Nagyfeszültségű DC Tápegység 4. - fázisváltó elektronika

!!!ÉLETVESZÉLY!!!

A lenti áramkör életveszélyes. Helytelen használata megöl. Én is elkövethettem hibákat a tervezés és az építés során. Semmiféle felelősséget sem vállalok érte. Ha meg akarod építeni, ne kérj segítséget, vagy panelt az építéshez. Nem segítek abban, hogy kinyírd magad.

A korábbi nagyfesz tápegységről szóló bejegyzéseimben már szó volt arról a kis elektronikáról ami képes az egyenfeszültégű oldal nulla pontját a földelés potenciálján tartani leválasztás nélkül is.
Nem ebben nincs semmi vudu. Ez csak egy egyszerű áramkör.
Az elmélet:
A védőföld az elektromos rendszerben valahol össze van kötve a hálózat nulla pontjával. Valószínűleg a villanyóra körül. Tehát ha megmérjük a feszültséget a fázis és a védőföld között akkor ott a teljes hálózati feszültséget találjuk. Ha a nulla és a védőföld közötti feszültséget mérjük akkor az nulla lesz (vagy ahhoz nagyon közeli). Ahhoz, hogy ezt fel tudjuk használni a következő kis áramkört rajzoltam:

Ez csak két egyszerű zener alapú feszültségszabályozó, ami biztosítja a jelet a további feldolgozásra.
Terveztem egy teljes áramkört e köré, mikrokontrollerrel, 5V-os tápegységgel MOSFET-ekkel amik két kétáramkörös relét hajtanak.

A panelterv:

A terv alapján megrendeltem a paneleket az allpcb-től. Elkövettem egy hibát a tervezés során. A reléket a panelek rendelése után vettem meg. Kiderült, hogy rossz irányban kötöttem be a reléket. Ez azt jelenti, hogy a kikapcsolt állapotú relék hálózati rövidzárat okoznak.

Félrehajítottam a paneleket (annélkül, hogy egyetlen alkatrészt beforrasztottam volna), rendeltem újakat.

Ezek megérkeztek néhány nap múlva:

A végleges panel:

Írtam egy kis Arduino kódot a szerkezethez. Egy ATTINY84 van benne. Tulajdonképpen a kód könnyedén beleférne egy ATTINY24-be is.
A panel a végső helyén:

A kész szerkezetet rákötöttem a hálózatra. Bekapcsoltam. Minden jól nézett ki, mindadig, amíg meg nem nyomtam a kimeneti kapcsoló gombját.
A fő fázisbiztosíték lekapcsolt. Hogy az a jó...
Néhány újabb kísérlet. Az eredmény romlott. Végül már a szerkezet bekapcsolása is levágta a fázist, a kimenet bekapcsolása nélkül.
Kiszereltem a fázisváltó elektronikát. Megmértem. Úgy nézett ki, hogy mindkét relét kinyírtam. Rövidzárlat keletkezett a fázis és a nulla között.
És itt jön Murphy a képbe. Mennyi alkatrészt szoktam venni az áramköreimhez?
Sokkal többet mint amenyire szükségem van. Kivéve ezt az esetet. Csak ez a két relém volt. Hétvége. Hétfőig várnom kell, hogy le tudjam cserélni a reléket.
Közben kiforrasztottam a reléket - Úúúútálok furatszerelt alkatrészeket kiforrasztani.
Leszedtem az egyik relé kupakját, hogy a megégett kontaktusokról tudjak képet csinálni:

És itt jön a meglepi. Nyoma sincs égett kontaktusoknak. Mikroszkópal is csináltam képet. Az eredmény ugyanaz:

Semmi. Az érintkezők hibátlanok. Megmértem a második kiforrasztott relét is, amin még mindíg rajta van a kupakja. Az eredmény ugyanaz. nincs nyoma a hibának.
Arra tippelek, hogy a hő és a mechanikai tortúra amit elszenvedtek a kiforrasztás közben megoldották az átmeneti összetapadását az érintkezőknek.
Vissza az alapokhoz. Miután a hiba okát nem találtam meg (nem akartam ezt a játékot újra eljátszani, a kicserélt relékkel). Arra tippelek, hogy a kondik bakapcsolási árama okozza a problémát (ahogy írtam ezzel már korábban is volt bajom). Tehát kitaláltam egy hekkelt megoldást. Az új relékkel együtt vettem bekapcsolási áramkorlátozó NTC-ket is. Nem egy ideális megoldás, de remélhetően elég lesz. Fogtam egy tápelosztó panelt, és belehekkeltem két NTC-t. Ebből a panelből úgyis volt maradék:

Kicseréltem a reléket. Az egész úgy működik, ahogy akartam.
Még gondolkodom a végleges megoldáson. Számomra az elkészült szerkezet egy eszköz és nem a cél. Tehát, lehet, hogy nem éri meg az erőfeszítést a továbbfejlesztése.

Nagyfeszültségű DC Tápegység 2.

!!!ÉLETVESZÉLY!!!

A lenti áramkör életveszélyes. Helytelen használata megöl. Én is elkövethettem hibákat a tervezés és az építés során. Semmiféle felelősséget sem vállalok érte. Ha meg akarod építeni, ne kérj segítséget, vagy panelt az építéshez. Nem segítek abban, hogy kinyírd magad.

Közben a tápegység többi panelje is megérkezett, így folytattam tovább az építést.
Befejeztem a panelműszerek tápegységeit (ezek csak egyszerű 7809 alapú lineáris dupla tápok):

Felraktam a tápelosztót, meg némi kábelezést a hátlapra:

Bekötöttem a panelműszereket és kimartam az előlap egy részét (manuálisan, mert a CNC maróm még mindíg darabokban)
Így néz ki a cucc ma:

Működik, részben:

A tizedes pontok rossz helyen vannak (az a 33V inkább 330V)
Csináltam az alap panelről egy hőkamerás felvételt is. Ezen jól látszik, hogy a kondenzátorokkal párhuzamosan kötött ellenállások melegszenek:

Szóval a cucc halad előre, de még van egy rakás tennivalóm:

• A hátlapon kimarni a biztosíték és a tápcsatlakozó helyét
• Az előlapon kimarni a banánajlzatok helyét
• Befejezni a kábelezést
• Beállítani a tizedespontokat
• Építeni valami műterhelést az árammérés beállításához
• Kalibrálni
• Előlap festés
• A fázisváltó elektronika megépítése (nem feltétlen szükséges, akkor is ráér, ha már megvan a többi)
• Tartókonzolt csinálni a kondikhoz

folyt. köv. ...

Nagyfeszültségű DC Tápegység 1.

!!!ÉLETVESZÉLY!!!

A lenti áramkör életveszélyes. Helytelen használata megöl. Én is elkövethettem hibákat a tervezés és az építés során. Semmiféle felelősséget sem vállalok érte. Ha meg akarod építeni, ne kérj segítséget, vagy panelt az építéshez. Nem segítek abban, hogy kinyírd magad.

Egy rakás ötlet van a fejemben, hogy mit építsek, mivel kísérletezzek.
Némelyik közvetlen hálózati feszültséget használ. Van olyan amihez egyenirányított, szűrt hálózati feszültség szükséges.

A labortápjaim maximum 60V egyenfeszültséget adnak, ami egyértelműen nem elég ezekhez a kísérletekhez. Egy megfelelő változtatható nagyfeszültségű tápegység ára kriminális, és a tudásának jelentős részére jelenleg nincs szükségem.

• Nem kell, hogy változtatható legyen. Az építendő cuccoknak lesz saját egyenirányítása a végén. A betápjuk meg így, is úgy is a hálózatról jön, tehát ez az egyetlen szükséges feszültség.
• Nem kell, hogy stabilizált legyen. Az ok szintén a fenti.
• Nem kell, hogy galvanikusan leválasztott legyen. Tudom, ezen a ponton jönnek az igazi szakemberek visítva: IDIÓTA!!! Hagy magyarázzam meg, miért nem vagyok teljesen őrült:
  1. A múltban építettem egy korrekt leválasztótrafót. Ha szükséges a leválasztás ezt használom.
  2. A "hanyagságom": A kétoldalasan egyenirányított hálózati feszültség itthon kb. 650V. Ez mindenképp halálos. Ha hibát követsz el, megöl. Nem tud kétszer megölni a hiányzó leválasztás miatt.

Tehát a terv:
Építeni egy egyszerű kétoldalasan egyenirányított tápegységet, nagy kondikkal (3300uF/500V-os darabokat vettem, viszonylag jó áron. Ezek a cuccok hatalmasak).
Hozzátenni a szükséges áramköröket, hogy beépített panel műszerekkel mérni tudjam, mi jön ki az áramkörből.
Hozzárakni a szükséges dolgokat, hogy ki tudjam sütni a kondenzátorokat. Ha ezeket terhelés nélkül magukra hagyjuk, még hosszú idő után is halálos áramütést okozhatnak.
Hozzárakni egy speciális áramkört amit ide terveztem a következő két funkcióval:

1. Ellenőrzi, hogy az áramkör megfelelően födelve van-e a védőföldre (ez nem egy valós földelés teszt, de ha a labor hálózata rendben van, megmondja, ha kábelezési probléma van a készüléknél).
2. Ellenőrzi a bejövő hálózat polaritását és felcseréli ha szükséges. Ebből adódóan a kimeneti 0V-os csatlakozó mindíg a hálózat földjén lesz és sosem a fázison.

Ez az áramkör jelenleg még fejlesztés alatt áll, tehát még nem tudom, hogy működik-e vagy sem, de nem is feltétlenül szükséges a tápegység megvalósításához. Ad a rendszerhez némi biztonságot, de semmi sem helyettesíti az extrém odafigyelést és a korrekt leválasztást.

A tervezést kb. két hete kezdtem. A panel panel már a kezemben van, köszönhetően az ALLPCB  szolgáltatásának:

Tegnap este be is ültettem:

Én mondtam, hogy rohadt nagyok ezek a kondik.

Nézzünk némi mérést:

Na mondtam, hogy van leválasztótrafóm.
Hoppá! A Fluke 117-em képtelen megmérni a kimenő feszültséget. A specifikációja szerint 600V-ig mér. Nekem működött 650V-ig, de a táp fölötte volt. Cseréljük le egy olyanra ami 1000V-ig működik:

Szóval a táp működik. Az első benyomásoom, hogy a kondikkal párhuzamosan kötött 100k/5W ellenállások nem túl jók a kisütésre. Jó néhány percig eltartott, hogy teljesítsék feladatukat, és ha nem túlzottan, de melegszenek működés közben (elfűtik azt a 3W-ot ami a leválasztótrafó kijelzőjén látszik). Ez így elmegy egyenlőre, de gondolkozom, hogy lecseréljem valami aktív megoldásra (egy váltakozóáramú relé valami kissabb értékű, nagyobb teljesítményű ellenállássokkal talán).
Egyenlőre ennyi. A következő a dobozolás és a panelműszerek hozzáadása, kalibrációja.