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Das Netzgerät QJ1502C erweitern


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Erweiterung QJ1502C

Das QJ1502C ist ein einfaches Netzgerät für den Anfänger in Elektronik:

  • Spannung einstellbar von 0V bis 15V (tatsächlich 16V)
  • Strom einstellbar von 0mA bis 2A (tatsächlich 2,2A)
  • geringe Störspannungen
  • digitale Anzeige vom Spannung und Strom

Beim Einsatz ergeben sich einige Nachteile:

  • Einstellung der Spannung ist nicht einfach (fummelig)
  • Es kann leicht eine zu hohe Spannung insbesondere für Digitalschaltungen eingestellt werden.
  • Einstellung des Stroms ist nicht einfach (fummelig)
  • Wir benötigen aber meistens eine Begrenzung auf wenige mA.
  • Der maximale Strom kann nur beim Kurzschluss des Ausgangs eingestellt werden.

Hier werden ein paar Änderungen am Gerät vorgestellt:

  • Umschaltung der Spannungsbereiche zwischen 6V und 15V
  • Die 6V sind wichtig, damit digitale Bauelemente nicht versehentlich überlastet werden können.
  • Umschaltung des Strombereichs zwischen 200mA und 2A

Umschaltung des Spannungsbereichs

Spannungsbereiche lassen sich einfach umschalten.

Wir müssen beachten, dass die maximale Ausgangsspannung des QJ1502C im Leerlauf über 16V liegen kann.

Im QJ1502C wird mit dem oberen Potentiometer die Spannung eingestellt.

Dieses Potentiometer ist 10kΩ. Wenn wir vor das Potentiometer einen geeigneten Widerstand schalten, können wir den Spannungsbereich einfach einschränken. Ein Widerstand von 16kΩ sorgt dafür, dass eine Spannung zwischen 0V und 6V eingestellt werden kann. Wenn wir diesen Vorwiderstand mit einem Schalter überbrücken, können wir leicht zwischen 6V und 16V umschalten.

Mit einem zweipoligen Schalter können wir eine LED einschalten, die den Spannungsbereich anzeigt.

Umschaltung des Strombereichs

Die Umschaltung des Strombereichs ist nicht ganz so einfach wie bei der Spannung.

Der Strom wird über einen Widerstand in der Plusleitung zum Ausgang gemessen. Der Shuntwiderstand beträgt etwa R2000=0,05Ω.

Die 0,13Ω werden für 2A Ausgangsstrom benötigt. Für 0,2A kämen wir mit 1,3Ω aus.

Für 0,2A schalten wir einfach einen Widerstand von R200=0,5Ω-0,0,05Ω=0,45Ω in Reihe zu R2000.

Der Widerstand R200 wird über einen Schalter kurzgeschlossen, wenn 2A fließen sollen.

Bleibt der Widerstand R200 für die 200mA. Einen Widerstand von R200=9,45Ω ist natürlich nicht zu kaufen. Wir müssen also unseren R200 justieren.

Wir lösen das Problem durch zwei parallele Festwiderstände und ein paralleles Trimmpotentiometer, mit R201=1Ω R202=1,6Ω und R204=10Ω.

Wenn das Trimmpoti auf 0Ω eingestellt würde, würde ein Strom bis zu 2A durch das Trimmpoti fließen und es brennt durch. Wir schützen das Trimmpoti durch einen Widerstand von R3=2,2Ω.

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Bild 1: Schaltung des Umschalters für den Strom

Für das Trimmpoti wird ein Spindelpoti mit 10Ω und 0,5W gewählt. Der zweipolige Schalter wird benutzt, um den Dezimalpunkt in der Anzeige des QJ1502C umzuschalten.

Zusammenfassung

Wir fassen die Schaltung für Umschaltung der Spannungs- und Strombereiche sowie den Kurzschluss mit MOSFET zusammen.

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Bild 2: Schaltung Umbaus

Die Schaltung in Bild 2 enthält links die Schaltung für den Umbau mit den Schaltern für Spannung und Strom. Der rechte Teil enthält oben den Strom-Umschalter. Der Strom-Umschalter kann einfach auf einer kleinen Lochrasterplatine aufgebaut werden.

Umbau des QJ1502C

Das QJ1502C enthält drei Platinen.

  • eine große Platine an der Frontseite mit der Anzeige-Elektronik und den Reglern.
  • eine kleine Platine an der Frontseite mit den Anschlussbuchsen, dem Shuntwiderstand und drei Kondensatoren.
  • eine Platine an der Rückseite mit dem Leistungssteller, den Gleichrichtern und dem Ladekondensator.

Wir müssen an allen drei Platinen kleine Veränderungen vornehmen.

Platine der Frontseite

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Bild 3: Die Platine der Frontseite

Links oben befindet sich das Potentiometer für Einstellung der Spannung. Für die Umschaltung zwischen 6V und 16V müssen wir die untere Verbindung zwischen dem Poti und dem Board auftrennen. Hier werden der Schalter und der Vorwiderstand zwischengeschaltet.

Nach der Änderung für die Umschaltung der Strombereiche kann es nötig sein, die Anzeige für den Strom neu zu justieren. Hierzu wird das markierte Trimmpoti verwendet.

Bei der Anzeige im 200mA-Bereich wird kein Dezimalpunkt in der Anzeige benötigt. Wir löten die Brücke an der markierten Stelle aus und verbinden die beiden Lötpunkte mit dem zweiten Schalter für die Umschaltung der Strombereiche.

Platine mit Anschlussbuchsen

Die Platine an der Frontseite mit den Anschlussbuchsen ist mit zwei Schrauben befestigt. Auf der Unterseite befindet sich der Shuntwiderstand.

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Bild 4: Bauteilseite der Platine mit den Anschlussbuchsen

In Bild 4 befindet sich der Shuntwiderstand R57 links. Der Shuntwiderstand wird unser R5.

An der Platine (Anschluss-Platine) mit den Anschlussbuchsen sind einige Leitungen neu zu verleegn.

Platine mit dem Leistungssteller

Die Platine mit dem Leistungssteller befindet sich an der Rückseite des QJ1502C. Wir greifen dort eine Spannung +Utr ab, mit der wir die LED-U betreiben.

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Bild 5: Platine mit dem Leistungssteller

In Bild 5 sind zwei Anschlüsse der Gleichrichterdioden zu +Utr markiert. Dieser Anschluss ist vorsichtig zu behandeln, weil +Utr die höchste Spannung und den höchsten Strom im Gerät liefert.

Einbau der Schalter und LED

Die Schalter werden in der Front des QJ1502C eingebaut. Die LEDs werden neben die Schalter eingesetzt.

Die Schaltung ist einfach. Allerdings sollten wir Vorsicht walten lassen, weil fehlerhafte Anschlüsse fatale Folgen haben können.

Inbetriebnahme

Die einzelnen Umbauten werden am besten Schritt für Schritt vorgenommen.

Attention attention

Ausschalten nicht vergessen

  • Vor jedem Schritt des Umbaus wird das QJ1502C ausgeschaltet und der Netzstecker gezogen.
  • Wer es nicht beachtet, wird dafür zahlen.

1. Umschaltung der Spannung.

  • Das QJ1502C ausschalten.

Dieser Umbau ist relativ einfach. Die Verbindung des Potis wird an der in Bild 7 gezeigten Stelle unterbrochen. Die Leitungen zum Schalter SW-U werden gelegt. Der Widerstand R1 wird einfach über die Anschlüsse gelötet.

Vor dem endgültigen Einbau von R2 sollte überprüft werden, ob die reduzierte Spannung im gewünschten Bereich von 6V bis 6,2V liegt.

Da das Poti im QJ1502C von den nominellen 10kΩ abweichen kann, kann es sein, dass der Spannungsbereich für 6V außerhalb des gewünschten Bereichs von 6V bis 6,2V liegt. Die maximale Spannung sollte nicht über 6,5 liegen, da damit die maximal zulässige Betriebsspannung von Digitalbausteinen nicht überschritten wird. Gegebenenfalls wird einfach der Widerstand R2 um eine E24-Stufe kleiner oder größer gewählt (15kΩ oder 18kΩ).

  • Das QJ1502C wieder einschalten.

Die Spannung muss im 6V-Bereich zwischen 0V und 6V einstellbar sein und darf nicht über 6,5V liegen.

Im vollen Bereich kann die Spannung zwischen 0V und 16V eingestellt werden.

  • Das QJ1502C ausschalten.

Den Widerstand R2 fest einbauen.

Für die LED-U muss eine Leitung zur Platine mit dem Leistungssteller gelegt werden. Der Widerstand R1 an +Utr wird am besten unmittelbar an einen der Anschlüsse der Gleichrichter gelötet und mit Schrumpfschlauch isoliert. Die Leitung führt dann zur Anode der LED-U. Die Kathode wird über eine Leitung an den Minus-Pol der Anschlussbuchsen geführt.

Die LED-U leuchtet, wenn eine hohe Spannung bis 16V möglich ist.

2. Umbau des Strombereichs

  • Das QJ1502C ausschalten.

Der Shuntwiderstand wird aus der Anschlussplatine ausgelötet und in die kleine Lochraster-Platine für den Umschalter für den Strom (R5) eingelötet.

Die von der Platine Leistungssteller kommende rote Leitung wird an der Anschluss-Platine abgelötet und wie Bild 2 zeigt zum Schalter für die Strombereiche geführt. Von dort wird eine Leitung zum Anschluss J200 geführt. Der Ausgang des Schalters wird mit einer 2,5mm² Litze mit dem Anschluss J2000 verbunden. Wir vergessen nicht, die Anschlüsse am Schalter mit Schrumpfschlauch zu isolieren. Die Leitungen für den Dezimalpunkt werden später angeschlossen.

Anstelle der roten Leitung auf der Anschluss-Platine wird eine Leitung zum Anschluss I202 gelegt. Schließlich muss der Anschluss J4 (U+) über eine 2,5mm² Leitung mit U+ auf der Anschluss-Platine verbunden werden.

Damit ist die Umschaltung des Strombereichs realisiert.

  • Bevor wir das QJ1502C einschalten, überprüfen wir unseren Aufbau.

Ohne Last können wir die Spannung zwischen 0V und 6V bzw. 16V einstellen.

Wir stellen am besten eine kleine Spannung um 2V ein und schließen den Ausgang kurz. Je nach Stellung des Potis für den Strom zeigt das QJ1502C einen Strom an.

Wenn wir jetzt mit dem Schalter SW-I zwischen 2A und 200mA umschalten, sollte sich die Anzeige nicht ändern. Eigentlich wird die Spannung an den Widerständen zur Strommessung angezeigt.

Den tatsächlichen Strom müssen wir mit einem Amperemeter am Ausgang messen.

Wenn unsere Schaltung korrekt ist, muss das Amperemeter im 200mA-Bereich ungefähr ein zehntel des Wertes im 2A-Bereich anzeigen.

Einstellung des Stroms

Mit geschlossenem Schalter SW-I für 2A wird der Ausgang mit einem Amperemeter kurzgeschlossen. Mit dem Regler des QJ1502C für den Strom wird ein Wert von etwa 2A eingestellt. Die Anzeige des Amperemeters sollte mit dem vom QJ1502C angezeigten Strom identisch sein. Falls die Anzeigen abweichen kann mit dem in Bild 7 markierten Poti die Anzeige des QJ1502C nachreguliert werden.

  • Im 200mA-Bereich zeigt das QJ1502C den Strom noch mit falschem Dezimalpunkt an.

Die 200mA-Anzeige wird bei geöffnetem Schalter SW-I justiert. Der Strom in der Anzeige des QJ1502C wird mit dem Trimmpoti R8 auf den Wert eingestellt, den das Amperemeter anzeigt.

Jetzt sorgen wir dafür, dass der Dezimalpunkt korrekt ist.

  • Das QJ1502C ausschalten.

Wir löten Brücke DP2 (in Bild 7) aus. Die beiden Anschlüsse werden mit dem Schalter SW-I verbunden. Die beiden Lötstellen am Schalter werden gut mit Schrumpfschlauch isoliert.

Kontrolle:

Das Amperemeter zeigt am Ausgang 200mA an und in der Anzeige des QJ1502C ist kein Dezimalpunkt. Bei 2A zeigt das QJ1502C einen Dezimalpunkt.

  • Wenn wir den Bereich bis 2A eingestellt haben, wird ein Dezimalpunkt angezeigt und wir messen Ampere.
  • Wenn wir den 200mA-Bereich eingestellt haben, wird kein Dezimalpunkt angezeigt und wir messen Milli-Ampere.