Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kompakte KSQ LED 20mA


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von Lars M. (firecan)


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Hallo zusammen!

Ich möchte einen 12V-KFZ-Sicherungshalter gerne mit einer LED 
nachrüsten. Die LED soll anzeigen, ob die Sicherung intakt ist, oder 
ausgelöst hat.

Ein paar Gedanken vorweg:
So eine Sicherung kann im Prinzip sowohl in der Masse-, wie auch in der 
Versorgungsleitung sitzen.
Dazu kommt, dass ich zwischen 12V- und 24V-Systemen keinen Unterschied 
machen möchte.
Der Sicherungshalter soll beliebig gepolt in die Leitung eingebaut 
werden können.

Meine Anforderungen sind also wie folgt:
- Wenig Bauteile
- Möglichst kleine Platine
- Multivoltagefähig (12V / 24V)
- Verpolungssicher
- LED leuchtet bei Auslösen der Sicherung

Da ich gerne eine LED mit 20 mA betreiben möchte, greife ich auf den 
LM317 (SO08 SMD Package) als KSQ zurück.
Um die Verpolungssicherheit herzustellen, nutze ich einen 
Brückengleichrichter im TO-269AA Gehäuse mit 400V / 0.5A. Die Variante 
kleiner mit 200V würden es genau so machen, da ich aber die 400 
V-Version im selben Package für kleineres Geld bekommen kann, werden die 
es.
Dazu kommen noch Lötpads und der 68Ω Widerstand (1.25V/0.02A = 62.5Ω -> 
68Ω) mit 1% Toleranz zum Einstellen des LM317.

Herausgekommen ist folgende Schaltung:
(Siehe Anhang)

Aus der Schaltung habe ich versucht eine möglichst kompakte Platine zu 
entwerfen. Dabei kam folgendes Design heraus: (25x6mm)
(Siehe Anhang)
Geplant wäre, die Platinen fertigen zu lassen und anschließend selbst 
mit Heißluft zu löten.

Ist meine Ausführung eine legitime Variante meiner Anforderungen gerecht 
zu werden? Oder gäbe es da noch simplere Möglichkeiten?

Ich würde mich sehr über Feedback und noch mehr über Kritik freuen!

von hinz (Gast)


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Nimm eine bipolare rote LED und einen Vorwiderstand.

von qwertzuiopü+ (Gast)


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Wenn du die Platinen fertigen lässt, kannst du sie auch doppelseitig 
bestücken, spart nochmal Platz.

Aber ich hätte im Auto da Bedenken wegen Überspannung, gibt ja jeder 
Menge Threads dazu. Der LM317 wird das wohl nicht wirklich gut 
vertragen, wenn da eine 100V-Transiente kommt.

von rogerz (Gast)


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eine passende KSQ geht einfacher und billiger ...

z.B. so:
http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle2.htm

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

warum 20mA? Ist der Aufwand für diesen Zweck überhaupt nötig? Eine 
Stromverdopplung wegen 12/24V bei einem Vorwiderstand ist nicht so 
erheblich in der wargenommenen Leuchtstärke, ich vermute mal, 2mA bei 
12V wäre mehr als hell genug.

Gruß aus Berlin
Michael

von Jörg R. (solar77)


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Lars V. schrieb:
> LED leuchtet bei Auslösen der Sicherung..

Vielleicht habe ich gerade ein Verständnisproblem...aber woher kommt die 
Versorgung für Deine Schaltung wenn die Sicherung defekt ist?
Weshalb zeigst Du nicht durch leuchten an das die Sicherung ok ist? 
Dafür reichen auch <1mA für moderne Leds.

Wie sieht der Einsatzort/Verwendungszweck aus?

von rogerz (Gast)


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hinz schrieb:
> Nimm eine bipolare rote LED und einen Vorwiderstand.

... dann würde ich noch eine bidirektionale Supressordiode über den 
Eingang legen. Denn das Auslösen der Sicherung wird Spannungsspitzen 
erzeugen.
Stichwort: Unterbrechung eines Stroms bei induktiver Last (die Leitung 
ist die Induktivität!)

Ob es "erlaubt" ist, Strom an einer ausgelösten Sicherung vorbei zu 
führen mögen andere beantworten. An der abgetrennten Last(Elektronik) 
könnten durch den Leckstrom jedenfalls komische Effekt entstehen.

von test (Gast)


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von hinz (Gast)


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rogerz schrieb:
> dann würde ich noch eine bidirektionale Supressordiode über den
> Eingang legen.

Ein Angstkondensator parallel zur LED reicht.



test schrieb:
> Ähm, so etwas gibts doch schon lange fertig zu kaufen.
>
> 
https://www.amazon.de/Intelligente-Sicherungen-STATUS-LED-Abzieher-Service2mm/dp/B00M33SB9O

Auch das Rad wurde mehr als einmal erfunden.

von Andre (Gast)


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Lars V. schrieb:
> Da ich gerne eine LED mit 20 mA betreiben möchte, greife ich auf den
> LM317 (SO08 SMD Package) als KSQ zurück.

Dafür gibt es deutlich bessere und kleinere Bauteile, z.B. BCR420 oder 
NSI45020

von Jörg R. (solar77)


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test schrieb:
> Ähm, so etwas gibts doch schon lange fertig zu kaufen.
>
> 
https://www.amazon.de/Intelligente-Sicherungen-STATUS-LED-Abzieher-Service2mm/dp/B00M33SB9O

Und was macht dieses Teil wenn die Ursache für das Auslösen der 
Sicherung nicht mehr vorhanden ist? Z.B. eine durchgrannte Glühlampe.

Deswegen auch meine Frage nach der Versorgung für die Schaltung des TO.

von rogerz (Gast)


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hinz schrieb:
> rogerz schrieb:
>> dann würde ich noch eine bidirektionale Supressordiode über den
>> Eingang legen.
>
> Ein Angstkondensator parallel zur LED reicht.

Meine Bedenken galten dem Vorwiderstand - die antiparallel geschalteten 
LEDs schützen sich gegenseitig. OK, einigen wir uns auf einen 
(Angst-)Kondenstaor über dem Eingang?  :-)

von test (Gast)


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Gutes Argument, allerdings funktioniert das Leuchten bei IO auch nicht, 
weil man kann nicht zwischen abgeschalteten Stromkreis und defekter 
Sicherung unterscheiden.

Bleibt man evtl. doch besser dabei die Sicherungen nach Ansicht zu 
kontrollieren.

von test (Gast)


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Bezog sich auf  Jörg R. Posting.

von Jörg R. (solar77)


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test schrieb:
> Bezog sich auf  Jörg R. Posting.

Dafür gibt es die Zitatfunktion?

von Lars M. (firecan)


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Vielen Dank für die vielen Antworten!

Der Hintergrund ist, diesen Sicherungshalter 
(https://www.thingiverse.com/thing:1787609) mit einer Ausfallsanzeige 
nachzurüsten.
Verwendung sollen die Halter dann aber in keinem Fahrzeug finden, 
sondern in meiner Werkstatt. Die 12V Spannung werden von einem großen 
Schaltnetzteil zur Verfügung gestellt.

Mit diesem Hintergund habe ich das Thema Spannungsspitzen eigentlich 
auch recht schnell abgefrühstückt. Aber unberechtigt ist der Einwand 
trotzdem nicht. Wenn ich die Schaltung mit einer Supressordiode schützen 
kann, sehe ich keine Probleme eine zu integrieren.

Es wäre ja nicht abwegig, die Schaltung fit für die Verwendung im KFZ zu 
machen. Denn streng genommen bräuchte ich in meiner Werkstatt die 
Anforderungen wie Multivoltagefähigkeit und polungsunabhängiger Einbau 
eigentlich nicht.

hinz schrieb:
> Nimm eine bipolare rote LED und einen Vorwiderstand.

Das ist eine gute Idee! An bipolare LED's habe ich gar nicht gedacht.
Hat jemand dafür eine Quelle? Bei reichelt finde ich nur zweifarbige 
Duo-LED's und ich würde es gerne bei einer Farbe belassen.
So würde sich die Schaltung auf ein Minimum reduzieren: LED + Widerstand 
+ (Angst-)Kondensator :-)

rogerz schrieb:
> eine passende KSQ geht einfacher und billiger ...
>
> z.B. so:
> http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle2.htm

Die Schaltung kenne ich ganz gut. Mit der bin ich ursprünglich an das 
Projekt heran gegangen. Mit dem LM317 und dem Widerstand nur zwei 
Bauteile für die KSQ.
Mit der KSQ basierend auf den zwei Transistoren sind es schon wieder 
vier Bauteile.
Deswegen hab ich mit dagegen entschieden.
Der LM317 kostet 21ct und der passende Widerstand 1,2ct.
Zwei NPN-Transistoren (2 x 2ct) und die Widerstände (2 x 1,2ct) kosten 
dagegen nur einen Bruchteil. Was den Preis angeht hast du also 
vollkommen recht.

Andre schrieb:
> Lars V. schrieb:
>> Da ich gerne eine LED mit 20 mA betreiben möchte, greife ich auf den
>> LM317 (SO08 SMD Package) als KSQ zurück.
>
> Dafür gibt es deutlich bessere und kleinere Bauteile, z.B. BCR420 oder
> NSI45020

Klasse! Genau auf solche Tipps habe ich hier gehofft. Im Netzt habe ich 
den BCR421 bei reichelt gefunden. 
(https://www.reichelt.de/led-treiber-ic-200ma-40v-sot-23-6-bcr-421-u-p114328.html?&trstct=pos_1)
Wenn ich den nutze, bräuchte ich in meiner ursprünglichen Schaltung 
statt dem LM317 und dem Widerstand aber trotzdem genau so viele 
Bauteile, nämlich besagten BCR und einen Widerstand um den IC 
einzustellen.


Zu dem Einwand, dass die LED nur Leuchtet, wenn der Verbraucher (wie 
z.B. eine Glühlampe) noch im Stromkreis befindlich ist, ist vollkommen 
richtig.
Das ist mir auch bewusst, denn ohne geschlossenen Stromkreis kein 
Stromfluss.
Die Versorgung der Schaltung erfolgt dabei durch den Stromkreis, welcher 
entsteht wenn die Sicherung fliegt. Die Kontrollschaltung brück also die 
Sicherung.

rogerz schrieb:
> Ob es "erlaubt" ist, Strom an einer ausgelösten Sicherung vorbei zu
> führen mögen andere beantworten. An der abgetrennten Last(Elektronik)
> könnten durch den Leckstrom jedenfalls komische Effekt entstehen.

Das würde mich auch interessieren! Soetwas kann man doch bestimmt in 
einer VDE nachlesen, oder? Ich bin immer dankbar neues zu Lernen, wer 
Infos dazu hat, nur heraus damit ;-)

---

Kurz noch wozu das ganze eigentlich: Der Zwang diese Kontrolle neu zu 
bauen ist ja nicht gegeben, es gibt ja solche Sicherungen, die das 
bereits machen. Aber ich würde es gerne selbst umsetzten um so wieder 
etwas dazu zu lernen. Und das klappt bis jetzt schon ganz hervorragend!

von hinz (Gast)


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Lars V. schrieb:
> An bipolare LED's habe ich gar nicht gedacht.
> Hat jemand dafür eine Quelle?

Siehe Anhang, und die gibts sogar bei der Bastelbude Conrad.

von rogerz (Gast)


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> rogerz schrieb:
>> Ob es "erlaubt" ist, Strom an einer ausgelösten Sicherung vorbei zu
>> führen mögen andere beantworten. An der abgetrennten Last(Elektronik)
>> könnten durch den Leckstrom jedenfalls komische Effekt entstehen.
>
> Das würde mich auch interessieren! Soetwas kann man doch bestimmt in
> einer VDE nachlesen, oder? Ich bin immer dankbar neues zu Lernen, wer
> Infos dazu hat, nur heraus damit ;-)
>

Mein Hinweis war nicht allgemeiner Natur - glaube ehr nicht, daß es für 
den Kleinspannungsbereich irgend eine allgemein zu beachtetende 
DIN-/EN-Norm gibt, die sowas regelt. Evtl. für spezielle Anwendungen 
(Medizientechnik?).

Es gibt ja auch selbstrückstellende Sicherungen (Poly-/Multifuse), die 
im ausgelösten Zustand Reststrom stehen lassen. Die baut dann der 
Gerätehersteller selbst in sein Gerät ein und sollte wissen, wie die 
geschützte Elektronik hinter der Sicherung auf Leckstrom reagiert.

FMEAs im KFZ-Bereich gehen man IMO von echten Schmelzsicherungen aus 
(ohne Leckstrom). Da stellt sich die Frage, ob diese intelligenten 
Sicherungen überhaupt eine Zulassung für KFZ haben oder ob damit sogar 
die allgemeine Betriebserlaubnis (ABE) gefährtet ist. Kann da jemand 
Licht ins Dunkel bringen?

von schlaubi (Gast)


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Die richtige Lösung braucht neben einer LED natürlich nur
2 Widerstände.

Den ersten um den Strom zu begrenzen, und den zweiten damit
ohne amgeschlossene Last überhaupt Strom fliesst.

Und 20 mA sind natürlich deutlichst zu viel.
Also eher < 1 mA.

Und eine bipolare LED ist bei einer Festinstallation ohne eine
Verpolmöglichkeit natürlich völliger Unfug.

Das die LED bei einer kaputten Sicherung ohne angeschlossene
Last etwas weniger Strom bekommt, ist natürlich ein besonderes
Feature und kein Fehler!

von hinz (Gast)


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Lars V. schrieb:
> Der Sicherungshalter soll beliebig gepolt in die Leitung eingebaut
> werden können.

schlaubi schrieb:
> Und eine bipolare LED ist bei einer Festinstallation ohne eine
> Verpolmöglichkeit natürlich völliger Unfug.


Kein Schlaubi.

Beitrag #5660804 wurde von einem Moderator gelöscht.
von schlaubi (Gast)


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Was an

> Festinstallation

hast du genau nicht verstanden?

Beim Unfug bleibe ich.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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1
        LED
2
3
+ o-----|>|-------+
4
                  |
5
                  | D
6
               |--+
7
          G +--|       BF245B oder BF545B
8
            |  |--+ S
9
            |     |
10
            |     |
11
- o---------+-----o

Funktioniert von 3 bis 30 Volt bei ca. 10mA.

Wenn du stattdessen den BF245C oder BF545C verwendest, bekommst du ca. 
20mA bei maximal 17 Volt.

von hinz (Gast)


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schlaubi schrieb:
> Was an
>
>> Festinstallation
>
> hast du genau nicht verstanden?

Was daran hast du nicht verstanden:

https://de.wikipedia.org/wiki/Lastenheft



> Beim Unfug bleibe ich.

Kein Schlaubi.

von Lars M. (firecan)


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Vielen Dank für die ganzen Anregungen!

Ich habe alle Varianten so weit einmal zusammengefasst. Für einen 
Prototypen werde ich mich für Variante D entscheiden.
Die Vorteile liegen klar auf der Hand:

- Neben der LED nur zwei weitere Bauteile
- Kostengünstig (Gleichrichter: 4.5ct; NSI45020: 24ct)
- Noch kleineres Layout (5mm x 16mm)

Wenn die Schaltung sich auch in der Realität bewährt, werde ich dazu 
passende Platinen ordern und hier berichten.

von Mani W. (e-doc)


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Mir ist aufgefallen, dass es nach Gleichrichtung keinen Ko oder Elko
gibt...

Packt der LM 317 das?

von Lars M. (firecan)


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Ich habe ja keine echte Wechselspannung, sondern die Brücke dient nur 
dazu, dass die Polung irrelevant wird.
Also sind das im Prinzip ja nur zwei Dioden in Reihe zur restlichen 
Schaltung. Da gibt es doch keinen Ripple etc.
Meintest du das?

von Dieter (Gast)


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Variante A B D E benötigen selbst eine Sicherung vor dem Gleichrichter. 
Die CE Zulassung waere sonst wech.

von Mani W. (e-doc)


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Gut!

Aber wenn Du schon einen Schaltplan vorlegst, in dem ein
Brückengleichrichter eingezeichnet ist, dann solltest Du
zukünftig auch hinschreiben, was am Eingang anliegen kann/darf...

Automatisch nehme ich und sicher viele andere Leute hier im Forum
an, dass es sich am Eingang um Wechselspannung handelt...

Gruß

Mani



PS: Wie würde sich der LM 317 bei 100 Hz verhalten in dieser
    Schaltung?

    Hat das schon jemand getestet?

von hinz (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Automatisch nehme ich und sicher viele andere Leute hier im Forum
> an, dass es sich am Eingang um Wechselspannung handelt...

Nö. Und man kann das schon Eröffnungsposting lesen.

von hinz (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Wie würde sich der LM 317 bei 100 Hz verhalten in dieser
>     Schaltung?

Er würde reglen solange genug Spannung da ist.

von Jörg R. (solar77)


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Mani W. schrieb:
> Automatisch nehme ich und sicher viele andere Leute hier im Forum
> an, dass es sich am Eingang um Wechselspannung handelt...

Sorry, da muss ich Dir widersprechen. Der TO hat die Funktion des 
Gleichrichters erwähnt.

Lars V. schrieb:
> Um die Verpolungssicherheit herzustellen, nutze ich einen
> Brückengleichrichter im TO-269AA Gehäuse mit 400V / 0.5A.

Und auch der Text lässt erkennen das es um DC geht.

Ist wohl noch zu früh für Dich?

von Manfred (Gast)


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Mani W. schrieb:
> PS: Wie würde sich der LM 317 bei 100 Hz verhalten in dieser
>     Schaltung?
>     Hat das schon jemand getestet?

Datenblatt "Ripple rejection" - die paar Hz regelt der mit knapp 60dB 
aus.

Ist hier aber garnicht gefragt: Das System hat Gleichspannung, die 
Brücke macht die Schaltung polungsunabhängig.

von Lars M. (firecan)


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Dieter schrieb:
> Variante A B D E benötigen selbst eine Sicherung vor dem Gleichrichter.
> Die CE Zulassung waere sonst wech.

Das interessiert mich! Kannst du mir das genauer erläutern?

von Andre (Gast)


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Dieter schrieb:
> Variante A B D E benötigen selbst eine Sicherung vor dem Gleichrichter.

Sind Sicherungswiderstände auch okay? Da würden sich doch so 10 Ohm vor 
dem Gleichrichter gut anbieten. Die nehmem dann auch die Spitzen etwas 
weg.

von Mani W. (e-doc)


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Jörg R. schrieb:
> Ist wohl noch zu früh für Dich?

Ja, echt dumm von mir, den Text nicht genau zu lesen...

hinz schrieb:
> Nö. Und man kann das schon Eröffnungsposting lesen.

Sorry, Männer!

von hinz (Gast)


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Lars V. schrieb:
> Dieter schrieb:
>> Variante A B D E benötigen selbst eine Sicherung vor dem Gleichrichter.
>> Die CE Zulassung waere sonst wech.
>
> Das interessiert mich! Kannst du mir das genauer erläutern?

Der Gleichrichter kann durchlegieren.

von Lars M. (firecan)


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hinz schrieb:
> Lars V. schrieb:
>> Dieter schrieb:
>>> Variante A B D E benötigen selbst eine Sicherung vor dem Gleichrichter.
>>> Die CE Zulassung waere sonst wech.
>>
>> Das interessiert mich! Kannst du mir das genauer erläutern?
>
> Der Gleichrichter kann durchlegieren.

Verstehe! Das Phämomen kannte ich bisher nur bei MOSFET's und von 
Thyristoren. Gut zu wissen!

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