać 4 omowy opór zastępczy i moc traconą nie większą niż nominalna (wtedy na każdym oporniku moc wydzielana wynosiła około 1,5Wata.
Przy tej mocy oporniki były gorące. Zdecydowałem się na zwiększenie ilości oporników (do dziewięciu, co dało moc na jeden opornik około 0,7W), dzięki czemu oporniki są już tylko bardzo ciepłe.

Oporniki przylutowałem do płytki uniwersalnej i wyprowadziłem dwa przewody. W celu zminimalizowania nagrzewanie się oporników, płytkę ustawiłem tuż przy wentylatorze. W moim zasilaczu było możliwe włożenia kawałka płytki z laminatu (płytka nie może przewodzić prądu - spowodowałoby to zwarcie) między dwa radiatory, dopiero do tej płytki przykręciłem płytkę uniwersalną z wlutowanymi opornikami.

Po doborze obciążenia na linii 5V zająłem się zrobieniem porządku z przewodami, będą nam potrzebne:
- 6 żółtych przewodów (do gniazd 12V)
- 4 czerwone przewody (1 do oporników, 3 do wyjścia 5V)
- 11 czarnych przewodów (6 do gniazda 12v, 3 do gniazda 5V i po jednym do oporników, oraz włącznika i diód sygnalizacyjnych
- Przewód zielony (włącznik zasilacza)
- Przewód szary i fioletowy (diody sygnalizacyjne)
resztę przewodów wylutowałem z płytki zasilacza.

Przygotowałem włącznik, dwie diody (z opornikami o odpowiednich wartościach: 300 omów dla diody czerwonej i 220 omów dla diody zielonej), dwie oprawki do diód, dwa gniazda bananowe (czerwone i czarne) dla napięcia 5V i dwa gniazda bananowe (z nakręcanymi plastikowymi "łebkami" dla napięcia 12V. Przygotowałem również rurki termokurczliwe, różnej średnicy, do zaizolowania wszystkich połączeń przewodów.
Po skróceniu przewodów (na długość umożliwiającą montaż i demontaż obudowy) przylutowujemy je do włącznika, diód i gniazd. Lutujemy po kilka przewodów (ja przylutowałem 6 przewodów do wyjścia 12V) ze względu na to, że w zasilacz komputerowych przewody są cienkie, nie przystosowane do dużych prądów jakie będziemy wymagać od naszego zasilacza. Jeżeli nie chcemy lutować aż tylu przewodów, to oryginalne przewody możemy zastąpić przewodem wysokoprądowym, który przylutujemy do płytki drukowanej zasilacza, na miejsce dotychczasowych przewodów (wymaga to rozwiercenia tej płytki).
Na zdjęciu poniżej widać w jaki sposób zaizolowałem i ułożyłem przewody:

Po skończeniu "zabawy" z kabelkami zająłem się przygotowaniem przedniego panelu zasilacza, należało zaplanować ilość i położenie wyjść, a potem wykonać odpowiednie otwory. Potrzebowałem otworów na: Diody sygnalizacyjne (2 sztuki), włącznik, wyjście 5V i wyjście 12V. Otwory do gniazda 12V starałem się ulokować jak najdalej od siebie ze względu na nietypowe wyjścia, które opiszę w dalszej części artykułu.

Ze względu na to, że ładowarkę będę podłączał poprzez krokodylki (przystosowane do akumulatora samochodowe 12V) musiałem zaizolować przedni panel zasilacza, żeby nie dopuścić do zwarcia. Chciałem, żeby zasilacz był estetycznie wykonany, prezentował się ładnie wizualnie, miał opisane wyjścia i diody sygnalizacyjne.
Wymyśliłem, że panel pokryję folią samoprzylepną (zapewni odpowiednią izolację elektryczną), a w niej wytnę (na ploterze) odpowiednią grafikę przygotowaną do zasilacza. Bezpośrednio do metalowej obudowy zasilacza przykleiłem kolorową folię, która stanowi tło dla następnej warstwy, wyciętej na ploterze.

Drugą warstwę folii wyciąłem tak, żeby po lewej i prawej stronie panelu, można było ją zagiąć na drugą stroną - dzięki temu oklejamy również krawędzie zasilacza i folia nie będzie się odklejać. Przykleiłem wierzchnią warstwę folii, a potem wyciąłem w folii otwory na gniazda, włącznik, diody i śruby. Wszystkie elementy przymocowałem do obudowy, w moim przypadku oprawki diód były przystosowane do grubszych obudów i wymagały przyklejenia.

Po skręceniu obudowy, zasilacz można było uznać za skończony, jednak postanowiłem wykonać pewne usprawnienie:
Adapter - wyjście przystosowane do podłączenia ładowarki z krokodylkami na końcu przewodów - przystosowanej do zasilania z akumulatora samochodowego.
Wykonałem przejściówkę z aluminium, wałek o średnicy 14mm przyciąłem na odpowiednią długość. Odcięty odcinek powinien być o około 5 mm dłuższy od szerokości krokodylków w naszej ładowarce, ja wykonałem tulejki o długości około 17-18mm.
Po wycięciu wiercimy otwór o odpowiedniej średnicy (mniejszej niż gwint w gnieździe bananowym) i wykonujemy na krawędziach fazy, ostatnim etapem jest nagwintowanie tulejki. W moim przypadku gniazdo bananowe miało niestandardowy gwint, jeżeli nie posiadamy odpowiedniego gwintownika możemy spróbować poszukać gniazd ze standardowym gwintem lub wykonać "łącznik" z zaizolowanej (wystarczy zaizolować śrubę z napięciem +12V, bo obudowa jest podłączona do bieguna ujemnego - masy) śruby. Po prawej stronie znajduje się szkic tulejki.

Przyszłościowo planuję wykonanie drugiego zasilacza. Drugi zasilacz wyposażę w wbudowane gniazdo zapalniczki samochodowej - przewody ładowarki również przerobię na gniazdo zapalniczki samochodowej. Dzięki temu można zamknąć ładowarkę w samochodzie podczas ładowania akumulatora - oczywiście w przypadku ładowania łatwopalnych ogniw (np. li-pol) warto zaopatrzyć się w ognioodporny woreczek na akumulatory.
Dodatkowo następny zasilacz wyposażę w możliwość wyłączenia obciążenia linii +5V - wtedy zasilacz można używać jako zasilacz zewnętrzny np. do dysków twardych komputerowych i innych urządzeń.

Poniżej przedstawiam wykonany zasilacz "w akcji".