van_1112 寫:最後試驗結果如何了呢?
不好意思, 最後的測試報告讓各位久等了
因為在這段時間, 整個系統經歷了很大的改變
首先針對繼電器的問題來做說明
由於我發現了上述我貼的 "繼電器共通注意事項" 之後
我開始照著上面的說明去嘗試,
首先在接點的二端併上 4.7u/250V 的金屬皮膜電容
有用喔, 馬上在接點放開時的綠光就沒有了
但是在接點剛接觸到時, 仍然有閃輕微的火花, 但也只是一閃
為了追求完美, 我決定照說明上的教法加上電阻.
原文說, 每一安培的電流, 則電容為1u, 而每一伏直流, 電阻為1-Ohm
(說明說這不是一定值, 需要自己實驗...........)
我的最大輸出為 60V/4A,
於是我用了 56-Ohm/2W 串上 4.7u/250V 的組合, 並聯在 Relay 的接點上
結果.............接點放開時, 那個會燃燒的綠光又出現了~
把電阻降低, 47-Ohm, 22-Ohm, 10-Ohm....一直降至 4.7-Ohm 綠光沒了
可是我有觀察到, 在 22-Ohm 時, 那個接點接上時的火花又出現了~
原來, 電阻跟電容是 "矛盾存在" 的狀態, 一個負責消接點接觸時的火花
一個負責吸接點放開時的電弧, 但是二個又會互相影響
電阻大了, 雖然接點接上時的火花沒了, 但接點放開時的燃燒的電弧會出現
電阻小了, 則接點放開時燃燒的電弧可以解決, 但解決不了接點接觸時的火花
當然, 加二極體我也試過, 沒用
把電阻電容改成接在負載端更沒效......
看來要想別的方式了~
當然, 除了我這個輸出繼電器的問題之外
我這系統還有幾個小問題
1- 我的電源變壓器當初訂做時, 訂錯了
初級訂到 117V, 導致次級電壓不足, 另外 12V 那組電源我忘了穩壓 IC 要提高電壓
也使我 12V 輸出只剩 10V.....所以重訂變壓器也是必須的.
2- 另外, 我當初只注意到輸出功率晶體的散熱, 卻沒想到連整流二極體 (橋氏整流器)
也需要大量散熱, 導致我找不到大的散熱片給橋氏整流子, 如果把整流子移出 PC 板
或是加大整流子的規格, 這都導致我要重新設計與重洗電路板.
3- 輸出功率電晶體的溫度高達 105 度, 這也要處理. 但是這問題好辦, 我只要將電晶體
往散熱片左邊(靠風扇那邊)移一格就行了. 而且我當初我變壓器上 AC12V 那組的次級圈
電流只做到 0.5A, 根本不夠用在風扇上面, 所以我改用 110V 風扇. 但是 110V 風扇
如果是在小尺寸的場合 8x8 或 9x9 他的出風量都比 12V 小. 原因是 110V 的馬達
他的體積就是要那麼大, 在小型風扇上, 就變成了葉片變小, 而使出風量變小.
我重做變壓器後, 把次級 AC12V 改成 15V, 再加大電流至 1.5A, 這樣我就可以用
12V 風扇, 反而可以增加散熱能力. 最後實測, 輸出功率晶體滿載開機半小時後,
溫度可控制在 85 度. (下圖顯示全載功率晶體溫度)
既然為了加大整流子與繼電器, 那重新規劃電路板已變成必要, 所以我就重畫電路板,
最後畫好, 洗好, 裝好之後, 變成下圖的樣子.
整流子變大了, 我改用編號 KBPC5006W, 高達 400V/50A 的橋氏整流器.
再貼個方型我能買到最大的散熱片, 這樣, 我整流器的溫度也得到控制了.
滿載30分鐘, 溫度不超過 50度呢. 請看下圖:
這也讓我知道, 以後決定零件時不能只看最大規格, 還要比最大規格再往上加,
這點很重要, 尤其是在大功率的場合. 這樣才能確保整個系統穩定又可以用很久.
另外, 大家可以從照片上看到, 而重洗後的電路板上, 輸出繼電器不但沒變大, 反而變小了
這是怎麼回事? (先看照片, 後有詳述)
而我輸出的 Power On/Off 的 Relay 又改成怎樣了呢? 答案是下圖:
固態繼電器 (以下簡稱 SSR)
而因為 SSR 體積不小, 原線路板放不下
因此我改用下圖的方式, 就是搭個 "閣樓" 哈~樓中樓~
我玩電子以來, 一直很少接觸工業自動控制的領域
也因此, 我雖然知道有 SSR 這種東西, 但也一直沒機會用到
以前, 我只知道他 "很貴"......
果然沒錯, 這二顆 SSR 一共要1000元呢 (500元一顆), 比起一般的 Relay, 他貴很多
SSR 的好處是沒有任何機械接點, 也因此沒有任何的火花或是跳火的問題
SSR 是用半導體的方式來做開,關動作的
控制端給電壓, 經過光電轉換, 去控制大電流的半導體, 達成開關的目的
因此稱之為 "固態繼電器"
一開始, 我用的是 100V/10A, 為何用那麼大的?
因為我有上網查 SSR 的資料, 發現他很怕熱, 一熱
最大輸出電流會立即下降, 所以我想用 10A, 應該只有微溫
(因為我機箱內已無空間給他裝散熱片了)
但是沒想到用了二天, 他就燒了
輸出端直接打穿, 不管控制端有沒有通電, 他的輸出都永遠導通了
而我這二天的測試中, 並沒有發生短路或是過載甚至是冒煙等等的意外
但是他就是莫名其妙的燒了. 而且是二顆都毀了
原先我以為, SSR 可能不能用在負電, 因為在負電, 他的電流方向是反的
(但對應實際半導體的電壓, 仍然是正確的)
但如果這樣成立, 應該只燒負電那顆, 沒理由連正電端的都燒了ㄚ
我判斷, 有可能又是 "最大忍受能力寬容度" 的問題
也就是說, 我的開關機的脈衝, 有可能超過了 100V/10A 導致他燒毀
這樣一來我必須買更上一級的, 200V/25A....問題是買不到
在上去一級, 竟然就是 DC to DC 的最大號, 200V/75A, 售價比 100V/10A 多了 300 元
好吧, 忍痛買了二顆, 用到現在, 試用了超過一週了, 沒有再燒了
我想, 應該就是開關機的脈衝把他燒了.
(或是因為發熱導致最大電流下降至低過 4A, 導致燒毀)
而且用到 200V/75A 那麼大, 他完全不發熱, 也沒有任何溫度, 真是好
(下圖二顆KG1010D就是燒毀的 100V/10A SSR, 換上 200V/75A 二顆用到現在都沒問題了)
當然在這中間, 我也順便找備份的解決方案, 竟然給我買到
機械式最大號的 Relay, 高達 50A, 請看下圖: (跟我的主電路板比較, 會發現他真的好大一顆~
)
美製超大繼電器特寫:
這個我有測試過, 不會有電弧的現象
但是接點接觸跟放開之間, 還是會有火花, 但是直接並個 4.7u 電容就可以輕鬆解決
只是他體積實在太大, 而且他的耗電量達170mA (相當於又一顆風扇)
這會增加我 DC12V 穩壓 IC 的溫度, 還要加大 7812 的散熱片
那我 PC 板又要重來了. 所以我沒去使用他.
(SSR 很省電, 同樣 12V, 但只用約 10mA 而已)
最後要報告, 前面有說到, 為何多了一個輸出 Relay, 而且還變小了??
原因是 SSR 因為是半導體導通, 也因此會有 0.6V 的壓降
所以我利用重洗 PC 板的機會, 將原有輸出 Relay 拿掉, 改成小號的
給我輸出電壓錶頭用的. 當未按下 Power Output 按鈕時, 錶頭指示為
穩壓電路的輸出電壓, 方變我先調整電壓.
而當我按下 Power Output 按鈕時, 小 Relay 動作
將錶頭指向 SSR 的輸出端, 測量實際的輸出電壓.
因為錶頭只消耗數 uA, 而這顆小 Relay 有標示在 DC 可忍受到 60V/0.1A
也因此, 用小 Relay 切換錶頭的電壓, 就算高到 60V 也完全沒問題.
就這樣, 我想我這台應該是完成了.
還是要感謝大家幫忙解答嚕
以下有幾張全載測試照片:
烤電阻, 16-Ohm/300W 假負載電阻溫度高達170度以上, 60V/16-Ohm=3.75A, 60V x 3.75A = 225W溫度
( 電阻是新的, 所以這個溫度把外面的漆都烤到冒煙, 可惜我一直拍不出來那個煙~
)
PS1. 完整電路圖與 PC 板圖, 大家有需要嗎?
此機完整的零件計算與裝機報告如果大家有需要我可以另外公佈.
PS2. 在喬治查爾斯那邊, 有位網友建議我, 使用電流限制的功能
還很熱心的畫了張圖給我. 我很感謝. 只不過, 我目前用不到
一來這機子原計劃就沒有要限流裝置 (面板沒設計限流可變電阻的位置)
原設計就是用保險絲加 Relay 來做限流保護
所以稱之為 "簡易穩壓後級工作站", 二來, 我希望的限流在操作, 在流程功能上是
在我還沒按下 Power Output 鍵之前, 先讓電流表顯示我設定好電流
(就是為了這個目標, 就不可能用簡易限流電路來達成)
在我按下 Power Output 鍵之時, 電流錶就轉換成實際輸出電流.
但是這應該要用數位控制的手段, 類此是行不通的, 如果用數位控制就失去 "簡易"
二字的意義了. 而另一方面, 類比的方式是在限流可變電阻上,
用最大輸出電壓與最大負載去測試, 然後在旋鈕上標示出安培數,
但這其實會有很大的誤差, 因為當輸出電壓為可調時, 電壓一變,
負載電流跟著變, 在使用上實用性反而不高. 也因此, 我沒有把類比限流加上.
在此謝謝這位網友熱心提供.