ZK-4KX je DC-DC buck-boost regulátor s digitálnym displejom a nastaviteľným výstupom. Modul môže byť napájaný skrz napäťový rozsah 5 až 30V DC a umožňuje regulovať výstup v rozmedzí 0,5 až 30 V DC. Nakoľko je typ regulátora buck/boost môžete z vyššieho napätia urobiť nižšie, ale aj opačne. Ak budete modul napájať napr. na 12V, viete si z neho urobiť 2V výstup, ale rovnako tak aj 24V či 30V výstup. Trvalé prúdové zaťaženie výstupu modulu je 3A, s aktívnym chladením až 4A. V základe je však tento modul dostupný iba s pasívnym chladičom. Modul má v spodnej časti svorkovnice, do ktorých je možné pripojiť káble pre vstupné a výstupné napätie.
Tento modul je veľmi obľúbený na DIY projekty, napájanie vlastných mikrokontrolérov a oživovanie plošných spojov. Nájde využitie aj pri napájaní LED pásikov. Je veľmi ľahký na používanie, nie je ho ale možné charakterizovať ako laboratórny zdroj, nakoľko nespĺňa niekoľko kritérii.
Modul nemá galvanické oddelenie skrz optočlen / transformátor a tak existuje trvalé spojenie medzi zemou vstupu a výstupu modulu. Toto môže byť problém pri napájaní externej elektroniky, ktorá má svoju zem zapojenú ešte inde v prípade skratu, či preťaženia. Typický príklad môže byť napájanie elektroniky ku ktorej je z druhej strany pripojený prevodník z počítača so svojou zemou a pod. Na bežné projekty, kde sa napája jedna periféria to nie je problém, ani pre nízke napätia pre ktoré je tento regulátor určený.
Väčšna laboratórnych zdrojov je napájaná zo sieťového napätia, teda majú prirodzene aj integrovaný transformátor, ktorý galvanicky oddeľuje vstupnú časť od výstupnej a poskytujú väčšiu stabilitu aj pri nárazovom odbere. Teda aj z pohľadu presnosti bude laboratórny zdroj spoľahlivejší, ale aj nárazovej zaťažiteľnosti.
Tento regulátor má tri ovládacie prvky. Najväčším je rotačný enkóder s integrovaným tlačidlom, ktorý umožňuje v štandardnom režime nastavovať výstupné napätie a stlačením ho zapnúť / vypnúť na výstupe. Ak je výstup aktívny, rozsiaveti sa aj LED indikátor ON. Pod hodnotou napätia je možné v závislosti od nastavenej veličiny vidieť aktuálne prúdové zaťaženie výstupu (A), prípadne jeho kapacitu (Ah), či čas (hh:mm), prípadne výkon (W).
Okrem toho má regulátor aj tlačidlá SW a U/I, ktoré slúžia na prúdové obmedzenie výstupu a systémové nastavenia. Regulátor ich má mnoho a ak ich správne nastavíte, máte veľkú pravdepodobnosť, že modul nezničíte pri možných scenároch počas používania.
Regulátor umožňuje nastaviť, či po jeho spustení je okamžite aktivovaný výstup. Predstavte si, že ste večer napájali perifériu na 12V a ráno sa rozhodnete k regulátoru ešte pred spustením pripojiť ESP8266, ktoré beží na 3,3V má napäťovú toleranciu do cca 3,6V. Ak by sa ihneď po spustení modulu na výstupe objavilo napätie 12V, ESP8266 by okamžite zhorelo. Ak by ste však mali toto nastavenie nastavené tak, že výstup nie je aktivovaný, stihli by ste si všimnúť nastavené napätie a pre jeho zapnutie na výstup by ste museli stlačiť enkóder.
Nastavenie v module sú ale sofistikovanejšie a zamerané najmä na jeho ochranu. Nájdeme tu nastavenie napätia LUP pre undervoltage ochranu, kedy modul odpojí výstup ak je vstupné napätie menej ako nastavené (4,8 V default) a na displeji sa rozsvieti LUP. Rovnako tak je možné limitovať aj horný rozsah (OUP) pre Overvoltage protection, ktorý je štandardne nastavený na 31 V DC. Obe tieto ochrany sú viazané na vstupné hodnoty napájacieho napätia modulu.
Ďalej tu nájdeme ochrany pred nadprúdom (OCP, default 4,1A), nadvýkonom (OPP, default 35W), tepelnú ochranu pre prehriatím (default 80°C). Ďalšie ochrany pred nadkapacitou a časovačom sa dajú úplne vypnúť, no ostatné spomenuté sú stále aktivované a nedajú sa vypnúť, stále musia mať nastavený určitý, aj keď default limit. Tu by som sa určite pristavil pri default nastaveniach. Výrobca odporúča regulátor prevádzkovať s maximálne 3A prúdovým zaťažením výstupu. No priamo z výroby je prúdové obmedzenie nastavené na 4A a ochrana pred nadprúdom na 4,1A. Obe tieto hodnoty sú neodporúčané vzhľadom len na pasívny chladič.
Okrem spomínaných nastavení sú dostupné ešte aj kalibračné nastavenia hodnôt vstupného a výstupného napätia a prúdového výstupu. V prípade, že zasiahne akákoľvek z ochrán, uvidíte ju na displeji regulátora, čím je možné určiť problém, ku ktorému došlo.
Takýto šikovný modul by si ale zaslúžil aj krabičku pred domácimi pokusmi. Na trhu nebolo nič dostupné priamo u predajcu modulu a tak som musel siahnúť po dostupnej krabičke. Rozhodol som sa pre KRADEX 55.0 x 80.0 x 82.0 mm (V x Š x D), presnejšie model Z111, čo je krabička z ABS plastu a môžete ju nájsť aj v rôznych prevedeniach s priehľadným krytom, rôznym farebným prevedením a pod. Krabička je navrhnutá aby bola prevádzkovaná tak, že je kryt zospodu podľa väčšiny produktových fotiek, niekde to ale býva aj opačne, zvlášť s priehľadným krytom. V mojom prípade bolo výhodnejšie mať kryt zhora. Vo vnútri krabičky boli plastové výstupky, ktoré som vystrihal, aby som získal priestor a nezavadzali pri montáži elektroniky.
Vnútorný priestor krabičky je však násobne menší, nakoľko krabička má vybrania do vnútornej časti. Krabička je dvojdielna, spája sa skrz 4 skrutky, pričom ak máte aj verziu s gumeným pásikom, môžete ho použiť do drážky a tým hermeticky uzavrieť krabičku, čo ale vzhľadom na zdroj, ktorý potrebuje prirodzené prúdenie vzduchu nevyužijete. Kradex túto krabičku klasifikuje s IP krytím ako IP65, je teda prachotesná a odolná tryskajúcej vode. Má aj označenie IK07 a IK09, čo sú štandardny odolnosti proti mechanickým nárazom.
Kryt krabičky Z111 (v mojom prípade zhora):
Krabička Z111 (v mojom prípade ako spodný diel):
Nakoniec sa regulátor vošiel len tak tak, takmer ako keby pre neho tá krabička bola. Rezerva bola len pár milimetrov. Realizácia výrezu dala pomerne zabrať, nakoľko hrúbka plastu z hornej časti je 3,5 mm. Taktiež bolo potrebné do bokov vnútornej časti krabičky vytvoriť zahĺbenia pre plastové poistky, ktoré sú súčasťou modulu a zabraňujú jeho vytiahnutiu z puzdra. Do spodnej časti krabičky boli osadené dva šrubované DC jacky 5,5x2,1 mm (štandard DC005) pre pripojenie externého napájania a tiež pre výstup so štandardným zapojením, plus na kolíku a mínus na obale - center positive.
DC jacky bolo potrebné priťahovať naozaj s mierou, nie po chlapsky. Závit DC jacku navydržal a tak bolo potrebné spájkovať kábla nanovo na ďalší. Prasklo to práve v mieste, kde je kontaktná plôška tretieho kontaktu a je tam výrez, ktorý veľmi oslabuje konštukciu. Plôšky DC jacku som si ohol do 90°, aby som predišiel možnému náhodnému dotyku s PCB regulátora ZK-4KX. Keďže k náhodnému spojeniu častí nemôže dôjsť, nepoužil som zmršťovaciu bužírku pri prípadnú izoláciu. Jednu plôšku som odstrihol, ktorá je prepojom zeme, ktorá tam už je a prepojí sa až po dotiahnutí skrutky. Použil som len plôšku, kde je zem neustále pripojená na obal DC jacku.
Káble som si ponechal dostatočne dlhé, aby sa krabička dala aj otvoriť v prípade potrebného zásahu a nemusel som odpájať káble zo svorkovníc a pod. Na konce káblov, idúcich do svorkovníc som pridal lisované dutinky. Druhý koniec vodičov sa spájkoval priamo na DC jack. Pred vykonaním samotného testu funkčnosti bolo ešte potrebné vyrobiť si káble, resp. redukcie na pripojenie. Štandardne budem zdroj napájať skrz 12V 3A sieťový zdroj (36W), ktorý má DC005 jack. Vyrobil som si niekoľko redukcií, ktoré sú šťandardne pre výstup, ale nakoľko je DC jack identický, je ich možné použiť aj pre vstup a napájanie samotného regulátora ZK-4KX.
Použil som preto samce jackov DC005 (sockety) a dospájkoval som si potrebné vodiče. Tieto samce majú zároveň aj kovovú časť, ktorá sa môže prihnúť a drží káble na pozícii, čo zmenšuje pravdepodobnosť ich vytrhnutia ak niekto nevyťahuje za konektor, ale za kábel. Urobil som si redukciu s USB-A samcom. Tento typ sa hodí aj pre napájanie elektroniky skrz USB-A female, ale aj pre pre napájanie samotného zdroja skrz powerbanku, či USB port počítača, prípadne solárny panel. Treba ale dbať na undervoltage protection, ak by napájacie napätie z dôvodu mäkkého zdroja kleslo pod 4,8V, napr. pri nárazovom odbere.
Ďalej DuPont female, ktorý sa výborne hodí na elektroniku a pripojenie na jej piny s roztečou 2,54 mm, trebars na neštandardnú elektroniku z pohľadu napájacieho napätia ako SIMCom moduly, ktoré vyžadujú 3,8V, či LP low-voltage elektroniku pracujúcu na 1,8V, ARM procesory. Niektoré typy EEPROM a NAND pamätí vyžadujú 2,8V a podobne. Nájde to využitie aj pri testovaní polovodičových súčiastok, napr. tranzistorov a ich spínacieho napätia. Nezabudol som ani na klasiku s káblami pre pripojenie do svorkovnice, ktoré majú na konci dutinky. Na túto redukciu bol použitý kábel štandardu AWG22, ktorý je rovnako tak použitý aj na prepojenie DC jackov so svorkovnicami regulátora. Použité dutinky boli typu 0508.
Ďalšie redukcie obsahovali napr. krokosvorky, čo sa výborne hodí na testovanie autožiaroviek, či alternátorov (resp. regulátorov napätia). Zároveň sa krokosvorky hodia aj na pripojenie k batérii s možnosťou napájania zdroja. Nemusíme sa baviť len o 12V batérii z auta, ale aj o menších 6V batériách zo skútrov a motoriek. Možno podľa použitia by bolo fajn vytvoriť si aj banánikové redukcie. S týmto zdrojom môžete byť ozaj mobilný a nepotrebujete stále zásuvku 230V s 12V trafom v ruke.
Ako je možné vidieť, socket nie je plne zasunutý do DC jacku, hoci oba sú štandardu DC005. Je to ale v poriadku, spoj je pevný a funguje. Vzhľadom na bezpečné napätia to nie je problém, že by sa človek dotkol živej časti, ani v prípade, že by bol typ DC jacku negative-center s napätím na obale. Špecifikácia DC jacku ho umožňuje používať v podstate do 15V, teda ak nepoužívate vysoké napätia, ktoré štandard nepovoľuje, je to plne bezpečné.
PRIHLÁS SA
3 