Labornetzgerät
Was brauchen wir?
Seit Jahren hat der Autor
- keine Spannungen über 15 V,
- bei 5 V nicht mehr als 5 A,
- bei 12 V nicht über 1,5 A und
- meist bei 5 V wenige mA < 100 mA
benötigt, aber
- fast immer eine elektronische Sicherung verwendet.
Elektronische Sicherung
Eine elektronische Sicherung ist unerlässlich.
- Der maximale Strom ist einstellbar.
- Wird dieser überschritten,
- wird die Stromversorgung abgeschaltet
- oder der Strom wird begrenzt.
- Der Strom muss auf wenige mA (20 mA) einstellbar sein.
Empfehlung
- Für wenig Geld gibt es das ausreichende QJ1502 C.
- Später oder alternativ
- das optimale KORAD U202.
- Siehe Empfehlung.
- Zum Laden von Akkus braucht man kein teures Labornetzgerät.
- Ein Ladegerät oder
- ein Gerät aus der Klasse des QJ1502 C reicht völlig aus.
Labornetzgerät mit elektronischer Sicherung
Labornetzgeräte mit elektronischer Sicherung sind etwas teurer. Die meisten Labornetzgeräte sind für zu hohe Ströme und Spannungen ausgelegt.
Aber wir brauchen eine elektronische Sicherung, die schon bei kleinen Strömen von wenigen Milliampere abschaltet. Der Strom muss natürlich einstellbar sein. Wir benötigen jedoch lediglich 5 V und einige Hundert Milliampere. Meist wird eine Stromregelung angeboten. Je nach Belastung begrenzt das Labornetzgerät die Spannung oder den Strom auf einen eingestellten Wert. Dies ist in den meisten Fällen eine gute elektronische Sicherung. Es ist wünschenswert, dass der Ausgang des Netzgeräts auch bei Überlast abgeschaltet werden kann.
Die elektronische Sicherung muss so schnell reagieren, dass die angeschlossene Schaltung nicht beschädigt wird.
Anforderungen an das Netzgerät
Labornetzgeräte sind häufig für hohe Leistungen ausgelegt, z. B.:
- 16 V / 5 A
- 27 V / 3 A
- 32 V / 5 A
Die Ausgangsspannung kann von 0 V bis zum Maximalwert eingestellt werden.
Ärgerlich ist dagegen,
- dass die Strombegrenzung einfacher Labornetzgeräte nur sehr grob auf kleine Ströme einstellbar ist,
- die eingestellte Strombegrenzung nicht unmittelbar angezeigt wird und
- nur sehr umständlich eingestellt werden kann (beispielsweise durch Kurzschließen des Ausgangs).
- Der Strom muss per Regelknopf und nicht per Schraubendreher einstellbar sein.
Arbeiten mit Labornetzgeräten
Im Praktikum Arbeiten mit dem Labornetzgerät wird beschrieben, wie wir mit einem Labornetzgerät
- Versuche durchführen,
- selbstgebaute Geräte in Betrieb nehmen oder
- Fehler in Geräten suchen.
Wir brauchen:
- Ausgangsspannung: 0-15 V,
- Ausgangsstrom: 0-3 A.
- Spannung und Strom sollten sich sowohl grob als auch fein komfortabel einstellen lassen.
- Der Strom muss auf 20 mA einstellbar sein.
- Strom und Spannung sollen gleichzeitig digital angezeigt werden.
- Die Bedienung soll einfach und übersichtlich sein.
- Der Ausgang soll ein- und ausgeschaltet werden können.
Empfehlenswerte Geräte
Empfehlung
Die Sichtung günstiger Angebote von Labornetzgeräten ergibt drei empfehlenswerte Geräte:
-
Das QJ1502 C von Komerci bzw. das LN-1803 C sind mit etwa 40 € sehr günstig.
Sie haben gute elektrische Werte, sind aber nicht einfach einzustellen.
- Es handelt sich um brauchbare Einstiegsgeräte.
- Das KORAD U202 (30 V, 5 A) ist mit einem Preis von 65 € das optimale Einstiegsgerät und reicht auch für versierte Elektroniker aus. Es ist bei Reichelt erhältlich.
- Das KA3005D von Korad
- ist ebenfalls ein gutes Einstiegsgerät, das aber fast 90 € kostet.
- Es hat bessere elektrische Werte als das U202.
- Labornetzgeräte, bei denen sich der Ausgang nicht ein- und ausschalten lässt, sind nicht zu empfehlen.
- Wir benötigen keine programmierbaren Netzgeräte.
- Zum Laden von Batterien sind Labornetzgeräte nicht notwendig.
- Siehe auch Vergleich von Labornetzgeräten.
Selbstbau
Der Selbstbau eines Labornetzgeräts ist ein reizvolles Thema.
- Aus Gründen der Personensicherheit ist dies für Einsteiger nicht zu empfehlen.
- Näheres ist unter Argumente gegen das Basteln von 230 V-Netzteilen zusammengefasst.
Kein optimaler Schutz bei kleinen Strömen
Leider bieten alle nachfolgend vorgestellten Labornetzgeräte keinen optimalen Schutz gegen Überlastung bei kleinen Strömen.
- Sie lassen kurzzeitig auch bei Strombegrenzung auf 20 mA hohe Ströme von mehreren Ampere zwar kurzzeitig, aber dennoch für zu lange Zeit fließen.
- Eine externe, selbstgebaute elektronische Sicherung begrenzt besser und schaltet 1000-mal schneller ab.
- Die Netzgeräte sollten mit einer externen elektronischen Sicherung betrieben werden.
QJ1502 C
Das Gerät wird beispielsweise bei Komerci für 39 € angeboten.
Das QJ1502C und das QUATPOWER LN-1803 C repräsentieren eine Klasse von einfachen Labornetzgeräten mit vergleichbaren Eigenschaften.
Sie unterscheiden sich durch:
- die maximale Ausgangsspannung und
- den maximalen Ausgangsstrom.
- Der maximale Ausgangsstrom kann entweder bei kurzgeschlossenem Ausgang oder während des Betriebs eingestellt werden.
- Einige Geräte verfügen über zusätzliche Potis für die Feineinstellung.
- 0 - 15 V
- 0 - 2 A
- Spannung und Strom sind mit zwei 270 °-Potis einstellbar.
- Die Einstellung von Spannung und Strom ist jedoch schwierig.
- Der maximale Strom kann bei kurzgeschlossenem Ausgang voreingestellt werden
- und natürlich im Betrieb verändert werden.
- Der Ausgang ist nicht schaltbar (nur das Gerät selbst über den Netzschalter).
- Die Anzeige von Ausgangsspannung und -strom erfolgt mit ausreichender Genauigkeit.
- Die Störspannung ist mit 4 mVss sehr gering.
- Die Isolation vom Stromnetz ist mit 40 mV gut.
- Die Strombegrenzung hat eine ausreichende Reaktionszeit von 1ms.
- Die Lastausregelung ist ebenfalls gut.
- Der Preis von 39 € ist angemessen.
- Ein Einsteiger kann mit dem günstigen Netzgerät QJ1502C nichts falsch machen.
- Es kann später als Zweitgerät verwendet werden.
QUATPOWER LN-1803 C
Das QUATPOWER LN-1803 C ist eine etwas leistungsstärkere Variante des QJ1502C. Es beruht auf der gleichen Elektronik.
Das QUATPOWER LN-1803 C wird bei Pollin für z.Z. unter 40 € angeboten.
Das QUATPOWER LN-1803 C hat vergleichbare Eigenschaften wie das QJ1502C, aber:
- 0 - 18 V,
- 0 - 3 A und
- einen temperaturgesteuerten Lüfter.
KORAD U202
Das Gerät wird z. B. bei Reichelt für 64,99 € angeboten.
Es ist einfach zu bedienen und bietet alles, was man braucht.
Das U202 ist ein primär getaktetes Schaltnetzgerät.
Es hat gute elektrische Werte.
- Die Fehlerspannung vom 230 V-Netz ist dabei eine Ausnahme.
- Die Fehlerspannung lässt sich leicht reduzieren:
- Wird ein Kondensator zwischen einem Ausgang und dem Anschluss GND geschaltet, beträgt die Spannung statt 3 V~ nur noch 350 mV~.
- Mit je 100 nF zu beiden Ausgängen beträgt sie sogar nur 120 mV~.
- Wenn die Strombegrenzung auf kleine Werte eingestellt ist, läuft die Ausgangsspannung sehr langsam hoch:
- z. B. bei 10 mA von 0 V auf 10 V in 5 Sekunden.
- 0-30 V
- 0-5 A
- Digitale Spannungsanzeige mit 10 mV Auflösung.
- Digitale Stromanzeige mit 1 mA Auflösung.
- Digitale Anzeige der abgegebenen Leistung mit 0,1 W Auflösung.
- Die Einstellung von Spannung und Strom erfolgt über drei Drehgeber – keine Potis.
- Regler Spannung grob:
- per Knopfdruck 10 V- oder 1 V-Schritte
- Regler Spannung fein:
- per Knopfdruck 100 mV- oder 10 mV-Schritte
- Regler Strom:
- per Knopfdruck 1 A-, 100 mA-, 10 mA- oder 1 mA-Schritte
- Der Ausgang kann über die Taste ON/OFF ein- und ausgeschaltet werden.
- Die Ausgangsleistung wird dann in Watt angezeigt oder „-OFF“.
- Bei abgeschaltetem Ausgang werden die Sollwerte für Spannung und Strom angezeigt und
- bei eingeschaltetem Ausgang die aktuellen Werte.
- Bei eingeschaltetem Ausgang können Spannung oder Strom über die Regler eingestellt werden.
- Es wird dann der Sollwert der Spannung bzw. des Stroms angezeigt. Der andere Wert (Strom bzw. Spannung) ist der aktuelle.
- Der Überstromschutz wird über die Taste OCP ein- und ausgeschaltet.
- Um den Überstrom einzustellen, die Taste OCP drei Sekunden lang betätigen und mit dem Stromregler einstellen.
- Der Zustand des Geräts wird übersichtlich angezeigt:
- Ausgang ein/aus (Ausgangsleistung in Watt / „-OFF“).
- Spannungsregelung, konstante Spannung (C-V).
- Stromregelung, konstanter Strom (C-C).
- Automatische Umschaltung zwischen C-V und C-C.
- Überstromschutz ist eingeschaltet (OCP).
- Wenn der Überstromschutz ausgelöst hat, blinkt OCP und der Ausgang ist „-OFF“.
- 2 x USB-A-Anschlüsse (24 W).
- Intelligente, temperaturgesteuerte Belüftung.
- Varianten:
- KORAD U202 0 - 30 V, 0 - 5 A, 150 W
- KORAD U203 0 - 30 V, 0 - 10 A, 300 W
- KORAD U205 0 - 60 V, 0 - 3 A, 180 W
- KORAD U206 0 - 60 V, 0 - 5 A, 300 W
KA3005D
Das Gerät wird z. B. bei Reichelt für 89,00 € angeboten.
Das KA3005D ist ein Lineargerät mit 50 Hz-Netztransformator.
- Es weist geringe Störspannungen und
- gute Reaktionszeiten auf.
- 0-30 V
- 0-5 A
- Digitale Spannungsanzeige mit 10 mV Auflösung.
- Digitale Stromanzeige mit 1 mA Auflösung.
- Die Einstellung von Spannung und Strom erfolgt über ein Drehrad – kein Poti.
- Die Einstellung lässt sich auf vier Feinheitsstufen (Dezimalstellen) einfach vornehmen.
- Die Feinheitsstufen werden per Taster umgeschaltet,
- ebenso wie Spannung / Strom.
- Der Ausgang kann über die Taste OFF/ON ein- und ausgeschaltet werden.
- Dann leuchtet die Anzeige OUT.
- Bei abgeschaltetem Ausgang werden die Sollwerte angezeigt und
- bei eingeschaltetem Ausgang die aktuellen Werte.
- Die Sollwerte lassen sich bei abgeschaltetem Ausgang einstellen.
- Bei eingeschaltetem Ausgang können Spannung oder Strom eingestellt werden.
- Es wird dann der Sollwert der Spannung bzw. des Stroms angezeigt. Der andere Wert (Strom bzw. Spannung) ist der aktuelle.
- Bis zu fünf Einstellungen lassen sich speichern (M1-M5).
- Der Überstromschutz wird über die Taste OCP ein- und ausgeschaltet.
- Dann ist der eingestellte Strom die Schwelle, bei der der Ausgang über den Überstromschutz abgeschaltet wird.
- Der Überstromschutz ist nur sinnvoll bei Betrieb als Konstantspannungsquelle (C-V).
- Der Überspannungsschutz wird über die Taste OVP ein- und ausgeschaltet.
- Dann ist die eingestellte Spannung die Schwelle, bei der der Ausgang über den Überspannungsschutz abgeschaltet wird.
- Der Überspannungsschutz ist nur sinnvoll bei Betrieb als Konstantstromquelle (C-C).
- Die Bedienung des Geräts kann gesperrt werden (LOCK).
- Der Zustand des Geräts wird übersichtlich angezeigt:
- Ausgang ein / aus (OUT)
- Spannungsregelung, konstante Spannung (C-V)
- Stromregelung, konstanter Strom (C-C)
- Der Überspannungsschutz ist aktiviert (OVP)
- Wenn der Überspannungsschutz ausgelöst hat, wird der Ausgang (OUT) abgeschaltet.
- Der Überstromschutz ist aktiviert (OCP)
- Wenn der Überstromschutz ausgelöst hat, wird der Ausgang (OUT) abgeschaltet.
- Das KA3005D hat nur ein Manko:
- Der Lüfter rumort ein wenig, ist aber nicht nervig.
- Das KA3005DS ist die programmierbare Version.
Alternativen
Leider hat die Sichtung der angebotenen Geräte keine wirklichen Alternativen zu den oben vorgestellten ergeben.
- Ein Einsteiger kann mit dem günstigen Netzgerät QJ1502C nichts falsch machen.
- Empfehlung: Zuerst das QJ1502C kaufen und später das KORAD U202.
- Dem ambitionierten Einsteiger kann das KORAD U202 empfohlen werden.
- Vergleichbare oder bessere Geräte sind teurer.
- Netzgeräte über 50 € können in Preis/Leistung nicht mit dem QJ1502C oder KORAD U202 mithalten.
Finger weg
Es werden vielfach Geräte unter dem Namen DPS XXXX angeboten.
Sie haben ein hübsches Interface und auf den ersten Blick ansprechende Daten.
- Die Anzeige ist winzig und für einen Laboraufbau zu klein.
- Die Bedienung erfolgt über Menüs.
- Das DPS3003 zeigt bei der dynamischen Lastausregelung ein Verhalten, das auch im Labor von Einsteigern nicht akzeptiert werden sollte.
- Das allein ist schon ein Ausschlusskriterium.
- Es wird außerdem ein Netzteil benötigt, das aus der 230 V-Netzspannung die benötigte Gleichspannung erzeugt.
- Die angebotenen Schaltgeräte haben eine hohe bis sehr hohe Spannung gegen Erde und das ist auch für das Labor eines Bastlers ein No-Go.
- Lediglich Notebook-Netzteile von Lenovo sind ausreichend gut.
- Ein selbstgebautes Trafo-Netzteil macht den Preisvorteil wieder wett.
- Näheres im Vergleich von Labornetzgeräten.
Elektronische Sicherung
Eine einfache elektronische Sicherung ist beim Arbeiten mit empfindlichen Bauelementen oder Geräten (z. B. Raspberry Pi) sehr zu empfehlen.
- Alle hier vorgestellten Labornetzgeräte reagieren viel zu langsam.
- Eine selbstgebaute elektronische Sicherung ist 1000-mal schneller.
-
Wer es nicht glaubt:
Aus Schaden wird man klug.