Elektronica / Elektra

 

___________________DIT IS MIJN
________________________________WATERELEKTRONICA
_______________________________________________________PAGINA
 
In de watersport ben ik bekend onder de naam
"PIET IJZERBOUT HEIJN"
 
Op deze website staan en komen een aantal handige elektronische schakelingen

Een aantal van deze schakelingen bouwden we in de kantine van de watersport vereniging. Elke donderdag in de winterperiode hielden we daar een elektronica hobby avond. Iedereen kon zijn kapotte elektronica of elektra meenemen en dan werd gekeken of het te repareren was. De nieuwe schakelingen werden gebouwd van zogenaamde SCRAPHEAP onderdelen. Deze onderdelen kwamen van oude printplaten en moesten door de hobbyisten er zelf afgehaald worden. Sommige hadden hiervoor geen geduld. In ons midden hadden we een loodgieter die iets aan het bouwen was waar relais voor nodig waren. Het duurde hem te lang om alle gaatjes van de oude print met een tinzuiger leeg te zuigen. Op een avond kwam hij met een complete brander met gasfles op de hobbyavond om de relais er met de brander af te stoken. Die avond zijn we allemaal met hoofdpijn naar huis gegaan door de luchtverontreiniging in het clubhuis. Er is daarna nooit meer met een brander gewerkt.
Mijn collega Anton heeft een toerenteller ontwikkeld en de software geschreven. Deze toerenteller is door een aantal hobbyisten gemaakt en zelf heb ik er ook één. Hij werkt perfect. De schakeling is niet zo moeilijk om te bouwen, maar vraagt wel wat geduld.

De onderstaande schakelingen staan op deze website:

1e Isolator voor schepen
2e Master Slave schakelaar voor schuurmachine
3e Vloeistofmelder
4e Toerenteller
5e Omvormer afschakelen bij gebruik walstroom
6e Tiptoets lichtschakelaar op gelijkspanning

Elektronica diversen:

1e Weerstand tabel
2e Statische elektriciteit
3e Tabellen Formules
4e Victron Atlas reparatie

5e Nasa windmeter reparatie

Natuurlijk zijn de schakelingen ook voor andere doeleinden te gebruiken


Het bouwen is natuurlijk op eigen risico.

MASTER SLAVE SCHAKELING


Een paar jaar geleden werd bij wet geregeld, dat het stof wat bij het schuren van verf vrijkomt, opgevangen moet worden.

 

Ik ben begonnen met het gebruiken van een stofzakje aan mijn schuurmachine, maar ook dan heb je nog vrij veel stof, als je bijvoorbeeld een geplamuurde plek gaat schuren. Het werken met een stofzuiger die aan de schuurmachine gekoppeld wordt, geeft een veel beter resultaat. Ik kreeg alleen een hekel aan het steeds af moeten zetten van de stofzuiger als ik even iets anders moest doen. Soms sta je op een steiger en staat de stofzuiger op de grond en moet je steeds van de steiger af om hem aan en af te zetten. Tevens kost het redelijk veel stroom als de stofzuiger constant moet blijven draaien.

Omdat ik in die tijd een hobbyavond bij watersport vereniging Piet Heijn organiseerde en er op deze avond wat eenvoudige schakelingen gebouwd konden worden, heb ik een eenvoudige master slave schakeling ontworpen. Deze schakeling zorgt er voor, dat de stofzuiger gaat draaien als de schuurmachine wordt aangezet en tevens dat de stofzuiger stopt als de schuurmachine wordt uitgezet. Deze schakeling moest wel zo worden uitgevoerd, dat er geen aanpassingen aan de stofzuiger en schuurmachine moesten gebeuren. Uit deze eisen is de volgende schakeling geboren.


 MASTER SLAVE SCHAKELING


De werking van de schakeling is als volgt:

De '220V~ in' is de aansluiting via een snoer op het lichtnet. Het master blokje is een geaard stopcontact waar de schuurmachine op aangesloten kan worden. Zetten we de schuurmachine aan, dan zal er een stroom gaan lopen door de diodebrug, waardoor er een kleine wisselspanning komt te staan over de vier diodes. Zoals je kunt zien, staan er twee diodes in serie en twee diode sets contra geschakeld. Dit omdat de volledige sinus zowel positief als negatief doorgelaten moet worden. De kleine wisselspanning die over de diodes valt, wordt in de trafo omhoog getransformeerd en met één diode gelijkgericht. Deze gelijkspanning wordt met een condensator gebufferd en stuurt het solidstate relais. De condensator heeft tot doel dat bij het heel even loslaten van de schuurmachine schakelaar de stofzuiger niet direct uitschakelt. Een solidstate relais is een schakeling die contactloos een wisselspanning gecommandeerd door een gelijkspanning schakelt. Door dus een gelijkspanning op het solidstate relais te zetten, schakelt de stofzuiger in die op het slave stopcontact zit. Schakelen we de schuurmachine uit, dan valt ook de gelijkspanning op de ingang van het solidstate relais weg en stopt de stofzuiger.

Diodebrug

Solidstaterelais

 

Op de diodebrug de + en - doorverbinden

aansluitingen op brug


In de tekening is de aarding van de stopcontacten niet meegenomen. Meestal zijn stofzuigers en schuurmachines dubbel geïsoleerd en hebben geen geaard stopcontact nodig.

 

click om te vergroten Kast met eurosnoer aansluiting
 

Voor deze schakeling hebben we een 8 Amp solidstate relais gebruikt, waarmee dan ook een 8 x 220V  = 1760 Watt stofzuiger geschakeld kan worden. We hebben het solidstate relais op een stukje aluminium gemonteerd voor de koeling.

De trafo die we gebruikt hebben was een klein model uit een netadapter die 12volt kon leveren. De diode brug moet de stroom van de schuurmachine aankunnen en 5Amp zal dan ook ruim voldoende zijn.


  click om te vergroten click om te vergroten


De schakeling werkt nu al jaren naar volle tevredenheid. Ik heb wel bij de "Handy Man" een stofzuigerslang van 5 meter gekocht voor de verbinding tussen de stofzuiger en schuurmachine. Ook voor schuurklussen in huis is deze schakeling erg handig.

click om te vergroten Deze foto kreeg ik van Piet Domen die de schakeling ook heeft gebouwd, maar in een andere behuizing.


Pas goed op bij het bouwen en gebruiken van de schakeling.
Er wordt met 220V~ wisselspanning gewerkt en deze spanning is bij geen goed gebruik levens gevaarlijk. Gebruik ook een goede kunstof en waterdichte doos om de schakeling in te bouwen.

Op de volgende site staan een aantal opmerkingen c.q. reacties over deze schakeling

Circuits Online


Veel plezier bij het bouwen.

Piet IJzerbout Hein.

 

KABEL DIKTE

 
Fabriekanten geven dikwijls de dikte van een kabel in AWG aan. Hieronder een omrekentabel naar metrische waarden. Tevens de weerstandswaarde per meter kabel.

Met deze gegevens kunnen we zelf het spanningsverlies over de kabel uitrekenen als we wat aan moeten sluiten.
We moeten bijvoorbeeld een schijnwerper die op de punt van de boot staat van spanning voorzien. De lamp in de schijnwerper is 120Watt. Om de lamp aan te sluiten hebben we een dubbeladerige kabel van 10meter lengte nodig. De spanning op het eind van de kabel mag niet meer dan 5% lager zijn dan de accu spanning.

Gegevens:

Accu spanning 12Volt
Vermogen lamp 120Watt
Lengte kabel 10 meter.

Berekening:
De spanning mag (beter niet) 5% afwijken: is 5% van 12Volt = 0,6 volt.
Dus over de kabel mag hoogstens 0,6 Volt staan. De kabel is 2x10=20meter omdat we een min en een plus kabel hebben.
De stroom door de kabel is op de volgende manier te bereken:
Vermogen 120Watt : Spanning 12Volt = 10Amp.
De maximale weerstand R van de kabel is te berekenen door: R = U : I = 0,6 : 10 = 0,06 Ohm.
We hebben 20 meter kabel, dus de weerstand van een meter kabel mag maximaal 0,06 :20= 0,003Ohm zijn.
Als we in de tabel kijken moeten we minimaal een kabel hebben van 9AWG - 2,91mm - 6,63
mm² - 0,0026 Ohm/m.

OMREKENTABEL VAN AWG NAAR METRISCH
AWG waarde mm mm² Weerstand Ohm/m AWG waarde mm mm² Weerstand Ohm/m
4/0 = 0000 11,6 107 0.000161 20 0,812 0,518 0,0333
2/0 = 00 9,26 67,4 0.000256 21 0,723 0,410 0,042
1/0 = 0 8,25 53,5 0.000323 22 0,644 0,326 0,053
1 7,35 42,4 0,000407 23 0,573 0,258 0,0668
2 6,54 33,6 0,000513 24 0,511 0,205 0,0842
3 5,83 26,7 0,000647 25 0,455 0,162 0,106
4 5,19 21,1 0,000815 26 0,405 0,129  0,134
5 4,62 16,8 0,00103 27 0,361 0,102 0,169
6 4,11 13,3 0,00130 28 0,321 0,0810 0,213
7 3,66 10,5 0,00163 29 0,286  0,0642 0,268
8 3,26 8,36 0,00206 30 0,255 0,0509 0,339
9 2,91 6,63 0,0026 31 0,227 0,0404 0,427
10 2,59 5,26 0,00328 32 0,202 0,0320 0,538
11 2,3 4,17 0,00413 33 0,18 0,0254 0,679
12 2,05 3,31 0,00521 34 0,16 0,0201 0,856
13 1,83 2,62 0,00657 35 0,143 0,0160 1,08
14 1,63 2,08 0,00829 36 0,127 0,0127 1,36
15 1,45 1,65 0,0104 37 0,113 0,01 1,72
16 1,29 1,31 0,0132 38 0,101 0,00797 2,16
17 1,15 1,04 0,0166 39 0,0897 0,00632 2,73
18 1,02 0,823 0,0210 40 0,0799 0,00501 3,44
19 0,912 0,653 0,0264 3/0 = 000 10,4 85 0.000203

De volgende tabel geeft de stroom aan die door een kabel mag lopen:
 
Doorsnede mm² Stroom 1adr kabel Stroom 2adr kabel
1,5 12Amp 10Amp
2,5 17Amp 15Amp
4 23Amp 20Amp
6 30Amp 25Amp
10 41Amp 35Amp
16 54Amp 45Amp
25 71Amp 59Amp
35 86Amp 71Amp
50 106Amp 88Amp

 

Elektro statische ontlading


WAT IS HET?
MEESTAL VOEL JE HET NIET
MEESTAL HOOR JE HET NIET
MEESTAL ZIE JE HET NIET

maar

HET IS ALTIJD OM ONS HEEN
EN ZOU EEN GOED STUK WERK TE NIET KUNNEN DOEN!



                     ESD
electro static discharge                                          ESO elektro statische ontlading



ESD is het plotseling overspringen van statische lading van het ene naar het andere oppervlak. Een paar voorbeelden zijn Bliksem, de schok die u op een droge winterdag voelt als u over een nylon tapijt loopt en daarna de metalen deurknop aanraakt en het knetteren van vonkjes als u kleding uit de droogtrommel haalt.


ESD lijkt ongevaarlijk, maar kan grote schade veroorzaken aan elektronische componenten.


 Om het te voelen is 3500 volt of meer nodig.
Om het te horen is 4500 volt of meer nodig.
    Om de vonk te zien is 5000 volt of meer nodig.

Veel elektronische componenten zijn gevoelig voor schade die te wijten is aan statische ontlading.
Spanningen veel lager dan men kan voelen, horen of zien, kunnen componenten zodanig beschadigen dat zij:
* In het geheel niet meer te gebruiken zijn.
*Zodanig zijn beschadigd dat ze af en toe niet goed meer functioneren. (intermittent fault)


  Component type Indeling van ESD gevoeligheid (Volts)  
       
  VMOS 30 tot 1800  
  MOSFET 100 tot 200  
  JFET 140 tot 7000  
  EPROM 100  
  SAW 150 tot 500  
  OPAMP 190 tot 2500  
  CMOS 250 tot 3000  
  Schottky Diodes 300 tot 2500  
  Film resistors 300 tot 3000  
  Bipolar Transistor 380 tot 7000  
  SCR 680 tot 1000  
  Schotty TTL 1000 tot 2500  

Hoe wordt ESD veroorzaakt?
Een ESD kan slechts plaatsvinden nadat een statische lading is opgewekt. Dat gebeurd gewoonlijk wanneer twee oppervlakken elkaar raken, langs elkaar wrijven of schuiven of van elkaar worden gescheiden. Zoals een schoen die wordt opgetild van het tapijt, een zak die wordt geopend. Een oppervlak plukt de elektronen van het andere oppervlak en wordt negatief geladen. Het andere oppervlak wordt positief geladen. Elk voorwerp heeft een elektrische lading. Die lading is positief als er meer protonen dan elektronen zijn en is negatief als er meer elektronen als protonen zijn. Een voorwerp is neutraal als de protonen en elektronen in evenwicht zijn. Wanneer twee voorwerpen met verschillende lading dicht bij elkaar komen, elkaar raken of tegen elkaar wrijven, kunnen elektronen van het ene naar het andere oppervlak stromen. Die stroom van elektronen is de feitelijke ontlading.

ESD component beschadiging.
10% zijn ZAPS   "DOOD"
90% zijn ZINGS "ZIEK"

ZAPED. Een statische ontlading kan componenten volledig onbruikbaar maken. "DOOD"
Het bord, (Pib) of de machine werkt niet en het probleem is gemakkelijk op te lossen en te verhelpen.

ZINGED. Een statische ontlading kan een component zodanig beschadigen dat het af en toe niet goed werkt. (ZIEK)
De volgende nachtmerries kunnen hierdoor ontstaan:


  *  Werkt af en toe niet, 6dagen, 6 weken of 6 maanden na het incident.
  *  Karakteristieke werking is veranderd.
  *  Komt goed door een diagnose test heen.
  *  Veroorzaakt af en toe fouten, meestal door temperatuur verschillen, vibratie of load variaties.
  *  Komt door alle Bank testen heen en wordt weer in de voorraad opgenomen als een goed bord.

Een component kan worden GEZINGED met slechts 25% van de voltage die nodig is om een ZAP te veroorzaken.

HOE SERIEUS IS HET PROBLEEM?

Het volgende is hier wel het juiste antwoord op.
Veel mensen denken denken dat statisch geen groot probleem is omdat met minimale statische controle methodes het mogelijk is om de storingsratio op 0,5% te houden.
Echter, met b.v. 20 componenten per bord wordt dit 10% foute borden. En met b.v. 5 borden per machine wordt dit een 50% storing ratio.

WANNEER IS EEN STATISCHE LADING AANWEZIG?

Niemand  kan zeker weten dat hij/zij zelf, of de componenten waarmee wordt gewerkt een statische lading hebben.
Maar kleine ladingen tot 100Volt zijn gewoon en grote ladingen tot 35000 Volt kunnen aanwezig zijn.
 

Voorbeelden Een persoon nadat over een karpet is gelopen tot 35000 Volt op droge dag.
    tot 2000 Volt op natte dag.
  Een persoon nadat over een vinyl vloer is gelopen tot 12000 Volt op droge dag.
    tot 400 Volt op natte dag.
  Een persoon op een beklede stoel tot 18000 Volt
  Styrofoam koffie beker tot 5000 Volt
  Plastic soldeer zuiger tot 8000 Volt
  Plastic of Scotch tape tot 5000 Volt
  Vinyl overtrokken notitie boek tot 8000 Volt

Grootte van elektrostatische energie

  ++++++++ Lucht  
    Handen  
    Kattevacht  
    Glas  
    Mica  
    Nylon  
    Wol  
    Lood  
    Zijde  
    Aluminium  
    Papier  
    Katoen  
  Neutraal    
    Staal  
    Hout  
    Harde rubber  
    Nikkel / Koper  
    Messing / Zilver  
    Goud / Platinum  
    Zwavel  
    Polyester  
    Silicone  
  - - - - - - - - Teflon  
       

Het gevaar van ESD neemt nog toe door:
Lage luchtvochtigheid, bepaalde activiteiten zoals lopen, schuiven of rollen in een stoel. (vooral op vloeren voorzien
van een waslaag of een nylon tapijt) De aanwezigheid van kunstoffen.

Drie gewoontes die statische schade kunnen voorkomen.

*  Bent u goed geaard. Draag altijd een polsband. Doe hem het eerst aan en het laatst af.
   De polsband is regelrecht met aarde verbonden.

*  Alleen in/op veilige statische werkruimte mogen borden en componenten worden in en uitgepakt.
   Pak en vervoer in statisch beschermde verpakking.

*  Houdt niet geleiders weg van (statisch beveiligde) werkruimten.
    Pas op voor styrofoam. Ja, zelfs koffie bekertjes.
    Statische kleding kan het werk ruineren.
    Gebruik altijd een antistatische stoel.

Het onder controle houden van statische elektriciteit is ieders zaak.
Verkoper, Fabricage, Magazijn, Vervoer en Gebruiker.

 

ISOLATOR

De tijd dat we een accu aan boord hadden om alleen de motor te starten ligt ver achter ons. Tegenwoordig varen we met een flink gewicht aan accu's om al onze elektrische apparaten te kunnen gebruiken. Regelmatig moeten we het schip met het elektriciteitsnet verbinden om de accu op te laden met een acculader. Het verbinden van het schip met een 220V~ wal stopcontact met randaarde of er nu iemand aan boord is of niet, kan een paar gevaren met zich meebrengen.

Wat zijn deze gevaren: 1e   ELEKTROCUTIE
  2e   ELEKTROLYSE

 Of deze situaties optreden is afhankelijk van de volgende zaken:

 1. Het al of niet geaard zijn van het schip.
 2. Het al of niet zout zijn van het omringende water.

Hieronder een tabel die de invloed van aarding en soort water aangeeft.


 

SOORT WATER ELEKTROCUTIE  ELEKTROLISCHE 
     
wel geaard / zout water gering gevaar hevig
wel geaard /zoet water gering gevaar matig
niet geaard / zout water enig gevaar weinig
niet geaard / zoet water groot gevaar zeer weinig


 Elektrocutie.

Zou het schip (metaal) niet geaard zijn en er ontstaat via een vochtbrug of sluiting een verbinding tussen het lichtnet en het metalen schip, dan is het gevaar voor elektrocutie groot. Heeft de elektrische installatie een aardlekschakelaar, dan is dit onze redding. Maar varend met onze schepen door Europa komen wij zeker de situatie tegen, dat er geen aardlekschakelaar in de walaansluiting zit. Dus het stalen schip aarden en de negatieve klem van het 12/24Volt boordnet aan aarde hangen is geen overbodige luxe. Elektrolyse is het natuurkundige en chemische werkingsprincipe van een accu. Als we twee platen van verschillend materiaal in een vloeistof met een zoutoplossing hangen, ontstaat er een spanningsverschil tussen deze platen. Verbinden we deze twee platen buiten de vloeistof met elkaar, dan zal er een elektrische stroom gaan lopen. Het meest onedele metaal in de vloeistof wordt omgezet tot een onderdeel van de zoutoplossing. Liggen er in de haven twee schepen naast elkaar die alle twee via de aarde van de elektrische wal installatie met elkaar verbonden zijn, zal een van de twee last van corrosie hebben en misschien wel putcorrosie krijgen. Ook kunnen we de situatie hebben, dat we langs een metalen damwand liggen die geaard is. Hebben we te maken met een aluminium schip, dan zal de schipper met deze zaken zeker niet blij zijn.


Zo willen we niet geëlektrocuteerd worden en toch aan een elektriciteitsnet aankoppelen zonder aardlek, dan moeten we het schip aan aarde hangen, maar dan mogen we niet naast een ander schip liggen die ook geaard is, omdat we dan last van elektrolyse hebben.

   



Een Amerikaan met de naam David Smead heeft een oplossing bedacht voor de elektrolyse die ontstaat door de walaarde aan het schip te hangen.

Omdat de spanning van een wateraccu niet meer dan 1 volt is, kunnen we een isolator gebruiken die onder de 1,5volt isoleert en boven de 1,5volt geleidt. Dus bij een lekstoom van het 220volt net is er wel weer een goede aarding en kan een aardlekschakelaar of zekering de hoogspanning uitschakelen.
Deze isolator is zelf te maken voor minder dan 10 Euro. We hebben maar twee onderdelen nodig die tevens gemakkelijk te verkrijgen zijn.

Het gaat om de volgende onderdelen: Diodebrug 35AMP.
  Condensator 2 µF /100Volt

(De condensator is om kortstondige piekspanningen te onderdrukken)


De beste beveiliging wordt verkregen wanneer de isolator in combinatie met een aardlekschakelaar wordt toegepast.


ISOLATOR
220VOLT WALAANSLUITING

Er worden twee zekeringen geplaatst omdat niet zeker is welke inkomende draad de fase is.

Veel veiligheid met deze schakeling gewenst.



Opmerking van expert via mail:

Er wordt gesproken over elektrolyse. Elektrolyse is het doormiddel van elektrische stroom splitsen van water in zuurstof en waterstof. Hierbij treedt nagenoeg geen corrosie op.
Je kunt beter de benaming "galvanische corrosie" gebruiken. Dit dekt de lading.

Met vriendelijke groet,

Henk,


Link naar website met ook een isolator