JEZ-Labornetzgerät

Mehr Power und mehr Effizienz!!

Zusatzschaltung mit Zubehör, erstellt im Schülerprogramm „Tina“

Die Schaltung ist in ihrer Funktionsweise sehr einfach: die Ausgangsspannung, resp. der Strom wird durch vier Leistungstransistoren gesteuert, die durch OP‘s geregelt werden. Die Ineffizienz des Netzgerätes liegt darin, dass bei einem Ausgangsstrom von 4A bei 5V (also 20W) über den Transistoren am Kühlkörper des Netzgerätes 25V (30V-5V) mit diesen 4A abfallen, was sich dort mit 100W unbenutzbarer Wärmeenergie bemerkbar macht.

 

Als erste Ergänzung ist ein Kippschalter vorgesehen:

GO!-Stellung (oben) = Normalbetrieb, Ausgänge EIN, aktuelle Strom- und Spannungsanzeige.

Mittelstellung = Ausgänge spannungsfrei, Anzeige der eingestellten Spannung Umax (Spannungsbegrenzung).

Unten-Stellung (tastend) = Anzeige des eingestellten Maximalstroms Imax (Strombegrenzung) und Leerlaufspannung an den Ausgängen Uext.

Diese Schaltung wird mittels zwei stromverträglichen Relais realisiert, welche die Leistung sowie die Messleitungen schalten.

 

Meine Schwerpunkts-Zusatzschaltung, die etwas Elektronik und einen kleinen Trafo beinhaltet, sollte je nach Strom- und Spannungsbedarf entweder nur den kleinen „Zusatz-“-Trafo oder nur den großen „Main-“Trafo oder beide Trafos in Serie schalten, damit immer möglichst wenig am Kühlkörper verdampft werden muss. Zusätzlich kann per Schalter 5V- und 12V-potentialunabhängige Festspannung an separate Buchsen geschaltet werden. Dazu wird der Zusatztrafo eingeschaltet und das Labornetzgerät wird dann ausschließlich vom Maintrafo versorgt. So lassen sich z. B.. Schaltungen mit potenzial-unabhängigem Steuerungs- und Leistungsteil speisen resp. testen. Als weiteres Kriterium für des „dubelisichere“ Bedienen des Netzgerätes gilt, dass die Ausgänge durch falsches Verbinden keinesfalls zerstörende „Querströme“ in der sensiblen Steuerelektronik verursachen können (Potenzialtrennungen der Netzgerät- und Festspannungs-Ausgänge in allen Schaltungszuständen, hochohmige Sense-Eingänge).

 

Die Elektronik wird durch den 2x15V-“Controll“-Trafo gespiesen, der bereits die Elektronik mit den OP‘s auf der Hauptplatine speist. Die Spannungen und Ströme an den Ausgängen werden per Optokoppler auf die potenzial-unterschiedliche Steuerelektronik übertragen, die dann die Relais für die Trafos ansteuert… Die Ansteuerung wollte ich eigentlich ganz einfach mit Logikbausteinen machen, die haben aber eine viel zu große Hysterese. So musste ich auf OP-Vergleicherschaltungen greifen, welche aber grundsätzlich kaum komplizierter sind.

 

Die Elektronik reagiert bereits auf die Änderung der Spannung. Jetzt bin ich dabei, Kriterien für den Stromfluss einzubauen, da der kleine Zusatztrafo wohl nicht mehr als ein Ampère bringen wird….

 

Um einige Funktionen der Elektronik vorgängig aufzubauen und zu testen habe ich sie in einem Schüler-Programm aufgebaut. Leider ist die Schaltung für das Programm zu groß, um es zu testen, weshalb ich Teile rauskopieren und nach Möglichkeit einzeln prüfen muss. Der Schaltplan enthält nur die grundlegenden und meine zusätzlichen Elemente, die eigentliche Regelelektronik des Labornetzgerätes und meine Hilfsschaltungen für die digitalen Anzeigeinstrumente habe ich nicht aufgebaut.

Inzwischen habe ich einem Elektroniker-Kollegen einen geeigneten Zusatztrafo (15V, 1,6A) abgekauft. Die Trafo-Umschaltplatine ist fertig eingebaut und funktioniert. Jetzt muss ich die fliegenden Controll– und Zusatztrafos sowie den grossen Ladekondensator im Gehäuse so anordnen, damit noch genügend Platz für die Zusätzliche Elektronik besteht.

Fotomontage der neuen Frontplatte mit den zusätzlichen Festspannungsanschlüssen.

Ergebnis; die Frontplatte und ein riesiges Chaos

Relais für „GO!“ und „Imax?“ (K2 + K3)

Trafo-Umschaltplatine

V 22.02.07