Проект электроснабжения частного дома. Как проектируется и пример. • Energy-Systems

Как проектируется электрика в частных домах

Многие люди стремятся построить собственный дом с земельным участком, однако, чтобы здание стало комфортным жилищем, помимо строительных работ, новым владельцам придется организовать создание различных инженерных систем, самой важной из которых является электроснабжение.

Чтобы создать на объекте функциональную электросеть, способную исправно работать в индивидуальных условиях, необходимо будет заказать проектирование электроснабжения частного дома.

Составление электропроекта – первый и самый важный этап электрификации здания. В ходе проектирования специалистам предстоит определить основные особенности будущей системы, подобрать необходимые для ее функционирования материалы и оборудование, определить уровень нагрузки на сеть и т.д. Качественно выполнить все эти работы могут лишь квалифицированные и опытные сотрудники.

Пример проекта электрики частного дома

Назад

1из21

Вперед

Зачем нужен проект электрики

Помимо того, что в новом доме организовать систему электроснабжения без качественного проекта невозможно, собственникам следует помнить о том, что проектная документация имеет большое значение и в процессе эксплуатации электрифицированного здания. На рынке представлены очень качественные материалы и приборы, используемые при организации новых электросетей, однако и они не вечны. В процессе использования бытовой электросистемы в ней могут возникать самые разные поломки, для устранения которых придется вызывать ремонтников.

Если у собственника не будет на руках проекта электроснабжения магазина или дома, по которому проводился электромонтаж, ремонтные работы могут вызвать большие сложности даже у опытных специалистов. Достаточно сложно, а иногда и вовсе невозможно определить поломку в электрической системе, не имея схем и чертежей электроснабжения. Конечно, опытные и квалифицированные мастера смогут разобраться с любой проблемой, но без проекта это потребует значительно большего времени, а также серьезных финансовых затрат.

Электрический проект, а точнее, схемы электроснабжения двухкомнатных квартир и планы электрики в доме потребуются и самим жильцам. Крайне желательно сверяться с особенностями электрической сети при необходимости проведения в доме любых ремонтных работ. Установленные скрытым методом электрические кабели не имеют никакой защиты от возможных механических повреждений, потому даже единственный вбитый в неправильном месте гвоздь может принести собственнику уйму неприятностей.

Среди наиболее важных для собственников документов, входящих в состав качественного проекта электрики, следует выделить также смету электромонтажа. В смете проводится расчет стоимости организации внутренней и внешней электросистемы, с учетом всех необходимых электрических кабелей, розеток, распределительных устройств, приборов освещения, УЗО, автоматических выключателей и другого оборудования. Для всех описанных материалов и приборов в проекте указываются их технические характеристики, типы, марки, номиналы и другая информация, на основе которой можно будет самостоятельно провести закупку всего необходимого для электромонтажа оборудования.

Особенности электропроекта в доме

Частные дома имеют множество уникальных особенностей и отличий от других сооружений, которые необходимо учитывать при выполнении электропроекта. Среди основных особенностей таких строений, следует отметить наличие наружных линий электроснабжения, используемых для подключения к сети электроприборов, находящихся в гараже и других хозяйственных постройках, а также для питания внешней системы освещения.

Помимо прочего, при проектировании электрики для частных домов специалистам потребуется сразу создавать различные защитные системы, к примеру систему заземления, необходимую для предотвращения возникновения опасных для жильцов ситуаций. Проектирование заземления требует высокого профессионализма от нанятых специалистов.

Важной особенностью электросетей в частных домах является еще и высокая мощность таких сетей. В отличие от квартир и других подобных помещений, в домах электрические системы могут использоваться для подключения большого числа мощных электрических потребителей, включая системы отопления и обогрева воды. Далеко не всегда выделенных мощностей энергосбытом достаточно для обеспечения электрической энергией всех потребителей в доме. Если выделенной нагрузки недостаточно, собственнику придется либо сокращать число бытовых приборов, либо добиваться повышения разрешенной мощности, что можно сделать только при наличии профессионально составленного проекта электроснабжения.

Выбирая предприятие для проектных работ, собственнику следует помнить о том, что даже маломощная электросеть может быть весьма опасной для пользователей, потому не стоит пытаться сэкономить на электроснабжении в ущерб собственной безопасности.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:

Онлайн расчет стоимости проектирования

Проект электрики дома — типовые проекты электроснабжения частного дома

Электроснабжение современных жилых помещений представляет собой сложную сеть внешних и внутренних коммуникаций. Это провода и кабели различного сечения, электрооборудование, розетки, выключатели, освещение и т.д. Предварительно выполненный проект электрики дома позволяет заранее определить сметную стоимость монтажных работ и материалов. Без грамотно разработанной проектной документации невозможно гарантировать безопасную и эффективную эксплуатацию, а так же надежность и функциональность устанавливаемого электрооборудования.

Требования к электрике в доме

Требования, которые должен учесть типовой проект электроснабжения частного дома, значительно более сложны и ответственны, чем аналогичные условия разработки электрики квартир. Монтаж электропроводки коттеджа должен учитывать различия норм устройства электрических вводов в здание, наличие хозяйственных построек, внешних осветительных приборов, а так же установку более мощного энергетического оборудования – скважинных насосов, автономных электрогенераторов и т.д.

Требования ПУЭ можно разделить на три основных направления:

1. Нормы устройства вводов в жилые помещения
2. Правила установки распределительных щитов электрики частного дома
3. Определение способа прокладки электропроводки внутри и снаружи здания

Приведем самые основные требования, которые в обязательном порядке должны быть учтены при разработке проектной документации.

Устройство ввода электроэнергии в коттедж

Чтобы выполнить присоединение к электросети общего пользования и подвести электричество к своему дому, необходимо:

1. Заключить договор с компанией-поставщиком электроэнергии
2. Получить соответствующие технические условия (ТУ)
3. Разработать на основании ТУ проект электроснабжения

Вот основные требования, которым должен соответствовать ввод силовых кабелей в жилое здание:

• Ввод силовых кабелей в здание осуществляется подземным или воздушным способом. В большинстве ТУ для своего удобства поставщик электроэнергии прописывает воздушный ввод
• При воздушном вводе применяются провода марки СИП с расчетной площадью сечения жил (в зависимости от вида питающей сети, обычно не более 16 мм2)
• Если расстояние от дома до существующей опоры внешней электросети превышает 25 м, необходимо запроектировать установку дополнительного, промежуточного столба
• Предусмотренная проектом по электроснабжению высота крепления вводных проводов должна превышать 2,75 м. Ввод располагается ниже козырька крыши более чем на 20 см
• Параллельная прокладка вводных кабелей должна вестись на удалении 1 м от окна или балкона, а так же с отступом более 20 см от стены фасада
• Монтаж электросчетчика на фасаде дома позволит выполнить ввод более удобным способом
• Запрещено проектирование внешних вводных автоматов на фасадах коттеджей
• Вводное отверстие в стене должно быть защищено металлической трубой и загерметизировано от влаги

Проект электроснабжения должен обеспечить последующий безопасный монтаж и обслуживание ввода силовых кабелей и проводов в коттедж.

Требования к проектированию распределительных щитов

Вводной электрический кабель должен быть подведен к распределительному щиту. В нем размещают входящие и групповые автоматические выключатели, устройства защиты и автоматики, иногда, счетчик потребления электроэнергии. Распредщит – основное оборудование в системе электроснабжения дома. Его проектирование должно соответствовать следующим нормам:

• Щит с установленным счетчиком оборудуют стеклом для снятия показаний приборов и замком
• Для установки распределительного щитка выбирают сухое помещение. Недопустимо нахождение над ним кухни, ванной, санузла или сауны. Иначе, необходимо проектировать дополнительную гидроизоляцию
• Щит должен быть удален от других труб и внутренних коммуникаций на расстояние 1 м и более
• Трубопроводы в помещении установки не должны разветвляться и содержать запорные устройства (вентили, задвижки, фильтры и т.д.)
• Для наружного освещения и электроснабжения хозяйственных построек допускается установка дополнительных распределительных щитов

Проект сети электроснабжения коттеджа включает в себя спецификацию с указанием типа распределительного щита, его комплектации электрооборудованием и схему подключения внутренней и внешней проводки.

Проектирование электропроводки

При монтаже внутренней электросети необходимо выполнить разводку проводов от распределительного щита к потребителям и электроприборам – розеткам, выключателям, осветительным устройствам. Проектные решения должны обеспечить не только оптимальную схему электропроводки, но и исключить риск коротких замыканий, возгораний и пожаров. Поэтому проект электроснабжения дома должен соответствовать следующим действующим нормам:

• В деревянных домах выполняют проводку открытым способом с защитой проводников коробами, гофрированными или простыми трубами. Если предполагается скрытая проводка, то кабель прокладывается в металлической трубе или гофре
• Для коттеджей, выполненных из огнеупорных материалов допустима скрытая проводка с защитой проводов несгораемой оболочкой
• Согласно ПУЭ в подвалах и на чердаках необходимо применять открытую защищенную проводку
• На кухне при открытой прокладке необходимо проектировать исключительно кабельную проводку
• Душевые кабины, ванные комнаты, бани, сауны и другие помещения с повышенной влажностью требуют применения только скрытого метода прокладки проводников

Типовой проект электроснабжения дома так же должен уделять внимание способам внешней электропроводки. Она может осуществляться прокладкой проводов и кабелей по столбам и опорам, по фасадам зданий, а так же под землей.

При этом подземные линии должны быть защищены пластиковыми или ПВХ трубами. А при прокладке по внешним стенам ПУЭ допускает защиту металлической гофрой или трубами с уплотнением и герметизацией от атмосферной влаги.

Закладываемый в проекте электроснабжения уровень защиты уличных электротехнических устройств и приборов освещения должен быть не ниже IP44.

Состав проекта электроснабжения дома

Профессиональный проект электрики коттеджа состоит из следующих обязательных частей:

• Однолинейная электрическая схема
• Поэтажный план установки электрооборудования (розетки, выключатели, светильники и пр.)
• Схема включения стабилизирующего и автономного электрогенерирующего оборудования
• Схема подключения внешних хозяйственных строений
• Расчетная часть (общий типовой электротехнический расчет, расчет заземления и молниезащиты)
• Спецификация
• Смета

При наличии внешнего воздушного или подземного ввода проектная документация в части присоединения к общей энергетической сети выполняется отдельно.

Пример проекта

Ниже для примера приведены некоторые страницы проекта.

Подготовительные работы

Непосредственному проектированию электроснабжения дома всегда предшествует подготовительный этап. Он включает в себя предпроектные работы, такие, как:

• Обследование зданий с выполнением замеров и составлением поэтажных планов
• Получение технических условий
• Заключение договора на поставку электроэнергии

Прежде, чем приступить к монтажу электросети, готовый проект электрики необходимо согласовать со всеми заинтересованными организациями и частными лицами.

Типовой расчет электрики дома

Важнейшей частью проекта системы электроснабжения частного коттеджа является типовой расчет электрики. На основании расчетных данных разрабатывают электрические схемы, выбирают сечение и марку проводников, а так же номиналы оборудования.

Вот основные этапы электротехнического расчета, которые должны присутствовать в проектной документации:

• Определение номинальных значений мощности электрооборудования, расчет установленных значений мощности
• Нахождение групповых расчетных токов. На его основании выбирают защитную и коммутационную аппаратуру для компоновки распределительного щита
• Выбор номинальных параметров защитных аппаратов по току для каждой группы потребителей
• Расчет площади сечения и выбор марки групповых кабелей используемых в монтаже электрики частного дома
• Определение расчетных значений электрических нагрузок, активной, реактивной и суммарной мощности с введением понижающего коэффициента (коэффициента спроса)
• Определение расчетных значений электрических потерь в кабелях и проводах

В типовой проект электросети коттеджа также могут входить расчеты токов короткого замыкания, условий срабатывания устройств защиты / отключения (УЗО) и проверочный расчет сечений проводников.

Учитывая сложность системы электроснабжения частного дома лучше заказать проектирование у ответственных и опытных Исполнителей. Компания-подрядчик должна иметь необходимые лицензии и допуски к работам, опыт разработки проектной документации и квалифицированный инженерный персонал.

Читайте другие статьи по данной тематике

Услуги по данной тематике

Проектирование простых схем источника питания

В посте подробно описано, как спроектировать и построить простую схему источника питания, начиная с базовой схемы и заканчивая достаточно сложным источником питания с расширенными функциями.

Содержание

Блок питания незаменим

Будь то новичок в электронике или опытный инженер, всем нужен этот незаменимый элемент оборудования, называемый блоком питания.

Это связано с тем, что никакая электроника не может работать без питания, а точнее, без питания постоянного тока низкого напряжения, а блок питания — это устройство, которое специально предназначено для выполнения этой цели.

Если это оборудование так важно, всем, кто работает в этой области, необходимо изучить все тонкости этого важного члена электронной семьи.

Давайте начнем и узнаем, как спроектировать схему блока питания, сначала самую простую, вероятно, для новичков, которым эта информация будет чрезвычайно полезна.
Базовая схема источника питания потребует трех основных компонентов для обеспечения ожидаемых результатов.
Трансформатор, диод и конденсатор. Трансформатор представляет собой устройство, имеющее два набора обмоток, одна первичная, а другая вторичная.

Сеть 220В или 120В подается на первичную обмотку, которая передается на вторичную обмотку для создания в ней более низкого наведенного напряжения.

Низкое пониженное напряжение, доступное на вторичной обмотке трансформатора, используется для предполагаемого применения в электронных схемах, однако, прежде чем можно будет использовать это вторичное напряжение, его необходимо сначала выпрямить, то есть напряжение необходимо преобразовать в постоянный ток. первый.

Например, если вторичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 вольт, тогда полученные 12 вольт от вторичной обмотки трансформатора будут 12 вольтами переменного тока по соответствующим проводам.

Электронная схема никогда не может работать с переменным током, поэтому это напряжение должно быть преобразовано в постоянное.

Диод — это одно из устройств, которое эффективно преобразует переменный ток в постоянный. Существует три конфигурации, с помощью которых можно сконфигурировать основные конструкции источников питания.

Вы также можете узнать, как спроектировать настольный источник питания

Использование одного диода:

Самая простая и грубая форма конструкции источника питания — это та, в которой используется один диод и конденсатор. Поскольку один диод будет выпрямлять только один полупериод сигнала переменного тока, для этого типа конфигурации требуется большой конденсатор выходного фильтра для компенсации вышеуказанного ограничения.

Конденсатор с фильтром гарантирует, что после выпрямления на падающих или убывающих участках результирующей диаграммы постоянного тока, где напряжение имеет тенденцию к падению, эти участки заполняются и дополняются накопленной внутри конденсатора энергией.

Вышеупомянутая компенсация за счет накопленной энергии конденсаторов помогает поддерживать чистый и свободный от пульсаций выход постоянного тока, что было бы невозможно при использовании одних только диодов.

Для конструкции источника питания с одним диодом вторичная обмотка трансформатора должна иметь одну обмотку с двумя выводами.

Однако приведенная выше конфигурация не может считаться эффективной конструкцией источника питания из-за грубого однополупериодного выпрямления и ограниченных возможностей формирования выходного сигнала.

Использование двух диодов:

Использование пары диодов для создания источника питания требует трансформатора со вторичной обмоткой с отводом от середины. На схеме показано, как диоды подключены к трансформатору.

Несмотря на то, что два диода работают в тандеме и охватывают обе половины сигнала переменного тока и производят двухполупериодное выпрямление, используемый метод неэффективен, поскольку в любой момент используется только половина обмотки трансформатора. Это приводит к плохому насыщению сердечника и ненужному нагреву трансформатора, что делает этот тип конфигурации источника питания менее эффективным и обычной конструкцией.

Использование четырех диодов:

Это наилучшая и общепринятая форма конфигурации источника питания с точки зрения процесса выпрямления.

Продуманное использование четырех диодов делает все очень просто, требуется только одна вторичная обмотка, насыщение сердечника идеально оптимизировано, что обеспечивает эффективное преобразование переменного тока в постоянный.

На рисунке показано, как создается источник питания с двухполупериодным выпрямлением с использованием четырех диодов и фильтрующего конденсатора относительно низкой емкости.

Этот тип диодной конфигурации широко известен как мостовая сеть, вы можете узнать, как построить мостовой выпрямитель.

Все вышеперечисленные конструкции источников питания обеспечивают выходы с обычным регулированием и поэтому не могут считаться идеальными, они не обеспечивают идеальных выходов постоянного тока и поэтому нежелательны для многих сложных электронных схем. Кроме того, эти конфигурации не включают функции управления переменным напряжением и током.

Однако вышеуказанные функции могут быть просто интегрированы в вышеупомянутые конструкции, а не в последнюю конфигурацию полноволнового источника питания за счет введения одной ИС и нескольких других пассивных компонентов.

Нестабилизированный блок питания полного моста с формулами

На приведенной ниже схеме показан блок питания с одной шиной. Предохранитель устанавливается на пути токоведущего провода к трансформатору в целях безопасности. Провод под напряжением также подключен к клемме 240 В трансформатора; этот участок первичной обмотки находится довольно далеко от вторичной, что повышает безопасность устройства.

Заземление должно быть соединено с любым открытым металлом и, если применимо, с экраном трансформатора. Упомянутые напряжения указаны в вольтах (среднеквадратичное значение) и являются напряжениями переменного тока. Под нагрузкой выход трансформатора составляет 6 В (среднеквадратичное значение). Когда трансформатор не используется, напряжение может возрасти до 25%.

Выходная волна может быть рассчитана с использованием следующей формулы:

V _RIP ≅ I _LOAD / C [7 x 10 ^-3 ]

Использование IC LM317 или LM338:

the ICS ICC317 или LM338:

the ICS ICS 3338:

the ICS IC3 LM 317 — это очень универсальное устройство, которое обычно интегрируется с источниками питания для получения хорошо стабилизированных и регулируемых выходных сигналов напряжения/тока. Несколько примеров схем источника питания, использующих эту микросхему

. Поскольку приведенная выше микросхема может поддерживать максимум 1,5 А, для большей выходной мощности можно использовать другое аналогичное устройство, но с более высокими характеристиками. IC LM 338 работает точно так же, как LM 317, но способен выдерживать ток до 5 ампер. Ниже показана простая конструкция.

Для получения фиксированных уровней напряжения можно использовать микросхемы серии 78XX с описанными выше схемами питания. ИС 78XX подробно описаны для справки

В настоящее время бестрансформаторные источники питания SMPS становятся фаворитами среди пользователей благодаря их высокой эффективности и высокой мощности при удивительно компактных размерах.
Хотя создание схемы источника питания SMPS в домашних условиях, безусловно, не для новичков в этой области, инженеры и энтузиасты, обладающие всесторонними знаниями в этой области, могут заняться созданием таких схем дома.

Вы также можете узнать об аккуратной конструкции импульсного блока питания.

Есть несколько других форм источников питания, которые могут быть созданы даже любителями новой электроники и не требуют трансформаторов. Хотя эти типы цепей питания очень дешевы и просты в сборке, они не могут поддерживать большой ток и обычно ограничены 200 мА или около того.

Конструкция бестрансформаторного источника питания

Две концепции описанного выше бестрансформаторного типа цепей питания обсуждаются в следующих парах постов:

С использованием высоковольтных конденсаторов,

С использованием высокотехнологичных микросхем и полевых транзисторов

Отзыв одного из преданных читателей этого блога

Уважаемый Swagatam Majumdar,

Я хочу сделать блок питания для микроконтроллера его зависимые компоненты…

Я хочу получить стабильные +5В на выходе и +3,3В на выходе от блока питания, я не уверен в силе тока, но я думаю, что всего 5А должно хватить, также будут Мышь 5 В и клавиатура 5 В, а также 3 микросхемы SN74HC595 и 2 x 512 КБ SRAM . .. Так что я действительно не знаю, к какой силе стремиться ….

Думаю, 5 ампер достаточно?…. Мой ГЛАВНЫЙ вопрос: какой ТРАНСФОРМАТОР использовать и какие ДИОДЫ использовать? Я выбрал трансформатор после того, как прочитал где-то в Интернете, что мостовой выпрямитель вызывает ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ на 1,4 В в целом, и в вашем блоге выше вы утверждаете, что мостовой выпрямитель вызовет повышение напряжения? …

ТАК Я не уверен ( Я в любом случае не уверен, будучи новичком в электронике) ….. ПЕРВЫЙ трансформатор, который я выбрал, был именно этот. Пожалуйста, посоветуйте мне, какой из них ЛУЧШЕ подходит для моих нужд и какие ДИОДЫ также использовать …. Я хотел бы использовать блок питания для платы, очень похожей на эту ….

Пожалуйста, помогите мне и направьте меня, как сделать подходящий блок питания MAINS 220/240V, который дает мне СТАБИЛЬНЫЕ 5V и 3.3V для использования с моей конструкцией. Заранее спасибо.

Как получить постоянные 5 В и 3 В от цепи питания

Здравствуйте, вы можете добиться этого, просто используя микросхему 7805 для получения 5 В и добавив пару диодов 1N4007 к этим 5 В для получения примерно 3,3 В.

5 ампер выглядит слишком большим, и я не думаю, что вам потребуется такой большой ток, если только вы не используете этот блок питания с внешним каскадом драйвера, несущим более высокие нагрузки, такие как светодиод высокой мощности или двигатель и т. д.

Так что я уверен, что ваше требование может быть легко выполнено с помощью вышеупомянутых процедур.

для питания MCU с помощью описанной выше процедуры вы можете использовать трансформатор 0-9В или 0-12В с током 1А, диоды могут быть 1N4007 x 4nos

переменного тока как от трафотока, тогда мощность будет увеличена в 1,21 раза.

обязательно используйте конденсатор 2200 мкФ / 25В после моста для фильтрации

Я надеюсь, что информация проинформирует вас и ответит на ваши вопросы.

На изображении выше показано, как получить постоянное напряжение 5 В и 3,3 В от заданной цепи питания.

Как получить переменное напряжение 9 В от IC 7805

Обычно IC 7805 рассматривается как стабилизатор постоянного напряжения 5 В. Однако с помощью базового обходного пути ИС можно превратить в схему переменного регулятора от 5 В до 9 В, как показано выше.

Здесь мы видим, что предустановка 500 Ом добавлена ​​к центральному контакту заземления ИС, что позволяет ИС создавать выходное значение с повышенным значением до 9В, при токе 850 мА. Предустановку можно настроить для получения выходного напряжения в диапазоне от 5 В до 9 В.

Чтобы получить повышенное выходное напряжение от микросхемы 7812, вы можете обратиться к этому сообщению!

Создание схемы стабилизатора с фиксированным напряжением 12 В

На приведенной выше диаграмме показано, как можно использовать обычную микросхему стабилизатора 7805 для создания регулируемого выходного сигнала с фиксированным напряжением 5 В.

Если вы хотите получить фиксированный регулируемый источник питания 12 В, для получения требуемых результатов можно применить ту же конфигурацию, как показано ниже:

Регулируемый источник питания 12 В, 5 В

Теперь предположим, что у вас есть схемные приложения, которым требуется двойное питание в диапазоне фиксированных 12 В, а также фиксированных регулируемых источников 5 В.

Для таких применений описанную выше конструкцию можно просто модифицировать, используя микросхему 7812, а затем микросхему 7805 для одновременного получения требуемого регулируемого источника питания 12 В и 5 В, как показано ниже:

Разработка простого двойного источника питания

Во многих схемных приложениях, особенно в тех, где используются операционные усилители, двойной источник питания становится обязательным для включения +/- и заземления схемы.

Проектирование простого двойного источника питания фактически включает только источник питания с центральным отводом и мостовой выпрямитель, а также пару фильтрующих конденсаторов высокой емкости, как показано ниже:

Однако для получения регулируемого двойного источника питания с двойное напряжение на выходе — это то, что обычно требует сложной конструкции с использованием дорогостоящих ИС.

Следующая схема показывает, как просто и дискретно можно настроить двойной источник питания, используя несколько биполярных транзисторов и несколько резисторов.

Здесь Q1 и Q3 настроены как проходные транзисторы эмиттерного повторителя, которые определяют величину тока, проходящего через соответствующие +/- выходы. Здесь оно составляет около 2 ампер.

Выходное напряжение на соответствующих сдвоенных шинах питания определяется транзисторами Q2 и Q4 вместе с резистивной делительной сетью их базы.

Уровни выходного напряжения можно соответствующим образом отрегулировать и настроить, регулируя значения делителей потенциала, образованных резисторами R2, R3 и R5, R6.

Двойное питание с одним операционным усилителем

Если в вашей схеме остался дополнительный операционный усилитель, который требует двойного питания от одного источника, то, возможно, можно попробовать следующую простую конфигурацию с двойным питанием от одного операционного усилителя.

Резисторы R1 и R2 работают как высокоомный и, следовательно, экономичный сетевой делитель напряжения. Операционный усилитель гарантирует, что потенциал искусственной земли всегда идентичен потенциалу между соединением резисторов R1 и R2. Соединение между R1 и R2 устанавливает соотношение между парой выходных напряжений; если R1 и R2 имеют одинаковое значение, для обоих выходных напряжений будет обеспечено точно такое же значение, которое будет совершенно симметричным.

Это позволяет нам получить наиболее желательную особенность схемы, а именно то, что соединение R1/R2 не зависит от напряжения батареи! Дополнительным преимуществом этого активного делителя потенциала является то, что (в отличие от базовой цепочки резисторных делителей) он хорошо адаптируется к изменяющимся токам нагрузки, движущимся к линии заземления и от нее, особенно в отношении несимметричных ситуаций тока нагрузки. Вероятно, вы можете подумать об использовании различных вариантов операционных усилителей для этой схемы. 3140 и 324, как правило, являются фантастическим выбором, несмотря на то, что напряжение батареи у них составляет всего 4,5 В. Имейте в виду, что максимальное напряжение, которое могут выдержать эти ИС, не превышает 30 В, а максимальный ток нагрузки, который может быть допустимое операционным усилителем, также будет зависеть от типа операционного усилителя.

Проектирование источника питания LM317 с постоянными резисторами

Ниже показан чрезвычайно простой источник напряжения/тока на основе LM317T, который можно использовать для зарядки никель-кадмиевых элементов или в любое время, когда необходим практический источник питания.

Новичку несложно сконструировать его, и он предназначен для использования с подключаемым сетевым адаптером, обеспечивающим нерегулируемое питание постоянного тока. вывод. IC1 на самом деле представляет собой регулируемый регулятор типа LM317T.

Поворотный переключатель S1 выбирает настройку (постоянный ток или постоянное напряжение) вместе со значением тока или напряжения. Регулируемое напряжение можно получить на SK3, а ток на SK4.

Обратите внимание, что предусмотрена регулируемая настройка (позиция 12), которая позволяет регулировать переменное напряжение с помощью потенциометра VR1.

Значения резисторов должны быть изготовлены из ближайших достижимых фиксированных значений, при необходимости расположенных последовательно.

Резистор R6 рассчитан на 1 Вт, а R7 на 2 Вт, хотя остальные могут быть 0,25 Вт. Регулятор напряжения IC1 317 должен быть установлен на какой-либо радиатор, размер которого определяется входными и выходными напряжениями и необходимыми токами.

Получение 5 А от микросхемы 7812

Если вам интересно, как получить ток 5 А или выше от микросхемы регулятора 7812, возможно, вам нужна следующая схема.

Как видите, силовой транзистор 2N3055 сконфигурирован с выходом 7812 в качестве эмиттерного повторителя для преобразования тока силой 1 А с выхода 7812 в ток силой 5 А на эмиттере транзистора.

Однако у использования эмиттерного повторителя есть недостаток. Это снижает выходное напряжение на 0,7 В или 1 В из-за спецификации прямого падения напряжения база-эмиттер биполярного транзистора.

Чтобы компенсировать это, мы повышаем выходное напряжение 7812 примерно на 1 В, добавляя пару последовательных диодов на вывод GND микросхемы.

Резистор 100 Ом на базе транзистора определяет выходной ток. Значение 100 Ом выбрано произвольно. Если вы обнаружите, что 100 Ом не обеспечивают предполагаемых 5 ампер, вы можете попробовать уменьшить это значение. Просто убедитесь, что мощность резистора также соответствующим образом увеличена, чтобы резистор не нагревался и не сгорал.

Как выбрать блок питания для электронных проектов

Блок питания проекта — это бьющееся сердце, которое позволяет нашим электронным компонентам работать так, как нужно. Даже для опытных производителей выбор подходящего блока питания является важным процессом, который необходимо выполнять тщательно.

Сегодня мы познакомим вас с полным руководством по блокам питания для проектов. Мы расскажем об их различных типах, номинальных мощностях, разъемах и, самое главное, о том, как их выбрать.

Знакомство с источниками питания

Электронные продукты в основном состоят из схем, содержащих различные компоненты. Когда электричество проходит через эти компоненты в соответствии с внутренней схемой, устройство оживает, чтобы предоставить пользователю функцию.

Итак, когда мы говорим об источниках питания, мы ищем компонент, который может подавать электричество в цепи в наших проектах.

Если вы плохо знакомы с электричеством и электрическими цепями, мы настоятельно рекомендуем вам прочитать некоторые из наших вводных статей для лучшего понимания.

• Что происходит в электрической цепи: зависимость напряжения от тока
• Электронная схема: делители напряжения
• Базовая электроника: переменный ток (AC) против постоянного тока (DC)
• Введение в электронные компоненты: что такое конденсатор?
• Интегральные схемы (ИС): обзор, приложения и проекты

Требования к источнику питания

Самый важный вопрос, который следует задать при выборе источника питания: какая мощность нам нужна?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны посмотреть как на напряжение, так и на ток.

Напряжение — Напряжение нашего источника питания создает «давление», чтобы протолкнуть наш ток через цепь. Если у нас нет достаточного напряжения, ток не сможет течь. Это означает, что наш прибор не будет получать электричество и не сможет работать.

Если вы используете макетную плату, такую ​​как Arduino, они часто имеют номинальное напряжение 3,3 В или 5 В. Большинство из них также часто оснащены стабилизаторами напряжения для преобразования более высоких напряжений питания в соответствующие значения.

Ток — Ток — это топливо, питающее нашу электронику. Величина требуемого тока будет зависеть от того, какие компоненты в наших схемах должны работать должным образом. Например, двигателю, который должен работать при более высоких крутящих моментах, потребуется больший ток, чтобы он функционировал должным образом. Без достаточного тока наши компоненты могут работать не так, как ожидалось или предполагалось.

Напряжение и ток неразделимы. В наших проектах мы должны позаботиться о соблюдении обоих требований, чтобы электрические компоненты в наших цепях могли функционировать должным образом.

Для достижения наилучших результатов и безопасной практики проверьте техническое описание используемых компонентов, чтобы узнать, какие напряжения и токи рекомендуются их производителями.

Измерение потребляемой мощности

Используя данные отдельных компонентов, можно оценить напряжение и ток, необходимые для вашей цепи. Однако этот метод не является точным и может быть трудным для начинающих.

Более простой способ измерения напряжения и тока, необходимых для вашей цепи, — это использовать переменный источник питания или просто подключить мультиметр к цепи во время ее работы.

Мультиметр — это устройство, которое может удобно измерять и отображать напряжение и ток, когда мы подключаем его к нашей цепи. Подробнее читайте в статье «Введение в измерительный прибор: что такое мультиметр?».

Опытным пользователям иногда может потребоваться больше информации, чем может предоставить мультиметр. В этом случае лучше всего подойдет осциллограф. Вы также можете прочитать об осциллографе и о том, как им пользоваться, в нашей статье здесь: Что такое осциллограф? — Функции и учебник.

Различные типы источников питания

Существует множество различных типов источников питания для различных целей. К ним относятся регулируемые источники питания, настенные адаптеры переменного тока в постоянный и аккумуляторы.

В конечном счете, блок питания, который вы хотите выбрать, соответствует требованиям вашего проекта.

Переменный источник питания постоянного тока

Переменный источник питания постоянного тока является гибким и важным инструментом, когда речь идет о тестировании наших электронных устройств или выборе источника питания. Переменный источник питания позволяет вам устанавливать различные напряжения и токи для питания вашего устройства.

Хотя вы определенно можете питать свой проект с помощью регулируемых источников питания постоянного тока, они, как правило, используются больше для прототипирования. Как только требования к мощности схемы определены, вместо нее будет использоваться меньший и более дешевый источник питания.

Рекомендуем: ZKETECH EBD-A20H Переменный источник питания постоянного тока

Если вы ищете регулируемый источник питания постоянного тока, мы рекомендуем ZKETECH EBD-A20H. Поддерживая до 30 В/20 А/200 Вт, ZKETECH EBD-A20H даже поставляется с собственным программным обеспечением EB для визуализации и записи данных.

USB Power

Многие макетные платы могут использовать одно USB-соединение как для питания, так и для передачи данных. В этом случае вам просто понадобится USB-кабель для подключения и питания вашего устройства от любого USB-порта.

Например, Seeeduino Xiao оснащен портом USB Type-C, который можно использовать для питания и загрузки кода. Вы можете использовать кабель USB C-C или кабель USB C-A, в зависимости от того, какие порты доступны на вашем компьютере.

Другие примеры включают кабель USB типа A — Micro USB, который можно использовать с Seeeduino V4.2.

Настенный блок питания переменного тока в постоянный

После того, как мы протестировали и поняли требования к питанию нашей схемы, мы часто переключаемся на настенный блок питания переменного тока в постоянный. Настенные блоки питания переменного тока в постоянный — это легкие и удобные решения, которые можно повторно использовать даже для любого совместимого устройства.

При выборе сетевого адаптера обязательно проверьте совместимость устройства. Некоторые адаптеры поставляются с определенным форм-фактором USB или разъемом типа «бочонок», в то время как другие позволяют использовать сменные кабели USB A.

Примечание. Настенные адаптеры обычно обеспечивают фиксированное выходное напряжение и ток. Если позже ваши требования к электропитанию изменятся, возможно, вам придется приобрести еще один сетевой адаптер!

Вот некоторые рекомендуемые настенные адаптеры переменного тока в постоянный для начала работы:

• Настенный адаптер питания — 5 В постоянного тока, 3 А, тип C
• Настенный адаптер питания — 6,5 В постоянного тока, 2 А – Сертификация FCC/UL
• Европейский стандарт Настенный источник питания USB 5 В пост. тока, 2,5 А – Сертификация CE

Аккумуляторы

Если мы хотим сделать наш проект портативным, изучение аккумуляторов будет неизбежным. Батареи хранят химическую энергию, которая затем преобразуется в электричество посредством химических реакций при включении в цепь.

Существует множество различных типов аккумуляторов, различающихся также номинальной мощностью, возможностью перезарядки, удержанием заряда и требуемым обслуживанием.

Если вы уже решили использовать аккумуляторы в своем проекте, обязательно ознакомьтесь с нашим подробным Руководством по аккумуляторам для встраиваемых устройств.

Вот также некоторые варианты аккумуляторов, которые вы можете изучить:

• Комплект аккумуляторов — 3,7 В 520 мАч
• Литий-ионный полимерный аккумулятор — 3 А
• Литий-ионный полимерный аккумулятор — 1 А
• Полимерный литий-ионный аккумулятор — 9030 В мАч

Правильная мощность: преобразователи мощности

Нередко существующие варианты источников питания не соответствуют вашим потребностям. Когда это происходит, вы можете просто использовать более мощный источник питания вместе с силовым преобразователем, чтобы снизить напряжение до желаемого значения.

Ниже приведены некоторые рекомендации по преобразователям энергии. Обязательно проверьте диапазоны рабочего напряжения, предлагаемые каждым силовым преобразователем, чтобы вы могли получить тот, который работает с вашим источником питания и для вашего проекта.

• Регулируемый преобразователь мощности постоянного и постоянного тока (1,25 В – 35 В и 3 А)
• Регулируемый преобразователь мощности постоянного и постоянного тока (1 В – 12 В и 1,5 А)
• Преобразователь питания CPT-C5 с 12 В и 24 В на 5 В

В некоторых случаях можно использовать усилитель для увеличения подаваемого напряжения. Одним из примеров является Lipo Rider Plus, который может выдавать до 5 В / 2,4 А от батареи 3,7 В.

Знакомство с разъемами блока питания

Существует множество разъемов, которые можно использовать для подключения блока питания.

Кабели типа «банан» и «крокодил»

В регулируемых источниках питания постоянного тока обычно используются кабели типа «банан» или «крокодил», как показано ниже.

Кабели типа «банан» и «крокодил». Источник: FuelCellStore, ebay

Кабели типа «крокодил» можно легко закрепить на проводах цепи, образуя соединение. Подберите комплект кабелей типа «крокодил» здесь.

Макеты и перемычки

Макет с компонентами схемы. Фото Харрисона Бродбента на Unsplash

Макетные платы — отличный способ для начинающих научиться создавать схемы. С полосками из проводящего материала под ними в отверстия можно вставить соединительные кабели для формирования цепей к источнику питания без пайки.

Однако схемы на макетных платах имеют тенденцию быть более грязными и ненадежными, поэтому вы не часто увидите их в окончательных проектах. Вместо этого более широко используются печатные платы или печатные платы. Печатные платы — это в основном электрические схемы, сжатые до компактного форм-фактора.

После того, как вы завершили разработку своей схемы, вы можете удобно заказать собственную печатную плату с помощью Seeed Fusion.

Цилиндрические гнезда

Цилиндрические гнезда или цилиндрические разъемы обычно находятся на готовых печатных платах. Хотя они могут различаться по размеру, они обычно предлагаются как удобный и надежный способ питания различных устройств. С помощью подходящего адаптера вы можете питать устройство с бочкообразным разъемом через USB или настенный адаптер.

Батарейные отсеки

Большинство аккумуляторов спроектированы таким образом, чтобы поместиться в корпусе, который затем будет иметь провода для подключения к вашей цепи. Эти провода обычно представляют собой простые положительные и отрицательные соединения с аккумулятором. Однако корпуса аккумуляторов могут поставляться с другими разъемами, такими как бочкообразный разъем.

Примечательно, что в литий-полимерных батареях обычно используется разъем JST, который является удобным способом подключения питания к совместимым платам.

Вот некоторые чехлы для батареек, предлагаемые Seeed:

• Кейс-держатель для батареек AA – 2 слота
• 18650 Корпус держателя батареи — 2 слота с выключателем
• Блок литий-ионной полимерной батареи — 3 А с разъемом JST

Тестирование источника питания

Несмотря на то, что теоретически мы могли выбрать подходящий источник питания, это всегда важно для проверки производительности вашей схемы или устройства в течение определенного периода времени. Это связано с тем, что при различных нагрузках использования вы можете обнаружить, что подаваемой мощности недостаточно для поддержания функции устройства.

Есть и другие факторы, которые следует учитывать. Например, если напряжение вашего источника питания упадет слишком низко, ваш микроконтроллер может перезагрузиться и перестать работать. Если вы используете батареи, помните также о рабочей температуре, поскольку она может существенно повлиять на срок службы батареи и производительность.

Если вы добавляете или удаляете компоненты или меняете схему, не забывайте, что требования к питанию также могут измениться. Стоит быть осторожным с вашим источником питания, так как ваш проект может быть поврежден, если используется плохой выбор источника питания.

Другие факторы, которые следует учитывать

Прежде чем принять окончательное решение об источнике питания для вашего проекта, вот несколько вопросов, которые вы можете задать себе:

Является ли форм-фактор фактором для источника питания моего проекта?

Если да, то как можно раньше включите в проект соображения по электроснабжению. Громоздкий блок питания вряд ли сделает портативное устройство удобным в использовании!

Потребуется ли мне в будущем больше энергии для большего количества компонентов?

Если да, приобретите более мощный блок питания и дополните его понижающим преобразователем. Это избавит вас от многих проблем, если в будущем вам потребуется больше энергии.

Нужна ли мне микросхема источника питания для моего проекта?

ИС источников питания представляют собой регуляторы для преобразования нестабилизированного входного напряжения в стабильное выходное напряжение. ИС источников питания могут иметь решающее значение для электрических компонентов, чувствительных к входному напряжению, таких как микропроцессоры и память на высоких скоростях.

Если для правильной работы ваших электрических компонентов требуется определенное входное напряжение, вам придется рассмотреть возможность использования микросхемы источника питания. Посетите этот учебник от maxim Integrated для получения дополнительной информации.

Резюме и другие ресурсы

Надеюсь, вы сегодня узнали кое-что о том, как повысить эффективность своих проектов! Выбор подходящего источника питания, в конечном счете, является методом проб и ошибок, в значительной степени зависящим от потребностей вашего проекта.

К счастью, если вы работаете с одной из популярных плат разработки, у вас будет обширный набор документации, на которую можно положиться.