Měření vlastností napájecích zdrojů je nutné provádět při různé velikosti zatěžovacího proudu.
K tomu se používají válcové reostaty. Ty jsou ale poměrně drahé, běžně nedostupné a pokud potřebujete měřit ve větším rozsahu proudů a napětí zdroje, musíte mít k dispozici více reostatů různých hodnot.
Můžete také postupně připojovat potřebné hodnoty pevných rezistorů s odpovídající zatižitelností. Takové řešení, ale není moc pohodlné a hrozí nebezpečí zkratu a poškození nebo zničení měřeného zdroje.
Vhodným kompromisem je použití více rezistorů a přepínače, kterým měníte (přepínáte) výslednou velikost zatěžovacího odporu a tím i zatěžovací proud.
Teorie
- Ideální zdroj napětí má nulový vnitřní odpor, takže jeho výstupní napětí je konstantní (stále stejné). Reálné zdroje mají nenulový vnitřní odpor, takže jejich výstupní napětí se snižuje v závislosti na zatížení (odebíraném proudu). Zdroje s malým vnitřním odporem jsou označovány jako tvrdé, zdroje s velkým vnitřním odporem jako měkké.
- Velikost zatěžovacího proudu závisí na odporu a vypočte se z Ohmova zákona ze vzorce:
I = U / R
Příklad: Připojíme-li ke zdroji s napětím 12 V rezistor velikosti 12 Ω, bude obvodem protékat proud velikosti 1 A. - Zatižitelnost rezistoru je maximální výkon, který je rezistor schopen vyzářit (přeměnit na teplo), aniž by se poškodil.
Příklad: Protéká-li rezistorem připojeným k napětí 12 V proud 1 A, musí být jeho zatižitelnost minimálně 12 W. - Výkon se vypočítá ze vzorce:
P = U * I
Neznáte-li hodnotu proudu nebo napětí, použijete Ohmův zákon. Vzorce pro výpočet pak vypadají následovně:
P = U * I = U * ( U / R ) = U2 / R
P = U * I = I * R * I = I2 * R - Sériové řazení rezistorů
Při sériovém řazení rezistorů je výsledný odpor součtem jednotlivých odporů:
R = R1 + R2 - Paralelní řazení rezistorů
Pro výpočet se použije vzorec:
1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 nebo také R= R1 * R2 / ( R1 + R2 )
Schema zapojení
Vychází ze součástek, které jsem měl k dispozici. Problémem může být sehnat vhodný přepínač, který je určen pro proud cca 1 A. Běžně prodávané plastové otočné přepínače (např. P-DS2) spínají proud max. 0,15 A. Já jsem použil starší otočný přepínač 2 x 5 poloh.
Rezistory musí mít dostatečnou zatižitelnost (výkon) a hodnotu cca 68 až 100 Ω.
Příklad řešení
Rezistory R1 až R6 mají hodnotu 82 Ω / 6 W
Vypočtené hodnoty:
| Poloha přepínače | Odpor [Ω] | Max. napětí [V] | Max. proud [A] | Max. příkon [W] |
| 1 | ∞ | ∞ | 0 | 0 |
| 2 | 164 | 44,36 | 0,27 | 12 |
| 3 | 82 | 22,18 | 0,27 | 5 |
| 4 | 41 | 22,18 | 0,54 | 12 |
| 5 | 22,5 | 22,15 | 1,08 | 24 |
Úplné schema zapojení
Aby bylo možné měřit také zvlnění, bylo zapojení doplněno o 2 foliové kondenzátory kapacity 100 nF/100 V.
Měřený zdroj připojte ke svorkám J1 a J2, kterými jsou běžné zdířky spojené lanky s deskou plošného spoje.
Svorky J3 a J4 slouží pro připojení osciloskopu, kterým měříme zvlnění (střídavou složku napětí) zdroje. Zvlnění vzniká jako důsledek usměrnění střídavého napětí a následné nedokonalé filtrace.
Pro připojení osciloskopu je použit koaxiální konektor typu BNC spojený lanky s deskou plošného spoje.
Za provozu se rezistory zahřívají. Nepřekračujte maximální hodnoty napětí a proudu uvedené v tabulce vypočtených hodnot.
Nikdy nepřipojujte zátěž k síťovému napětí!
Hrozí nebezpečí úrazu elektrickým proudem.
Deska plošných spojů
Mechanické provední
Krabička je zhotovena ze dvou částí plechu, ohnutých do tvaru U s vyvrtanými otvory pro konektory, chlazení a sešroubování. Dále jsou použity distanční sloupky se závity M3. Čtyři jsou délky 5 mm pod deskou plošného spoje a čtyři délky 20 mm jsou nad deskou plošného spoje.
Skutečný vzhled
Použití
Pomocí přepínatelné zátěže je možné snadno změřit zatěžovací charakteristiku různých zdrojů včetně střídavé složky napětí (zvlnění). To je důležité také u spínaných zdrojů, u kterých se na výstupu vyskytují nežádoucí zbytky vysokofrekvenčního napětí.
