Arduinon tms virransyöttö autosta/moposta

Ruuvipenkki (Finnish) Aloittelijat
#1

Aloittelija pohtii arduinon (ja gsm-shieldin yms värkkien) virransyöttöä ajoneuvon sähköistä

Ajattelin lykätä syötön arduinon oman regulaattorin ohi valmiilla 5V tuottavalla mokkulalla, koska arduinon oma regu ei kuitenkaan riitä gsm-moduilille. Mokkulan jälkeen sitten kohtalaisen kokoinen elko pitämään arduino käynnissä vaikka jännite hetkeksi notkahtaisi mokkulan minimisyötön alle.

ebay.de/itm/390666920608?ssP … 1497.l2649
With overload / over-current / over / low voltage protection, stable performance
Auto recovery
Input range: DC 12V (8~23V)
Output voltage:5V
Output current:3A
Power: 15W
Efficiency: ＞96%

Kuulostaa tosi hyvältä, ja jahka saapuu niin pitää alkaa mittailla antaako tuo ulos oikeasti sen 5 volttia ja vain sen. Tuon eteen kuitenkin haluaisin jotain pientä suojausta syömään yli 20V piikit pois jotta ei kiinanpoikien mokkula joutuisi liian suurelle rasitukselle.

Käsittääkseni zenerdiodi on oikea väline jännitepiikkien syömiseen pois syötöstä. Zenerin mitoitukseen ja muuhun tarvittavaan kalustoon tarvitsisin apuja. Syöttöä varmaan pitäisi myös kuristaa ennen zeneriä jotenkin jottei zenerille tule hetkellisessä piikissä ihan mielettömiä virtoja? Vai mitoittaa zener kestämään kymmeniä (satoja?) ampeereja millisekunnin tai parin ajan? Vai kannattaako ylipäätänsä vaivautua tuommoista mokkulaa lisäsuojaamaan? Ehkä joku hieno transistorikytkentä joka lisää piirin resistanssia zenerin johtaessa niin että piiri ikäänkuin erotetaan auton syötöstä jännitepiikin ajaksi?

Valmiin palikan käyttö houkuttaisi kun ennemmin kiinnostaa tässä kohtaa webasto-ajastimen ja ohjeimen teko ja sen softan kehitys kuin virtalähdesuunnittelu. Ja oli inhimillisen hintainen kun muutaman tilasin.

Disclaimer: Peruskomponenttien toiminnan ja juottamisen alkeet tunnen kohtalaisesti mutta mitoituksia yms en osaa päästä heittää kun kokemusta on kovin vähän.

#2

No zenerihän yksinkertaistetusti on sama kampe kuin normaali diodi, paitsi se johtaa myös toiseen suuntaan, jos sen yli nousee estosuuntaan zenerjännitettä suurempi jännite.

Periaatteessa zener leikkurissa on vain sopivan vastuksen kanssa sarjassa zener ja tämä on käyttöjännitenastojen välissä. Zener tietenkin estosuunnassa. Teoriassa niin, että olkoon zener nyt vaikkapa 12,5v ja syöttävä jännite hetkellisesti vaikkapa 13v. Näin zeneriin jää tämä 12,5v ja loput 0,5v pitäisi jäädä sitten vastukseen. Nyt zenerin yli pitäisi olla aina 12,5v edellyttäen, että tulojännite on yli tuon.

Vastuksen mitoituksessa läpikulkeva virta määräytyy zenerin tehonkestolla, esim 500mW

Eli leikkurin virta 500mW / 13v =38.46mA
0.5v / 0.0385A =12.987Ohm
Ja tehon kesto vastukselle:
0.5v x 38.46mA = 19.23mW -> 1/4W riittää

Jotakuinkin näin. Toivottavasti saat jotakin irti. :rolll:

#3

Ymmärsinkö oikein väärin, vaiko ollenkaan?

+ --|==|---------
      Rs      |    |
               Z   kuorma
               |     |
- ----------------

Noinhan se pitää mitoittaa kaiketi. Rs laskee teholähteen antoimpedanssia ja rajoittaa zenerin läpi menevää virtaa. Rs:n tulee olla niin pieni, että normaalisti toimiessaan kuorman ottojännitteen minimi ylittyy. Toisaalta Rs tulee olla niin suuri, että kun zeneri tappaa piikin se ei kuole virtaan. Tehonkestot mitoitetaan sitten noiden mukaan. Jos Rs olisi sarjassa zenirn kanssa ja ne kuorman rinnalla, zener kyllä toimisi, mutta kuorma näkisi koko tappavan jännitepiikin.

Tosi näppärä tietenkin ylimitoittaa zenerin tehonkeston ja tunkee varistorin…

#4

Ihan oikein ymmärsit. Eli vastus ja zener sarjassa. No tietenki tuossa edellisessä postissa nyt oooisin voinu mainita sen, että siis “puhdistettu” jännite löytyy zenerin ympäriltä. :blush:

#5

Tuossahan puhuttiin hakkuriregulaattorin suojaamisesta eikä tasaisen 12 V tuottamisesta. Ei ole mitään järkeä laittaa Zeneriä, ainkaan 12,5 V, tuohon. Hakkurillehan luvataan 23 V ja myös ylijännitesuojaus. Tarvitseeko siis edes mitään muuta? Kannattaako euron osan suojausta hirveästi miettiä? Jos ei kestä, osta seuraavaksi automotive speksattu laite, jossa on riittävät suojaukset valmiiksi.

Hakkuri on 15 W, joten tuolla tulee jo pitkälti yli 1 A virtoja 12 V. Noilla virroilla saa olla aika hurjat vastukset ja Zenerit, jotta kestää jatkuvassa käytössä. 1 A virralla jo 1 ohm vastus aiheutta 1 V jännitehäviön, mutta ei juuri virtaa rajoita Zenerin läpi. Vaikkapa 20 V jännitteellä virta olisi jo 7,5 A, vastuksessa lähes 60 W ja Zenerissä lähes 100 W.

TVS-diodi (on Zener) on tuohon parempi vaihtoehto, mutta ei sekään kestä kuin lyhyen (mikro- tai enintään millisekunteja) virtapiikin. Se pitää mitoittaa niin, ettei jännite pääse nousemaan yli hakkurin keston ja ettei se normaalikäytössä johda lainkaan. Kynnysjännite siis pitää olla selkeästi suurempi kuin normaali käyttöjännite. Vastusta ei tarvita tai sen voi korvata kaapelilla tai sulakkeella.

#6

Joo ajatus on nimenomaan leikata vaan pahimpia piikkejä pois. Kaikkitietävän intternetin nukaan autosähkössä esiintyy kymmenien jos ei satojen volttien nopeita piikkejä, ja olis kätevää jos ei heti palaisi nuo värkit karrelle, mikäli se muutamien eurojen komponenteilla onnistuu…