Vereinfachung einer kleinen Alarmanlagen-Schaltung

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Autor
Vereinfachung einer kleinen Alarmanlagen-Schaltung
Suche nach: schaltung (31580)

    







BID = 1042294

tigerinente

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Beiträge: 63
 

  


Hallo Elektroniker(innen)

Mir wurde eine Art Fahrrad gestohlen (Oldtimer),
und ich möchte aufs Ersatzgefährt eine Abschreckungseinrichtung (nicht gegen Profidiebe sondern launige Deppen) bauen,
wobei ich soweit wie möglich auf unnötige Bauteile verzichten möchte,
um die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen, Daueralarm, mangelnder Alarmierung zu reduzieren.

Zum Scharfschalten wird einfach ein Eneloop Mignon Akkupack (frostfest, niedrige Selbstentladung)
als Stromversorgung mit der Schaltung (siehe Bild) verbunden.

Bei Erschütterung wird über den Federschalter die Basis des PNP Transistors angesteuert,
dieser schaltet kurz durch (ca. 20 ms), was ausreicht um den Elko einigermaßen zu laden,
und solange der Elko über ca. 4 Volt geladen ist,
ist auch der Mosfet relativ gut leitend und versorgt die audiovisuelle Signalgebung.

Der Elko wird langsam über den 1 MOhm Widerstand R3 entladen bis er nach ca. 30 Sekunden so leer wird,
dass der Mosfet langsam zudreht und der Alarm endet.

Der Federschalter wird nur minimalst mit Strom belastet hat also kaum Abbrand,
das Ganze verbraucht im Standby praktisch 0 Strom (weniger als die Selbstentladungsrate der Akkus)
ist retriggerbar (bei erneuter Erschütterung Nachladen des Elkos,
bzw je mehr Gerüttel, desto längerer Lärm)
und hört bei Leerwerden des Elkos auch ganz sicher auf zu Lärmen (was ein wichtiger Punkt ist)
es sei denn, der Mosfet geht in den Schmelzmodus, weil er so langsam über Sekunden abgewürgt wird.

Meine Frage ist: ist einem Mosfet dieser Grössordnung mit kleinem Kühlkörper zuzumuten,
gelegentlich (ein Alarm dürfte ein eher seltenes Ereignis sein) für ein paar Sekunden
mit ca. 20 Watt Verlustleistung (ohnehin überwiegend nur pulsweise) belastet zu werden? Er wird zwar kurz heiss, aber nicht schmerzhaft (für mich)
und erreicht dann bald wieder Umgebungstemperatur.

Dumme Frage: kann man das ungestraft mit einem Mosfet machen? Ich kenne die Dinger noch nicht so gut...







BID = 1042301

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12656
Wohnort: Cottbus

 

  


Offtopic :

Zitat :
Der Federschalter wird nur minimalst mit Strom belastet hat also kaum Abbrand,
Ist grundsätzlich nicht unbedingt ein Vorteil. Kontakte oxidieren, und leiten damit nicht mehr so gut.
Nicht umsonst ist Datenblättern seriöser Schalter/Relais-Hersteller ein minimalter Schaltstrom zu finden.



Zitat :
solange der Elko über ca. 4 Volt geladen ist,
ist auch der Mosfet relativ gut leitend
Mit Betonung auf Relativ.
Immer dieser BUZ11....
Bei 4V UGS wird er kaum 5A leiten können. Da hört er ehr auf zu leiten. Da du 5..7V hast, sieht es allerdings nicht arg so schlecht aus. Mit dieser Spannung sollte er halbwegs leitfähig sein.
Wobei deine "20ms-Kalkulation" auch stark an erinnert.


Zitat :
Dumme Frage: kann man das ungestraft mit einem Mosfet machen?
Nein, wenn zu heiß, dann kaputt. Bedenke z.B. wie hoch die Umgebungstemperatur des MOSFET ist, wenn das Rad im Hochsommer in der Sonne steht.
Auch wenn es einfach sein soll, wirkt ein kleiner Schmitt-Trigger Wunder, wenn es darum geht, den MOSFET nicht als Stromquelle zu betreiben.



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 21 Aug 2018 17:21 ]

BID = 1042305

tigerinente

Gelegenheitsposter



Beiträge: 63

danke für die Tipps,


Zitat :

Nicht umsonst ist Datenblättern seriöser Schalter/Relais-Hersteller ein minimalter Schaltstrom zu finden.

Der meint 20 mA max, darum hab ichs darauf begrenzt, mehr wäre mir eh lieber...


Zitat :

Immer dieser BUZ11....

Ich frage mich auch worans liegt, vielleicht der einprägsame Name,
sein zitieren durch "Dinosaurier" in dem Metier,
irgendwie hat man das Gefühl, damit nichts falsch machen zu können,
so eine Art überall ums Eck erhältlicher Relaisersatz für Grobmotoriker


Zitat :

Wobei deine "20ms-Kalkulation" auch stark an erinnert.

ebenfalls "ungefähre" Herstellerangabe zur Schaltzeit des Erschütterungsschalters (bzw eher Tasters)


Zitat :

Nein, wenn zu heiß, dann kaputt.

ich probiers einfach aus, laut Datenblatt ist der Wärmewiderstand
Junction to Case 1,67 K/W also ziemlich niedrig,
bei 20 Watt Verlustleistung ist die Temperaturdifferenz zwischen Chip und Gehäuse P*R = 33 Grad,
falls also während der kurzen Heizphase die Gehäusetemperatur zu keinem Zeitpunkt höher ist als ca. 80-100 Grad,
bleibt der Chip (hoffentlich) immer unter 150 Grad und das sollte ja ok,
wenn auch nicht besonders gut oder sinnvoll, sein.

Einen Schwellwertschalter könnte ich bei dieser Schaltung nicht vor sondern nur nach dem Mosfet einbauen
und das haut wegen der veränderlichen Akkuspannung nicht wirklich hin,
die ganze Schaltung müsste anders sein.

Gibt es nicht irgendeinen Trick um mit einem einzigen robusten magischen Bauteil
dem Mosfet unter 4,5 V die Gatespannung abzuzwacken? Suppressordioden brauchen zuviel Mindeststrom
und sind nicht scharfkantig genug.
Ein Kaltleiter am Mosfet ist nicht schnell genug,
5 Mosfets parallel wären unelegant.

BID = 1042310

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12656
Wohnort: Cottbus


Zitat :
laut Datenblatt ist der Wärmewiderstand
Junction to Case 1,67 K/W also ziemlich niedrig,
Aber nur, wenn am Case ein Kühlkörper hängt. Ohne Kühlkörper gilt der thermische Widerstand zur Umgebung (Ambient). Und der liegt beim BUZ11 bei 75K/W. Für andere MOSFETs und TO220-Gehäuse allgemein sieht es ähnlich aus.


Zitat :
Einen Schwellwertschalter könnte ich bei dieser Schaltung nicht vor sondern nur nach dem Mosfet einbauen
Würde so aber keinen Sinn ergeben.


Zitat :
Gibt es nicht irgendeinen Trick um mit einem einzigen robusten magischen Bauteil
NE555 -> Monoflop retriggerbar



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BID = 1042314

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Zum Scharfschalten wird einfach ein Eneloop Mignon Akkupack (frostfest, niedrige Selbstentladung)
als Stromversorgung mit der Schaltung (siehe Bild) verbunden.
Dann wird der wahrscheinlich gestohlen.
Warum nicht einfach das Gefährt mit eine Stahlseilschloss am nächsten Laternenpfahl festmachen?

BID = 1042320

nabruxas

Monitorspezialist



Beiträge: 9098
Wohnort: Alpenrepublik

..oder eine Litfaßsäule drüberstülpen.

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0815 - Mit der Lizenz zum Löten!

BID = 1042344

tigerinente

Gelegenheitsposter



Beiträge: 63


Zitat :

Ohne Kühlkörper gilt der thermische Widerstand zur Umgebung (Ambient).

Das gilt doch nur bei gleichbleibender Dauerbelastung?
Angenommen, der Chip innen selbst wird innerhalb von 2 Sekunden auf 130 Grad aufgeheizt,
dann braucht ja diese Wärme auch einige Sekunden bis sie die Oberfläche des Gehäuses ( Kühlköperanschluss) erreicht hat,
und eigentlich müsste es in dieser Anfangsphase ja dann egal sein,
ob ein Kühlkörper dranhängt oder nicht,
da ja die Wärme noch nicht einmal dorthin gekommen ist wo sie feststellen könnte,
dass sie nicht gut weiterkann mangels Kühlkörper, nicht?
Und dann ist der Spuk sowieso schon wieder vorbei,
es wird von innen nicht mehr nachgeheizt und alles kühlt wieder ab.
Pi mal Daumen gilt dann also der Wärmewiederstand Tjunction-case und nicht ambient, nicht?



Zitat :

Würde so aber keinen Sinn ergeben.

Wenn die Akkuspannung immer gleich wäre schon,
da bei widerständig werdendem Mosfet der Spannungsabfall
unter Last als Trennkriterium heranziehbar wäre zumindest grob irgendwie..
aber ja im Grunde ist das unsinnig..


Zitat :

NE555 -> Monoflop retriggerbar

Genau diese empfindlichen "Viecher mit vielen Haxen" möchte ich vermeiden,
da trotz Schutzbeschaltung tendenziell potentiell durch irgendwelche Einkopplungen aufscheuchbar, Fehlalarme etc.

BID = 1042345

tigerinente

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Beiträge: 63


Zitat :

Laternenpfahl

Illegal

BID = 1042349

Offroad GTI

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Beiträge: 12656
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Angenommen, der Chip innen selbst wird innerhalb von 2 Sekunden auf 130 Grad aufgeheizt,
dann braucht ja diese Wärme auch einige Sekunden bis sie die Oberfläche des Gehäuses ( Kühlköperanschluss) erreicht hat,
Richtig, nur weißt du eben nicht, wie weit sich der Chip intern erwärmt, wenn du mit den falschen Variablen rechnest.


Zitat :
Pi mal Daumen gilt dann also der Wärmewiederstand Tjunction-case und nicht ambient, nicht?
Nein. Die Wäreme "fließt nicht erst los, und guckt dann, wo sie hin kann". Funktioniert bei einem elektrischen Stromkreis ja auch nicht. Und RTH_JC ist nun mal nur für eine Montage auf einem Kühlkörper spezifiziert.
Für ganz kurze Impulse müsste man sowieso mit der thermischen Impedanz rechnen, was hier jedoch zu weit führen würde.

Pi mal Daumen sagt man jedoch, dass Halbleiter im TO220-Gehäuse ohne Kühlkörper nur mit etwa 1W (Dauerlast) belastet werden sollten.



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BID = 1042352

tigerinente

Gelegenheitsposter



Beiträge: 63

Danke für deine Überlegungen.

Wärme ist vielleicht beim derzeitigen Wetter kein ideales Thema...


Zitat :

nur weißt du eben nicht, wie weit sich der Chip intern erwärmt, wenn du mit den falschen Variablen rechnest.

umgkehrt, ich rechne ja vorerst gar nicht, sondern nehme die Hausnummer 120 Grad an,
ich könnte auch -50 oder 430 annehmen, es ist egal und dient der Veranschaulichung:


Zitat :

Nein. Die Wäreme "fließt nicht erst los, und guckt dann, wo sie hin kann".

Wenn ich einen Alustab auf der einen Seite mit dem Feuerzeug erhitze,
dauert es eine Weile, bis die Temperaturerhöhung zum anderen Ende durchgedrungen ist,
natürlich ist die wandernde "Wärmefront" nicht scharf begrenzt, sondern es findet ein komplexes Fliessen statt,
das aber nicht mit Stromleitung vergleichbar ist,
da hier keine Elektronen an einem Ende reingeschubst werden und am anderen Ende sofort ebensoviele rauskommen, und keine "Wärmespannung" anliegt.

Vorausgesetzt der Alustab leitet sehr gut (schnell) Wärme, entsteht das Problem ja erst zu dem Zeitpunkt,
wo die Wärme die beginnt das anderen Ende zu erreichen nicht weiter abgeführt wird,
sich also staut, und das ganze Ding immer heisser wird.

Das passiert ja auch beim TO220, und zwar sehr rasch, aber nicht sofort,
(Nur der Chip ohne Gehäuse würde augenblicklich durchbrennen)
und sofern diese Zeitspanne nicht überschritten wird,
also vor dem Beginn einer Stauung die Heizquelle wieder aus ist,
könnte man schon mit der T junction-case "rechnen", natürlich nicht wirklich da sich kein Fliessgleichgewicht einstellt,
aber zumindest ungefähr.

Der Buzfet kann bei ausreichendem riesigen Kühlkörper 75 W abführen,
und daher muss er das auch ohne Kühlkörper für sehr kurze Zeit können,
das Ganze ist begrenzt durch die thermische Impedanz, sofern ich diese richtig verstanden habe.

Wenn ich also deutlich unter 75 Watt bleibe,
und der kühlkörperlose Moosfet aussen immer unter absolut 80 bleibt,
weil die Wärme nie lange genug produziert wird um anfangen können sich zu stauen,
sollte das doch die Specs einhalten, oder irre ich mich da völlig?


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