Internetpräsenz ala corvintaurus - 12Volt 14Ampere Linearnetzteil KD503 Version 2.0

12Volt 20Ampere Linearnetzteil KD503 - Seite 2/3

Seite 1 Seite 2 Seite 3

Nun geht es auf dieser Seite weiter.
Juli 2018

Zwei mächtig große Elektrolytkondensatoren mit jeweils 22000µF auf einer Spannungsfestigkeit von 40 Volt. Das Problem war nur, das das der sog. Datecode mit 2005 relativ alt ist. Das Problem bei dem alter ist die Tatsache, das er in all den Jahren kein einziges mal geladen wurde. Das im innern in einem Fließ aufgenommene Elektrolyt zersetzt die im innern vorliegenden Metalle. Das ist alles relativ kompliziert. Es wird aber definitiv ein früherer Ausfall zu erwarten sein, als ein frischer Elko.
Doch für beide Elkos inkl. Versand nur knapp über 20€ sind halt für ein Hobbybudget unschlagbar. Die Bitte meinerseits an den Händler, mir aufgrund dieser oben genannten Tatsache einen Preisnachlass zu gewähren, lehnte er sehr freundlich ab. Nun gut...trotzdem habe ich zwei geordert.

Beide Elkos wurden mit einem Streifen doppelseitiger Platine verbunden. Die zu erwartenden Ströme, werden die schon packen. Warum auch immer...ich habe noch einen kleinen Folienkondensator von WIMA aufgelötet. Hinter dem Kondensator ist ein kleiner Entladewiderstand zu sehen.

Beide Kondensatoren wurden mit den Becherhaltern entsprechend auf einer Montageplatte montiert. So könnte diese Baugruppe komplett entfernt werden, ohne viele Schrauben zu lösen. Eine kleine grüne LED zeigt den aktuellen Betriebszustand der Elkos an.

So eingebaut, konnte der erste Funktionstest mit Trafo, Gleichrichter und Glättung stattfinden. Erste kurze Belastungstest, zeigten schnell das eine realistische Stromabnahme von 10Ampere machbar war.

Auf der Frontseite sieht man links 5 Buchsen. Diese haben eine wichtige Funktion. Dazu später mehr.

Jetzt ging es an das Zeichnen. ich unterteilte die ...nennen wir sie mal Steuerplatine, in drei Teile. Der erste Teil ist jener mit den Emitterwiderständen, und den Pins an denen später an den eben genannten Buchsen die abfallende Spannung messbar sein wird.
Der Hauptteil, auf dem die Schaltung mit dem 7812 werkeln wird.
Und nicht zu vergessen, die Lüftersteuerung von Thomas.
Alle drei Schaltungen wurden seperat gezeichnet und abschließend ganz analog und oldschool mit Tesa zusammengeklebt. Sicher nicht die feinste Art, aber ehe ich da ein Programm starte und ewig probiere, geht das so schneller. Ist ja nicht so, als wenn ich so nicht zum Ziel komme.

Die fertige Platine sieht am ende so aus. Ganz sicher nicht schön, dafür aber praktisch.

Nun ging es ans zeichnen. Da mein EDDING 8850 wirklich gut zeichnet, ich aber auch mal einen Lackstift probieren wollte, tiegerte ich in das nächste Schreibwarengeschäft. Dort angekommen, suchte ich den EDDING 780. Leider war der nur noch in weiß zu haben. Naja..also mal eben gefragt, ob noch was im Lager liegt.
Leider waren das vorerst die letzten. Aaaaber Sie bot mir eine Alternative an. Ein Stift von POSCA. Diese lagen nicht für alle offen im Regal, sondern in einer Vitrine mit einem kleinen Schloss gesichert. Uiiiiiiiii
Gekauft und probiert...

Blöd nur, das selbst das blanke und entfettete Kupfer den Lack nicht halten konnten. Zum Glück habe ich die Platine damit nicht gezeichnet, auch wenn das reine Ergebnis nach dem zeichnen sehr gut war und er gut deckte.

Das gedruckte Papier wurde auf die Platine gelegt, mit Malerkrepp befestigt und mit einer Reissnadel vorsichtig angekörnt. Ich habe die Nadel in die Tischbohrmaschine eingespannt um immer direkt von oben zu körnen. Anschließens kam das Papier runter und es wurde gebohrt.
Alle Löcher mit 0,8mm. Die mit den Lötstiften in 1mm.

Also wurde die Platine auf die althergebrachte Weise gezeichnet. Damit sollte es auch klappen. Für größere Flächen kann man auch getrost Nagellack nutzen.

Die ersten Bauteile wurden auch fix zusammengesucht und festgelötet. Bis auf die Lüftersteuerung ist alles drauf. So kann getestet werden.

Hier einmal von unten. Die am stärksten vom Strom durchflossenen Leiterbahnen wurden mit Lötzinn verstärkt. Meine Erfahrung hat gezeigt, das die reine Leiterbahn locker ausreicht, die sich unter dem Zinn befindet. Jedoch kann bei hohen Stromstärken eine Erwärmung auftreten. Daher kommt das Zinn auf die Leiterbahn, um die Oberfläche zu vergrößern. Ein Nebeneffekt ist jener, das Zinn auch den Strom leitet...nicht ansatzweise so gut wie Kupfer, aber es tuts. Für alle interessierten habe ich im Netz eine wunderbare PDF gefunden. Um sicherzustellen, das die auch in zig Jahren noch erreichbar ist, habe ich sie auf meinen Server hochgeladen.
ich distanziere mich an dieser Stelle von den folgenden im Link erreichbaren Inhalten. Diese dienen ausschließlich als weiterführende Informationen.
--Strombelastbarkeit-Leiterbahnen.pdf aufbereitet von Fa.Dischereit
--Die IPC 2221a aus den späten 1950er jahren diente als Vorlage
--Hierzu bitte den Hinweis auf dieser Seite ganz oben beachten!

Logisch, das ich auch eine professionelle Beschriftung vorgenommen habe. Wie ich mich selbst kenne, geht in 5 Jahren was kaputt und ich grübel erst einmal stundenlang für was welcher Anschluss ist. Naja...das kann man sich getrost sparen, wie ich finde. Es muss ja alles keinen Schönheitswettbewerb gewinnen, nur praktikabel einsetzbar sein.

Erste Testmessungen lassen hoffen. Mit angeschlossenen Last-Halogen-Leuchtmitteln lassen sich gut einige Betriebsszenarien simulieren.
Damit kann man einen anfangs sehr niedrigen Widerstand simulieren, welcher schnell ansteigt -- PTC-Verhalten -- . Eine schnelle auftrennung des Stromkreises muss ein Netzteil auch locker wegstecken. Von Volllastbetrieb innerhalb weniger Millisekunden auf null.
Das einzige Szenario, welches ich nicht testen kann und will, ist eine Überspannung auf den Ausgangsklemmen. Mit Sicherheit würde das eine der zwei Seiten zerstören oder in mitleidenschaft ziehen.

Die Montage der Platine erfolgt auf Aluminiumstreifen. Aluminium ist günstig zu bekommen, leicht bearbeitbar und oxidiert nicht so offensichtlich. Es muss also keine Schutzschicht aus Lack oder ähnlichem aufgebracht werden.

Mit kleinen Abstandshaltern, bzw. Stehbolzen in M3 lassen sich die Platinen auf Abstand halten.

Hier die Unterseite.

Fertig montiert und bereit für die Verdrahtung. Die Verdrahtung wird, wie man später sehen wird, etwas chaotisch werden. Das ist aber alles nicht schlimm. Ich finde das parallel laufende Litzen sicher schick aussehen, aber wehe dem das etwas geändert werden muss. Zudem ist das thermisch auch nicht die beste Wahl, dicke Bündel zu machen.
Später werde ich im übrigen bemerken, das 4mm2 Litze die 14 Ampere sicher leiten, dabei aber leicht warm werden.

Und jetzt mal zu den Messausgängen. Im Grunde sind es analoge Ausgänge, die mir den Spannungsabfall anzeigen, welcher sich über jeden einzelnen Emitterwiderstand bildet. Damit kann ich einerseits jederzeit kontrollieren ob alle Längsttransistoren in Funktion sind, andererseits könnte man hier auch einen analog/digital Wandler anschließen und die Messwerte in den PC übertragen. Diesen Gedanken, werde ich weiter verfolgen.
Ich vermute, das sich dieses Problem mit einem Arduino lösen lässt.

Soweit kann ich nicht klagen. Alle Werte sind authentisch.

Hochkant gestellt nimmt das Teil relativ wenig Platz weg. Es werden ab diesem Zeitpunkt noch fast 2 Monate vergehen, bis alles fertig ist.

Da ich nicht nur einen Lüfter anschließe, sondern vier Stück, benötigte ich noch fix einen kleinen Verteiler. Da eckige Sachen bescheiden aussehen, wenn sie schief sind, wurde eben rund geschnitten.

Da ich aber mehr Strom haben wollte, musste ein anderer Trafo her. Jeder der vier KD503 kann laut Datenblatt bis zu 20 Ampere bringen. Naja, trauen wir jedem einzelnen in dieser mechanischen Umgebung mal 5-6 Ampere zu, dann sind 20 Ampere durchaus möglich. Auch die Abwärme müsste noch zu bewältigen sein.
Also wurde gekramt und ein Trafo gefunden, welcher sich umwickeln lässt.

DAS macht im übrigen keinen Spaß ! Und dann noch zu sehen, das keinerlei Wickelkörper vorhanden ist, deprimiert schon im Vorfeld.

Nun wurde der Wickelköper in eine Holzvorrichtung gespannt, um ihn besser wickeln zu können. Bei diesem Querschnitt ganz sicher ein Kinderspiel.

Das einem nach getaner Arbeit die Finger schmerzen ist das eine. Das der Lack vom Kupfer springt, beim wickeln das andere. Also mussten Isolationslagen eingearbeitet werden. Das Teil wurde immer dicker und machte immer weniger Spaß, wenn man weis das einige Lagen blank liegen.

Der Wickel war fertig und es musste passieren, was passieren musste. Die Dynamobleche passten nicht mehr drüber, bzw. berührten die Wicklungen auf wenige Bruchteile eines Millimeters fast. Also noch mehr Plaste einbringen und alles nur verschlimmbessern? NEIN! An dieser Stelle habe ich zwar alles zusammengebaut und einfach mal getestet, ob es denn überhaupt mehr Strom brachte, dennoch war dieser Trafo für den Müll.
Der Trafo konnte zudem auch nicht mehr als 11 Ampere liefern, ehe am Ausgang die Spannung auf unter 12 Volt ging. Also so oder so kein Erfolg.
Aber es geht weiter...

Hier sieht man den orginalen Ringkerntrafo, welcher im Netzteil verbaut wurde. Leider konnte ich diesen nicht einmal umwickeln, da seine Primärwicklung aussen lag. Leider sah ich das recht spät. Dennoch ist das ein schöner und sehr starker Transformator für andere Aufbauten. Wegwerfen kommt nicht in frage !

Hier nun der aktuelle Transformator. Ein reinrassiger Ringkerntransformator mit zwei 12 Volt Wicklungen. Jede seiner Wicklung kann einen Strom von 16,5 Ampere liefern.
Da ich hier nicht mit 12 Volt an den Gleichrichter gehe, nehnme ich eben die 24 Volt. Dafür habe ich zwar einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Meine Erfahrung zeigte, das sich diese Schaltung ab einer Wechselspannung von 18 Volt am Gleichrichter und einer 80 Prozentigen Belastung schon sehr knirsch an den 12 Volt liegt. Durch die vielen Widerstände , auch neben denen der Transistoren, bleibt so etwas nicht aus.
Einzige Lösung hier sind eben Mosfets und eine PWM Steuerung.

Seite 1 Seite 2 Seite 3

Ableitung
Euer Verfasser

zurück zur Vorseite