我一直相信，作为一个制造者，最好的事情之一就是有能力构建自己的工具，我们在过去已经讨论过几种类似工具的开发。在今天的教程中，我们将在列表中添加另一个工具，因为我将分享一个关于如何构建一个健壮、功能齐全的实验室工作台电源的指南。

与大多数工具一样，互联网上也有一些DIY指南，但今天的教程中，我将分享如何构建鈥檚超级实验室电源 Build byDanielrp“. 就像他的一样脂蓄电池测试仪我们之前讨论过，超级实验室电源是在一个漂亮的外壳中提供的，它考虑了功能的重要性，同时又不影响美观。

超级实验室电源的突出特点包括：

• 额定电压：24V
• 额定电流：3A
• 输出电压纹波：0.01%（根据电源电路套件的规格）。
• 电压测量分辨率：10mV。
• 电流测量分辨率：1mA。
• CV和CC模式
• 过电流保护
• 过电压保护

这个超级实验室电源是基于超便宜VkMaker可调直流稳压电源DIY模块正在易趣上出售。该电源作为一个带有THT型元件和PCB（因此易于焊接）的套件提供，在其输入端接收24V交流电源，并在其输出端提供0-30V之间的电压，具体取决于用户通过板载电位计的输入。该模块能够提供高达3A的电流，并配备有防止过载和短路的安全功能。

虽然该模块具有调节和改变电压/电流所需的所有功能，但它缺乏反馈功能，从而使其更为有用。例如，除非您将电压表/电流表连接到输出端子，否则没有反馈来知道旋转电位计对输出有什么影响。以数字化和简洁的方式提供所需的反馈和其他功能，丹尼尔开发了一种基于Arduino Uno的计量电路。计量电路设计为Arduino屏蔽，位于VKmaker PSU以及负载，测量Vkmaker PSU输出端的电压和电流，并以创新的方式在20×4 LCD上显示。

除了监测电压和电流外，计量电路还包括用于将设备“打开”或“关闭”的按钮，以及一些附加的电位计，这些电位计可用于设置设备启动过压和过流保护的点。所有这些特性有助于确保您可以安全地为实验室中的测试设备供电，而不必担心由于过电压或过电流而可能损坏电路。

该指南将以一步一步的方式，在它的最后，你应该能够建立你自己的实验室电源，潜在的升级。

所需组件

建设本项目需要以下组成部分：；

• 微控制器
• 4 × 20 I2C LCD display "2004"
• VK制造商电源套件
• 按钮（2）
• 按钮开关，主开关
• 多匝线性10K电位计（2）
• 270º，10k线性电位计（2个）
• 电位计旋钮
• 变压器115/20–5A或220/20（取决于您所在国家的交流电源额定值）
• 黑、红、绿装订线
• 带保险丝座的IEC面板阳插头
• IEC电源线
• 散热片
• 绝缘子片
• 铝制外壳
• 高粘尼龙垫片
• 接线片
• 干转帐信
• 3/16〃法斯顿
• 配套螺钉/螺母
• 计量电路/屏蔽

这样列表就不会变得太长太乱，包含计量屏所用组件的BOM表附在下载部分下面。它包含搜索组件所需的参考信息，其中大多数都可以在Digikey上找到。

所有的组件都准备好了，我们现在可以继续将它们组合在一起来构建项目。

组装电源套件

电源套件的组装过程相当简单。套件中的组件是通孔型的，所以您只需找到每个组件在板上的位置，将其放置并焊接。在焊接之前，重要的是确保组件的方向正确，尤其是对于二极管和集成电路之类的组件，因为错误放置可能会损坏组件本身或整个电路板。为了便于元件放置，下面提供了一个显示PCB上标签和待放置元件值的表格。

如果你不熟悉电阻的颜色编码，那么在焊接前，随身携带一个仪表来检查电阻的值并确认方向可能会有帮助。对于ICs，您可以查阅引脚图/数据表。

安装好所有元件后，电路板应如下图所示；

对于电压和电流调节电位器，您可以如上图所示直接将其焊接在PCB上，但是为了使您的外壳更加灵活，您应该通过插座和跳线将它们连接到电路板上，如下所示。

标有A的电位计是限流电位计，V是电压电位计。代替常规的电位计，为了更容易和更精确的调整，你可以更换电压电位计，随套件，与一个10K多匝线绕电位计。

所有元件都焊接在PCB上，测试电源模块的最后一件事是在Q4（D1047）上安装一个相当大的散热片，与电路绝缘。电路的这一端会产生大量的热量，如果处理不当，可能会导致故障。如果散热片不够大，可以使用冷却风扇。板上的24V插座就是为了这个目的放在那里的。安装散热片和风扇后，电路板应如下图所示。

再次检查连接，确保一切正常。完成后，电源准备就绪。我们现在可以转移到项目的其他部分。

建造计量罩

接下来是计量屏。正如在介绍中提到的，测光屏有助于数字化控制，并向用户提供视觉反馈。它还实现了关闭过电压和过电流功能，通过继电器断开负载。

顾名思义，计量电路被设计成一个屏蔽，兼容所有的电路板，其布局和尺寸都与R3版的Arduino Uno兼容。由于屏蔽特性，它是在一个PCB上实现的，该PCB是用Eagle CAD设计的。

以下示意图显示了部件的连接方式：

所有的设计文件，包括原理图、PCB和Gerber文件都附在页面底部的下载部分。这使得那些想要改变设计的人和那些只想把格勃发到制造者那里并复制精确的设计的人变得很容易。

下面提供了生产后的PCB图像。

装配后，防护罩应如下图所示；

当计量屏和电源都就位后，是时候把它们连在一起，创造实验室电源了。

示意图

如下图所示，将电源、计量屏、Arduino、显示屏和系统的其他部件连接在一起。

示意图上有标签，以便于识别哪个部件去了哪里。原理图上标签的查找表附在下载部分下。

系统的交流电源通过变压器供电，变压器将电压降至24Vac。需要注意的是，电源模块的输入交流电压是24伏，并确保您使用的变压器额定值为24伏。如果电压高于此值，系统可能会以不稳定的方式运行。Vkmaker电源电路套件的输出连接到计量屏蔽的输入端子排，计量屏蔽的输出端子板直接连接到实验室电源的接线柱。Arduino通过其直流电源插座供电，由电源上的24V终端供电。

连接了所有组件之后，我们现在可以继续检查项目的代码。

代码

这个项目是用这个代码开发的Arduino IDE. 除了创建一个迷人的用户界面，代码基本上显示了电源的设定电压和电流水平，并通过调整电位器来更新显示值。

代码相当庞大，但我将试着回顾一下基本部分，并解释每个部分的作用。

代码像往常一样开始，包含了将要使用的库。在本例中，使用了I2C版本的液晶库和wire库。线库实现了I2C通信所需的一些功能，而I2C液晶库有助于在基于I2C的LCD显示器上显示数据。wire library预装有Arduino IDE和I2C液晶库可以通过库管理器安装，也可以通过附加的链接手动安装。

此处省略1K+行代码，如有需要，可以私信联系我免费索取。

项目可能会使庞大和不必要的代码完成。为了防止这种情况的发生，项目的完整代码附在下载部分下面。

附件

与其他项目一致，这个项目的外壳是一个美丽的观赏。它是基于一个铝外壳雪佛兰（他们的独立SA系列外壳）。

SA系列外壳

在没有路由器来修改外壳以适应电源需求的情况下，采用了旧的切割、锉修边和使用传输字母作为文本的方法。在下载部分下，一个带有切割前面板的模具的Inkscape文件被附加到zip文件中。你可以打印出来，用它在前面板上画出你的设计，或者用路由器切割。

前面板模板

切割和修剪后的前面板应如下图所示。

切割后前面板

外壳的后面板也需要修改，以便可以安装散热器和IEC电源连接器。为此，请遵循以下步骤：；

1标记散热器的位置，包括功率晶体管的孔和固定螺钉的位置。

2标记从电源外壳内部进入散热器的孔，我已使用绝缘体作为参考。

三。标记IEC连接器的孔。

4钻出形状的轮廓

5钻好螺丝孔

6用钳子剪形状

7用锉刀修剪形状

切割和修整后的背板

在这一点上，必须重申散热器的重要性，因为电源电路不能自我保护以防过热。根据数据表，2SD1047晶体管的结壳热阻为Rth-j，c=1.25ºc/W，因此，在购买散热器之前，必须考虑其热阻，并根据其他因素评估其适用性。提供了了解散热器计算工作原理的指南在这里。但是在本项目中，采用了热阻为Rth-hs，空气=0.61ºC/W的散热器，经计算，该散热器性能良好。

项目装配

在外壳和电子设备就位后，是时候将电子设备组装到外壳中了。

从前面板开始，按照以下步骤定位组件；

• 从电缆中取出多芯电缆。
• 为电位器、按钮和液晶显示器制造“莫仕连接器”、电线和收缩管组件。移除电位计中的任何突起。
• 取下旋钮的指针环
• 把电位计的杆切到旋钮的大小。我用一块硬纸板作量规。
• 连接按钮和电源按钮
• 组装电位计并安装旋钮，多圈电位计的轴为¼英寸，单圈型号的轴为6mm。你可以用垫圈作为垫片来调整电位计的距离。
• 拧上接线柱
• 在液晶屏上放一条双面胶带，贴在面板上。
• 将正负线焊接到接线柱上。
• 在绿色接线柱中组装GND端子接线片。装配后前面板

在前面板就位后，按照以下步骤将后面板与散热器一起布置；

1虽然外壳上的油漆是一个很好的热隔离器，但您可以添加一些散热器润滑脂，以增加从散热器到外壳的热传递。

2将散热器拧到背板上。

三。组装IEC连接器。

4使用电源套件电路放置粘合垫圈。

5拧紧功率晶体管和绝缘体，每个表面必须有热润滑脂。

6组装7812为Arduino提供动力，它应该面向外壳以允许散热，使用一个固定散热器的螺钉。像这样的塑料垫圈某宝网上买的也可以使用，但该项目使用了与功率晶体管相同的绝缘体和外壳的弯曲部分。

7最后把电源线和电源线78连到电路上。

最后，在外壳中组装变压器、直流电表、Arduino计量屏蔽和其他组件。你可以按照以下步骤来完成；

1. 标记并钻好变压器的孔。
2. 组装变压器
3. 粘上外壳的粘脚
4. 使用粘合隔套粘上直流表电路。
5. 刮掉油漆拧上GND接线片。
6. 制造电源电压线组件，所有终端均为3/16“Faston。使用收缩管隔离终端。
7. 切割右侧外壳固定器的前部，为电源按钮留出空间。
8. 根据示意图部分提供的装配指南连接所有导线。
9. 安装保险丝（1A）
10. 将输出电压电位计（VO电位计）置于最小逆时针方向，并使用vkmaker电源电路的多匝微调电位计将输出电压调整到尽可能接近零伏的位置。
11. 关闭外壳

完成这项工作后，超级实验室电源现在可以进行测试和使用了。

演示

组装好所有组件并将代码上载到Arduino后，花一分钟时间欣赏一下自己的出色工作，然后将电源插入交流插座。如下图所示，按一下屏幕上的按钮。当你转动电位计的旋钮时，你还应该看到进度条（以及输出端的电压/电流）的变化。

继续测试其他特性并修改它们，直到您满意为止。
就这样！你自己的实验室电源！！