140 Watt Taschenlampe Schaltung sicher? Im Unterforum Projekte im Selbstbau - Beschreibung: Selbstbau von Elektronik und Elektro
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BID = 1056521
tigerinente Gelegenheitsposter
Beiträge: 63
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Liebe Elektronikfreunde,
Die Taschenlampe funktioniert (theoretisch) so:
Die Netzspannung versorgt ein Netzteil auf DC Kleinspannung,
damit werden über einen CC CV Schaltregler direkt Lifepo4-Rundzellen geladen.
Bei Wegfall der Ladespannung durch Ausstecken des Netzsteckers
werden die Akkus über ein Relais stattdessen mit dem LED-Teil verbunden.
Die Akkuzellen versorgen über weitere CC CV Schaltregler Nichia COB-Leds, deren Kühlkörper von einem temperaturgesteuerten Lüfter gekühlt wird. (die Lüftersteuerung mit eiem LM317 ist ineffizent,
was aber relativ zur LED-Leistung eher egal ist.)
Eingeschaltet wird die Lampe über einen Hauptschalter,
danach werden die LEDs mit einen Taster "gezündet",
welcher ein bzw zwei Relais in Selbsthalteschaltung aktivieren.
Grund dafür:
Bei Unterschreiten einer bestimmten Akkuspannung
werden mit einem TL431 Schwellwertschalter die Relais dauerhaft abgeschaltet, und auch die Schwellwertschaltung ganz vom Strom genommen,
somit keine langsame Entladung und auch keine Hysterese etc nötig.
Ich habe den Schaltplan unübersehbarersweise selbst entworfen,
fehlen in der Schaltung irgendwelche Sicherheitsbeschaltungselemente,
oder ist irgendwas grob falsch?
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BID = 1056526
fuerst-rene Neu hier
Beiträge: 35 Wohnort: 77855 Achern
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Ich habe da mal eine Frage:
Das Netzteil liefert maximal 45W.
Da wird im Netzbetrieb nichts leuchten.
Damit kannst du nur Laden?
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Fortschritt ist ein Intelligenter Verstoß gegen die Regeln ! |
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BID = 1056529
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12742 Wohnort: Cottbus
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Da hast du dir ja eine schöne Schaltung ausgedacht.
- Ein Großteil der Sicherungen ist unnötig, vor allem zwischen den Zellen.
Und in der "Minus-Leitung" werden sie üblicher Weise auch nicht positioniert.
Netzseitig sind Sicherungen eher angebracht, da hast du aber keine vorgesehen.
- 12V Relais mit 9V zu betreiben ist auch grenzwertig.
Nimm doch MOSFETs zum schalten, wenn du es auf geringe Leistung abgesehen hast.
- Die Geschichte mit dem TL431 funktioniert so auch nicht.
Alles in allem ganz schön overkill.
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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 17 Okt 2019 15:22 ]
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BID = 1056538
Primus von Quack Unser Primus :) nehmt ihn nicht so ernst
Beiträge: 7389
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BID = 1056539
Hotliner gesperrt
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Aber keine mit 140 Watt, oder habe ich was überlesen.
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BID = 1056548
tigerinente Gelegenheitsposter
Beiträge: 63
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Danke für die Rückmeldungen!
Ist zwar kein kommerzielles Machwerk, sollte aber "deppensicher" sein,
daher die Frage nach der Plausibilität.
Netzteil ist nur zum Laden, man kann eine kleine Erweiterung dazubauen zum direkten Netzbetrieb
bei dann automatisch auf max. ca. 35 W begrenzter Led-Leistung, als mobile Raumbeleuchtung, brauche ich aber nicht.
@Offroad gti
Okok, vielleicht etwas übertrieben mit den Sicherungen,
ich dachte:
Die Sicherungen zwischen den Zellen sind für den Fall, dass die Massen zweier Zellen einander berühren,
z.B falls die Lampe aus grösserer Höhe runterfällt und ein Sandkorn die Schrumpfschlauchhüllen durchscheuert etc.
Die kleinen Sicherungen vor den Halbleitergruppen dienen dazu im Fall eines irgendwann einen Kurzschluss produzierenden
Kondensators etc ein Kabeldurchschmelzen zu verhindern,
die direkt vor den Led sollen die Leds vor Überstrom schützen falls die Strombegrenzung des Schaltreglers defekt wird.
Mosfets scheiden aus da die irgenwann durchlegieren können, Brandgefahr falls in der Tasche und kein Luftaustausch
und Versagen der Tempsicherungen. Ein Relais kann zwar klebenbleiben, aber wenns aus ist, geht es sicher nicht von allein an,
ein Mosfet könnte leichter durch irgendwelche eingekoppelten Störungen oder sowas durchschalten, oder auch nicht (?)
Warum sollte das mit dem TL431 nicht gehen? Habe so schon div. Schwellwertschalter fabriziert.
Die Leds haben übrigens angeblich eine Effizienz von 158 Lumen pro Watt
(zumindest in einem bestimmten Leistungsbereich)
d.h. es werden ca. 50% der zugeführten elektrischen Energie in sichtbares Licht umgewandelt, ich finde das grossartig,
v.a. im Vergleich zu 30-40 Lumen pro Watt bei hochwattigen Halogenlampen...
[ Diese Nachricht wurde geändert von: tigerinente am 17 Okt 2019 23:21 ]
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BID = 1056549
Kleinspannung Urgestein
Beiträge: 13359 Wohnort: Tal der Ahnungslosen
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Offtopic :
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Irgendwie ist Fentas Verwandschaft doch grösser als gedacht... |
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Manche Männer bemühen sich lebenslang, das Wesen einer Frau zu verstehen. Andere befassen sich mit weniger schwierigen Dingen z.B. der Relativitätstheorie.
(Albert Einstein)
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BID = 1056554
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12742 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| ein Sandkorn die Schrumpfschlauchhüllen durchscheuert etc. |
Schrumpfschlauch ist aber kein adäquates Gehäuse für Batteriezellen.
Zitat :
| Die kleinen Sicherungen vor den Halbleitergruppen dienen dazu im Fall eines irgendwann einen Kurzschluss produzierenden
Kondensators etc ein Kabeldurchschmelzen zu verhindern, |
Schön und gut. Weshalb generierst du nicht nur eine Hilfsspannung, und versorgst damit die "Steuerung"?
Zitat :
| ein Mosfet könnte leichter durch irgendwelche eingekoppelten Störungen oder sowas durchschalten |
Passieren könnte vieles. In einem Auto werkeln unzählige MOSFETs und Relais zusammen, ohne dass etwas durchlegiert oder kleben bleibt oder von außen getriggert wird.
Zitat :
| Warum sollte das mit dem TL431 nicht gehen? Habe so schon div. Schwellwertschalter fabriziert. |
Du gönnst dem 12V Relais nur 9V Versorgungsspannung, dann fallem über dem TL431 noch mal 2,5V ab. Es hat also nur noch die halbe Betriebsspannung zur Verfügung. Zu einem Stromfluss kommt es aber soundso nicht, da du eine Diode in Sperrichtung in den Stromkreis gesetzt hast.
Hast du mal getestet, ob das Schaltnetzteil überhaupt mit dem Buck/Boost-Konverter zusammenarbeitet?
Wo wir gerade bei diesem Schaltungsteil sind: Den Festspannungsregler für das Umschaltrelais kannst du dir klemmen. Setze einfach einen Widerstand vor die Relaisspule, du hast schließlich eine konstante Versorgungsspannung.
Weshalb überhaupt 15V, wenn du danach eh einen Schaltregler setzt? Für 12V oder 24V gäbe es gleich passende Relais.
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
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BID = 1056560
Ltof Inventar
Beiträge: 9334 Wohnort: Hommingberg
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Wasser? Sand? Vibrationen?
Das eigentliche Netzteil kann doch ein handelsübliches, vielleicht ein Notebook-Netzteil, sein. Dann gibt's auch die Probleme mit berührbaren, leitfähigen Teilen nicht, die übrigens auch schutzisoliert sein können. An der Schaltung kann man Einiges streichen und vor Allem auf Komponenten aus dem Modellbau zurückgreifen. Bei MOSFETs als Alternative zu Relais sind welche aus dem Automotive-Bereich angesagt. Da legiert so schnell nichts durch.
Funktioniert denn die eigentliche Lichtquelle schon? Vorher würde ich mir gar keine großen Gedanken um das Ladebrimborium machen.
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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)
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BID = 1056563
tigerinente Gelegenheitsposter
Beiträge: 63
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Zitat :
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Schrumpfschlauch ist aber kein adäquates Gehäuse für Batteriezellen.
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Das ganze Pack hat ein stabiles Gehäuse und ist darin gepolstert, zwischen den einzelnen Zellen ist wegen Platzverbrauch und Wärmeableitung nur deren Plastikhülle und evtl eine weitere Folie.
Zitat :
| Weshalb generierst du nicht nur eine Hilfsspannung, und versorgst damit die "Steuerung"?
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Weil direkt nach der Akkuspannung der TL431 kommen muss um diese zu messen, ich kann davor keinen Spannungsregler einbauen.
Das 2te Relais samt Spannungsreglerzeug ist ein Pfusch und unnötig, aber ich habe diese Art Relais nur als 1fach-Ausführung hier.
p.s. - ich möchte einfach keine Mosfets verwenden, keinesfalls bei der Ladeumschaltung, und ungern fürs Lampeneinschalten.
Zitat :
| Du gönnst dem 12V Relais nur 9V Versorgungsspannung, dann fallem über dem TL431 noch mal 2,5V ab. Es hat also nur noch die halbe Betriebsspannung zur Verfügung. Zu einem Stromfluss kommt es aber soundso nicht, da du eine Diode in Sperrichtung in den Stromkreis gesetzt hast.
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Danke, die Diode ist wohl irgendwie beim Einzeichnen verrutscht...
Am TL431 fallen 2,5 V ab, bei 13 V (fast leerer Akku)
bleiben 10,5 V, das reicht gerade noch für einen 7809er, und laut Relaisdatenblatt genügen dem 12V Relais 7,2 V für sicheres anziehen.
Zitat :
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Hast du mal getestet, ob das Schaltnetzteil überhaupt mit dem Buck/Boost-Konverter zusammenarbeitet?
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Ja, es wird nix heiss oder schwingt etc.
Zitat :
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Setze einfach einen Widerstand vor die Relaisspule, du hast schließlich eine konstante Versorgungsspannung.
Weshalb überhaupt 15V, wenn du danach eh einen Schaltregler setzt? Für 12V oder 24V gäbe es gleich passende Relais.
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Widerstand: gute Idee! machts einfacher.
15 V weil kleines Netzteil mit ausreichend Strom vorhanden...
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BID = 1056564
tigerinente Gelegenheitsposter
Beiträge: 63
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Zitat :
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Wasser? Sand? Vibrationen?
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ja
Zitat :
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Das eigentliche Netzteil kann doch ein handelsübliches, vielleicht ein Notebook-Netzteil, sein. Dann gibt's auch die Probleme mit berührbaren, leitfähigen Teilen nicht, die übrigens auch schutzisoliert sein können. An der Schaltung kann man Einiges streichen und vor Allem auf Komponenten aus dem Modellbau zurückgreifen. Bei MOSFETs als Alternative zu Relais sind welche aus dem Automotive-Bereich angesagt. Da legiert so schnell nichts durch.
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Es ist eine Art kleines Laptopnetzteil, trotzdem kann das durchschlagen
und dann habe ich beim Laden der evtl feuchten Lampe Netzspannungs-Phase
z.b. bis zu den Led-Zuleitungen, und evtl auch am Kühlkörper,
und den kann ich nicht wirklich gut schutzisolieren.
Was würdest du streichen? Mit Schutzlack?
Modellbau? Lipos? nein danke.
Die Leds funktionieren ganz normal sonst hätte ich sie zurückgeschickt.
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BID = 1056566
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12742 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| Am TL431 fallen 2,5 V ab, bei 13 V (fast leerer Akku)
bleiben 10,5 V, das reicht gerade noch für einen 7809er, und laut Relaisdatenblatt genügen dem 12V Relais 7,2 V für sicheres anziehen. |
Nein, der 7809 setzt doch schon vorher die Spannung herunter.
Wozu überhaupt die Überwachung, wenn du ein BMS hast?
Kann das Teil nicht bei Unterspannung abschalten?
Zitat :
| p.s. - ich möchte einfach keine Mosfets verwenden, |
Musst du ja auch nicht, war nur ein Vorschlag.
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BID = 1056568
tigerinente Gelegenheitsposter
Beiträge: 63
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Anfangs hatte ich vor, einfach einen räudigen Hobbyking-Flugakku
über einen billigen CV Schaltregler, mit schwach glimmender Diaprojektorhalogenlampe als Kaltleiter-Strombegrenzung ohne sonstwas direkt an eine 100w China Led zu hängen und einen CPU Kühler volle Pulle durchlaufen zu lassen, dann aber angefangen Sicherungen usw einzuzeichnen, und dann ist eben irgendwann das hier rausgekommen,
es ist daher etwas unübersichtlich gezeichnet:
Das dicke "Haupt-Minus" direkt nach dem Hauptschalter geht zuerst zum TL431, der schaltet das Minus entweder durch oder eben nicht,
und dieses Minus geht dann erst weiter zum 7809er,
das Haupt-Plus kommt vom Relaiskontakt und geht teilt sich dann
auf in einerseits Versorgung des 7809er, andererseits
über einen Spannungsteiler Versorgung des TL431 Reference-Pins
in Form von genau 2,5 V bei 13 V Akkuspannung.
Kurzum: Der TL431 schaltet das Minus,
und der Regler "regelt das Plus", und wenn der Regler vom TL431 kein Minus bekommt, gibts auch keinen Stromfluss.
korrigierter Schaltplan:
Die typische Lifepo4 BMS schalten leider erst bei 2 V / Zelle ab,
das ist aber nicht sehr gesund für die Zellen,
ausserdem traue ich der langfristigen Zuverlässigkeit der BMS nicht sehr.
Freut mich, dass ich wieder einmal zuviel Sicherheitsvorkehrungen statt zuwenig vorgesehen habe, und danke für die Anregungen!
[ Diese Nachricht wurde geändert von: tigerinente am 18 Okt 2019 14:37 ]
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BID = 1056569
tigerinente Gelegenheitsposter
Beiträge: 63
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korrigierter Schaltplan + Skizze:
[ Diese Nachricht wurde geändert von: tigerinente am 18 Okt 2019 14:54 ]
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BID = 1056570
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12742 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| geht zuerst zum TL431, der schaltet das Minus |
Jo, diesen Kniff habe ich übersehen.
Die "Schutzdioden gegen Rückstrom" an den Relais kannst du dir sparen.
Der 100Ohm Widerstand sollte auch eher ein 60Ohm Widerstand sein.
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 18 Okt 2019 14:53 ]
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