UNIVERSUMS HISTORIA | PemEappNCHfuseBox | Elektronikens grunder | 2012V7 a BellDHARMA production | Senast uppdaterade version: 2023-05-19 · Universums Historia

innehåll denna sida · webbSÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER · förteckning över alla webbsidor

Bildkälla: Författarens arkiv · MONTAGE: 11Jun2013 E12 Bild 105 — 20Aug2013 E25 Bild84 · Nikon D90 -- PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — finmekanik för hobby och amatörer — HUVUDDOKUMENT MED ÄMNESORIENTERING

sök ämnesord överallt inom ELEKTRONIKEN i separat sakregister för Praktisk Elektromekanik i sakregister elektroniken

Gammaprojektets alla dokument — Maj2012-Jul2016 |

NCH-Fusebox — Nov2010 | TYRISTORbaserad ELEKTRONISK SÄKRING | NANDbaserad ELEKTRONISK SÄKRING | JFET-NANDbaserad ELEKTRONISK SÄKRING | Överbelastningsskydd |

Sep2016: Det här dokumentet innehöll från början 2012 bara en NCH-Fusebox — Nov2010.

Med utvecklingen av Gammaprojektet har flera kretslösningar, utvecklingar och metoder kommit i dagen som visat sig användbara, inte minst i ämnet skyddskretsar. Här beskrivs några av de praktiskt uppnådda resultaten.

Elektronikgrunderna — APPLIKATIONER — Referenser | Projekt — till grundbegreppen inom analog och digital elektronik

ENKLA

AUTOMATISKA ELEKTRONISKA STRÖMSÄKRINGAR

Kol1	Kol2	Kol3
Kol1	Kol2	Kol3

Länktexterna ovan, från vänster till höger:

Kol1--1[Tyristor-trig] 2[TyristorTrigSCH] 3[AC-OP-bas] 4[Impulsrelä1] Kol2--1[Impulsrelä2] 2[MotordrivSCH] 3[AC-säkringen] 4[NchFB-nov2010] Kol3--1[AC-Pot-Skala] 2[Tyristor-trig] 3[NPN-trig-GATE] 4[JFET-trig-GATE]

Länkavsnitten ovan med artikelns centrala kretslösningsdetalj:

Tyristortriggad	OP-triggad	Motordrivningen	JFET-triggad	OP-triggad	Tyristortriggad	NPN-triggad	JFET-triggad
TyristorTrigSCH	AC-OP-bas	MotordrivSCH	AC-säkringen	NchFB-nov2010	TyristorTrig	NPN-trig-GATE	JFET-trig-GATE

Med hjälp av Lilla Kopplingsdäcket kan flera olika enkla experimentblock byggas snabbt och enkelt. Experimentblocken hjälper oss i detta fall att få fram effektiva strömsäkringar i elektroniklaborerandet — speciellt i samband med batterier som strömkällor.

Ett batteri kan inte stängas av. Och en (oavsiktlig) kortslutning kan leda till vådliga konsekvenser. Dessutom behöver vi, från och till, säkra komponenterna under experimenterandet från just oavsiktliga kortslutningar — sådant händer också ibland, från och till. Utan ett strömskydd ryker, bokstavligt talat då och då, en eller annan komponent.

NOTERA för Lilla kopplingsdäcket:

— Kontaktresistanserna (verkar ha förbättrats med senare partier) är relativt höga — »i allmänhet» upp mot 100mΩ — och kan dessutom variera betydligt — grovt (20-200)mΩ.

— I applikationer med höga resistanser har det ingen betydelse. Däremot om man vill mäta över små resistanser (typ 0,1Ω) visar sig oacceptabla avvikelser. Här används »generellt» lägst 1Ω i strömtesterna, samt att strömmarna till/från lilla kopplingsdäcket (därmed) begränsas (teoretiskt, kontinuerligt) till max 1A.

Det finns enkla metoder att förbättra/reducera kontaktresistanserna på lilla kopplingsdäcket, om nöden kräver. Se särskild beskrivning i AUX Special.

Nedan följer några inledande enklare, praktiskt testade och utprovade lösningar.

Säkringskretsar:

Batteridrivna konstruktioner — µA egenförbrukning — med BytBatteriIndikator:

Tyristorbaserad NCH-NPN FuseBox | Tyristorbaserad NCH-FuseBox | CMOS-NANDbaserad NCH-FuseBox |

JFET-CMOS-NANDbaserad NCH-FuseBox | AC-DC-FuseBox

STRÖMSÄKRINGEN:

Strömsäkringskretsar

Överbelastningsskydd

NchFB-NPN-TYR: — TYRISTORBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

Kopplingsschema — funktion, förklaring -- KRETSSCHEMA — praktiskt utförande

NchFB-NPN-TYR — MosFet N-kanals Strömsäkring med Bipolär NPN-transistor + Tyristor

SPECIELLT I BATTERIAPPLIKATIONER -- ett batteri kan aldrig stängas av:

——————————————————————————

Strömsäkringen: Generellt den allra mest viktiga enheten i all experimentell (och stationär) elektronik.

Många (otaliga) lösningar finns. Här studerar vi den (kanske) allra enklaste — som kan kopplas upp direkt på Lilla Kopplingsdäcket med vanliga hålkomponenter.

Elektroniskt KORTSLUTNINGSSKYDD — NPN-TyrNchFB — elektronisk strömsäkring

NPN-Tyristorbaserad NCH MOSFET FuseBox

Alla komponenter finns på ElectroKit och/eller Kjell&Company (2016)

—————————————————————————————

KRETSBLOCKET I BILD NEDAN BESKRIVS UTFÖRLIGT I HUVUDTEXTEN.

EXPERIMENTPROJEKTET — TESTKOPPLINGSBLOCK

Foto: 18Mar2016 AutoFuse 3

Viktigaste komponenten — strömsäkringen

SPECIELLT MED DE KONVENTIONELLA KOPPLINGSDÄCKEN — insatta komponentben låser mekaniskt i EN punkt vilket betyder att KOMPONENTEN SITTER OCH VICKAR mer av regel än undantag — ställs HÖGA krav på säkra isoleringar i experimentkopplingarna.

— VILKET INTE ALLTID HÅLLER.

Ibland inträffar oavsiktliga beröringar som leder till kortslutningar. Och därmed, kanske, onödigtvis förstörda komponenter. Eller i värsta fall — ännu värre.

Kopplingsdäck med TVÅ monteringspunkter lider inte av den typen av äventyr, se vidare i KOPPLINGSDÄCK, Kopplingstyper. ett (3mM plast-) hylsavsnitt för införing, ett avsnitt (3mM) för kontakt.

De kopplingsdäck som finns att köpa har alldeles för litet avstånd (1mM) mellan plastdel och kontaktbleckdel. För att öka säkerheten (och reducera haverierna) måste motsvarande säkerhetskretsar finnas som hjälper till om olyckan är framme.

Strömsäkring för användning med SMPS-enheter AC/DC — likspänningsutgångar endast

STRÖMSÄKRINGEN, KRETSSCHEMAT

Efter tester och utprovningar Mar2016 — testkopplingen med aktuella komponenter (18Mar2016)

(ref.DSO7.PNG)

KOPPLINGSSCHEMA NchNPNtyrFB 2016: — Kretskopplingar på LILLA KOPPLINGSDÄCKET

Återfjädringsfunktionen för OnOff-switchen, se nedan i Funktion.

STRÖMSÄKRINGEN med ovanstående testade komponenter

UTLÖSER MED Rs (Sensor/StrömResistansen) inställd på önskad max ström i enligt

Rs = 0,63V/i

Med RsMax20Ω är minsta inställbara strömsäkringsläget lika med

iMIN = 0,63V/20Ω

= 0,0315A

= 31,5mA

Funktion:

I funktionstestet har använts ett fast belastningsmotstånd (100Ω som här, komponenterna ovan, betyder runt 85mA i fast ström). Rs-potentiometerratten vrids sedan, sakta, inom tiotals sekunder, upp från noll mot max, vilket ger en växande spänning över det växande Rs-motståndet. Det motsvarar samma funktion som att ett fast Rs avkänner allt högre ström I(Rs) = U(Rs)/Rs. Vid strömgränsen — när Rs-spänningen uppnår 0V63 — stängs U0-matningen ner hastigt och tvärt. Genom att avstängningen triggat en tyristor (T3) som garanterar att off-läget kvarstår, måste tyristorn stängas av (RESET-switchen) innan ON-läge kan komma ifråga: U0-matningen kommer i ON-läge igen ENDAST om Rs-spänningen ligger under tröskelvärdet 0V63, analogt med fast testmotstånd, att Rs-värdet ligger lägre än stoppvärdet.

ONoff-Switchen — ÅTERFJÄDRANDE ON-stopp:

Med den lilla ytterst användbara och tåliga SubMiniatyrMikroströmställaren (3A/125VAC, finns bl.a. på Kjell&Company) — vrid de tre benen först 90° med plattång så att dessa smiter in lätt i kopplingsdäckets kontaktbleck:

— Flera olika sätt finns att skapa en enkel FAST On-Off från strömställarens egen momentana återfjädrande icke fast växlande funktion:

— Som ovan: 7cM Ø0,7mM transformatortråd böjs till ovanstående symmetriska profil och sticks ner i de bägge hålen precis framför switchen (klipp av ändarna nederst i slutjusteringen för att få noggrann passning). Mittböjen som pekar neråt switchens hävarm ska precis passa som hakspärr när switchens hävarm pressas ner: trådprofilen fjädrar då framåt och hävarmen ligger säkert låst. En lätt puff bakåt på trådprofilen snärtar hävarmen åter tillbaka i uppläget.

Funktionen med denna trådböjlösning har visat sig ytterst förnämlig — On-Off-lägena kan fås att fungera inom 1mM i slaglängd hos trådprofilen (tunnare tråd, mindre styvhet).

NOTERA:

— Otaliga ALTERNATIVA komponentKombinationer finns (alla fungerar) med olika transistortyper, motstånd och Cbk-värden:

— Höga Rb (1K/10K) saboterar den distinkta PowerOFF-funktionen, och ger istället frånsett snabba stötströmsändringar en motsvarande KONTINUERLIG STRÖMBEGRÄNSANDE FUNKTION SOM ALDRIG RIKTIGT STÄNGER AV ANSLUTNINGEN.

— Ändring av R-värdena påverkar:

Exempel:

— Samma komponenter som ovan men med Rg = 10K: Triggnivån ändras från 0V63 till 1V0.

Generellt gynnas en maximalt snabb avstängning vid uppnådd max ström då Rb är lågt och Cbk högt, som ovan resp. 100Ω och 10µF.

ANLEDNINGEN:

— KRYPSTRÖMMAR flyter hela tiden genom Tyristorn (EC103A, eller motsvarande ekvivalent), och därmed genom T2, och därmed en viss reduktion = strypning av T1;

— OM den krypströmmens INVERKAN kan reduceras kraftigt — vilket garanteras av lågt Rb (basspänningen hålls nere så långt möjligt tills tillräckligt strömdrag uppkommer) och högt Cbk (så lång fördröjning som möjligt för basspänningen till T2) — kommer inverkan på T1 att i stort bli försumbar: övergången ON-off kan ske inom huvudströmmens ental eller bråkdelar av mA.

Med komponenterna ovan drar Off-LED:en max ström vid OFF-läget med UinMAX=24V lika med

i = (24V–2,5V–0,7V=20,8V)/1K1 =~ 18,9mA.

Foto: 18Mar2016 AutoFuse 3

Bilden ovan visar experimentanordningen uppkopplad på Lilla Kopplingsdäcket.

— Vänster (bakre), 2st 10mM Aluminiumfyrkantrör (en för PLUS och en för GND) med upptagna Ø1,4mM borrade hål för KontaktHylsor som sedan pressats i och tjänstgör som aktuella kontaktportar för användning.

Foto: 18Mar2016 AutoFuse 5

— Vänster (främre, bilden närmast ovan sett ovanifrån), en effektpotentiometer (ofta »Reostat») på 20Ω 4W som fanns en gång i tiden på Clas Ohlson — här inbyggd i en plexiglashållare med separat konstruerad OHM-skala 0-20 (300°).

— Mitten, aktuella Strömsäkringen med Switcharna.

— Höger (bakre), TermoSäkringen/ALLMÄNNA ÖVERBELASTNINGSSKYDDET (se nedan).

— Höger (främre), KONTAKTBLOCK som passar SMPS-enheternas anslutningskablage. Här ett litet rektangulärt träblock (änddel i hyvlat finvirke) borrat med borrarna Ø8;8,5;9;9,5;10mM passande den aktuella TIP-adaptern vid ingången (höger) och en lämpligt vald make på utgången — respektive här konstruerade så att vardera skjuts in från sin block ände så att ingen av dem kan skjutas igenom. Träblocklet har sedan limmats på (FotoLim) med rutat papper och försetts med lämplig text.

ALLA KOPPLINGSBLOCKEN OVAN MONTERADE MED DUBBELHÄFTANDE TEJP (KUDDAR) PÅ UNDERLIGGANDE KRETSKORTSLAMINAT (här dubbelsidigt fotoresistlaminat belagt med ljusisolerande blå vinyl); i ena hörnet har skyddsvinylen skurits upp och ett Ø2mM-hål tagits upp, och försetts med M2-skruv och mutter med ANSLUTEN JORDLEDNING till hela anordningens GND — slutligen med utfyllande 2mM vit kartong (passepartout) underst så att M2-skruven går fri.

Att användas ALLTID i samband med SMPS-försörjningar OCH SPECIELLT TESTKOPPLINGAR SOM ANVÄNDER LILLA KOPPLINGSDÄCKET (vingliga komponentben som INTE hålls fast rakt av den enkla men delvis äventyrliga produkten — och därför löper relativt stora risker att förorsaka oavsiktliga icke önskade kontakter med följd i rykande effekter om man händelsevis råkar NYSA kraftigt, eller så .. ).

FINNS DET INGET ALTERNATIV TILL OVANSTÅENDE strömsäkring MED DEN RELATIVT STORA ReostatResistansen (0-20Ω) som måste ändras för aktuell strömgräns?

— Strömkällan tappar minst 0V63 bara för själva mätningen. Går det inte att få en lägre spänningsförlust — typ 0,1Volt?

Till en början:

— Jodå. MEN INTE MED LILLA KOPPLINGSDÄCKETS HJÄLP:

Lilla kopplingsdäckets kontaktresistanser ligger i storleksordningen 0,1Ω (varierar i stort 20-200 mΩ — också beroende på parti och fabrikör) — vilket är den avkänningsresistans vi (lägst) KAN använda i en alternativ kretslösning (med LM324):

— Vi behöver ett helt annat kopplingsdäck om högre noggrannhet önskas (helst kontaktresistanser runt max 0,001Ω).

Sedan mera utvecklat:

— Jodå.

GENOM SPECIELLA GREPP kan även lilla kopplingsdäckets relativt höga kontaktresistanser ELIMINERAS IN SITU — på aktuell kopplingsled:

— ”Hemligheten” är specialkombinerade punktkopplingar: enkla, snabba, säkra konstruktioner med TAJT SMAL PASSNING: delvis tillplattade trådändar från vanlig kopplingstråd, och SÅ tajt i passning att ordinarie (smala) komponentens tilledningsben kan samsas med tillägget utan att förstöra eller vandalisera själva kopplingsdäckets normala funktion — och därigenom (särskilda test, Se Kontaktresistansmätning) skapa direktkontakt till typ ett transistorben med kontaktresistanser just i storleksordningen 0,001Ω — eller t.o.m. bättre.

Se ett speciellt praktiskt testat exempel i AUX Special, delbilden ovan.

Alla nedan är praktiskt testade fungerande kretsblock som kan anpassas på samma sätt, i princip tillsammans med lilla kopplingsdäcket:

TYRISTORBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

NANDBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

JFET-NANDBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

STRÖMSÄKRING AC för SMPS — förk. Switch[ed] Mode Power Supply, switchade nätaggregat

Strömsäkring SMPS AC/AC — 8Apr2016

UTVECKLINGSPROJEKT — FRÅN ETT KOMPLICERAT UTKAST TILL EN ENKEL LÖSNING

Del I (vidareutvecklad i Del II):

Strömsäkring för SMPS-enheter med växelspänningsutgång

SMPS — eng. Switched Mode Power Supply — »switchad strömförsörjning»

STRÖMKÄLLAN TILL NEDANSTÅENDE TESTKOPPLINGAR är (Kjell&Company 2016) Vellemans SMPS PSU10AC med en omkopplingsbar växelspänningsutgång 9/12/18/24 Volt AC.

Strömsäkringsenheten för SMPS-enheter med DC-utgång finns exemplifierad i Strömsäkring SMPS-DC. Se även (digitaloscilloskop) MätExempelSMPS.

SMPS-enheter med AC-utgång — se SMPS-transienterna som hindrar reguljär SMPS-försörjning för mera noggranna instrumentapplikationer — har också viss användbarhet — för grovtest. Men utformningen av en ÖVERGRIPANDE strömsäkring blir mera knepig:

Direkt AC-strömmätning i området millivolt är komplicerad (True RMS):

»Sinuskurvorna» i AC-delen varierar hela tiden beroende på belastning = strömdrag och sekundär AC-spänning.

— Inga direkt enkla algoritmer finns för att ur de variationerna få fram motsvarande SÄKRA strömdata.

Rödkurvorna ovan från DSO-oscillogram (digitaloscilloskop, mätpunkt A nedan i AC-toppspänningsmätare) på ett variabelt AC-SMPS-aggregat inställt på 9V AC och med olika belastningar;

— Vänster, även nedan: Rload =100Ω Vert50mV/DIV Horiz5mS/DIV;

— Höger, även nedan: Rload = 10Ω Vert200mV/DIV Horiz5mS/DIV; R-lasten efter likriktningen.

MATEMATIKEN UTPEKAR att sanna strömvärdet (använd energi = Effekt×Tid) är direkt proportionell mot TIDEN (gånger amplituden) som ström/spänningsvärdet befinner sig ovan/nedan noll-linjen. Exemplen ovan (Höger: hög ström; Vänster: låg ström) exemplifierar principen: Genom att räkna pixelrutor i amplitudytorna från digitaloscilloskopets oscillogram och jämföra med en fast (kvadratisk) enhet, ges en hyfsad uppfattning om det relativa strömvärdets magnitud. Någon direkt ENKEL elektronik för att få fram en sådan värdeform finns dock här veterligt inte (Jämför Wikipedia på True RMS-converter).

ENDA GEMENSAMMA HÅLLPUNKTEN för samtliga fall — sekundära transformatorspolar — är att spänningsToppvärdet (gen.: maxAC-värdet = minsta belastningen = AC-värdet gånger √2; minAC-värdet = maxbelastningen = AC-värdet) ALLTID avtar med växande strömtryck: låga mätvärden = höga strömmar; höga mätvärden = låga strömmar. DÄREMOT STRÖMVÄRDET: Mätning via i=U/R(fast mätmotstånd) ger ALLTID högre U-värde för en mera strömbelastad kraftlinje — vårt aktuella mätfall; i är direkt proportionell mot U med ac-spänningsformens komplikationer: Ju högre mätvärde, dess högre strömtryck.

— Vår uppgift: mätning och aktion ska ske över ett 0,1Ω motstånd (MP930 30W/1%/TO-220-kapsel) för att säkra minsta möjliga förluster i ordinarie huvudledning (max 3A).

Se f.ö. testet ovan (SMPSdcSymTest) på undersökning av seriekopplade DC-SMPS-enheter: Tanken att få symmetriska ±-matningar från SMPS med DC-utgång stöter på patrull. Hur ter sig den saken med en AC-SMPS-enhet (typ Kjell&Company [2016] Velleman PSU10AC 9/12/15/18/24 V)?

EN ENDA SEKUNDÄRUTGÅNG (motsvarande en sekundär linjär transformatorspole) räcker inte i sig för att få fram helvågslikriktade symmetriska utgångslinjer (se Halvvågslikriktning).

Däremot kan symmetriska ±-utgångar fås från en singulär transformatorspole med hjälp av fyra extra dioder och två extra kondensatorer (Se Helvågslikriktad laddningspump).

Vi studerar ett sätt — delvis utmanande — att realisera en strömsäkring kopplad till en (AC-SMPS-matad) transformatorspole enligt kretsschemat nedan.

Funktion (bästa lösningen efter flera olika separata försök med olika kretslösningar):

— En separat ±9V batterimatad OP-kapsel LP324 mäter (OP1) halvågs-AC-toppspänningen över ett 0,1Ω motstånd (mätpunkt A). En OP-komparator (OP2) jämför mätspänningen med spänningen på en Lagrings-(HOLD)-kondensator:

— OP2 (mätpunkt D) går från 1 (+9V–1V5) till 0 (–9V) då ett AC-toppvärde framträder (reaktion inom tiotal mikrosekunder); OP2-nollningen betyder att SwitchCap:en (68p) tillsammans med återledningsSwitchdioden (1N4148) alstrar en kort ledningspuls hos PNP Sample-Transistorn (här BC556B eller motsvarande): när transistorn leder förs AC-nivån över till HållKondensatorn (här 1µ — utprovat efter läckström: olika typer visar olika fasoner, bara direkta test kan avgöra minsta möjliga spänningsfall under längsta möjliga tid: hålltiderna här i runda tal kring tiotal mV per sekund).

— OP3 förstärker (för test) den uppsamlade AC-nivån 10ggr (mätpunkt E).

— Sista OP:n kan sedan (ej utritat) användas som komparator tillsammans med en potentiometer för att ge aktionssignal till (typ) en optokopplare (PC817).

— STRÖMFÖRBRUKNINGSMÄTNING för hela toppspänningskretsen visar på 70µA — vilket betyder att den batterimatningen VÄL är realistisk i det långa loppet. Kontinuerligt, med 500mAh för ett 9V-batteri, betyder det antal drifttimmar drygt 7100, eller 296 dygn. I laboratoriesammanhang används apparaturen enbart vid laborationer: batterierna kommer att läcka ut innan de används ut. Alternativet till batteriförsörjningen är en separat transformator.

— KOPPLINGSDÄCKET FÖR DETTA FALL är INTE Lilla Kopplingsdäcket, utan istället de större kopplingsdäckens mera robusta typ: kontaktresistanser i området ental milliohm.

STRÖMSÄKRINGSDETALJ

AC-toppspänningsmätare — ett första praktiskt testförsök

TESTKOPPLINGEN OVAN PÅ EN AV ELFA-SORTIMENTETS (2016) KOPPLINGSDÄCK

— Det kopplingsdäcket (nedan) visar betydligt mera tajt kontaktresistans [2mΩ] än Lilla Kopplingsdäcket [20-150mΩ].

— Men också extremt HÅRDA kontaktbleck = lätt att demolera något om man missar en montering/demontering på grund av en osedvanligt stor inpressnings-uttagningsKraft: komponenten åker PLÖTSLIGT i/ur (med all inlagd kraft):

— Använd/snabbuppfinn mothåll av någon form.

Foto: 8Apr2016 MotorSwitch 1

— Rload OnOFF sker här manuellt med MikroSwitchen bakom den blå axiella 1000µF/40V-PhilipsKondensatorn överst höger.

— Rload-komponenten placerad närmast framför.

— Bilden nedan samma koppling som ovan men efter städning och rensning av ledningsdragningen:

Foto: 26Aug2016 FBacDC--6

PROBLEMNÖTTERNA som skulle lösas GENERELLT för den ovanstående kretstypen:

1. Separat oberoende DC-matning till säkringskretsen;

Lösning:

— OP-kapseln LP324 har låg strömförbrukning. Och testen visade att den väl klarar uppgiften: Strömförbrukningen totalt endast 70µA.

— Annars är/blir batterimatningar problematiska då strömförbrukningen börja krypa upp mot 1-10mA. Med standard kapacitet 500mAh för 9V-batterier betyder det (10mA) inte mer än 50 effektiva labbtimmar. Det går fort. Jämför drygt 7 tusen labbtimmar med 70µA. Vi hinner dö ihjäl (flera gånger om) — innan, med idealt noll batteriläckström.

2. Ingen direkt strömmätning är möjlig (True-RMS), endast en relativ sådan;

Lösning:

— Kalibrering (OP4, den sista OP:n) kan ske RELATIVT: Man får helt enkelt göra en provmätning (för en viss belastning) vid en viss vald (9-24VAC) sekundär AC-spänning: kalibreringspotentiometern [0-100%] vrids upp tills indikering sker. Därmed är strömgränsen bestämd (och närliggande värden kan hoftas med god noggrannhet).

Mera omständligt kan en mera noggrann POTENTIOMETERSKALA konstrueras så, genom R-prövning och/eller grafanalys, för varje område 9/12/15/18/24 VAC, och på den vägen få fram en tämligen exakt potentiometerskala för samtliga strömfall.

3. Elektroniska UTLÖSNINGSMEKANISMEN — måste också vara DC-styrd;

Lösning:

— Särskilt för den återstående OP4:

OP4 som ovan kan kopplas som komparator (Problemet med Referensspänning inte löst) med utgången till en PC817-diod. OptoDiodens OptoTransistorMake kan sedan utföra den aktuella PowerOFF-funktionen — i vilket som helst lösningsfall.

— Men hur får vi fram en REFERENSSPÄNNING till potentiometern — utan strömkrävande anordningar .. ?

— EN lågeffekts-lösning visas i Spänningsreferens 5V000 [kräver endast 11µA extra — inkl. LED-indikering].

MEN NÖDEN KRÄVER INTE EN VIDARE DJUPDYKNING I DESSA PROBLEMNÖTTER:

— En betydligt enklare helhetslösning för hela AC-säkringsblocket visas i JfetBASERAD ELEKTRONISK AC-SÄKRING — ingen OP finns med. Där visas också en +5V lågströmsregulator som kräver endast 1,7µA i egenström; se kopplingsschemat i JfetACfbKoplSch.

SpecialLösningar ...

MEN: DET var också Problemet:

— OM utlösningsmekanismen skulle sitta på sekundärspolens sida, alltså FÖRE likriktning

— Men varför inte sätta strömsäkringsutlösningen (LineOFF) efter likriktningen?

— Symmetriska utgångar kräver i så fall TVÅ strömsäkringar, en för varje linje — eller så många linjer som vi vill bygga på den aktuella sekundärspolens kredit. Det blir besvärligt som Övergripande Elektronisk AutoSäkring..

är det bara TYRISTORSTYRNING (likriktningsprinciper, Triac:s) som kan komma i fråga för den typen av kretsmatning till en motsvarande OFF-funktion.

VÄNSTER Utkast till

HÖGER : Aktuell praktiskt testad lösning till

Indikatorlösning för OnOff-Switch till Singulär Transformatorspole före likriktning.

FUNKTION:

— Röd/Gul/Orange lysdiod tänds, och den blå släcks, då switchkontakten sätts i läge Off (manuellt eller elektromekaniskt).

Förklaring:

Notera användningen av lysdioder (de nyare ultraskarpa typerna, här Ø3mM RödGrönBlå):

— Max backspänning (VRRM) är enligt datablad 5Volt. Användningen tillsammans med SMPS AC/AC-enheter, här 9-24VAC (18-48VDC max toppspänning) kräver spärrande backdioder med motsvarande DC-tålighet. Här räcker INTE den vanliga snabba (4nS) switchdioden 1N4148 med max 75V backspänningstålighet från Philips epoken 1990 — se Philips Data i praktiskt Exempel.

ETT IMPULSRELÄ SKULLE LÖSA MYCKET

—————————————————————

— Men hur verkställs, då, mekanismen för OFF — utan att använda hutlösa strömförbrukande RELÄER?

JÄMFÖR StrömSlösaSCENARIOT:

— 24 VAC ger i tomgång en toppspänning på max runt drygt 30 Volt. OM Mekanismen ska skötas av ett 6V-relä (som kan hantera kontaktströmmar i området ampere) — det ska också fungera med 9VAC-matning — måste en förlusteffekt I(Relä~100mA)·(30–6=24)V lika med (P=0A1·24V=2W4) runt FLERA Watt medräknas; OM (då) reläet ska »stå och gå» (flera minuter) utan en Reset måste en eller annan form av KYLNING anställas. Det blir drygt, jobbigt, klumpigt.

Finns det ingen enklare lösning?

— Jo. Ett IMPULSRELÄ — som fanns förr (epoken fram till och omkring 2000), men som numera verkar vara en utdöd art. Se vidare nedan i huvudtexten.

Kretsbilden ovan visar indikatordelen samt den avgörande on-OFF-switch som ska verkställa AutomatSäkringen på spolsidan. Nedan i IMPULSRELÄ visas ett fullständigt lösningssätt (Testat 2-8Apr2016).

IMPULSRELÄ —

Impulsreläet:

Kombinerat mekaniskt elektriskt Impulsrelä — från en Likströms ModellMotor

Motorkretsarna Testade 2-8Apr2016

KOMBINERAD MANUELL MEKANISK ELEKTRONISK SWITCH

— elswitchen drar ström endast i tillslagstillfället (grovt~1A under 2mS — om någonsin).

HOBBYTRONIK har små 12V miniatyr-DC-motorer Ø10mM L12mM (f.n. Mar/Apr2016 »tillfälligt slut»). Test på en av dessa visar exceptionell användbarhet som IMPULSRELÄ — beroende på hur man utnyttjar monteringsmekaniken: Ytterst finstämda inställningar kan göras med erhållen motorfunktion: en snabb strömpuls utför vårt normala MEKANISKA manuella Off-arbete.

Impulsreläet, MINI:

Impulsrelä

Foto: 8Apr2016 MotorSwitch 12

-- KRETSKONSTRUKTION PÅ LAMINATSPILLBIT — Se Kretsteknik.

— Motorns svarta anslutning kopplad till V+ ger momentarmen vridrörelse mot låsfället.

FÖRUTSATT att den påmonterade momentarmen

5mM Plexiglas ca 20mM lång: Ø1mM hål för motoraxeln; Ø1,5mM tvärhål som M2-gängas för M2 stoppskruv

har ett litet SPEL (1 cM) fram till Mikroswitchens låsfälle

(här den böjda Ø0,7mM transformatortråden i bilden övre vänster — Se principen i MikroSwitchen)

— Så att momentarmen får FART innan träffen

visar experimenten med konstruktionen ovan att DET RÄCKER MED 1 VOLTS MATNING för att »klappa tillbaka med motsvarande manuell mekanisk kraft».

— Momentarmen drar iväg och snärtar till switcharmens låsfälle så att mikroswitchen fjädrar tillbaka upp i nolläge. 1 Volt.

— Mera kraft behövs (4-6V) om momentarmen ska (börja från noll spel och) TRYCKA tillbaka mikroswitchens låsfälle.

— MEN MINIMOTORN ÄR (ännu så länge relativt) DYR (149:-/st).

Betydligt billigare

([numera runt 30:_/st; Kjell&Company kat. 2016 s342 art.36-206 DC-motor 1,5-3V]

och mera kraftfulla, men också betydligt mera utrymmeskrävande [Ø24mM]) DC-motorer finns, typ den nedan (här i ett parti Mabuchi3V/0A9 DC-modellmotorer med Ø2mM axel från Clas-Ohlson-eran före 2000):

Impulsreläet, Maxi: Se även MINI-versionen ovan. Impulsreläets DC-motor:

Foto: 8Apr2016 MotorSwitch 6;10

— Samma låsfälle-konstruktion som ovan (ImpulsreläMini) men med en betydligt större DC-motor, här av typen 3V (1A).

— Testkretsen har här utformats något annorlunda (mera avancerat) för direkta stötströmstest via separat mikrobrytare (baksidan bilden ovan vänster); Denna har sedan ersatts med en reguljär Power MOSFET-koppling. Se vidare i huvudtexten nedan.

— Mikroswitchens fjädrande låsanordning kan utföras på flera (många) olika sätt, här den kanske enklaste (böjd trådprofil).

Kretslösning — första testet:

U = TI/C: Reaktionstiden för reläer (och DC-motorer) ligger (enligt erfarenhet) runt och grovt i mS-regionen. 3V/3Ω3-motorn (kontinuerlig drift) behöver runt 1 Ampere (0,9A) vid matningen 3Volt. Med en fulladdad 1000µF-kondensator ger det ett spänningsfall U under T=1mS via I=1A på U=TI/C=1Volt. Det är i stort omkring den aktuella DC-motorns fulla (kontinuerliga) drivkrav.

Undersökande test:

Vi undersöker först genom matning med olika spänningar från 0 Volt och uppåt (från Labbaggregat) vid vilken minsta matningsspänning till StorKondensatorn (1000µ/16V) som DC-motorn utför OFF-arbetet för mikroswitchens låsfälle.

UPPGIFTEN är att FÖRST ladda upp 1000µF-kondensatorn med Switchen öppen, sedan koppla bort matningen, och sedan låta den upplagrade kondensatorladdningen sköta resten via Switchen i läge ON.

Efter minimala justeringar finner vi svaret: Vid ca 3V med ovanstående 3Ω/3V DC-modellmotor.

UPPGIFTEN i följd blir: Konstruera motsvarande Elektroniskt styrda Switchfunktion: Håll alla kontaktresistanser på ett minimum: Ersätt Switchen ovan med en Power MosFET: lägsta möjliga R(DrainSource)on = i allmänhet högsta möjliga transistoreffekt.

— ElectroKit saluför nya fina speciellt fabricerade Switch-MOSFET:s (typ NCH: STP60 och STP55) med låga GS-värden (transistorn drar flera ampere redan vid GateSource-spänningar runt 3Volt: normala Power MOSFETS kräver motsvarande minst ca 4V DS för att dra minst 1A).

MOSFET-Lösningen visas i bild och schema nedan. Se även i Konstruktionsdetaljer.

Övre lilla kretskortet:

Foto: 8Apr2016 MotorSwitch 8

— Manuella Switchen ersatt av en Power Mosfet STP60 NF06 L

— med speciell drivkrets: en optokopplare (PC817) triggar ON-läget. Se nedan i huvudtexten.

Kretslösningen — »Gate-Elevation», N-kanalsdrivning genom en »GateHiss»:

NOTERA DOCK DEN LÖSNINGENS RELATIVA BEGRÄNSNINGAR, vidare nedan.

Se även i Motorns PULSTRANSIENTER

Utan den backspända skyddsdioden över Motorlinjen KAN (beroende på amplituden i drivpulsen) en backspänningstransient (tidigare uppmätt i ett fall i andra tester) bli över 60 volt med ovanstående DC-motortyp. Det kan lätt förstöra både den ena och den andra elektronikkomponenten utan avkoppling.

— Tillsammans med skyddsdioden fungerar 100n-kondensatorn och 100K-motståndet som extra skyddsbuffertar som kan släppa igenom = dämpa eventuellt skadliga transientöverspänningar och dito elaka små störströmmar (REGEL: Låt det ALLTID finnas minst EN fri flödesväg).

Funktion: — När OptoTransistorn PC817 leder (påtriggad av OptoDioden via uppnådd strömgräns; se OP4 i PM3) kortsluts matningen M+ med 100nF-kondensatorn: INNAN det tillfället har 100nF-kondensatorn M–-status på OptoTransistorns emittersida = 0 Volt: När OptoTransistorn tänder, lyfts alltså den sidan upp till M+: Andra sidan på 100nF-kondensatorn BEFANN sig — emellertid — strax innan på nivån just M+ — minus ett (1) diodframspänningsfall:

— Så: När OptoTransistorn tänder lyfts hela MosfetGATE-sidan upp till (M+)PLUS(M+)Minus1D = 2(M+)Minus1D: Spänningen GS räknat från Drainsidan (M+) blir alltså (M+)Minus1D:

— NCH- MosfetTransistorn STP60NF06L behöver runt, just, ca 3V mellan GS för att kunna dra en Drainström på (minst) 1 Ampere; MOSFET:en tänder (snabbt) och går i ON-läge: ström rusar från 1000µF-kondensatorn till 3V-motorn, och Kraftmoment utbildas: den påskruvade/påskjutna momentarmen vrids, och Impulsreläet utför nu sitt arbete — under runt max 1-2 mS. Inget mer.

GateElevationens relativa begränsning

Backdioden till 100n-ElevationsKondensatorn etablerar en DC-väg till NCH-transistorn: En specifik SPÄNNINGSLÅSNING etableras som undertrycker variationer på inspänningen (M+): NCH-transistorn leder från sin GateON-nivå (något olika för olika NCH-typer) via 1N4148-Dioden, 1K och 220K-resistanserna: Ökar inspänningen vid M+, tenderar också Gatespänningen att öka, vilket minskar spänningsfallet Drain-Source, och därmed reducerat M+ (vi frånser motorn låga egenresistans) — och därmed också Gate-Spource-drivspänningen: TransistorKopplingen är delvis spänningsmässigt självjusterande (grovt och runt 3V beroende på NCH-typ); Test med förkopplingsmotstånd 10K till M+ från SMNPS-AC-linjen visar att NCH-transistorn med kopplingsbilden ovan drar runt 1 mA — oberoende av Uz-värdet, se M+-matningen nedan; M+-spänningen kan inte enkelt justeras.

För att få en mera reguljärt variabel M+-nivå krävs en delvis annan lösning. Se vidare i KOPPLINGSSCHEMAT till JfetAC-FuseBox.

SUPERSÄKER LÅSFUNKTION

För att förloppet ska KUNNA upprepas, måste obönhörligen OptoTransistorn SLUTA leda = tillåta att triggKondensatorn på 100nF återtar en nolla på OptokopplarTransistorns emittersida. Annars finns inte förutsättningen för att starta NCH-Mosfet:en: Gatespänningen MÅSTE komma över M+-nivån.

— Det kan tydligen bara ske genom att orsaken till »första släppet» upphävs: huvudströmmen stängs av, så att också strömgränsens optotriggning upphör. Då först kan förloppet upprepas.

M+-matningen

TestOK—11Apr2016

STRÖMKÄLLAN som ska fylla på 1000µF-kondensatorn till motorströmmen (GateElevation) ska tas från SPMS AC-sekundärspolsidan — som ovan enklast via en separat halvvågslikriktad matningslinje.

Valet av Zenerdiod (3V-nivån) har testats fram genom att pröva olika zenerspänningsvärden:

(här på en uppsättning Zenerdioder från ELFA från runt 2000 — nyare zenerdioder [2016, ElectroKit] tenderar att uppvisa spänningar mera mot Uz via lägre strömmar, medan de äldre kryper ner mot 0 med allt mindre strömmar)

Ökas drivströmmen — 30K-resistansen görs mindre — kommer UZ-spänningen (3V) att öka, liksom den också ökar med högre valt AC-område (9-24VAC). Endast aktuella tester kan avgöra det aktuella fallet, och beroende på aktuella komponenter: Högre matningsspänning medför kraftigare motordrivning, medan samma spänning (3V) med högre zenerdiodGenomgångsström enbart påskyndar den efterföljande 1000µF-kondensatorns återuppladdning.

Slutligt funktionstest

Foto: 13Apr2016 Bild MotorTest 3

Vridna anslutningsben till mikroswitchen för att få passning i det lilla kopplingsdäcket.

— Motsvarande montering i HYLSKONTAKTER kräver antingen att anslutningsbenen slipas ner på bredsidan, eller att man KRAFTDRIVER ner/ihop benen, successivt, försiktigt: plattång, i SMÅ ½-mM-steg: benen förlängs som de avtar i diameter.

3V-DC-motorkopplingen med pulstransient:

STRÖMMEN TILL OPTODIODEN simuleras i detta test med ett 9V-batteri (Blått i schemat nedan) med ett 10K-motstånd kopplat till diodens anodsida: Strömmen blir

I = U/R = (9–0,6)/10K = 0,84mA.

— OptoTransistorn för PC817 (minCTR50% [CurrentTransferRatio]) ger då som lägst 0,42mA i full öppning. TestKopplingsSchemat som nedan med digitaloscilloskopets oscillogram:

Mätpunkt A: Uz-Matningen från SMPS (här 9VAC) till 3V-DC-motorn.

Mätpunkt B: Motorspänningen (topp 1V3) under inkopplingstiden.

— Pulsbilden i B kan endast upprepas EFTER det att batteriswitchen (Blått ovan vänster) släppts upp (”ReSET”), så att OptoTransistorn PC817 kan stänga och därmed TriggKondensatorn 100n får 0V på sin nersida.

SOM VI SER använder motorn bara knappt 1 Volt (under knappt ½mS) för att utföra mekaniska arbetet att snäppa tillbaka HuvudSwitchen i läge off (nederst i fotot ovan).

Ju mera känslig inställningen med låsfället till HuvudSwitchen kan göras, desto mindre mekanisk kraft behöver motorn för att utföra arbetet. Vilket som är vad, måste utformas genom (noggranna) test i aktuell tillämpning.

▲ VGS-trösklar: PowerMOSFET-transistorn STP 60 NF06:

— ElectroKit saluför två versioner; Den ena utan suffix L (VGS ±20V) och den med suffix L (VGS ±15V).

— ALLTID måste vi (noga) se till att denna gräns inte överskrids. Sker det = Ajö för den transistorn.

Behöver vi utföra mekaniska moment på tilledningsbenen (böjning, klippning, filning, slipning, speciell montering), används med fördel en av de hårfina tunna koppartrådarna i en avklippt starkströmsledning: med MosFet:en instucken i ledande skumplast (under momentet), vira in (med pincett) en Cu-tråd mellan benen så att alla kortsluts. Sedan kan transistorn hanteras fritt som en NEUTRAL elektrisk komponent — utan risk för elektrostatiska gate-överslag. (Glöm inte bort att ta bort skyddstråden efter slutmonteringen ..).

Konstruktionsdetaljer till testkopplingarna med 3V-DC-motorn — Impulsreläet

Gulrektangeln ovan vänster = manuella mikroswitchen i grundtestet.

— Efterjustering med monteringsstödet via Ø6mM Cu-rör ger ovanstående dimensioner med den givna Ø24mM (23,6mM) DC-motorn.

— Kretskortet ÖVRE nedan med MOSFET:en ersätter den manuella testformen:

— Tilläggskortet snäpps in över det undre givna via (Kontakthylsor) 5st kontaktpunkter.

För konstruktionsdetaljer till kretskorten, se KRETSTEKNIK MED KONTAKTHYLSOR om ej redan bekant: helt ets- och lödfria kretskonstruktioner MED avancerade Nollplan.

Foto: 8Apr2016 MotorSwitch 8

— Motordrivningen ovan kan behöva utvecklas med något annorlunda drivningar i det praktiska fallet:

Se en slutlig praktisk lösning i JfetACfbKoplSch.

[JfetAC-FB] — JfetFBac-22Aug2016 — JfetBASERAD ELEKTRONISK AC-SÄKRING — Del 2: Se även första försöket i DEL 1.

Vidare från JfetFBdc

KRETSKOPPLINGEN

Kopplingsschemat, fullständigt till testanordningen

Strömsäkring för AC-SMPS-enheter

— vidareutvecklad

Med utvecklingarna som ledde fram till

NchFB-JFET-NAND

finns nu en betydligt mera smidig, enkel, galant och fullständig lösning till hela AC-säkringsdelen STRÖMSÄKRING AC för SMPS enligt schemat nedan:

Det ENKLA KOPPLINGSSCHEMAT:

AC-säkringen

Kopplingsschemat, fullständigt till testanordningen

Kretsbilden ovan visar den mycket chockerande enkla strömsäkringslösningen till den betydligt mera komplicerade ursprungliga uppkopplingen i STRÖMSÄKRING AC för SMPS.

— JFET-transistorn (BF245A, alt, 2N5060 [ElectroKit 2016]) befriar oss ifrån hela det ursprungliga OP-paketet, och ger oss direkt en möjlighet att bestämma strömgränsen via en enkel potentiometer (Rp).

Grundformen i testuppkopplingen som nedan med kopplingsschemat som ovan. En extra yttre mät-OP (CA3140) finns med som oscilloskopsensor för kontrollmätning.

KRETSKOPPLINGARNA, Lilla Kopplingsdäcket:

KOPPLINGSSCHEMAT

Foto: 26Aug2016 FBacDC--2

SMPS-matningen (Velleman PSU 10AC, 9-24VAC) från höger till R0-mätresistansen 0,1Ω (MP930, 30W) invid en likriktarbrygga (W02— 1A5/200V) med efterföljande glättkondensator (470µ/63V) och en variabel belastningsreostat (ElectroKit 2016, restlager 270Ω/10W insatt i särskilt konstruerad sockel). MätOP CA3140 (1TΩ) — som krävs till oscilloskopet, vars 1MΩ annars demolerar mätnoggrannheten — med särskild strömförsörjning, lilla 12V-batteriet — med särskild OnOff-mikroswitch och ON-indikering (UltraGrön Ø3mM med 1MΩ) — med särskild enkelt ON-låsningsmekanism.

Reostat (ElectroKit 2016). Variabel 262Ω-10W-potentiometer med specialsockel för strömteständamål.

— Provisorisk skala 0-262 med millimeterpapper på specialslipad omkretscylinder.

Foto: 26Aug2016 FBacDC--3

TERMEN REOSTAT hänför sig till en speciallindad variabel resistans med försumbar induktion:

— Trådlindat variabelt motstånd med minimal induktans.

Ramen kring reostaten ovan är anpassad till / specialkonstruerad för den egentliga reostatkroppen: Lämpliga kopparrör (med skruvfäste till den underliggande kopparlaminatplattan) bildar säkra och starka friktionskontakter med reostatuttagens tre uttag — inga lödningar krävs.

— MätOP:n CA3140 kontrollmäter här på T2c-utgången så att vi ser att korrekt funktion gäller:

— JFET:ens Gate-Source pumpar åt olika håll i respektive halvperioder. Totalt medför det att 1µ-kondensatorn över potentiometern Rp parkerar (tomgångsström) på ett specifikt U(T2be) spänningsvärde som kopplar till hur T2 kommer att leda när strömgränsen uppnås.

Normalt sett — ingen JFET med i bilden — tänder T2 (BC546B) via Ube från lägst drygt 0V3(4) till omkring 0V6 vid fullt strömdrag. Med JFET:en — plus en justerande (utdrygande) basresistans (Rp) i matchning mot en toppresistans (R1=10M) till T2-basen — kan Ube-T2 styras ut med motsvarande variabla potentialbarriärtriggspänningar: T2 leder vid motsvarande olika stora strömgenomgångar över mätresistansen R0.

— Därmed har vi fått fram en »superUltraStrömsnål» elektronisk variabel säkring — perfekt för batteriapplikationer. Strömförbrukningen i otriggat läge bestäms helt av R1 (10M).

Genom att JFET-omslaget för en viss T2=ON-triggning kräver en fast toppspänningsreferens i T2-drivningen — annars ändras en given strömtriggande nivå med ändringen i T2-spänningsdrivningen — måste en fast spänningsregulator finnas med i bilden. Vi får den från en enklare 3T-PBSR med strömförbrukningen (här) 1,7µA — samma 3T-PBSR som i NchFB-JFET-NAND, här något modifierad med R2=(965=825+140)Ω med utspänningen vid 25°C 4V96.

Bilden nedan visar testformen med 3T-PBSR-enheten och en 49011-NAND-kapsel insatt som Latch (»låsminne») för strömsäkringens påtriggade tillstånd:

AC-FuseBoxen:s primära krets/komponentblock:

KOPPLINGSSCHEMAT — enkla

Foto: 26Aug2016 FBacDC--4

Vänstra lilla kopplingsdäcket visar 4011-kapseln som matas av 3T-PBSR-enheten längst till vänster. Säkringscentralen med JFET:en (T1) och T2 i mitten med Rp-potentiometern. Strömkällan till 4011 och 3T-PBSR är det lilla 55mAh 12V-batteriet.

— Strömförbrukningen för 4011 är helt försumbar — i nA-området. Totalt drar säkringskretsen här knappt 3µA.

Bilden nedan visar hela AC-säkringskretsen med de bägge testmultimetrarna som används för testavläsning av ström och resistans.

— Tanken bakom hela anordnings praktik är att man, i vilklet fall, för en viss tillämpning ska kalibrera säkring för en viss utlösning.

— Test med SMPS-AC-enheten 9-24VAC visar att alla inspänningsområden ger respons hos JFET-säkringen: från omkring lägst grovt 150-200mA och sedan uppåt (testat till i varje fall 1A5 — SMPS-enhetens ungefärliga strömgräns).

— Generellt för samtliga inspänningsområden måste 1µ-kondensatorn avlägsnas då den annars vid högre AC-invärden låser sig vid en nivå som inte når ner till noll, och därmed inga högre strömsäkringsvärden tillåts.

Foto: 26Aug2016 FBacDC--5

Kopplingsdäcken som i bilden ovan: vänstra kopplingsdäcket med 3T-PBSR-enheten (4V96 vid 25°C) och 4011-kapseln, högra däcket med själva säkringsenheten och testblocket med mätresistans och likriktning plus testbelastning.

Bilden nedan visar den fullständiga testanordningen med den mekaniska återställningskretsen inkluderad — en fullt fungerande AC-strömsäkring för utvärderande teständamål.

PRAKTISKA KRETSBLOCKEN till JfetAC-FB — MED hjälp av KOPPLINGSDÄCK:

Foto: 26Aug2016 FBacDC--7

Hela testkopplingen till AC-FuseBox:en med motorkretsen: Det vita partiet visar — enklaste lösningen — den speciellt utformade mekaniska anordningen för det speciellt felsäkra testläget, se nedan i FELSÄKERT MEKANISK TESTLÄGE.

— OFF-läget nås förutom direkt mekaniskt (den tunna planremsan skjuts åt vänster ca 1mM) också av den elektromekaniska motoranordningen (impulsreläet) via strömsäkringen då dess maxgräns uppnås eller överskrids.

Uppmätt/Testad Rp=1M-StrömKalibreringsskala 9-24VAC-SMPS — Se Rp-skalan

Hela Kopplingsschemat med byggblocken i bilden ovan visas nedan:

KOPPLINGSSCHEMAT — Praktiska kretsblocken

MOTORKRETSENS TILLSLAGSFUNKTION har här modifierats från testversionen (Impulsreläet) för att få en allmän passning för motorkraftens utstyrning via olika NCH-typer:

— FRÄMST: M+-matningen kan justeras/bestämmas med olika Uz-värden:

NOTERA KORTA PULSER TILL DC-MOTORER (av modelltyp) DIMENSIONERADE FÖR KONSTANT DRIFT MED MAX ANGIVET VOLTTAL:

— För 3V-motorn kan betydligt högre drivspänningar användas — FÖRUTSATT att inkopplingstiden är KORT, här max några hundradels sekunder OCH tillfällena är väl utspridda.

Räkna energiutvecklingen E = Pt: Är P=3W (3V·1A) under 1S, ges samma energi (värme-) utveckling på 0,1S om P är 10ggr större, osv. Maxvärden kan grovberäknas om man vet pulsviddsförhållandet (PWR=t/T=inkopplingstid/Repetitionsintervall):

E = Pt = Pt · T/T;

E = PT · t/T; T=1S; t/T=PWT;

— Energin (värmeutvecklingen) avtar med avtagande inkopplingstid (t):

— Max energiomsättning uppnås om effektvärdet P (ström gånger spänning) multipliceras analogt med 1/t om T = 1S.

— Är inkopplingstiden 0,1S för en DC-3W-motor som normalt drar 1A vid 3V, förutsatt repetitionsintervallet är minst T=1S, kan inspänningen under tidrymden t tillåtas vara max 10ggr större (Max30V).

Notera att dessa beräkningsgrunder är de elementärt teoretiska som kan användas för GROVRÄKNINGEN.

— I det praktiska fallet tillkommer också andra faktorer typ SPÄNNINGSTÅLIGHET för olika sektioner i aktuell apparatur.

Försiktighet, således, i Testerna av Teorins praktik.

— Det ger en säkrare tillslagsfunktion via en motoroberoende spänningslinje, här direkt från SMPS-AC-matningens avgränsade diod-kondensatorlinje (9-24VAC = tomgångstoppspänningar max 18-50V).

Föregående enklare testkoppling (grundkretsen till Impulsreläet — 3V/GateElevation) visade sig för svag i motorkraften då planplattan med OFF-funktionen lades till. Med kretslösningen ovan försvann det problemet.

Vilken motorkraft som minst krävs generellt beror på HUR justeringen med låsmekanismerna fungerar i det praktiskt lösta fallet (återfjädringar + friktion) — tillsammans med en viss (maximalt lågspänningstriggande) NCH-transistor.

— Med kretslösningen ovan kan nu motorkraften styras/bestämmas/fastställas mera behändigt, och i stort sett vilken som helst NCH-Power-MOSFET användas (Testade: BUZ11, STP 60NF 06L).

— Hela motorkretsens tillslagsfunktion kan justeras/testas tillsammans med de tids- och spänningsberoende komponenterna:

Uz [här 3V9 från äldre ELFA-sortiment — visar UZ=3V4-3V9 med

Rz=10K och SPMPS-AC 9-24V],

Cgate [100n] och

Rgate[220K].

— Speciellt har en 100n-kondensator (Cswitch) lagts till. Utan den korrumperas (i testbygget) inställningsfunktionen (transientstörning) vid 24VAC. Denna detalj måste man (tydligen) se upp med i vidare konstruktion/bygge (viss skärmning kan krävas); Utlösande transienter från switchar skapar falsktriggningar och därmed spolierad funktion hos den känsliga JFET-kopplingens avgörande roll i strömsäkringen: JFET:en förorsakar trigg på em-induktionen från en icke avkopplad testswitch, inte på grund av aktuellt strömdrag.

För motorkretsen särskilt och dess anordning (bastest), se Impulsreläet.

FELSÄKERT MEKANISK TESTLÄGE

Mekanisk återställning av Elektroniskt/Automatiskt Utlöst Strömsäkring

——————————————————————————

TILLFÄLLIGT TESTLÄGE SOM FÖRHINDRAR MEKANISK ON-LÅSNING

— Anta att strömsäkringen nyligen har utlösts — av senare mer eller mindre kända orsaker.

— Hur vet vi att den tidigare utlösande kortslutningen är hävd då vi trycker in mekaniska på-knappen i läge ON?

Vi vet inte det, säkert. förrän efter ett inledande ON-test.

När huvudströmmen sluts efter ett avbrott — och vi tror oss ha fixat felet — kan vi testa om kortslutningen eller överströmmen fortfarande är aktuell genom att snabbt, inom tiondels sekunder, toucha mikrobrytarens switcharm — och se efter ifall överströmsindikeringen tänds.

Hög ström under kort tid OK

Även om kortslutning föreligger (max runt 10A med användning av typen SMPS-enheter i området max runt 30W), betyder höga strömdrag under några hundradels sekunder [snabb MikroTouch] inget direkt äventyr för lågeffektskomponenter (ingen nämnvärd värme hinner utvecklas), och förutsatt att strömstötarna inte upprepas med korta mellanrum.

För en helelektronisk automatsäkring finns inte den flaskhalsen: Ingen mekaniskt låsande anordning finns som kan häva en OFF-aktion: den helautomatiska elektroniska säkringen bryter en överström direkt.

— Men varför finns inte den lösningen här?

— På grund av AC-karaktären: En helelektronisk lösning kräver aktivt ledande halvledare i bägge strömriktningarna. Ingen sådan enkel lösning är här känd.

Om överströmsindikeringen inte reagerar är huvudlinjen OK och klar att använda normalt. Annars är det tydligt att orsaken till avbrottet kvarstår, och en mera grundlig analys måste genomföras.

MEKANISK LÖSNING

För att hindra möjligheten att ett låsande (dubbeltryck eller annat) mekaniskt PowerON samtidigt hindrar ett elektroniskt resulterande OFF vid — under — själva mekaniska ON-tillfället:

reaktionstiden för att häva mekaniska ON och tillåta ett närliggande elektroniskt OFF är äventyrlig och bör (måste) undvikas:

— För att säkerställa det felsäkra mekaniska testläget måste en motsvarande mekanisk funktion finnas som medger det enkla testläget. Det har i detta fall realiserats på enklaste sättet som visas i bilden nedan.

Foto: 26Aug2016 FBacDC--7

Enkel provisorisk lösning till FELSÄKRA MEKANISKA TESTLÄGET:

— Ett 0,5mM tunt vitt klippark har tillskurits i två sektioner, en för ON och en för Off+FelsäkertTestläge:

— ON-delen består av en remsa, delvis tvärskuren i två sektioner för att få en ledad del ner mot den aktuellt utförande ON-sprinten — bilden höger ovan med ON-sektionen lossad och utvikt för insyn i utförandet. I infällt läge trycker man bara nedåt på papperstoppen. Mikroswitchens hävarmsfjäder är förhållandevis (mycket) stark: Vid återgång till OFF-läget snärtar ON-sprinten iväg, vilket här dämpas bort av den vänstra (högra bilden) påskruvade lilla kvadratiska plexistopplattan.

— OFF-delen består bara av en inpassad rektangulär planremsa med ett hål i mitten för Ø1mM-sprinten som sticker upp från det motoraxelpåskruvade hävanordningsblocket som ombesörjer elektromekaniska OFF-funktionen. Genom att helt enkelt skjuta den ytplattan (här åt vänster — max 1mM) frikopplas hävarmens låsläge och huvudströmleden bryts.

— FELSÄKRA MEKANISKA TESTLÄGET — se förklaring i FELSÄKERT MEKANISK TESTLÄGE — garanteras genom att helt lätt hålla OFF-planplattan i vänstra stoppläget — och därmed ON-knappen tillgänglig med momentan funktion — utan mekanisk ON-låsning. Därmed kan huvudströmleden testas med inkoppling endast under den touchande tidrymd (några hundradels sekunder MAX) som mikroswitchen sluter/bryter vid en snabb aktivering. Den tidrymden är tillräcklig för att — OM något fel finns och kortslutning gäller — huvudindikering ska visa röd lampa. Den korta testinkopplingstiden garanterar att inga äventyrligheter kan uppkomma med aktuella lågeffektskomponenter OM något kortslutningsfel skulle föreligga.

Rp-skalan:

Rp-skalan

POTENTIOMETERSKALAN NEDAN kopplar till bilden av de infällda små trimpotentiometrarna (Bourns), här med typen 3323 med 12 st skalstreck. Testvärdena visar att strömgränserna grovt sett skiljer sig försumbart ringa mellan lägsta (9V) och högsta (24V) inkopplingsläget i den testade AC-SMPS-enheten (Rp, högra delen i Kopplingsschemat).

Skalskivan ovan är angiven för Rp-trimpotentiometern i kopplingsschemat från grovtest med AC-inspänningarna resp. 9V och 24V enligt Testanordningen.

Reostatpotentiometern har använts med variabla resistanser från 260Ω mot 0 och en inkopplad strömmätande multimeter (BS1704).

Foto: 3Sep2016 FBacDC--22

Den blå 1M-trimpotentiometern (här typ 3362 — ElectroKit 2016) betecknad Rp i kopplingsschemat ombesörjer inställningen av AC strömsäkringens utlösande nivå enligt Rp-skalan.

*

TYRISTORBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

NchFB-TYR:

Kopplingsschema — funktion, förklaring

KRETSSCHEMA — praktiskt utförande

TyrNchFB — elektronisk strömsäkring

Tyristorbaserad N-channel MOSFET FuseBox

Alla komponenter finns på ElectroKit och/eller Kjell&Company (2016)

Samma typ som i NchNPNtyrFB, men utan NPN-transistorn:

KOPPLINGSSCHEMA NCH-BFtyr 5Aug2016:

Batterianslutningen via Ø0,5mM tennad koppartråd, tillböjd som i bilden ovan.

Se generellt i BATTERIKONTAKTER, om ej redan bekant.

— Plusknappens elektrod monteras med en mässingsring — yØ6mMiØ5mM mässingsrör (Järnia¦Alfer):

— Kapa/såga av röret till en ca 1mM smal cylinder — tjockare/högre cylinder ger motsvarande styvare fjäderkraft; Klipp/såga upp ringen för fjäderfunktionen; Grader avlägsnas noga:

— Ringen ska pressas ner över den tillplattade (plattång) och figuranpassade trådänden.

— Minusknappens elektrod monteras genom att (plattång) böja ut diametrala kontaktblecken så att (den tillplattade) tråden kan skjutas in i springan och sedan förseglas fast med återböjning av bleckändarna.

KRETSKOPPLINGEN TILL NCH-BFtyr MED LILLA KOPPLINGSDÄCKET:

STRÖMFÖRBRUKNINGEN — så länge ingen strömtrigg gäller — består förutom batteriindikeringsblocket (max 2µA) av matningen via 1M till MOSFET:en. Den strömleden har ingen annan koppling till GND-linjen än via den gateskyddande Zenerdioden (15V), och därmed en backresistans i storleksordningen GigaOhm: i=U/R=9V/1GOhm=9nA om batteriet är ett 9V-batteri;

— 9V-Batteriet (normalt 500mAh) självläcker ut (2-4 år) långt innan det används ut (500mAh/2µA=250000h=28,5år).

Strömsäkringens triggfunktion

R = 0,78V / i

fungerar inte om matningsspänningen underskrider (ca) 8V. Anledningen här är den (ofta besvärliga) tyristordelen som kräver en minsta styrström (0,2mA för EC103A eller likvärdiga 2N5060) för att dra, med motsvarande (ofta trixiga) villkor för att få tyristorn att tända med absolut minimala gateströmmar. Testen här har visat att med de angivna komponenterna är det kört med mindre drivspänning än 8V.

Önskemålet — och testförsöken — utgick här från början ifrån att försöka få fram en enkel elektronisk strömsäkring som med minimal egen strömförbrukning skulle kunna användas ner till 5 Volt — det är grovt det alkaliska 9V-batteriets »absolut sista hållplats».

Det lyckades inte här — gränsen går vid lägst 8V.

Däremot finns en annan (galant) lösning som klarar 5V-gränsen: Se NCH-FBcmos.

Ytterligare en 5V-lösning finns, om möjligt ännu mera galant i NCH-JFET-CMOS.

NANDBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

NchFB-CMOS:

Kopplingsschema — funktion, förklaring

KRETSSCHEMA — praktiskt utförande

NchFB-CMOS-NAND

NAND-gatebaserad N-channel MOSFET FuseBox

Alla komponenter finns på ElectroKit och/eller Kjell&Company (2016)

Kretslösningen nedan bygger på en CMOS-LATCH via 2st NAND-grindar:

— När strömmen över strömsäkringsresistansen når triggvärdet (R=0V43/i) ges signal (101: EttaNollaEtta) till NAND-latchen: Latchen låser, och stänger därmed av huvudströmleden som styrs av MOSFET-transistorn som matas av ena Latch-Nand-grindens utgång (2).

NAND-Latchens digitala signatur:

NAND: »ANY 0in = 1out»:

— Med bägge ingångarna SR=1 (Etta — via en 1M-PullUppResistans till matningsspänningen)

NOLLSTÄLLS NandLatchen på Q=1 med en RESET-nollning på R-ingången (R=101).

— Sker härifrån en motsvarande nollställning (101) på SET=S-ingången, ettställs (återigen) Q-utgången — och förblir SEDAN ettställd — OBEROENDE av vad som SEDAN händer på S-ingången: NAND-Latchen spärrar för »oavsiktliga självtrigg». För att kunna trigga Q igen från 0 till 1 måste först en RESET (101) ges.

Genom att använda CMOS-logikkretsar (4011 har 4st NAND) garanteras strömförbrukning i nanoampereområdet — samt garanterat säker låsning vid given ON-trigg via grindlogiken som ovan. CMOS-kretsar kan matas med spänning upp till +18V.

Kopplingsschemat, NchFB-CMOS:

Effekt-MOSFET-transistorn STP 60 NF 06 L (ElectroKit — RdsON = 14mΩ @ Vgs=5V iD=30A; Vdss=60V; Vgs=±15V) är f.ö. särskilt utformad för att, via låg bas/gate-drivning, kunna styra ut maximalt stora Drainströmmar.

INSÄTTNINGSEXEMPEL MED STRÖMSÄKRINGSRESISTANSEN R:

————————————————————————————

Exempel: R = 1Ω → iTRIGoff = 450mA

Exempel: R = 10Ω → iTRIGoff = 45mA

Strömförbrukning utom triggat läge (fulladdat 12V-batteri): 2,4µA.

— Notera olika småsignaltransistorers olika strömförstärkning (hFE):

BC 5 46¦56 A har runt hFE=150 enligt test på ett mindre antal individer

BC 5 46¦56 B har runt hFE=300 enligt test på ett mindre antal individer

Den starkare typen (B), som ovan, ger en mera skarp och tvär förstärkningsfunktion med lägre triggtröskel, här ca 0V4 mot A-typens 0V5.

KRETSKOPPLINGEN TILL NchFB-CMOS MED LILLA KOPPLINGSDÄCKET:

Lödningarna på den uppvända 4011-kapseln förbättrar/fixerar de annars delvis vickliga inskjutningarna i lilla kopplingsdäcket:

LÖDNINGSMONTAGET 4011:

— 4011-kapseln — monterad på ledande skumplast — har först kortslutits mellan alla ledningsben med en av de fina blanka koppartrådarna som finns i vanlig starkströmskabel

(klipp av 1 dM, skala av 1cM i änden, dra ur en tråd med plattång).

Därmed kan kapseln hanteras säkert utan risk för elektrostatiska äventyr. Kortslutningstråden avlägsnas sist efter monteringen.

För bästa lödresultat:

— Använd en lämplig lödvätska - inte lödpasta: lödpasta ger extra rester som måste tvättas bort med cellulosaförtunning. Doppa sedan den VÄL rengjorda (smala för små lödningar) lödspetsen (lodrätt) över en (särskilt vertikalt uppmonterad bit) multicore-tenntråd (den inbakade pastan i multicoretråden ger god tennöverföring till lödspetsen) SÅ att en liten tenndroppe fastnar på lödspetsen. Anbringa sedan tenndroppen/lödspetsen till lödstället — planera »bästa stället» = mest effektiva värmeavgivningsområdet, vilket säkrar en snabb och effektiv lödning (STORA metallmassor kräver STORA värmemängder: droppmetoden lämpar sig bara för de allra minst värmekrävande lödningarna, analogt tennets egen begränsade värmeledningsförmåga).

— Stryk av slaggrester från lödspetsen (med jämna mellanrum mellan lödningarna) mot en vattenfuktad hushållspappersbit.

Sedan alla lödningar gjorts: Tvätta/borsta efter med vanligt vatten (liten fin och mjuk målarpensel — borsta bort vattenrester med en annan, torr, pensel — utför testmätningar om möjligt för att kontrollera att inga elaka lödrester saboterar elektroniken).

SÄKRINGSTEST:

Med nytt 9V-batteri (9V36):

— Strömlast 10Ω kortvarigt (en sekund) visar Ubatt ca 9V (900mA).

— Med 5Ω ca 8V (1A6).

Mikroswitchen (Kjell&Company) tål (minst, kontinuerligt = ska kunna sluta/bryta) 3A 125VAC.

En separat uppkoppad 9V-batterienhet med olika belastningsmotstånd (från 1-10Ω och uppåt) kopplas till ingången på säkringen:

TESTKRETS FÖR ELEKTRONISK SÄKRING

Foto: 14Aug2016 NcnFBnandA--10-13

TESTFORM:

— När säkringsskyddet utlöser ska den gröna huvudströmslysdioden slockna och den blå säkringslysdioden tändas: huvudströmvägen är då garanterat — säkert — avstängd.

— Enda restriktionen som finns att beakta för strömsäkringens användbarhet, är att — noga — studera vad som gäller då huvudströmvägen är avstängd: Power-MOSFET-transistorn (STP60NF06L) tål max 60 volt mellan Drain[Kollektor]-Source[Emitter]. Så länge det villkoret uppfylls kan säkringen kopplas in på vilken som helst huvudströmslinje, helt oberoende av dess relativa spänningsvärde — och som (generellt) inte ska föra mer än max runt 1Ampere. Lilla kopplingsdäcket sätter den gränsen på grund av de relativt höga (stundtals flera hundra milliohm) kontaktresistanserna (som därmed kommer att utveckla allt mer värme med allt högre genomströmmar och därmed också en allt mera korrumperad flora av extra stora spänningsfall). För huvudströmmar med högre strömmar måste speciella anordningar/socklar utformas.

Ett annat strömsäkringsalternativ som också kan matas i µA-området med batterispänning ända ner mot runt 5V visas i Nch¦FB¦JFET¦Nand.

JFET-NANDBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

NchFB-JFET-NAND:

Kopplingsschema — funktion, förklaring

KRETSSCHEMA — praktiskt utförande

JfetNchFB — elektronisk strömsäkring (10-17Aug2016)

JFET-baserad NCH-MOSFET NAND-styrd FuseBox

———————————————

STRÖMFÖRBRUKNING: mindre än 3µA

Alla komponenter finns på ElectroKit och/eller Kjell&Company (2016)

Foto: 17Aug2016 NchFBjfetNand--1

Förutsättningen för funktionen med JFET:en bygger helt på existensen av en fast referensspänning. Här är den 4V85 vid 25°C med de angivna komponenterna; JFET-applikationer visar generellt stor kräsenhet vid tillämpningar där små noggranna nivåer ska exponeras för större uttag. Utan en fast spänningsreferens för JFET-ändarna, havererar hela funktionen till ett intet.

— JFET-transistorns funktion är helt enkelt att åstadkomma en (annars omöjlig) variabel för den bipolära NPN-transistorns potentialbarriär (Ube=0V6). Genom att variera den (60mV upp mot 1V), kan strömsäkringstillfället sättas med en trimpotentiometer (Rp=1M).

Kopplingsschemat, NchFB-JFET-NAND:

— JFET-transistorn BF245A (PitchOff-spänning [Gate-Source CutOff-voltage] PHILIPS datablad 1985 [BookS5]: min –0V25 max –2V) matchar (testat 17Aug2016) den som säljs av ElectroKit med beteckningen 2N5457 (lägsta PitchOff-spänning FAIRCHILDs datablad min –0V5 max –6V).

— Men observera att benkonfigurationerna är omvända. Se JFET-transistorn BF245A.

Strömsäkringens triggfunktion (i = Ube/R)

R = Ube(T3) / i

Ube för NPN-transistorn T3 justeras med trimpotentiometern Rp=1M

— grovt generellt enligt test: 50mV — 1V

bestäms här variabelt via trimpotentiometern (Rp=1M) via JFET-transistorns variabla spänningsfall Source(Rin)-Gate(Rut):

KRETSKOPPLINGEN TILL NchFB-JFET-NAND MED LILLA KOPPLINGSDÄCKET:

Tilledningar — InUt: För konstruktion och montering av tilledningarna InUt till kopplingsdäcket, se AUX Special.

Folie — överst vänster: Se Kopplingsdäckets Jordning.

Beroende på inkopplingssätt visar testerna att Ube-intervallet uppför sig olika för olika sätt. Dels beroende på strömmätresistorns (R) värde. Dels beroende på mer eller mindre optimala kontaktresistanser. Kretskopplingen på lilla kopplingsdäcket ovan visar alternativet med minimalt hållna kontaktresistanser enligt den vänstra delen i uppställningen nedan:

OLIKA INKOPPLINGSSÄTT:

Olika INKOPPLINGSSÄTT MED OLIKA SUMMA KONTAKTRESISTANSER I LILLA KOPPLINGSDÄCKET.

Trimpotentiometerns (Rp) olika inställningar för att ställa in strömsäkringens utlösningsnivå.

Vänster: R = 1Ω:

minsta: säkringen utlöser vid lägst ca 60mA

största: säkringen utlöser vid kortslutning

Kretslösningen ovan är i jämförelsen med de andra alternativen den mest användbara genom att triggnivån (60mA-1A) kan justeras med potentiometer.

Utrymmet på lilla kopplingsdäcket räcker emellertid inte till för att också här inkludera en BytBatteriIndikering, eller en separat Batteri OnOff-switch.

AUX Special

Kretsbilden

Konstruktion och montering av InUt-kablaget — minimering av kontaktresistanser — har utformats som följer:

Foto: 17Aug2016 NchFBjfetNand--2;12

Den infällda illustrationen överst vänster visar monteringsstegen:

— FÖRST har PowerMOSFET-benen längsvridits så att benens flatsida stämmer bättre med kontaktbleckens längsspår; Montera PowerMOSFET:en först i en bit ledande skumplast så att transistorn kan hanteras utan risk för elektrostatiska haverier: Tryck igenom benen och fatta längst ner med en plattång, och vrid varje ben 90°.

— SEDAN ±-kablaget RödSvart: Skala ändarna ca 7-8mM (TummePekfingergrepp med naglarna mot isoleringen: sätt emot vass papperskniv och rotera eggen runt, sedan bara att dra av isoleringen); Använd plattång för att platta till trådändarna som sedan ska skjutas ner i sitt kontaktbleck TILLSAMMANS med (Röd) PowerMOSFET-benetMitten(Drain[C]) och (Svart) StrömResistansens (R) UT-ben; Böj ner tillplattningarna 90°, vrid plattdelen så att den ligger parallellt med kontaktbleckets spår; Sätt i ±-kablarna först:

DÄREFTER:

— Illustrationen Nr1: Ett yØ2mM¦iØ1,3mM kopparrör (IronBill) ca 3mM ska bilda kontakthylsa mellan PowerMOSFET-benetHöger(Source[E]) och närliggande StrömResistansens (R) IN-ben; Se till att rörbiten är ren från gradrester;

— Illustrationen Nr2: Böj till StrömResistorn (R¦1Ω) och klipp av IN-benet så att det slutar vid R-kroppens nederdel; Återstoden på det avklippta R-benet kan behöva plattas till något med plattång (testa);

— Illustrationen Nr3-6: Fatta tag kring kopparröret och skjut in det kortare R-benet, samt sedan det längre R-benet ner i kopplingsdäcket (Illustrationen Nr4). Röret och R-kroppen ligger nu (hyfsat) fixerade: Ta ur PowerMOSFET:en ur sin tillfälligt preparerade ledande skumplasthållare (Illustrationen Nr5) och skjut in transistorbenen (Illustrationen Nr6) så som bilden ovan visar: Med visst lugnt lirkande, ska nu alla tilledningsben åka ihop snyggt, fast och stabilt vid inskjutningen, utan att efterlämna några glappande vickligheter, och så att en maximalt låg kontaktresistans uppnås; Separat test med liknande konstruktioner — kopparrör mot kopparen i tilledningsbenen — visar att kontaktresistansen (oftast) hamnar under 1mΩ, faktiskt.

— Illustrationen Nr7: ±-kablagets tillplattning i ändarna. Längsvrid (bottenskruva med plattång) ändtillplattningen så att den passar i kontaktbleckets längsspår.

Kopplingsdäckets Jordning

Kretsbilden

Foto: 17Aug2016 NchFBjfetNand--6

KOPPLINGSDÄCKETS EVENTUELLA JORDNING:

— Speciellt då kretsbilden innefattar höga (>>1M) resistanser (här särskilt JFET-komponenten, beroende på) blir kretsen mera känslig för omgivande nätbrum.

— Ett enkelt, provisoriskt men effektivt sätt att minska, dämpa eller helt eliminera kretsens mottaglighet för kraftnätets 50Hz brumkomponenter är, som det har visat sig, att placera ett metallplan under kretsplanet, samt förbinda det fristående metallplanet med en jordkabel till kretsens huvudsakliga nollpotential (GND). Bilden ovan visar ett sätt:

— Den tillplattade koppartråden (utvalsad Ø0,5mM Tennad Cu) får vi från den enkla men effektiva KOPPARTRÅDSVALSEN: Reständarna från utvalsning bildar en ”spade” med originaltrådens cirkulära tvärsnitt + en utplanad ändform. Den har här använts för att forma en fjädrande kontaktmärla — utvalsningen av koppartråden gör denna (extremt) hård, med utomordentliga elastiska fjäderegenskaper för små kontaktområden: Forma plandelen efter kopplingsdäckets ändform, tryck ihop fjäderprofilen så att den vid inskjutningen följer med och formar sig efter värdkroppen.

— ALUMINIUMFOLIEN under kopplingsdäcket, och som kontaktfjädern ska ligga an emot, är i detta fall monterad i efterhand med fullt bestyckat kopplingsdäck. Så här kan man utföra den proceduren:

— Använd typ ICA:s plastskärbräde — en s.k. fetplast som med mindre vidhäftning kan ta emot typen vanlig tejp utan att denna smetar fast.

— Applicera en remsa dubbelhäftande (ICA) tejp på skärbrädet, och passa in kopplingsdäcket så att ett litet överhäng (bilden ovan) lämnas för foliens övervikning och vidhäftning mot däckets långsida.

— Tryck sedan ner däcket på tejpen — en långsida i taget, vidare nedan.

— Använd papperskniv för att skära av överskjutande tejpdelar på däckets kortsida.

— Upprepa samma procedur för däckets andra långsida.

— Lägg sedan en bit vanlig köksaluminiumfolie på skärbrädan, och flytta över det tejppreparerade kopplingsdäcket till folien;

— Använd typ stålskala (SHINWA) som mothåll för att sära av folien med raka snygga skär. Skär bort överskjutande foliedelar.

— Vik slutligen upp de överskjutande långsidorna (med stålskalans hjälp — hela tejplängden med en gång) och gnugga/tryck fast tejpen (med stålskalan) mot däcket så att monteringen ligger fast.

Applicera slutligen jordklämman som ovan.

9V-BATTERIETS ANSLUTNING

Se generellt BATTERIKONTAKTER — olika enkla sätt

I detta fall kommer den uppvikta folien att (nära) kollidera med batteripolernas tajta anslutning till kopplingsdäcket:

Foto: 17Aug2016 NchFBjfetNand--9

Här har en tunn pappersskiva insatts som skydd mellan folien och batteripolerna.

För konstruktionen av enkla anpassade batterikontakter (9V) till kopplingsdäcket (och annat), se särskilt i BATTERIKONTAKTER, om ej redan bekant.

Metoden ovan i bild beskrivs särskilt i KRingPlusUTAN.

JFET-transistorn BF245A — matchar 2N5457 Men observera omvänd benkonfiguration:

JFET-typen BF245 (ABC) tillverkas (veterligt) inte längre. Mina exemplar är från tidigare ELFA-lager (2000).

— ElectroKit (2016) har en typ (lägsta PitchOff-spänningen) med beteckning 2N5457 som enligt test (17Aug2016) uppvisar precis samma respons som för schematypen BF245A — testat med R=1Ω och InUt-anslutningarna som i kretsschemat..

Se resultatdata i tabellen till OLIKA INKOPPLINGSSÄTT.

PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — finmekanik för hobby och amatörer

NCH-Fusebox

För +5V-matningen — se STABIL SPÄNNING FRÅN BÖRJAN

NCH-Fusebox — supersäkert kortslutningsskydd

Generallösning för i stort sett alla möjliga tänkbara fall

HELA KRETSLÖSNINGEN från 2010-11-30

ANSLUTNING:

Batterieliminator [3–24V] ansluts med positiva ledningen till T1[Drain D].

Den användbara OCH ELEKTRONISKT SÄKRADE strömmen från batterieliminatorn tas sedan ut vid Ub och leds via lasten till batterieliminatorns minuspol [ej utritat].

KRETSDATA:

max belastningsström 8A — begränsas av strömmätningsmotståndet på 0W7: högre värden kräver särskild kylning

absolut max belastning MOSFET-transistorn på 75W och Ron 0,012Ohm sätter gränsen vid [P=UI=RI²] 79A — men då måste kretsbilden modifieras; LÖSNINGEN NEDAN är gjord med tanke på ALLMÄN LABORATORIEELEKTRONIK — i de allra flesta allmänna fall max 1 Ampere; för högre strömmar görs speciella konstruktioner [som bestäms av DIG från fall till fall när BASKUNSKAPERNA väl en gång uppfattats]

max inspänning saknar [i princip] betydelse [med den separata kretsmatningen +5V tillåts max 5/0,1=50 Ampere genom 0R1-motståndet: om den typen krävs måste särskilda anpassningar göras], kretsen arbetar enbart på spänningsfallet över Rab från strömgenomgången

praktisk max ström 1A5 — matchar ungefärliga maxdata för vanliga batterieliminatorer [3–24V] — för enklare laboratorieändamål

effektförbrukning SOM TAS FRÅN INKÄLLAN:
P = 0,1 × strömanvändningen = max 0,15 W (inkällans förlusteffekt) vid full strömeffekt 1A5 [MAX 10%]

effektförbrukning INTERN EGENFÖRBRUKNING:

2,2 mA [0,0022A×5V=11mW] kontinuerligt med grön LED On varav 0,8mA för OP-kapseln LM324

funktion manuellt återställningsbar snabb elektronisk automatsäkring, manuell säkringsinställning 0[6mA]-1A5

indikering grön LED strömlinjen OK — röd LED strömlinjen bruten [MOSFET-gate nollad]

TESTDATUM 1 December 2010 — alla funktioner godkända, inga anmärkningar — kopplingsdäckets referensbygge.

PROTOTYPDATUM 2 Januari 2010 — alla funktioner godkända, inga anmärkningar — det färdiga produktblocket.

Funktionen är SÅ noggrann, att man önskar en bättre inställningsmekanism än den enkla potentiometern vid OPnr3.

Genom att hela strömmätningen här görs via en helt fristående matningskrets [EMITTERREFERENSEN] finns ingenting av de föregående störningarna på mätlinjen: Mätlinjen är idealt ren, oberoende av variationer i batterieliminatorns spänningsfysik. Det är bara belastningsströmmen genom T1 och Rab som räknas.

— Alla plågoandar från den ytterst besvärliga kretsbilden från GRUNDKOPPLINGEN bara försvann:

Vi hade — först — kopplat upp en DIFFERENTIALFÖRSTÄRKARE med LM324.

Den lösningen visade sig vara problematisk med matningsspänningen (i princip »godtyckligt variabel» för en godtycklig spänningsregulator ..) kontra mätspänning och slutresultat.

Så: Den plågoanden bara försvann med emitterlösningen ovan.

JAN2010:

— Prototypexemplaret visar en minsta totaloffset på ca 6mV som bildar absolut undre gränsen för strömsäkringen. Beroende på OP-kapselindivid kommer andra kapselindivider att uppvisa [något] andra sådana bottenvärden.

Ritning&Konstruktion

ritning och konstruktion

SCHEMAN — kretslayout, arbetsblock:

Verktyg:

1. papper och ritinstrument eller motsvarande standarddator (med enklare program för text och bild)

KONSTRUKTION

METOD — improviserad ledningsdragning med 0,5mM förtennad koppartråd

Verktyg:

1. maskinskruvstycke med snabbmatning [Typen fanns förr på Clas Ohlson, numera på BILTEMA]

2. Avbitare, plattång, pincetter — alla upptänkliga existerande eller uppfunna verktyg som kan underlätta

3. God belysning — stort synfält på små detaljer (använd med fördel typen pannlupp med extra förstoring via vanliga läsglasögon)

MONTERINGEN — monteringen av kontakthylsorna, förberedelse för ledningsdragningen:

TM6 FB1mont 4 — NikonD90 Dec2010

EFTER LÖDNINGARNA, före tvätten:

TM6 FB1mont 5 — NikonD90 Dec2010

TVÄTTNINGEN ÄR AVGÖRANDE.

— Jag har under loppet av åren testat olika tvättningssätt med konventionella vanliga köksmedel typ DISKMEDEL, SÅPA och AJAX — både på blocktypen ovan i plexiglas och på konventionella glasfiberlaminat som etsats på vanligt sätt (med minimala ledaravstånd). Sett till YTAN syns ingen skillnad mot det verkligt effektiva tvättmedlet: standard förtunning (konv. Thinner).

— Resistansmätning mellan kontakthylsorna visar mer av regel än undantag i fallen konventionella tvättmedel små rester som ger mellanresistanser i storleksordningen 10 Mohm och uppåt eller däromkring. STANDARD FÖRTUNNING tar bort alla sådana förekomster — Använd ett plåtkärl (gammal matdosa) och målarpensel; borsta igenom lödsidorna ymnigt på tvären och bredden genom att doppa penseln i thinnerbadet — vid behov, upprepa om föroreningarna är av typen större.

LÖDNING SPECIAL

MOSFETtouch

LÖDNING SPECIAL — hur MOSFET-Touch-enheten löds och hur man gör enkla lödriggar

TM6 BS170 16 — NikonD90 Dec2010

Bilden ovan visar hur resultatet ändras (från vänster till höger) med allt mer utvecklad lödteknik. Huvudtexten nedan beskriver hur lödningarna går till i detalj.

— HUR gör man sådana lödningar?

— För en lekman är det en gåta hur man får ihop TVÅ ytkomponenter [en Zenerdiod plus ett motstånd] på SAMMA LÖDSTÄLLE — med en mellanliggande 0,5mM koppartråd.

— PieceOfCake för den som känner hemligheten — en olöslig gåta för den som inte vet.

LödTeknik:

Så här gör man:

TM6 BS170 1&3 — NikonD90 Dec2010

Lödrigg för exakta tenndroppslödningar — ytterst enkel med tandpetare och gummisnoddar, enormt effektiv och allsidig.

— Använd typ PANNLUPP [med extra förstoring via vanliga läsglasögon] för att få KOLL på detaljerna typiskt som centralvyn ovan [Nöj dig inte med mindre].

— Utnyttja HYVLAT TRÄVIRKE som grund för olika LÖDRIGGAR tillsammans med (svarvade) tandpetare och gummisnoddar. Klipp av en bit ledningskabel och dra ut en av de fina koppartrådarna, linda tråden kring MOSFET-transistorns ben för att förhindra elektrostatiska äventyr.

— Börja så här: Ta MOSFET-transistorn FÖRST med plastpincett (eller vanlig metallpincett med fattning på höljet); Sätt ner komponenten i LEDANDE SKUMPLAST [Finns bl.a. på ELFA]; Därifrån kan man TA på skumplasten och därmed garanterat komma på samma POTENTIAL som den elektrostatiskt kortslutna komponenten.

— DÄRIFRÅN kan sedan momentet med koppartråden utföras utan risk. Behåll koppartråden på tills hela lödningsarbetet är slutfört.

1. KOPPLA UPP en tandpetare med gummisnodd (bilden ovan höger);

2. Böj tilledningsbenen så att de passar precis för 2,54 mM;

3- För in MOSFET-transistorn [BS170] under främre tandpetarstången så att komponenten ligger fast mot listvirket.

4- För sedan in Zenerdiod-Ytkomponenten [typ 10V] under tilledningsbenen [BASgate-EMITTERsource] med diodstrecket mot mittbenet. Det går lätt att bara skjuta in zenercylindern, den glider precis mellan de två kopparbenen. Lägg den så högt upp som möjligt.

5. Pensla på LÖDVATTEN på ENA lödstället [t.ex. högra först].

6. Med LÖDKOLVENS lödkolvspets preparerad och uppvärmd: toucha lödspetsen mot en bit AVKLIPPT MULTICORE-lödtenn — tennbiten ska sugas upp mot lödspetsen och HÄNGA eller LIGGA där som EN DROPPE (eller liten utbuktning) — uppgiften är att låta TENNDROPPEN — inte lödspetsen — utföra lödmomentet enbart genom att via ADHESIONSEFFEKTEN överföra tennsmältvärmet till DET LILLA LÖDSTÄLLET: korrekt utfört, sker lödningen på mindre än 0,5S [0,2S] med typiskt utseende i resultatet som nedan:

TM6 BS170 10 — NikonD90 Dec2010

Typisk utseende efter TENNDROPPSLÖDNING.

Med TENNDROPPSLÖDNINGSMETODEN kan extremt fina miniatyrlödningar göras: Pröva att klippa av en komponenttråd [Ø=0,5mM] och »löda ihop den igen»: Korrekt utfört kan ingen [lekman] se någon skillnad. [Övergångsresistansen för avklippt/ihoplödd 0,5mM Cu-tråd är ca 0,0002 Ohm enligt test].

7. Utför sedan exakt samma procedur på vänstra sidan.

8. Växla lödrigg till typen på bilden nedan — montering av motstånd av typen ytkomponent [10M] rakt motsatt den inlödda zenerdioden.

TM6 BS170 12 — NikonD90 Dec2010

Lödriggen till ytmotståndet.

9. Pensla på lödvatten som vanligt [och smält på en mindre droppe lödtenn], utför tenndroppslödningen som ovan i punkt 6 — löd ena sidan först.

KOMMENTAR: Genom den snabba minimala lödningen, hinner värmen aldrig sprida sig till komponentens motsatta sida. Tennlödningen där släpper aldrig.

— I konventionell tennlödning där lödkolvens lödspets används som värmekälla, överförs mera värme än vad det minimala lödstället kräver, vilket leder till ÄVENTYR. Använd därför endast konventionell tennlödning där större värmemängder krävs — och som bara DU själv kan komma på hur det fungerar utifrån dina erfarenheter och dina verktyg. Glöm inte lödvattnet — utan det flyter inte tennet ut, och mer av regel än undantag misslyckas hela lödtillfället. [Typiskt 20 KOhm istället för 0,0002].

10. Komponenten kan nu tas ur riggen — sista lödningen kan göras med komponenten handhållen UNDER FÖRUTSÄTTNING ATT LÖDNINGEN SKER LIKA GALANT SNABBT SOM TIDIGARE. Är du osäker, behåll riggningen också för sista lödningen: Överförs för mycket värme till lokalen, kan hela den föregående proceduren haverera.

11. Montera ur skyddskoppartråden. MOSFET-Touch-komponenten kan nu hanteras utan risk för elektrostatiska äventyr: zenerdioden skyddar, resistansen garanterar en urladdningsväg för MOSFET:ens gate-source-kapacitans.

TM6 BS170 17 — NikonD90 Dec2010

Komponenterna färdiga att funktionstestas före slutanvändning.

Slutkontroll:

Jan2011

Efter komponentinsättning och grundtest [2 missade lödningar, kravet på rengöring lika viktigt som i fallet konventionella kopparbanor på glasfiberlaminat, noterat]:

— Kolla alla (samtliga) kontaktpunkter med RESISTANSTEST efter lödningen och tvättningen — DET bespar en besväret OM man skulle ha missat någon lödpunkt (fruktansvärt jobbigt att hitta om man redan bestyckat ledningsblocket): Använd med fördel ett traditionellt visarinstrument och GÅ IGENOM ALLA LEDNINGSBANOR, PUNKT FÖR PUNKT — det är enklare att se på en analog visare med hög känslighet än studera digitalsiffror på en display om det gäller minsta lilla avvikelse från oändligt (små avvikelser visas aldrig OM MAN INTE HAR KÖPT EN DYR EN MED MÅNGA SIFFROR).

TM6 FB1test 1&3 — NikonD90 Jan2011

ARBETSMÅLET: att KUNNA teckna meningsfulla ETIKETTER till STRÖMFUNKTIONER som har utprovats med omsorg [och inte sällan en stor portion tålamod — inför upptäckten av alla småfel man gör och innan allt hamnar rätt]. Vyn ovan med alla komponenter insatta, testade och färdiga för KOMPAKTDESIGN — blocket ska in i en centimeterliten låda med tillhörande FRONT (och kretsbeskrivning — med BRUKS, man får skiva pyttesmått och läsa med lupp).

— Den provisoriska etikettremsan med beteckningar görs med hjälp av fint vässad blyerts — här används CaranDache 2mM stiftpennor (med speciell pennvässare typ dahle 311) — dokumenttejp (för plastskydd på ovansidan), dubbelhäftade tejp på baksidan — som »neutraliseras» med hjälp av typ bokplastskyddsfolie; Efter ritning och »dekalering» (remsan skärs ut med typ skalpellkniv eller motsvarande) dras skyddsfolien av och etikettremsan monteras som en ordinär självhäftande inplastad dekal. Utmärkt för minitext på små utrymmen. Samma typ fast i större skala görs via (laser-)printer för mer avancerad slutdesign med kretsscheman och basdata på höljets olika delar.

Kompaktering:

KOMPAKTERING:

Komponenterna anpassas om möjligt efter maximalt liten inneslutningsvolym för hela kretsblocket.

— Det betyder att grovinsättningen ersätts av typisk kortare anslutningsben, i vissa fall [som här med MOSFET:en] böjningar för att reducera inkapslingsvolymen.

TM6 FB1kompakt 5 — NikonD90 Jan2011

Inkapsling

INKAPSLING:

Kretsblocket sätts in i ett skyddande/beskrivande hölje.

TM6 FB1låd 2 — NikonD90 Jan2011

PROTOTYPEN slutTESTAS

— TRÄ är utomordentligt som (ett första, provisoriskt) förvarings- och monteringsstöd till en (mindre) elektronikkonstruktion — förutsatt tillgång till träbearbetningens finmekanik: [geringssåg för grovmåtten] koordinatbord, pelarborrstativ, ordinära finmekaniska fräs- och slipverktyg för borrmaskiner. Upptagning för kretsblock med urfräsning för slidfunktion görs relativt snabbt med tillgång till olika planhyvlade småbitar [typ listvirke, panelplank, hyvlat regelvirke].

UNDER ARBETETS GÅNG har TEKNIKEN UTVECKLATS och metoderna FÖRFINATS — för enklare, snabbare och MERA EXAKT (ledblocks)konstruktion.

Vidare beskrivning följer.

ÖVERBELASTNINGSSKYDD — med NTC-motstånd — med vanliga Kiseldioder — Överbelastningsskyddet:

ÖVERBELASTNINGSSKYDD

Med termen ÖVERBELASTNINGSSKYDD — till skillnad från t.ex. ett kortslutningsskydd — menas här ett allmänt TERMISKT skydd för (typ) en spänningsregulators regleringstransistor. Skyddet garanterar att den avgörande regulatorttransistorn inte havererar på grund av otillåtet stor effektförlust P(loss) = Ui:

Spänningsregulatorer genererar förlustvärme (värmeeffekt P = Ui) som produkt av använd ström (i) och differens i inspänning: Uin minus önskad konstant utspänning Uut.

Normalt, för stationära ändamål, använder man en KYLARE — stor värme(AV)ledande massa med maximal yta mot omgivande luft — för att motverka regulatortransistorns värmebildning — och därmed öka strömkapaciteten (i=q/t) hos en typisk spänningsreglerande utgångstransistor.

— Är emellertid, som ofta är fallet i testsammanhang, behovet av höga strömmar med stora spänningsfall begränsat till (relativt) korta tidrymder — typ max tio sekunder — kan en normalt stor, skrymmande och klumpig kylarkropp ersättas av en termistor (värmekänsligt motstånd) tillsammans med en enklare elektronisk styrkets: När en bestämd förinställd termisk triggpunkt uppnås stängs huvudströmmen av. Därmed skyddas enheten automatiskt så snart max temperatur uppnås — och kan sedan inte startas upp igen förrän temperaturen sjunker under triggvärdet.

Vi studerar den typen i nedanstående artiklar.

ÖSB-NTC:

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED NTC-MOTSTÅND

— Bra lösning — men inte »superströmsnål» i tomgång om uppgiften gäller batterier som strömkälla:

Med triggpunkten för Ube(T1) runt 0V6 [Rntc/Rb +1=5V6/0V6] och NTC-motståndet (220K vid 25°C — ca 67K vid 50°C) 67K vid 50°C, blir Rb=0,12·67K=8K04; TOMGÅNGSSTRÖMMEN före termotrigg blir

i=U/R=5V6/(220K+8K04)=24,557µA.

Smartare lösningar finns — men då utan NTC-motstånd.

ÖSBKiselDiod:

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED KISELDIODER

En mera strömsnål termovakt visas i kopplingen nedan: max 1µA vid 5 volts matning:

Fotodioderna längst upp höger i kopplingsschemat används som styrmedel till aktuella regulatorer: huvudströmmen stängs ner vid uppnådd temperatur.

NTC fungerar inte likvärdigt i Diodkopplingen:

Testanordningen med dioden (1N4148;1N4007) ersatt av ett NTC-motstånd

— fungerar också men med snabbare respons (och lägre R2)

Test/Mätanordningen (nedan) till ovanstående

Dioden kan ersättas enligt test av ett NTC-motstånd (1K; 10K; testade OK). Men dynamiken blir delvis något annorlunda:

— NTC-motstånden är utformade för maximal snabbhet, medan de vanliga kiseldioderna och deras höljen reagerar mera långsamt.

TERMOTEST kan göras relativt enkelt med en hårtork som värmetestkälla, + 2-3 långa (grövre) kopparledare monterade/lödda på små kretskortsbitar som byggstöd för att få en värmeavgränsad testplatta ovanför styrelektroniken — det högt monterade NTC-motståndet i bilden vänster. Tillsammans med en Assistent (krokodilklämmor på tungt stativ) kan en vanlig digital ugnstermometer (svarta spetskroppen övre vänster) placeras intill termistorn för att få ett ungefärligt samtidigt temperaturvärde. Foto: 27Feb2016 Termo3T--6

Testerna här är utförda med ett (nytt) 9V-batteri som strömkälla till komponenterna i kopplingsschemat ovan.

Vilka UZ-värden (aktuell R1-matning) med givet Uz=5V6 (Zenerdiod ElectroKit 2016) som ges från vilka Uin-värden (strömkällans DC-matning bakom) redovisas grovt i tabell i vinjetten till ÖSBdiod. Med Uin=9V ges UZ ca 5V5.

KURVLINJERNA ÄR HÖGST GROVT SKISSERADE ENLIGT ENKLA VÄRMETEST.

DIAGRAMMETS ORANGEA KURVLINJE FRÅN LUFTVÄRMETEST får en annan vertikalplacering i den aktuella konstruktionen:

— I ett testfall med kraftdioden 1N4007 (1A/1KV) monterad mot en TO3-transors höljestopp visades kurvlinjen i formen av ovanstående BLÅ via R2=357K (25°C) med termotrigg vid 50°C snarare än via lufttestets 485K (25°C) vid grovt samma uppmätta triggtemperatur (50°C). Temperaturvärdena i de olika jämförelserna är dock här högst ungefärliga.

Ytterligare test med två parallellkopplade dioder — en kraftdiod 1N4007 [TO3-kopplad] och en småsignals switchdiod 1N4148 [TO92-kopplad] — visar att den blå linjen ovan flyttas upp något (422K 25°C).

Hur monteringen sker i slutänden, och med/intill vilka material och deras termofysik, avgör helheten. Bara sluttester kan avgöra.

Se särskilt praktiskt tillämpningsexempel (Överbelastningsskyddet) i 3T-PBSR.

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED KISELDIODER

ÖBSdiod:

Overbelastningsskydd med NTC

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED KISELDIODER

—————————————————————————

ÖVERBELASTNINGSSKYDDET

—————————————————————————

MED ANVÄNDNING AV KISELDIOD

Notera att NTC-komponenter enligt test INTE fungerar i ersättning av TermoDioden i kopplingsbilden nedan. Se mera utförligt från ÖSBKiselDiodSchema.

Testkoppling:

Kopplingsschema ÖBS-2Tdiod — Sep2016:

Kopplingsschemat ovan visar testkretsen (höger) med lilla kopplingsdäckets komponentkopplingar.

— Notera att värmetesterna, diagrammet ovan via ren luftströmning, just är av typen grova: Praktisk insättning av en diodkropp nära en värmekomponent kommer (helt säkert) att uppvisa en motsvarande värmekurva förskjuten vertikalt beroende på hur värmefördelningen fungerar i det aktuella praktiska fallet.

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED NTC-MOTSTÅND

ÖBSntc:

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED NTC-MOTSTÅND

—————————————————————————

Bihang till kretsutvecklingarna i NchFB-NPN-TYR

ÖVERBELASTNINGSSKYDDET

—————————————————————————

MED ANVÄNDNING AV TERMISTOR = NTC-motstånd

ZENERDIODEN här (2016) från ElectroKit: Äldre 5V6-zenerdioder (mina exemplar från runt 2000, typiskt mindre än ovan med 1 Volt) visar inte samma spänningsvärden vid de lägre strömmarna; en Zenerdiod ska normalt typiskt ha 1-5mA styrström för att få fabrikantens Uz.

— Spänningstesten med 9-24V i tabellen ovan i rumstemperatur (20-25°C) och ett fast 220K- motstånd mot GND.

— Högre Rb sänker termiska triggpunkten (Rb=20K reagerar — lysdioden tänds — på utandningsluft ca 37°C).

Funktion: När NTC-resistansen avtar med växande temperatur nås strax punkten för T1-basens potentialbarriär, och T1 börjar leda. Den ledningen kan då användas för att stänga av ett avgörande strömmatningsblock.

— Genom att temperaturökningar är strängt accelererande (mot en kropps termiska tyngdpunkt) — och därmed inte OMEDELBART upphör I CENTRUM AV EN FYSISK MASSA i ögonblicket då energitillförseln stryps: tillflödet garanterar en liten tillökning (i tyngdpunkten) innan temperaturökningen (där) avstannar — kommer hur som helst den termiska trögheten att garantera säker avstängning en (liten) stund. När temperatur sjunker under triggränsen, återinträder normal funktion automatiskt.

Kopplingen med INGEN INDIKERING har testats OK: Förstärkningen i BC517 (typ Darlington, minst 30.00ggr) är i sig tillräcklig för att aktivera ON-läge hos en efterföljande NPN-transistor (som i sig kan dra ner en aktiv kraftlinje, typ T2 — den i Strömsäkringen).

— men den enkla kopplingen har ingen indikering: man får lita till att den normala ON-indikeringen släcks »som indikering» på (termisk) överlast.

En mera tillfredsställande lösning kräver indikering, ovan högra kretsbilden.

I testkopplingarna på Lilla Kopplingsdäcket till Experimentanordningen har ovanstående »Med INDIKERING» testats genom att koppla indikeringsresistansen (1K) till Strömsäkringens T2b;

— Funktionen är den följande — som vi kan följa, studera och analysera på ett DS-oscilloskop:

Testkoppling NTC:

Med SMPS-matning 9V — samma komponenter som i kretsbilden ovan: NTC 220K; RbT1 15K; Ströms.: Cbk 10µ; RbT2 100 — och belastningsresistans 100Ω;

I normal rumstemperatur (20°C): Med ett 220K NTC-motstånd monterat tätt omkring ett 100-Ohmsmostånd, alla komponenter och värden som ovan i Strömsäkringen, dröjer det Från PowerOn 16,4 sekunder innan temperaturen (IR-sensor-penna, Clas Ohlson) når (IR-värdet nära 44°C) grovt ca 50°C.

Indikeringen:

— I det läget (4) triggas T2 i strömsäkringen, och Uut stängs ner — först i 6 sekunder tills temperaturen sjunker under triggränsen och Uut startar upp igen (5). Och sedan i snabbare takt i ON-läge under ca 2,5 sekunder innan OFF-igen. Osv.

— Stängs inte Uut ner i det läget kommer det inom ytterligare 10 sekunder att börja lukta bränt — och sedan vet ingen (komponenten »börjar brinna upp» + ..).

— Sista oscillogrampulsen för Off ovan från tillfället då man blåser på = kyler det uppvärmda 100-ohmsmotståndet.

— Indikeringslampan

(här en lagom snygg GUL lysdiod av BarGraph-typ: ELFA38¦1989/90 PLED-YR14E 590nM)

för överbelastningen skymtar först (2) efter ca 8-10 sekunder. Sedan fortsätter den att lysa med varierande styrka (tills strömmen sänks och temperatur sjunker under hållvärdet för indikering [4]): svagast vid OnÅter, starkast vid Off. OnOff-indikeringen följer som ovan pulsbilden MaxMin i oscillogrammet.

NTC-motståndens montering:

Foto: 19Mar2016 AutoFuse 13;15

Många, otaliga, sätt finns — vart och ett särskilt avpassat för sin funktion.

— Bilden ovan visar ett par sätt — beroende på typ av NTC och typ av värmevärd:

— Vänster: Ett mindre 220K NTC-motstånd (ELFA) har skjutits på, över en 100Ω metallfilmsresistans, försetts med en vit krympslag som kan tjänstgöra som friktionslåsning med påskjutningsverkan för stabilt montage. Samt i änden ett par KontaktHylsor i brytbar stiftlist (ElectroKit) som i sig har tennlötts i ändarna med en separat finare flexibel tunn servicekabel (Kjell&Company) — Denna i sin ände med tennade ändar som skjutits in i (nämnda) kontakthylsor (brytbar kontakthylsstiftlist, ElectroKit) anpassade för platsen i kopplingsdäcket till respektive »TermoEnhet».

— Höger: Galant enkelt sätt att montera ett värmeavkännande NTC-motstånd över en fristående PowerMOSFET TO-220-kapsel: NTC-benen (isolerade mot transistorn — använd isoleringen från vanlig Ø0,5mM kopplingstråd som skalas av) kan klämmas ihop för påskjutningen och därmed ge extra friktionslåsande fjäderkraft åt den rent mekaniska åtsmitningen: tämligen säker fasthållning.

Central för Överbelastningsskydd

Utkast

Med testprincipen ovan kan nu (tämligen enkelt) flera »TermoEnheter» kopplas upp som kan användas på godtyckliga ställen i efterföljande testkretsar

— särskilt för ändamålet att skydda komponenter vid typiskt känsliga och kritiska test av, speciellt, diskret uppbyggda spänningsregulatorer (höga teststötströmmar).

Praktisk ElektroMekanik — Elektroniska säkringar

Koppling och Krets:

Begreppen KOPPLING och KRETS

Se även illustrerad förklaring i Registret — Kopplingsschema och Kretsschema

KRETSSCHEMA:

— Om inte direkt kopparlaminatets etsade kopparledningar (kretskort) som sammanbinder komponenterna enligt det kopplingsschema som förklarar komponenternas inbördes elektriska sammanbindningar, så kan ett kretsschema förstås likvärdigt ekvivalent som en kretskoppling enligt

KOPPLINGSDÄCKETS. KOMPONENTKOPPLINGAR via komponentbenens anslutning och deras ev. byglingar.

I den engelska litteraturen används (ofta) cirquit diagram för båda schematyperna (också ofta utan urskillning). Här har den tvetydigheten helt uteslutits med strävan att enhetligt (om inga missar missats) klassificera beskrivningen i termer av ett komponentkopplande förklaringsschema — KOPPLINGSCHEMAT — och anslutningsschemat eller motsvarande ett kopplingsdäckets praktiskt elektriska anslutningsbild — KRETSSCHEMAT, associerat med KRETSKORT och de aktuella (oftast frametsade) kopparledningarna.

Det är ibland lätt att blanda ihop dessa KOPPLING och KRETS (mot varandra). I denna presentation har dock strävan varit att försöka hålla framställningssättet konsekvent med ovan nämnda distinktioner.

END.

PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — ELEKTRONISKA SÄKRINGAR -- Primärt färdigställd INNEHÅLLSFÖRTECKNING 10Okt2016

Praktisk ElektroMekanik — Elektroniska säkringar

innehåll: SÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER

sök ämnesord överallt inom ELEKTRONIKEN i separat sakregister för Praktisk Elektromekanik i sakregister elektroniken

Praktisk ElektroMekanik — Elektroniska säkringar

ämnesrubriker

innehåll

ELEKTRONISKA SÄKRINGAR

Säkringskretsar

Strömsäkring

NCHfbNPNtyr -- MosFet N-kanals Strömsäkring med Bipolär NPN-transistor + Tyristor

EXPERIMENTPROJEKTET — TESTKOPPLINGSBLOCK

KOPPLINGSSCHEMA NchNPNtyrFB 2016: — Kretskopplingar på LILLA KOPPLINGSDÄCKET

STRÖMSÄKRING AC för SMPS — Del1

SMPS ref

AC-toppspänningsmätare — ett första praktiskt testförsök

IMPULSRELÄ

Impulsrelä MINI

Impulsrelä MAXI -- Impulsreläets DC-motor

Kretslösningen — »Gate-Elevation»

3V-DC-motorkopplingen med pulstransient

Konstruktionsdetaljer till testkopplingarna med 3V-DC-motorn

STRÖMSÄKRING AC för SMPS — Del2: JfetBASERAD ELEKTRONISK AC-SÄKRING

[JfetAC-FB] — JfetFBac-22Aug2016

Det ENKLA KOPPLINGSSCHEMAT

KRETSKOPPLINGARNA, Lilla Kopplingsdäcket

AC-FuseBoxen:s primära krets/komponentblock

PRAKTISKA KRETSBLOCKEN till JfetAC-FB — MED hjälp av KOPPLINGSDÄCK

KOPPLINGSSCHEMAT

FELSÄKERT MEKANISK TESTLÄGE

Rp-skalan

NchFB-TYR — TYRISTORBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

KOPPLINGSSCHEMA NCH-BFtyr 5Aug2016

KRETSKOPPLINGEN TILL NCH-BFtyr MED LILLA KOPPLINGSDÄCKET

NchFB-CMOS — NANDBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

KOPPLINGSSCHEMAT

KRETSKOPPLINGEN TILL NchFB-CMOS MED LILLA KOPPLINGSDÄCKET

TESTKRETS FÖR ELEKTRONISK SÄKRING

NchFB-JFET-NAND — JFET-NANDBASERAD ELEKTRONISK SÄKRING

KOPPLINGSSCHEMAT

KRETSKOPPLINGEN TILL NchFB-JFET-NAND MED LILLA KOPPLINGSDÄCKET

OLIKA INKOPPLINGSSÄTT

AUX Special

KOPPLINGSDÄCKETS JORDNING

9V-BATTERIETS ANSLUTNING

JFET-transistorn BF245A — matchar 2N5457 -- Men observera omvänd benkonfiguration

NCH-Fusebox — supersäkert kortslutningsskydd: originalet från 2010

Ritning&Konstruktion

LÖDNING SPECIAL — Mosfet Touch

Lödteknik

Slutkontroll

Kompaktering

Inkapsling

Överbelastningsskydd

Med NTC-motstånd

Med Kiseldiod

NTC fungerar inte likvärdigt i Diodkopplingen -- TESTANORDNINGEN

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED KISELDIODER

Kopplingsschema ÖBS-2Tdiod — Sep2016

ÖVERBELASTNINGSSKYDD MED NTC-MOTSTÅND

Testkoppling NTC

Begreppen KOPPLING och KRETS

referenser

[HOP]. HANDBOOK OF PHYSICS, E. U. Condon, McGraw-Hill 1967

Atomviktstabellen i HOP allmän referens i denna presentation, Table 2.1 s9–65—9–86.

m_n = 1,0086652u ...................... neutronmassan i atomära massenheter (u) [HOP Table 2.1 s9–65]

m_e = 0,000548598u .................. elektronmassan i atomära massenheter (u) [HOP Table 10.3 s7–155 för m_e , Table 1.4 s7–27 för u]

u = 1,66043 t27 KG .............. atomära massenheten [HOP Table 1.4 s7–27, 1967]

u = 1,66033 t27 KG .............. atomära massenheten [ENCARTA 99 Molecular Weight]

u = 1,66041 t27 KG ............... atomära massenheten [FOCUS MATERIEN 1975 s124sp1mn]

u = 1,66053886 t27 KG ........ atomära massenheten [teknisk kalkylator, lista med konstanter SHARP EL-506W (2005)]

u = 1,6605402 t27 KG .......... atomära massenheten [@INTERNET (2007) sv. Wikipedia]

u = 1,660538782 t27 KG ...... atomära massenheten [från www.sizes.com],

CODATA rekommendation från 2006 med toleransen ±0,000 000 083 t27 KG (Committe on Data for Science and Technology)]

c₀ = 2,99792458 T8 M/S ........ ljushastigheten i vakuum [ENCARTA 99 Light, Velocity, (uppmättes i början på 1970-talet)]

h = 6,62559 t34 JS ................. Plancks konstant [HOP s7–155]

e = 1,602 t19 C ...................... elektriska elementarkvantumet, elektronens laddning [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö]

e₀ = 8,8543 t12 C/VM ............. elektriska konstanten i vakuum [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö]

G = 6,67 t11 JM/(KG)² .......... allmänna gravitationskonstanten [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö] — G=F(r/m)² → N(M/KG)² = NM²/(KG)² = NM·M/(KG)²=JM/(KG)²

t för 10^–, T för 10⁺, förenklade exponentbeteckningar

Dekadiska prefix

PREFIXEN FÖR bråkdelar och potenser av FYSIKALISKA STORHETER

Här används genomgående och konsekvent beteckningarna

förkortning för förenklad potensbeteckning — t för 10^–, T för 10^+

d deci t1

c centi t2

m milli t3

µ mikro t6

n nano t9

p pico t12

f femto t15

I elektroniken — kopplingar, scheman — skrivs ofta enbart tusenprefixen K M osv. för de olika storheterna Resistans i OHM typ 1K, 1M osv. och Kapacitans i Farad 1µ 1n 1p osv istf. det mera fullst. resp. 1KΩ, 1MΩ, osv; 1µF, 1nF, 1pF osv.

Alla Enheter anges här i MKSA-systemet [Se International System of Units] (M meter, KG kilo[gram], S sekund, A ampere), alla med stor bokstav, liksom följande successiva tusenprefix:

förkortning för förenklad potensbeteckning — t för 10^–, T för 10^+

K kilo T3

M mega T6

G giga T9

T tera T12

Exempel: Medan många skriver cm för centimeter skrivs här konsekvent cM (centiMeter).

MAC, modern akademi

TNED

(Toroid Nuclear Electromechanical Dynamics), eller ToroidNukleära Elektromekaniska Dynamiken

är den dynamiskt ekvivalenta resultatbeskrivning som följer av härledningarna i Planckringen h=m_nc₀r_n, analogt Atomkärnans Härledning. Beskrivningen enligt TNED är relaterad, vilket innebär: alla, samtliga, detaljer gör anspråk på att vara fullständigt logiskt förklarbara och begripliga, eller så inte alls. Med TNED får därmed (således) också förstås RELATERAD FYSIK OCH MATEMATIK. Se även uppkomsten av termen TNED [Planckfraktalerna] i ATOMKÄRNANS HÄRLEDNING.

SHORT ENGLISH — TNED in general is not found @INTERNET except under this domain

(Universe[s]History, introduced @INTERNET 2008VII3).

TNED or Toroid Nuclear Electromechanical Dynamics is the dynamically (related) equivalent — resulting description — following the deductions in THE PLANCK RING, analogous AtomNucleus’ Deduction.

— The description according to TNED is related, meaning: all, each, details claim to be fully logically explainable and understandable, or not at all. With TNED is (hence) also understood RELATED PHYSICS AND MATHEMATICS. See also the emergence of the term TNED in AtomNucleus’ Deduction.

Senast uppdaterade version: 2023-05-19

*END.

Stavningskontrollerat 2014-01-27 | 2016-10-14.

rester

*

åter till portalsidan · portalsidan är www.UniversumsHistoria.se

∫ ∫ Δ √ ω π τ ε ħ UNICODE — ofta använda tecken i matematiska-tekniska-naturvetenskapliga beskrivningar

σ ρ ν ν π τ γ λ η ≠ √ ħ ω →∞ ≡

Ω Φ Ψ Σ Π Ξ Λ Θ Δ

α β γ δ ε λ θ κ π ρ τ φ ϕ σ ω ϖ ∏ √ ∑ ∂ ∆ ∫ ≤ ≈ ≥ ˂ ˃ ← ↑ → ∞ ↓

ϑ ζ ξ

Pilsymboler, direkt via tangentbordet:

Alt+24 ↑; Alt+25 ↓; Alt+26 →; Alt+27 ←; Alt+22 ▬

Alt+23 ↨ — även Alt+18 ↕; Alt+29 ↔

☺☻♥♦♣♠•◘○◙♂♀♪♫☼►◄↕‼¶§▬↨↑↓

→←∟↔▲▼ !”#$%&’()*+,

■²³¹·¨°¸÷§¶¾‗±

åter till portalsidan · portalsidan är www.UniversumsHistoria.se