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 [ 46 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1, 2, 3, 4
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Hab nur mit PIC gebaut. Mosfets schalten geht ganz gut. Die mögen aber keine Fehlspannungen auf den Pins. Wenn du mit dem Lötkolben nicht geerdet bist oder sonstwie "Hochspannung" ran kommt brennen die Pins durch. Also bei Relais die Freilaufdiode nicht vergessen und natürlich nur low power Relais verwenden...


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]Ich bastel gerade an einem Überspannungsschutz für meine Geräte (Yaesu FT 817 und FT 8800). Das ganze sollte möglichst klein sein und die Geräte vor Verpolung und Überspannung schützen.[/quote]
Ich stelle dazu mal zwei Fragen:

Welches elektronische Bauelement sperrt, wenn Gleichstrom
plötzlich verpolt wird und in die entgegengesetzte Richtung
fliest?

Mit welchem elektronischen Bauelement kann man Spannung
begrenzen?

Was ich damit meine:

Nimm eine Diodenschaltung als einfache Sicherung und wenn
wenn ein TRX die paar Millisekunden nicht durchhält, ist es
eben Schicksal, wenn er früher durchknallt als es die Dioden
begrenzen können ...


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote][quote]Ich bastel gerade an einem Überspannungsschutz für meine Geräte (Yaesu FT 817 und FT 8800). Das ganze sollte möglichst klein sein und die Geräte vor Verpolung und Überspannung schützen.[/quote]
Ich stelle dazu mal zwei Fragen:

Welches elektronische Bauelement sperrt, wenn Gleichstrom
plötzlich verpolt wird und in die entgegengesetzte Richtung
fliest?

Mit welchem elektronischen Bauelement kann man Spannung
begrenzen?

Was ich damit meine:

Nimm eine Diodenschaltung als einfache Sicherung und wenn
wenn ein TRX die paar Millisekunden nicht durchhält, ist es
eben Schicksal, wenn er früher durchknallt als es die Dioden
begrenzen können ...[/quote]

Dioden alleine haben aber gravierende Nachteile.
Als Verpolschutz wäre da die Verlustleistung. Die typischen 0,7V (0,3V bei Schottky) sind bei 15A über 10 (4,5) Watt. Das geht nicht mehr klein, da muss richtig Kühlung her sonst wird es schnell heiß. Da arbeiten MOSFETs schon besser, die Verlustleistung lässt sich dort viel geringer halten.

Noch schlimmer beim Überspannungsschutz. Nehmen wir mal an ein Netzteil schafft 20A und die Spannung steigt plötzlich. Eine Diode alleine die bei 16V abriegelt setzt dann 320 Watt in Wäre um. Lange macht eine Diode das nicht mit.

Deswegen setzte ich doch lieber auf eine Trennung wenn die Spannungsquelle zu wenig/viel liefern sollte. Die Diode arbeitet schneller als es ein Mikrocontroller kann, der übernimmt dann aber nach ein paar ms und trennt.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Zum Thema HF im Mikrocontroller über die Stromversorgung: Die halte ich einfach über einen 7805 mit Kondensatoren raus. Das hat bisher immer gereicht. Gute Funkgeräte sollten die Stromversorgung auch eigentlich nicht mit HF belasten, ein wenig tun sie es natürlich schon.

Die Gates lade/entlade ich über einen Treiber, zumindest das Abschalten soll ja so schnell wie möglich gehen. So einen Treiber kann man ja leicht aus NPN/PNP Transistoren aufbauen. Dieser Treiber sollte dann auch evt. Vorhandene HF der Versorgungsspannung vom den Ausgangspins des MC fern halten.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]Hi

Der Atmel hat dann ne eigene Batterie drinnen ?
Als Schaltverzögerung wird wohl auch 1 Sekunde reichen.
Ist auch ne Alarm Tröte (Piezo) geplant ? Könnte man dann bei Unterspannung oder Verpolung anwerfen. Dann könnte man auch noch das QSO zu Ende bringen..plötzlich Akku aus finde ich doof.
Achte auch drauf das der Atmel keine HF auf die Pins bekommt..das mag der nicht. Akkuspannungsmessung könnte dann auch spinnen.

73 de DL3FOX Uwe[/quote]

Nein, der MC hat keine Batterie. Braucht er auch nicht, er hat einen Power-On-Reset. Das Programm muss nur nach dem Start kurz warten, bis es die Spannung durch schaltet.

Das mit der Vorwarnung ist eine berechtigte Kiritik. Ich denke ich werde dazu eine LED-Anzeige (Balken) dazu bauen. Die ist ja sehr leicht zu realisieren, über den MC. Ein Piepser, auch eine gute Idee, mal gucken ob ich das alles noch in ein enges Gehäuse bekomme.

Den ADC sollte man ja so oder so über einen Tiefpass separat mit Spannung versorgen (wegen der Referenzspannung).
Die Spannung zum messen läuft dann über einen simplen Spannungsteiler, da rechne ich mal aus was ein guter Wert für einen Kondensator als HF Blocker wäre (Spannungsanstiege müssen ja schnell erkannt werden, ein zu großer C würde den Überspannungsschutz träge machen).


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]Noch schlimmer beim Überspannungsschutz. Nehmen wir mal an ein Netzteil schafft 20A und die Spannung steigt plötzlich. Eine Diode alleine die bei 16V abriegelt setzt dann 320 Watt in Wäre um. Lange macht eine Diode das nicht mit.[/quote]
Das ist ja gerade mein Gedanke:

Besser eine Diode geht als Sicherung "über den Jordan", als
gleich der ganze TRX ...

Ich habe auch schon mal einen alten TRX verpolt, aber der
war ein "sturer Hund" und für ein paar Sekunden hat er noch
nicht mal mit der Wimper gezuckt ...


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Bei ner verpolten Handfunke waren der Spannungsregler und alle PA Transistoren durch. Den Empfänger hab ich wieder zum leben bekommen..beim TX hat es sich nicht gelohnt.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
So, der erste Prototyp ist nur fertig. Die Schaltung habe ich hier als PDF angehangen. Die Software (Gerät selber und PC Software für die Einstellungen) wird aber nochmal viel Arbeit und sicher findet sich auch noch an der Schaltung was zu optimieren.

Neben einer Überwachung der Spannung überwache ich auch direkt noch den Strom (ACS712, fertiges Breakout Board). Der USB-Uart Baustein oben rechts ist ein fertiges Teil, welches später eine Verbindung zum PC erlaubt. Die Dinger gibt es für ein paar Euro, da lohnt der Selbstbau nicht.

Ein Schutz vor Überspannung, Unterspannung (Akku), Verpolung und Überstrom ist drin, eine LED Anzeige für die Spannung bzw. den Betriebszustand ist drin. Geschaltet wird über je 4 IRF4905 (parallel). Der Treiber für die MOSFETs hat eine eingebaute Priorität fürs Abschalten. Der BD136 dient nur dafür, den Abschaltvorgang (Entladen der Gates) so schnell wie möglich um zu setzen. Beim laden ist es nicht ganz so eilig. Die Analogwerte werden über RC Tiefpässe (15kHz) und die Versorgungsspannung durch mehrere Kondensatoren gefiltert. Damit sollte keine HF am Controller angreifen können.

Das ganze selber kann bis zu -55 und +35V vertragen ohne Schaden zu nehmen. Die Unterdrückung von Spannungsspitzen wird durch eine Überspannungsschutzdiode (18V) unterstützt. Bin mal gespannt wie schnell die CPU/Treiber/MOSFETs den Rest durch abtrennen weg schalten können. Das kann ich sagen, wenn die Software dafür fertig ist.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[b:tu9239f5]Update:[/b:tu9239f5] Im Schaltplan fehlt ein Kondensator mit 100nF, der direkt am Mikrocontroller die Spannung glättet. Den habe ich vergessen da ein zu zeichnen. Im Prototypen ist der drin.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Hallo,

[quote] Die Auslöseschwelle bei 16,2V hat ja bereits durch kurze Spannungsspitzen des Ladegerätes ausgelöst (Es lädt bis 14,8V). Ein Tiefpass ist dabei auch mit Vorsicht zu genießen, da dieser die Auslösezeit auch bei richtiger Überspannung verlängern würde.[/quote]
weshalb änderst Du nicht einfach das Ladegerät, damit das nicht mehr passiert?

[quote]Ein weiteres Problem ist mir gerade bei der Crowbar auf gefallen. Wird ein Netzteil verwendet, welches nicht bei Kurzschluss abschaltet, aber die 15A Sicherung nicht durch bekommt, dann fließt ein Dauerstrom. Dieser erwärmt den Thyristor.[/quote]
Das ist wohl so, deshalb muß dieser Thyristor auch mit einem Kühlkörper versehen werden.


MfG
Munzel


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote] hast du schon Ausfälle des µC wenn du ein mechanisches Relais geschaltet hast?
Liest man öfter das da die Atmels aus steigen.[/quote]

Ob ich einen µC für diese Aufgabe das Richtige ist ... ich weiß nicht. Mir fallen für die Aufgaben diskrete Lösungen ein. Überspannung lässt mit einer Z-Diode überwachen und schalten mit Thyristoren.
Eine Crowbar kombiniert mit einem in Serie zur Versorgungsspannung geschalteten Thyristor sollte
die Aufgabe erfüllen. Unterspannung würde jedoch nicht erkannt werden. Ad-Hoc fällt mir ein Fensterdiskriminator ein die alle Situation auswerten kann. Mir wäre es aber zu aufwändig und auch gleich anfällig.
Das Funktionsprinzip ist simple:
Der längs geschaltete Thyristor wird mit einem Taster am Gate gezündet und bleibt damit geöffnet bis die Spannung wegfällt. Die Crowbar davor überwacht die Spannungshöhe, löst bei Überspannung aus und schließt die Spannung vor dem Längsthyristor kurz. Die Spannung fällt ab und der Längsthyristor schießt, bis der Taster am Gate wieder betätigt wird.
So grob beschrieben habe ich dass schon mal in einem Netzteil gesehen. Dort wurde das Ausschalten mit Hilfe eine zweiten Tasters gelöst, der den Längsthyristor einfach brückt, was ihn stromlos macht und wieder öffnet.

vy 73 de Gerhard


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Bei Batterie Unterspannung würde ja ne Warnlampe langen, denke nicht das man dann gleich die Last abwerfen muss.
Hauptproblem ist eben immer noch wenn HF in die Regelugn rein kommt und die Spannung hoch läuft oder ein Längstransistor durchhaut.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Ich möchte die Schaltung nicht kritisieren, aber dennoch meine Gedanken zu dieser Idee beitragen und aufzeigen, warum sie eher suboptimal ist.

Diese Schaltung mittels Atmega8 gehört für mich eher in die Kategorie "Wir nehmen einen µC, egal ob wir ihn brauchen!". - Es fiele mir nicht im Traum ein, teures Funkequipment auch nur eine Samplezeit des ADC mit Überspannung oder verkehrter Polarität der Versorgungsspannung zu beaufschlagen, denn der ist dafür viel zu langsam. Wenn die Software hängt oder Mist macht, dann wird gar nicht mehr abgeschaltet...

Der Atmega8 wurde überdies auch schon 2x ersetzt (Atmega88 und Atmega88A) und schon vor mind. 5 Jahren sollten damit keine Neuentwicklungen mehr gemacht werden. Aber selbst dieses "Alteisen" hat einen Analog Comparator an Bord, mit welchem zuverlässig eine Spannungsschwelle unabhängig von der CPU erkannt werden kann und man bekommt auch noch einen Interrupt dazu. Das ist schon einmal wesentlich schneller als irgendeine Softwarelösung.

Damit der ADC auch hinreichend genau wäre, kann man die interne Referenz vergessen, denn die ist nämlich nicht temperaturkompensiert. Temperaturkompensierte Referenzspannungsquellen gibt es aber auch Baustein fertig von fast allen Halbleiterherstellern, kostet nur zusätzlich. Zusätzlich müssen die Spannungsteiler für die Messspannung mit hochwertigen Metallfilmwiderständen mit 1% oder besser 0.5% Toleranz ausgeführt werden, ansonsten wird der absolute Messfehler zu groß und eine genaue aufwändige Kalibrierung wird nötig (Temperaturdrift beachten!).

Sowas baut man viel preiswerter und zuverlässiger diskret mit einer Hand voll Komparatoren auf. Die Spannungsteiler unterliegen zwar den gleichen Bedingungen und auch die Referenzspannungsquelle braucht man für die Eleminierung der Temperaturdrift, aber das schaltet um Längen schneller als jede Softwarelösung. Unter- und Überspannungsabschaltung sowie entsprechende Zeitglieder zur Auslösung und gegenseitige Verriegelung sind kein Problem. - Man kann auch sowas fertig kaufen, nennt sich dann Hotswap-Controller und braucht nur noch ein paar Widerstände, einen C für den Timer und einen dicken MOSFET extern. Da die Hotswap-Controller aber sehr spezifisch ausgelegt sind, würde ich hier trotzdem zu den Komparatoren greifen.

Die Thyristor-Crowbar ist die geeignete Schaltung zur "Abschaltung" der Versorgungsspannung im Fehlerfalle, weil der Thyristor unheimlich schnell schaltet (zündet) und hohe Impulsströme verkraftet. Die einzige Möglichkeit die Spannung an den Klemmen den Netzteils sicher auf 0 V zu bringen, ist ein Kurzschluss dieser Klemmen und das macht der Thyristor. - Wenn die FET-Abschaltung einen hohen Surge-Impuls (4 kV Surge bei nahem Blitzeinschlag?) sieht, dann kann (und wird) der durchgesteuerte MOSFET durch den Impulsstrom zur Drahtbrücke mutieren und nix ist mehr mit Abschaltung. Der Rest ist dann noch Qualm und stink...

Die Kombination aus geeignetem Sicherungswert und dazu passendem Thyristor sollte man auswählen können und ist kritisch. Alufolie als Sicherungsersatz und Thyristor vertragen sich nicht (lange).

Die Thyristor-Crowbar ist also immer noch die am besten geeignete Schaltung ein Netzteil im Fehlerfall abzuschalten. Alle anderen Lösungen haben Nachteile oder sind langsamer und setzen das angeschlossene Gerät auf's Spiel.

Die Komparator-Schaltung eignet sich gut für den Akkubetrieb, da dort eine Unterspannungsabschaltung mittels Verzögerung und Hysterese sinnvoll ist, aber auch die Überspannungserkennung, wenn der Solarladeregler (üblicherweise Simpleswitcher) amok läuft.

@DL9TG:
Die Idee ist gut, aber nicht zu Ende gedacht. Hier ist konventionelle Schaltungstechnik robuster und schneller, sodass der µC daür gar nicht gebraucht wird. Durch das komplexe System handelt man sich mehr Probleme ein, als Lösungen, die diese Schaltung verspricht.

vy 73!

Sven


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]Nun habe ich fest gestellt, dass mein Ladegerät (10A Ladestrom für 50AH Akku) gelegentlich diesen Schutz ausgelöst hat. Das einfachste wäre es, die Auslöseschwelle höher zu legen. Weiß jemand wie viel Überspannung diese Geräte maximal vertragen würden, bzw. wo eine gute Auslöseschwelle wäre? Mit einer anderen Z-Diode komme ich auf 18,5Volt, habe aber Angst dass dieses zu spät sein könnte.[/quote]
Hallo,

ist Dir schon einmal in den Sinn gekommen, daß Dein Ladegerät schlichtweg "für die Tonne" ist?


Peter


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]Nun habe ich fest gestellt, dass mein Ladegerät (10A Ladestrom für 50AH Akku) gelegentlich diesen Schutz ausgelöst hat. Das einfachste wäre es, die Auslöseschwelle höher zu legen. Weiß jemand wie viel Überspannung diese Geräte maximal vertragen würden, bzw. wo eine gute Auslöseschwelle wäre? Mit einer anderen Z-Diode komme ich auf 18,5Volt, habe aber Angst dass dieses zu spät sein könnte.[/quote]
Hallo,

ist Dir schon einmal in den Sinn gekommen, daß Dein Ladegerät schlichtweg "für die Tonne" ist?
Es gibt da auch viel Schrott von Ladegeräten auf dem Markt.


Peter


  
 

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