Poslouží k testování vlastností stejnosměrných zdrojů při větších proudech.
Navazuje na článek Přepínatelná zátěž, kde jsou popsány základní teoretické informace. Protože nabídka přepínačů je omezená a běžně dostupné jsou jen otočné přepínače pro proudy do 0,15 A s maximálně 1 x 12 polohami (např. P-DS1B), jsou v zapojení použita relé. Ta se běžně vyrábí s jedním přepínacím kontaktem pro proud až 15 A (např. RELRAS1215). Cívkou relé při napětí 12 V protéká při sepnutí proud jen 30 mA. Aby bylo možné jedním kontaktem přepínače spínat více relé, je použita jednoduchá diodová logika.
Příklad zapojení se dvěma rezistory
- Poloha přepínače 1 – obvod je rozpojen (Off)
- Poloha přepínače 2 – rezistory R1 a R2 jsou zapojeny sériově, R = R1 + R2
- Poloha přepínače 3 – zapojen jen rezistor R1, R = R1
- Poloha přepínače 4– rezistory R1 a R2 jsou zapojeny paralelně, R = R1 * R2 / R1 + R2
Použijete-li jako R1 a R2 rezistory stejných hodnot 12 Ω se zatižitelností 50 W, budou výsledné parametry následující:
| Poloha přepínače | Relé A | Relé B | Relé C | Výsledný odpor | Maximální napětí | Maximální proud | Maximální výkon |
| stav | stav | stav | |||||
| 1 | Off | Off | Off | ∞ | ∞ | 0 | 0 |
| 2 | On | Off | Off | 24 | 48 V | 2 A | 100 W |
| 3 | On | On | Off | 12 | 24 V | 2 A | 50 W |
| 4 | On | On | On | 6 | 24 V | 4 A | 100 W |
Poznámky:
Vypočtené hodnoty jsou zaokrouhleny
Hodnoty v poloze přepínače 1 jsou jen teoretické (např. maximální napětí)
Simulace funkce v programu MULTISIM
Obvod se čtyřmi rezistory
Pro praktické použití je optimální použít 4 rezistory. Je tak možné dosáhnout více různých hodnot výsledného odporu při stejných hodnotách rezistoru R. Nepožadujete-li odpojení zátěže (1. poloha Off), postačí 5 relé a diody. V opačném případě musíte použít ještě jedno relé.
Použití 5 relé nabízí 32 (25) kombinací výstupního odporu, některé hodnoty se ale opakují a jiné mají hodnotu 0 Ω (zkrat). Použitelným výsledkem je 10 kombinací.
Následující animace ukazuje výsledné hodnoty odporu s pěti relé (bez polohy Off).
Tabulka hodnot rezistoru v jednotilivých polohách přepínače
| Poloha přepínače | Odpor | A | B | C | D | E |
| 1 | 48 Ω | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 36 Ω | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | 30 Ω | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 4 | 24 Ω | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | 18 Ω | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 16 Ω | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 7 | 12 Ω | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 8 | 6 Ω | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 4 Ω | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 10 | 3 Ω | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
Další tabulka ukazuje zapojení rezistorů a maximální hodnoty napětí, proudu a výkonu pro jednotlivé polohy přepínače
| Poloha přepínače | Zapojení rezistorů | Odpor | Napětí | Proud | Výkon |
| 1 | R1, R2, R3, R4 v sérii | 48 Ω | 96 V | 2 A | 200 W |
| 2 | R1 nezapojen, R2, R3, R4 v sérii | 36 Ω | 72 V | 2 A | 150 W |
| 3 | R1 a R2 paralelně v sérii s R3 a R4 | 30 Ω | 60 V | 2 A | 120 W |
| 4 | R2 a R3 nezapojeny, R1 a R2 v sérii | 24 Ω | 48 V | 2 A | 100 W |
| 5 | R4 nezapojen, R1 a R2 paralelně v sérii s R3 | 18 Ω | 36 V | 2 A | 70 W |
| 6 | R1, R2, R3 paralelně v sérii s R4 | 16 Ω | 30 V | 2 A | 60 W |
| 7 | R1, R3, R4 nezapojeny, zapojen jen R2 | 12 Ω | 24 V | 2 A | 50 W |
| 8 | R3 a R4 nezapojeny, R1 a R2 paralelně | 6 Ω | 24 V | 4 A | 100 W |
| 9 | R4 nezapojen, R1, R2, R3 paralelně | 4 Ω | 24 V | 6 A | 150 W |
| 10 | R1, R2, R3, R4 paralelně | 3 Ω | 24 V | 8 A | 200 W |
Poznámka:
Vypočtené hodnoty maximálních hodnot napětí, proudů a výkonů jsou zaokrouhleny.
Celkové schéma zapojení
Poznámky:
Svorky X8, X9 a X10 jsou připraveny pro připojení digitálního V/A metru.
K napájení ventilátoru, relé a digitálního V/A metru je možné použít síťový adaptér s výstupním napětím 12 V.
Deska plošného spoje
Rozpiska součástek
| položka | označení | název | typ | hodnota | kusů |
| 1 | R1 až R4 | Rezistor | např. TESLA WK669 | 12 Ω / 50W | 4 |
| 2 | D1 až D22 | Dioda | 1N4148 | 22 | |
| 3 | A až F | Relé | RELRAS1215 | 6 | |
| 4 | SW1 | Otočný přepínač | P-DS1B | 1 | |
| 5 | X1 až X10 | Faston do plošného spoje | FVP 6,3x0,8 | 10 |
Konstrukční řešení
Rozměry desky plošného spoje jsou voleny tak, aby se vešel do krabice od zdroje pro PC. Ze zdroje je potřeba odstranit všechny součástky kromě ventilátoru, pro chlazení výkonových rezistorů R1 až R4, které jsou umístěny mimo desku plošného spoje. K propojení rezistorů slouží dostatečně silná lanka (možno použít z rozebraného zdroje) zakončené fastony. Zapojení je doplněno o měření napětí a proudu digitálním V/A metrem napájeným ze zdroje 12 V. Více o digitálních panelových měřidlech a jejich použití se dočtete zde.
Přední penel s ovládáním
Závěrem
Přepínatelnou zátěž je možné použít pro testování stejnosměrných zdrojů (jak síťových, tak i baterií a akumulátorů). Zjistíte, jak se zdroje chovají při zatížení, jaký mají vnitřní odpor, zvlnění (po připojení osciloskopu), nebo v jakém stavu jsou akumulátory.
Nemáte-li k dispozici vhodné rezistory s dostatečnou zatižitelností, můžete zkusit použít výkonové tranzistory a postavit si elektronickou zátěž.