Project start: January 2015
300W Netzteil
Für ein LiPo Ladegerät, den Turnigy Reaktor, brauchte ich ein Netzteil, welches auch 300W liefern kann.
Fündig geworden bin ich in alten LAN-Switches, welche je ein 5V 20A Netzteil eingebaut hatten. Drei davon in Reihe machen 15V bei 20A, was exakt 300W ergibt.
Was allerdings noch fehlt ist ein Gehäse.
Mit einer Skizze in der Hand bin ich Aluminiumbleche und Profile kaufen gefahren.
Eines der Bleche bildet die Bodenplatte, auf welche die drei Netzteile geschraubt werden. Die Lochabstände hab ich durch durchdrücken auf ein aufgelegtes Papier ermittelt. Einscannen und ausdrucken ist ebenfalls ein guter Tipp.
Untendrunter kommen drei Quadratprofile. Von oben mit PC-Gehäuseschrauben in das Profil eingeschraubt.
Als Deckel dient später ein als U gebogenes Weißblech.
Die Haken an beiden Enden greifen unter die äußeren Aluprofile, sodass das Blech erst an den Seiten leicht gebogen werden muss, um es abzunehmen.
Um das Blech an den Seiten zu fixieren wird es nicht festgeschraubt, sondern durch zurechtgebogene L-Profile gehalten. Schwer zu beschreiben, eventuel sind die Bilder später eine bessere Beschreibung.
In die Rückwand kommen die Kaltgerätebuchse und zwei 60er 5V Lüfter. Die Löcher dafür sind CNC gefräst.
Auf der Vorderseite werden die 4mm Bananenbuchsen eingebaut. Insgesamt vier Stück, als Abgriff jeder Spannung. Also Masse, 5V, 10V, 15V.
Die Erdung der Kaltgerätebuchse ist an alle Netzteile angeschraubt und zusätzlich an die Bodenplatte. Weiterhin hab ich ein reststück Plastikverpackung zurechtgebogen, als Abdeckung für die Netzspannung.
Hier die zuvor erwähnten L-Profile, welche das Blech an den unteren Seiten einklemmen.
Die Lüfter auf der Rückseite ziehen Luft aus dem Gehäse heraus. Durch sechs Lüftungsschlitze auf der Vorderseite strömt Luft nach.
Da die zwei Lüfter auf Dauerbetrieb doch etwas laut sind, soll eine temperaturgesteuerte Lüfterregelung diese nur ab einer einstellbaren Schwelle einschalten, darunter drehen sie sich nur Langsam. Den Schaltplan dient nur der Vollständigkeit. Bitte nicht nachbauen, da er eher so "works for me" aufgebaut ist.
Jetzt wirds fancy! Irgendwie wollte ich mir wohl Arbeit machen und hab mich dazu entschlossen, diverse LED Anzeigen in die Front einzubetten.
Die Symbole sind mit einem 0.75er Bohrer Loch für Loch mithilfe einer CNC gebohrt.
Den GCode hab ich mittels eines Quick'n'Dirty Pythonscripts aus einem Bild generiert, da die Programme wie "Halftoner" für meinen Anwendungsfall nicht zu gebrauchen waren.
Von hinten werden die Löcher von LEDs angestrahlt.
Links neben den Anschlussterminals jeweils ein Batteriesymbol als Metapher für das entsprechende Netzteil dahinter.
Unten links kein Kleeblatt, sondern ein Lüfter. Sobald die Temperatur den Schwellwert der Lüftersteuerung überschreitet leuchtet diese Anzeige auf.
Um auch noch grob abschätzen zu können, wieviel Strom da gerade so fließt dient ein Dot-Display in 2A Schritten.
Den Bargraph im Dotmode hab ich mit einem LM3916 (LM3914 und LM3915 gehn auch) Dot/Bar Display Driver realisiert.
Dem
Datenblatt des LM3916 ist auf Seite 2 der Grundschaltplan und die Formeln für Referenzspannung V
Ref und LED Strom I
LED zu entnehmen.
Meine Schaltung betreibe ich mit etwa 10V (von zwei der drei Netzteile). Da ich keine Spannung sondern den Strom messen möchte, also den Spannungsabfall über einen Shunt, ist diese zu messende Spannung eher gering (maximal 300mV um die Verluste am Shunt gering zu halten). Da ich nicht weiß wie der LM3916 sich bei solch geringen Spannungen verhält schalte ich diesem einen LM358 Opamp als
nichtinvertierenden Verstärker vor. Dieser liefert dann von 0 bis etwas weniger als die Versorgungsspannung (10V), also etwa 9V.
Der LM3916 soll also einen Spannungsbereich von 0 bis ca. 9V über alle 10 LEDs darstellen. Dazu ein paar Widerstandswerte für R1 und R2 in die Formeln geworfen, bis I
LED bei maximal 20mA und V
Ref bei maximal 9V lag.
R1=1k, R2=3k3. Macht: I
LED=18mA, V
Ref=5,9V. Da "REF OUT" wie in Figure 1 des Datenblatts direkt mit R
HI verbunden ist, ist V
Ref auch das Spannungsniveau, bei dem die oberste LED leuchtet.
Der Operationsverstärker verstärkt mit einem Faktor von knapp 70. Da der Shunt, sowie die anderen Widerstandswerte nur geschätzt sind braucht es noch ein Poti zwischen Opamp und LM3916, um den Pegel etwas einstellen zu können.
Für die paar Bauteile reicht locker ein stück Lochrasterplatine. Die LEDs strahlen seitlich in kleine aus dünnem Alublech zusammengeklebte Kammern hinter den gebohrten Zahlen. Der weiße Schaumstoff dient nur als Diffusor, um das Licht der Superhellen Weißen, Bernstein und Roten LEDs besser zu verteilen.
Die Batteriesymbole werden von drei superhellen Grünen LEDs bestrahlt, die jeweils an die zugehörige Spannungsquelle angeschlossen sind. Sollte also eines der Netzteile ausfallen leuchtet die entsprechende LED nicht mehr.
Hier zu sehen zwischen zwei Lüsterklemmen mehrere Lagen Widerstandsdraht als Shunt. Der Widerstandswert liegt irgendwo bei 10 Milliohm.
Der Shunt ist zwischen negativen Pol des "untersten" Netzteils und dem entsprechenden schwarzen "Masse"-Terminal eingebaut, da dort normalerweise der gesamte Strom fließen wird egal ob 5V, 10V oder 15V abgegriffen werden.
Vom Shunt (an der Seite des Terminals) geht die "Messleitung" dann zum Opamp auf der Platine mit dem LM3916.
Um die Anzeige grob zu kalibrieren brauchte ich einen Verbraucher der auch die vollen 20A ausreizen kann. Also an den 300W Lipocharger zwei Lipos Parallel angestöppselt und zuerst mit etwa 8.5A geladen, das macht bei 10V Eingangsspannung am Lader 10A Strom. Mit einem Schraubenzieher am Poti zwischen Opamp und LM3916 kann dann herumgedreht werden, bis die richtige LED der Anzeige leuchtet.
Dann kurz nochmal testen ob die letzte 20A LED auch ab knapp 19A aufleuchtet, passt!
Die zwei vorderen Netzteile liegen aufgrund der Anordnung leider nicht im Luftstrom der beiden hinteren Lüfter. Da ich in Zukunft auch über eine Stunde 300W entnehmen möchte wollte ich kein Risiko eingehen und hab zwei 40er Lüfter direkt an die besagten Netzteile montiert.
Und das wars auch schon.
Hier mal ein paar Bilder ohne Deckel:
Und mit Deckel:
Der Blechdeckel ist an den inneren Ecken mit etwas Schaumstoff beklebt, damit er nicht an den Aluprofilen rappelt.
Hier auch mal mit etwas Last, die Stromanzeige ist nicht ganz exakt reicht mir aber zum Abschätzen aus und sieht geil aus.
