Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Speisung für Projekt normgerecht auslegen.


von Holger K. (holgerkraehe)


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Hallo zusammen

Folgendes Projekt:

Über ein Funkmodul soll eine Last (Lampe, auch Stromspar) mit geringer 
Leistung, maximal 60W ein bzw. ausgeschaltet werden.

Dazu soll ein Triac verwendet werden.
Phasen an bzw. abschnitt ist nicht vorgesehen, da ja neuere Lampen mit 
integriertem Vorschaltgerät damit meist nicht klarkommen.

Diese Leiterplatte soll in ein kleines Hammondgehäuse 1551S eingebaut 
werden.

Datenblatt: http://www.hammondmfg.com/pdf/1551S.pdf


Zudem soll (je nach verlauf der Diskussion hier) ein Taster das direkte
ein bzw. ausschalten ermöglichen.


Nun zum Problem bzw. Frage...

Anbei findet ihr eine kleine Skizze über den Aufbau.
Mir ist  bewusst, dass wenn ich einen Taster verwenden möchte, dass eine
Galvanische trennung zwingend ist.

Deshalb zwei szenarios:

A: mit Taster)
Hier ist eine galvanische trennung der Netzspannung zwingend
da der Taster unter Umständen berührbare Metallflächen hat.

Frage: Wie realisiere ich eine möglichst kleine galvanisch getrennte 
Speisung ohne spezialbauteile?


B: ohne Taster)
Galvanische Trennung der Netzspannung nicht zwingend erforderlich.
Wie könnte man hier ein möglichst einfaches aber sicheres Netzteil 
realisieren?


Allgemeine Fragen:

Welche Normen, muss dieses Produkt einhalten?
Ist es überhaupt möglich, mit dem gewählten Gehäuse alle relevanten 
Normen einzuhalten?

Wichtig: Das Gerät wird NICHT verkauft. Aber ich möchte dennoch eine 
hohe Bastelqualität erreichen.

Die Netzleitung soll möglichst einfach mittels Klemmen angebracht 
werden.
Kennt jemand Klemmen mit sehr niedriger Bauhöhe, welche hier passen 
könnten?


Danke schonmal!

: Bearbeitet durch User
von Peter R. (pnu)


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Holger Krähenbühl schrieb:
> Welche Normen, muss dieses Produkt einhalten?
> Ist es überhaupt möglich, mit dem gewählten Gehäuse alle relevanten
> Normen einzuhalten?

Normalerweise antwortet man nicht mit Gegenfragen, aber:

1. Frage (skeptisch ), Platzbedarf

Wie willst Du bei solch einem flachen Gehäuse die Stromzuführungen für 
230V, mit Knickschutz, Zugentlastung, Abdichtung usw. ausführen? Wo 
willst Du Triac, Funkentsörung und Snubber in diesem Gehäuse 
unterbringen?

2.Frage (skeptisch ), Wärmeabfuhr

Wie willst Du bei einer Last von 60W die mindestens 1..2W Verlustwärme 
des Triac wegführen?

3. Frage (skeptisch ), usw.

Wenn kein Schutzleiter fürs Gehäuse verwendet wird, muss das ganze 
230-V-Teil der Schaltung eine zusätzliche zweite Isolierung haben. 
Reicht der Platz dafür in diesem Schächtelchen?

Wäre da eine fertige "Funksteckdose" nicht die bessere Lösung?

: Bearbeitet durch User
von Holger K. (holgerkraehe)


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Peter R. schrieb:
> Knickschutz, Zugentlastung, Abdichtung

Ich lehne meine vermutung nun an einen simplen Netzstecker.
Dieser hat ja auch keinen Knickschutz und Luftdichte abdichtung.

Doch was bedeutet schon "Abdichtung" welche IP-Norm meinst du genau?
Eventuell könnte man die Zuführung an den Kanden mit einer Gummitülle 
dichten? DIese wäre dann zugleich Knickschutz.

Die Zugentlastung ist hingegen ein relevanter Punkt!
Diese würde ich ähnlich bzw. identisch wie in einem Netzstecker 
ausführen
mit festschrauben des Netzkabels. Dazu bedarf es natürlich einer kleinen 
Modifukation des Gehäuses!


Peter R. schrieb:
> Wo
> willst Du Triac, Funkentsörung und Snubber in diesem Gehäuse
> unterbringen?

Triac als SMD Version.
Kann man auf die Funkentstörung verzichten, wenn man den Triac nur im 
Nulldurchgang einschaltet? Nicht vergessen, es geht nur um einen 
Schalter! nicht um eine Dimmung!

Peter R. schrieb:
> Wenn kein Schutzleiter fürs Gehäuse verwendet wird, muss das ganze
> 230-V-Teil der Schaltung eine zusätzliche zweite Isolierung haben.
> Reicht der Platz dafür in diesem Schächtelchen?

Wie wäre es mit Vergiessen der fertigen Leiterplatte im Gehäuse?
Es würden dann nur die Anschlussklemmen herausragen.

Peter R. schrieb:
> Wäre da eine fertige "Funksteckdose" nicht die bessere Lösung?

Es geht mir darum, eigene Funkknoten zu entwickeln um mit der Software 
spielen zu können :)

Peter R. schrieb:
> Wie willst Du bei einer Last von 60W die mindestens 1..2W Verlustwärme
> des Triac wegführen?

Gute Frage. Wie gut wärmeleitend ist gewöhnliche Epoxid vergussmasse?
Alternativ könnte man eventuell einen N-Kanal Mosfet mit Gleichrichter 
zum Schalten einsetzen. Ist jemandem diese Schaltung bekannt?

von Purzel H. (hacky)


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Netz auf Leiterplatte - das lass sein. Die Vorschriften sind zu muehsam 
fuer was es bringt...

von lalala (Gast)


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Holger Krähenbühl schrieb:
> Welche Normen, muss dieses Produkt einhalten?

RTTS und ROHS und vermutlich Niederspannungsrichtlinie.

von lalala (Gast)


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oops. Das waren die Richtlinien nicht die Normen.

von Holger K. (holgerkraehe)


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Siebzehn Zu Fuenfzehn schrieb:
> Netz auf Leiterplatte - das lass sein. Die Vorschriften sind zu muehsam
> fuer was es bringt...

Was mir bekannt ist, ist die Spannungsfestigkeit (Surge-Test) von midnd. 
4kV von N->L

Dazu genügt es ja mal grundsätzlich die abstände einzuhalten.

Dann muss natürlich auch die isolation mit mind. 4kV gestestet werden.
100 Pulse 8/20uS alle 60s ein Puls.

Aber welche anderen Normen gibt es noch?

von Holger K. (holgerkraehe)


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Ich habe übrigens an folgenden Triac gedacht:

T405-600B-TR

DPAK

http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00002383.pdf

Subberless und LogicLevel.
Nur 1.3V Gate Spannung und 5mA minimum.


Dieser hat einen Spannungsabfall von ca. 1.55V
Wo finde ich den exakten Wert im DB?

Gehe ich von einer maximalen Last von 100W aus = 0.43A
Ergibt dies aufgerundet: 1.55V * 0.45A = 0.7W (natürlich nur bei 
Ohmschen Lasten!)

Die JAmbient Temperatur wird mit: 55C/W angegeben (siehe Kurve) bei 
einer
Kupferfläche von 2 cm2  was ja 1.4cm * 1.4cm entspricht. Ist denke ich 
machbar!

Dies multipliziert mit 0.7W, sagen wir 0.8W -> 55C * 0.8W -> 44°C + 25C 
Umgebung -> 70C (gerundet)

Ist nicht kalt aber auch nicht heiss für 100W!

Da ich eine Schmelzsicherung für 400mA einsetzen werde, wird der Triac 
wohl kaum heisser als 70C
Ich denke dies sollte in einem akzeptablen bereich sein. Was meint ihr?

von MaWin (Gast)


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Holger Krähenbühl schrieb:
> Hier ist eine galvanische trennung der Netzspannung zwingend
> da der Taster unter Umständen berührbare Metallflächen hat.

Wieso ? Es gibt genügend Taster, die für 230V ausgelegt sind und damit 
auch 230V isolieren, und kommerzielle Funksteckdosen zeigen dir, wie man 
mit einem Plastikknopf auch einen nicht-isolierenden Mikrotaster 
verwenden kann.

> Frage: Wie realisiere ich eine möglichst kleine galvanisch getrennte
> Speisung ohne spezialbauteile?

In dem kleinen Gehäuse ? Gar nicht.

Holger Krähenbühl schrieb:
> Wie könnte man hier ein möglichst einfaches aber sicheres Netzteil
> realisieren?

Kondensatornetzteil.

Holger Krähenbühl schrieb:
> Welche Normen, muss dieses Produkt einhalten?

Eine Menge: Niederspannungsrichtlinie, EMV, Funk.

> Ist es überhaupt möglich, mit dem gewählten Gehäuse alle relevanten
> Normen einzuhalten?

Schwer, denn es ist sehr klein. Schon eine ordetnliche 
Kabel-Zugentlasung oder gar eine Steckerbuchse kostet viel Platz.

Und eine Antenne so dicht am Klotz ist einer guten Funkreichweite auch 
nicht förderlich.

Das, was du bauen willst, gibt es für 2.50 EUR als fertige 
Funksteckdose. Mache eine auf und guck dir das Innenleben an. Du wirst 
schon dort die Kompromisse sehen: Eingelötete Sicherung weil für 
Sicherungshalter kein Platz war. Geknickte Antenne weil kein 
elektrischer Stab rausragen durfte. Eben keine galvanische Trennung weil 
sie nicht hineinpasste.

Holger Krähenbühl schrieb:
> Die Netzleitung soll möglichst einfach mittels Klemmen angebracht
> werden.

Zugentlastung zwingend erforderlich.

Holger Krähenbühl schrieb:
> Wie wäre es mit Vergiessen der fertigen Leiterplatte im Gehäuse?

Richtig Scheisse. Keine Reparatur.

> Es würden dann nur die Anschlussklemmen herausragen.

Nicht zulässig.

Holger Krähenbühl schrieb:
> Kann man auf die Funkentstörung verzichten, wenn man den Triac nur im
> Nulldurchgang einschaltet?

Die Drossel schon, den RC Snubber (und VDR) besser nicht.

von Holger K. (holgerkraehe)


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MaWin schrieb:
> Kondensatornetzteil.

Da sträubt sich was in mir....

MaWin schrieb:
> Und eine Antenne so dicht am Klotz ist einer guten Funkreichweite auch
> nicht förderlich.

Die Antenne ist On-Board auf dem Funkmodul.

MaWin schrieb:
> Das, was du bauen willst, gibt es für 2.50 EUR als fertige
> Funksteckdose.

Mann muss nicht immer alles ferig kaufen!

MaWin schrieb:
> Zugentlastung zwingend erforderlich.

Habe ich bereits weiter oben selbst auch als zwingend angesehen und eine 
lösung beschrieben.

MaWin schrieb:
> Richtig Scheisse. Keine Reparatur.

Die Frage war, ob dies die benötigte Sicherheit gewährleistet gemäss 
norm.

MaWin schrieb:
>> Es würden dann nur die Anschlussklemmen herausragen.
>
> Nicht zulässig.

Nicht aus dem Ghäuse raus, sondern aus der Vergussmasse!

MaWin schrieb:
> den RC Snubber

Warum steht dan bei dem Triac von mir "Snubberless" ?

Und wann entstehen über dem Triac störungen wenn ich diesen ja nur als 
Schalter verwende?

von Schreiberling (Gast)


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Für die galvanisch getrennte Versorgung gibt es mehrere Möglichkeiten 
für kleine Gehäuse:
- fertiger DCDC-Wandler (empfehlenswert)
- Flyback (mit LT8300 sehr simpel)
- ...

Vorsicht, falls das Funkmodul Schutzkleinspannung sein muss:
Die Spannung für die galv. Trennung ist recht hoch. Das dürften 
vermutlich 4kV AC für 60s sein - je nach Norm. Stichwort: SELV/PELV.

Die Normen daher bitte genau lesen. Ich bin da schon mal aufgelaufen, 
weil der TÜV 4kV AC an meinen Flyback-Trafo angelegt hat, das hat er 
nicht ausgehalten (Falsche Interpretation der Normen meinerseits - bin 
von 3kV ausgegangen).

Luft und Kriechstrecken sind auch wichtig. Oft muss man außerdem unter 
Optokopplern / DCDC fräsen, zwecks Verlängerung der Kriechstrecken. 
Sieht man ja auch so in vielen Steckernetzteilen.

Auch für ein Bastelprojekt würde ich das strikt einhalten. Ist ja kein 
Hexenwerk.

von Holger K. (holgerkraehe)


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Schreiberling schrieb:
> fertiger DCDC-Wandler (empfehlenswert)

Ist wohl etwas zu gross...

Schreiberling schrieb:
> Flyback (mit LT8300 sehr simpel)

Gefällt mir, aber der LT8300 ist ja nur bis 100V Eingangsspannung 
spezifiziert. Wie würdest du den mit 230V versorgen?

Schreiberling schrieb:
> Das dürften
> vermutlich 4kV AC für 60s sein - je nach Norm. Stichwort: SELV/PELV.

An die 4kV habe ich auch bereits gedacht...
Danke für den Hinweis. Mein Problem ist, dass ich nicht genau weiss wie 
ich herausfinden kann, welche Normen für mein Projekt zum tragen kommen 
und wo ich diese Herunterladen kann :)

Schreiberling schrieb:
> Die Normen daher bitte genau lesen. Ich bin da schon mal aufgelaufen,

Danke für den Tipp!

Schreiberling schrieb:
> Luft und Kriechstrecken sind auch wichtig.

Ist mir bewusst.
Ich dachte an etwa 4.2mm Luftstrecke minimum. eher 5mm

Schreiberling schrieb:
> Oft muss man außerdem unter
> Optokopplern / DCDC fräsen

Habe ich vorgesehen.

Schreiberling schrieb:
> Auch für ein Bastelprojekt würde ich das strikt einhalten. Ist ja kein
> Hexenwerk.

Das war auch meine Absicht. Freut mich dass du auch so denkst!
Ich versuche hier im Thread etwas die Bedigungen und Normen für mein 
vorhaben zu klären, damit ich dann mal einen ersten entwurf machen kann
und diesen hier vorstellen kann.

Momentan suche ich eine Lösung für eine Isolierte Speisung.
LT8300 finde ich gut, nur weiss ich nicht, wie ich den speisen soll von 
230V.

Ein Kondensatornetzteil finde ich nicht sicher genug.

von Holger K. (holgerkraehe)


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Was haltet ihr von dieser Lösung:

http://www.coilcraft.com/y8844.cfm
+ http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=NCP1200

Scheint sehr einfach zu sein!

Ich weiss, der Trafo hat nur eine funktionelle isolation von 1500VRMS

von GB (Gast)


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Dann nimm den
http://katalog.we-online.de/ctm/datasheet/750312723.pdf

Gibt's bei Digikey, 85-265V rein, 5V raus, maximal 5W, kleiner als der 
Coilcraft, dafür mit 4000VACrms Trennung.

von Holger K. (holgerkraehe)


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GB schrieb:
> Dann nimm den
> http://katalog.we-online.de/ctm/datasheet/750312723.pdf
>
> Gibt's bei Digikey, 85-265V rein, 5V raus, maximal 5W, kleiner als der
> Coilcraft, dafür mit 4000VACrms Trennung.

Danke für den Tipp!

Aber du meinst schon den Trafo zusammen mit dem NCP1200 oder?

von GB (Gast)


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Da kannst Du jeden beliebigen PWM-Controller nehmen, spielt keine rolle 
ob NCP1200 oder UC2844 oder ..., der Trafo hat eine Hilfswicklung zur 
Versorgung des PWM-Controllers.

von Holger K. (holgerkraehe)


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GB schrieb:
> Da kannst Du jeden beliebigen PWM-Controller nehmen, spielt keine rolle
> ob NCP1200 oder UC2844 oder ...,

Den NCP1200 gibt es mit 40kHz, 60kHz und 100kHz

Grundsätzlich gilt ja, je höher die Frequenz desto kleiner der Trafo.
Ich hätte jetzt den 100kHz typ genommen. Was meint ihr?

GB schrieb:
> der Trafo hat eine Hilfswicklung zur
> Versorgung des PWM-Controllers.

Da der NCP1200 ja direkt an die Zwischenkreisspannung angeschlossen 
wird, möchte ich diese einfach unbenutzt lassen. Ist das gut? oder soll 
man diese noch irgendwie mittels Widerstand auf GND Legen?

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