HowTo: Elektronica - voedingen correct dimensioneren en hun gegevensblad begrijpen

In vrijwel elk project heb je stroomvoorzieningen nodig omdat de energie voor jouw project ergens vandaan moet komen. 🙂

Er zijn een paar dingen waarmee u rekening moet houden. Aan de ene kant wil je jezelf (of anderen) niet in gevaar brengen en aan de andere kant moet het gebouwde project er ook goed mee lopen.

Het is vooral belangrijk dat de stroomvoorziening voldoende stroom heeft om het betreffende project van stroom te voorzien. Aan de andere kant wil je niet dat er thuis een dure, enorme stroomvoorziening rondslingert. Er moet een compromis worden gevonden tussen prijs, elektrische prestaties en het beoogde gebruik.

De criteria waarmee u rekening moet houden, worden beschreven in het volgende artikel.

Ook wordt de informatie op de databladen van de voedingen beschreven. Vaak hoef je niet eens een nieuwe voeding te kopen; je kunt gewoon de voeding van je oude telefoon, kinderspeelgoed etc. blijven gebruiken.

Natuurlijk moet je begrijpen welke spanning, stroom of vermogen de potentiële stroomvoorziening kan leveren.

---

Veiligheidsinstructies

Ik weet dat de volgende opmerkingen altijd een beetje vervelend zijn en onnodig lijken. Helaas hebben veel mensen die "beter" wisten door onvoorzichtigheid ogen, vingers of andere dingen verloren of zichzelf verwond. Gegevensverlies is in vergelijking bijna te verwaarlozen, maar zelfs dit kan erg vervelend zijn. Neem daarom vijf minuten de tijd om de veiligheidsinstructies te lezen. Omdat zelfs het coolste project geen blessure of andere problemen waard is.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/

Affiliate links / reclame links

De hier vermelde links naar online winkels zijn zogenaamde affiliate-links. Als u op zo'n affiliate-link klikt en via deze link een aankoop doet, ontvangt Nerdiy.de een commissie van de betreffende onlineshop of aanbieder. De prijs verandert voor jou niet. Als u via deze links uw aankopen doet, steunt u Nerdiy.de om in de toekomst andere nuttige projecten aan te kunnen bieden. 🙂 

---

Eisen

Benodigd materiaal:
-Nee-

Vereist gereedschap:
-Nee-

---

duurzaamheid

Een trefwoord dat de laatste jaren steeds vaker gehoord wordt is ‘duurzaamheid’. In principe gaat het hierbij om het benutten van oude, bestaande hulpbronnen voor nieuwe doeleinden. Dit is precies waar de kennis in dit artikel u mee zal helpen. Want als je de symbolen en gegevens op je bestaande voedingen kunt ‘decoderen’, kun je ze ook voor nieuwe projecten gebruiken.

Hierdoor hoef je minder voedingen te kopen, minder voedingen weg te gooien en bespaar je ook nog eens geld en andere hulpbronnen. 🙂

---

Parameters van de vereiste voeding

Spanning en spanningsbereik (rimpel)

Het eerste belangrijke criterium van een voeding is de spanning. De spanning (formulesymbool: U) wordt onvermijdelijk bepaald door het circuit van uw project. Voor uw project heeft u dus vaak een bepaalde spanning of een bepaald spanningsbereik nodig.

Als je bijvoorbeeld een project hebt dat wordt gevoed via een USB-poort, zoals een van de projecten hier op Nerdiy.de, dan heb je een voeding nodig met een “USB-typische spanning”, d.w.z. 5V+-0,25V.

Het spanningsbereik van een normale USB-voeding is gestandaardiseerd. Dit moet altijd overeenkomen met 5V met een tolerantie van +-0,25V. De spanning die de USB-voeding levert ligt in het bereik van 4,75V-5,25V.

Voorbeelden:
– Uw circuit heeft 12V nodig: de voeding moet ook 12V leveren
– Uw circuit heeft 5V nodig: de voeding moet ook 5V leveren. In dit geval kun je – tenminste qua spanning – ook een USB-voeding gebruiken.

Elektriciteit

Om erachter te komen hoeveel stroom (formulesymbool: I) uw voeding moet leveren, moet u eerst – in ieder geval grofweg – Bepaal hoeveel stroom uw circuit nodig heeft. Het is belangrijk dat u niet het “normale geval” accepteert. Dus het gemiddelde stroomverbruik. Maar dat maximaal geval. Het maximale geval in deze context is het geval waarin alle consumenten de maximale stroom “verbruiken”.

Om het maximale stroomverbruik van uw schakeling te bepalen, moet u het maximale stroomverbruik van alle daarin gebruikte componenten bepalen en deze vervolgens bij elkaar optellen.

Het maximale stroomverbruik van een specifiek onderdeel kunt u altijd terugvinden op het betreffende gegevensblad of meten met een meetapparaat. (Maar het is vaak gemakkelijker om de waarde uit het gegevensblad te halen.)

Typisch maximaal stroomverbruik:
1x RGB-led: 0,06A
1x normale/eenvoudige LED: 0,02A
1x power-LED: 0,3-0,7A
1x Wemos D1-Mini: 0,2A

Voorbeelden:
Whatsapp-lamp:
De WhatsApp-lamp maakt gebruik van een ledstrip met 23 RGB-leds. Ook is er een Wemos D1-Mini geïnstalleerd om de LED’s aan te sturen. Dit betekent dat het maximale stroomverbruik als volgt kan worden berekend: 23×0,06A+0,2A=1,58. Je dient dus een voeding te gebruiken die minimaal 1,6A kan leveren. Voor de zekerheid rondt u deze waarde grofweg af naar 2A. Zo bent u aan de veilige kant.

Instagram-lamp:
De Instagram lamp maakt gebruik van twee LED-strips met in totaal 35 LED's. Ook is er een Wemos D1-Mini geïnstalleerd om de LED’s aan te sturen. Dit betekent dat het maximale stroomverbruik als volgt kan worden berekend: 35×0,06A+0,2A=2,3A. Je dient dus een voeding te gebruiken die minimaal 2,3A kan leveren. Voor de zekerheid rondt u deze waarde grofweg af naar 2,5A. Zelfs een 3A-voeding zou op dit moment niet overdreven groot zijn. 🙂

Prestatie

Het vermogen (formulesymbool: P) is uiteindelijk – in het spoorstroombereik – slechts het product van spanning en stroom. Bij sommige voedingen wordt echter soms niet de uitgangsstroom gespecificeerd, maar alleen het uitgangsvermogen. Met deze kennis en de juiste formule kun je berekenen hoeveel vermogen of stroom jouw voeding moet leveren. Omdat het van toepassing is:

Vermogen = Spanning * Stroom
of.
P = U * ik

Schakelende voeding of transformator voeding

De vraag of een schakelende voeding of een transformatorvoeding eigenlijk geen echt (technisch) criterium is waar je rekening mee moet houden bij de keuze van je voeding. Als de voeding de benodigde spanning en vermogen levert, zijn schakel- en transformatorvoedingen elektrisch identiek.

Het grote pluspunt voor schakelende voedingen is daarentegen dat ze vaak kleiner/compacter zijn en ook lichter dan vergelijkbare transformatorvoedingen. Dit gaat hand in hand met de prijs. Schakelvoedingen zijn vaak aanzienlijk goedkoper dan transformatorvoedingen, vooral in het hogere vermogensbereik. Maar als je al een transformatorvoeding hebt liggen, kun je die uiteraard gebruiken.

---

Gegevensbladen begrijpen

Elke voeding bevat nu een gegevensblad dat op het plastic van de behuizing wordt geplakt of gestanst. Dit datablad bevat altijd informatie over de toegestane ingangsspanning, uitgangsspanning, vermogen en vaak andere aanvullende informatie.

Helaas zijn deze datasheets vaak niet uniform, waardoor het soms lastig is om deze datasheets te interpreteren en de informatie te begrijpen. Daarom vindt u hieronder enkele voedingen en hun databladen met uitleg. Dit moet voor elk symbool of elke informatie een verklaring bieden. Zo niet, schrijf het dan gewoon in het commentaargedeelte. 🙂

Algemene informatie over de informatie op de gegevensbladen:

De informatie daar is altijd maximale informatie. Dus als er staat dat een voeding 1A kan leveren, dan kan deze uiteraard ook 0,2A of 0,5A leveren. Maar niet 1,1A.
Hetzelfde geldt ook voor prestatie-informatie. Als op het datablad staat dat een voeding 50W vermogen kan leveren, dan kan deze in de meeste gevallen uiteraard ook 10W, 20W of 45W leveren.

voeding van een printer

Hieronder zie je de voeding van een oude printer. Dit type voeding heeft als voordeel dat het verschillende spanningen en stromen kan leveren. Het ontwerp is doorgaans zeer gespecialiseerd voor de betreffende drukker.

1. “INGANG: 100V 50/60HZ 82VA”:
Geeft aan (in combinatie met de onderliggende INPUT-lijn) dat de ingangsspanning (INPUT) in het bereik tussen 100V en 240V moet liegen. Dit grote geldige ingangsspanningsbereik komt doordat de voeding kan worden gebruikt in elektriciteitsnetten met 120V (bijvoorbeeld in Noord-Amerika, Zuid-Amerika, etc.) maar ook 230V (bijvoorbeeld in Europa, Rusland). Dit zijn de typische spanningen voor de elektriciteitsnetten in de wereld. Enerzijds geeft de specificatie “50/60 Hz” aan dat de ingangsspanning wisselspanning moet zijn. Dit geeft ook aan dat de voeding ook werkt met de verschillende netwerkfrequenties 50Hz of 60Hz komt duidelijk. De laatste invoer “82VA” geeft aan welke maximaal vermogen dat het power pack verbruikt. Vermogen wordt meestal aangegeven in watt (eenheidssymbool: W). In dit geval wordt echter “VA” aangegeven, wat aangeeft dat het vermogen in dit geval wisselstroom is.

2. “UITGANG: 32V 0,75A 24V 0,5A”:
Dit geeft aan dat het meerdere uitgangsspanningen geeft. De eerste komt overeen met 32V en kan 0,75A leveren. De tweede komt overeen met 24V en kan 0,5A leveren. Beide spanningen zijn DC-spanningen die te herkennen is aan het symbool dat eruitziet als een gelijkteken met de onderste lijn onderbroken (zie 3.).

3. Symbool voor gelijkspanning en gepulseerde gelijkspanning

4. Benaming van de voeding

5. CE-markering

6. Symbool voor versterkte of dubbele isolatie:
Dit symbool geeft de beschermingsklasse van de voeding aan en symboliseert beschermingsklasse II. Apparaten van beschermingsklasse II zijn versterkt en dubbel geïsoleerd voor alle potentieel onder spanning staande delen. Aanvullende informatie hierover vindt u ook in het zeer uitgebreide Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik)#Schutzklasse_II_/_Schutz_durch_doppelte_oder_verst%C3%A4rkte_Isolierung

7. Diverse andere symbolen van diverse testbedrijven

---

Voedingen met open/gesloten frame

Open- of gesloten frame voedingen worden vaak geleverd in de vorm van een open of gesloten metalen frame. Ze zijn perfect om in de behuizing van een apparaat (bijvoorbeeld monitor) te worden geïnstalleerd. Door de zeer gespecialiseerde toepassing bieden ze vaak meerdere functies (bijvoorbeeld stand-byspanning of doorgaans meerdere spanningen).

1. “Ingang: 100-240V~50-60Hz 1A”:
Specificeert dat de ingangsspanning (INPUT) in het bereik tussen 100V en 240V moet liggen. Enerzijds geeft de specificatie “50/60 Hz” aan dat de ingangsspanning wisselspanning moet zijn. Dit geeft ook aan dat de voeding ook de verschillende netfrequenties van 50Hz of 60Hz aankan. De laatste informatie “1A” geeft de maximale stroom aan die van het voedingsnetwerk wordt afgenomen.

2. “Uitgangen:
+5Vdc 3.70A: Uitgangsspanning van +5V tot maximaal 3,7A
+12Vdc 0.60A: Uitgangsspanning van +12V tot maximaal 0,6A
-5Vdc 0.05A: Uitgangsspanning van -5V tot maximaal 0,05A
+5V druppelgelijkstroom 0,1A”: gepulseerde uitgangsspanning van +5V tot maximaal 0,1A

3. “LET OP: Voor voortdurende bescherming tegen brandgevaar mag u de zekering alleen vervangen door zekeringen met het exacte type en de nominale waarden, 1,6 A, 250 V.”:
Deze informatie geeft aan dat er een apparaatzekering in zit, die in geval van een defect moet worden vervangen door een nieuwe met de opgegeven informatie.

---

Stekkervoeding met transformator

Stekkervoedingen worden grotendeels bepaald door het feit dat de voedingen in de stekkerbehuizing zijn geïntegreerd. Er zijn stekkervoedingen met transformator en stekkervoedingen als schakelende voedingen (zie hieronder). Stekkervoedingen met transformatoren zijn doorgaans gemakkelijk te herkennen aan hun relatief hoge gewicht. Dit komt doordat deze voedingen een transformator bevatten, die doorgaans erg zwaar is. Bovendien is de behuizingsvorm vaak bijna kubusvormig.

1. PRI 230V ~ 50Hz
Geeft aan dat de ingangsspanning (PRI=primair (wikkeling)) 230V moet zijn. De aanduiding “50 Hz” geeft aan dat de ingangsspanning een wisselspanning moet zijn met een frequentie van 50 Hz. Omdat deze voeding een transformatorvoeding is - en geen schakelende voeding zoals de vorige twee voedingen - is het bereik van de ingangsspanning beperkt tot een vaste waarde. De uitgangsspanning is direct afhankelijk van de ingangsspanning.  

2.SEC: 10V~7VA
Geeft aan dat de uitgangsspanning een wisselspanning is met een effectieve waarde van 10V. Het maximale uitgangsvermogen bedraagt hier 7VA. Het uitgangsvermogen wordt weergegeven als schijnbaar vermogen. Het kan dus niet worden gelijkgesteld met het actief vermogen in watt. Als schatting kan men uitgaan van een maximaal actief vermogen dat “iets” lager ligt dan het schijnbaar vermogen. 

3. Symbolen van verschillende testbedrijven

4. Icoon met drie cirkels en een rechthoek:
Dit is het symbool dat aangeeft dat deze voeding een speelgoedtransformator is. Meer informatie hierover vind je in het zeer uitgebreide Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Spielzeugtransformator

5. Symbool met twee geneste vierkanten:
Dit symbool geeft de beschermingsklasse van de voeding aan en symboliseert beschermingsklasse II. Apparaten van beschermingsklasse II zijn versterkt en dubbel geïsoleerd voor alle potentieel onder spanning staande delen. Aanvullende informatie hierover vindt u ook in het zeer uitgebreide Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik)#Schutzklasse_II_/_Schutz_durch_doppelte_oder_verst%C3%A4rkte_Isolierung

1. NETVOEDING: 230V ~ 50Hz 0,1A
Geeft aan dat de ingangsspanning (NETZ = netzijde) 230V moet zijn. De aanduiding “50 Hz” geeft aan dat de ingangsspanning een wisselspanning moet zijn met een frequentie van 50 Hz. Omdat deze voeding een transformatorvoeding is - en geen schakelende voeding zoals de vorige twee voedingen - is het bereik van de ingangsspanning beperkt tot een vaste waarde. De uitgangsspanning is direct afhankelijk van de ingangsspanning. De indicatie 0,1A geeft ook aan dat de stroom die van het voedingsnetwerk wordt afgenomen 0,1A bedraagt.

2. UITGANG: 5Vdc 800mA
Geeft aan dat de uitgangsspanning 5V bedraagt en maximaal 800mA kan leveren. Bovendien is de uitgangsspanning dit keer een gelijkspanning.

3. Verschillende symbolen:
huis met pijl: Alleen geschikt voor gebruik binnen een gebouw.
Rechthoek met temperatuurinformatie: Houd er rekening mee dat deze voeding temperatuurbeveiligd is tot maximaal 115°C. Bij 115°C wordt een zekering in de voeding geactiveerd om de voeding en eventuele stroomafwaartse verbruikers te beschermen.
Symbool met twee in elkaar verweven ringen en een “schild”:
Dit symbool geeft aan dat de betreffende voeding aan de criteria voldoet veiligheidstransformator Vervult. Meer informatie hierover vindt u in het zeer gedetailleerde Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Sicherheitstransformator
Pictogram met twee geneste vierkanten:
Dit symbool geeft de beschermingsklasse van de voeding aan en symboliseert beschermingsklasse II. Apparaten van beschermingsklasse II zijn versterkt en dubbel geïsoleerd voor alle potentieel onder spanning staande delen. Aanvullende informatie hierover vindt u ook in het zeer uitgebreide Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik)#Schutzklasse_II_/_Schutz_durch_doppelte_oder_verst%C3%A4rkte_Isolierung
De overige symbolen:
Keurmerken van de testcentra van Noorwegen, Finland, Zweden en Denemarken.

4. Symbool met een min en een plus in elk een cirkel:
Dit symbool verwijst naar de pinout van de aansluitstekker. Deze heeft een interne en een externe pool. In dit geval is de binnenste (die is verbonden met de cirkel met daarin een plusteken met een lijn) verbonden met de positieve pool. De buitenpool is dus de negatieve pool oftewel de aarde.

---

Stekkervoeding als schakelende voeding

Stekkervoedingen als schakelende voedingen zijn vaak veel lichter en compacter dan stekkervoedingen met transformator. Deze hebben ook de volledige voedingstechnologie geïntegreerd in de connectorbehuizing.
De voordelen ten opzichte van stekkervoedingen met transformator zijn dat ze goedkoper, vaak compacter en lichter zijn bij dezelfde prestaties en bovendien vaak geschikt zijn voor verschillende voedingsnetwerken (waardoor je dit soort stroom vaak gewoon kunt blijven gebruiken). levering bij reizen naar andere landen).

1. INGANG: 100-240V ~ 50/60Hz 9W
Specificeert dat de ingangsspanning (INPUT) in het bereik tussen 100V en 240V moet liggen. Enerzijds geeft de specificatie “50/60 Hz” aan dat de ingangsspanning wisselspanning moet zijn. Dit geeft ook aan dat de voeding ook de verschillende netfrequenties van 50Hz of 60Hz aankan. De laatste informatie “9W” geeft het maximale vermogen aan dat van het elektriciteitsnet wordt afgenomen.

2. UITGANG: 15V 5,4W
Geeft aan dat de uitgangsspanning 15V is en dat de voeding maximaal 5,4W vermogen kan leveren.

3. “IPX4”:
Deze informatie geeft de bescherming tegen contact en de stof- en waterbestendigheid van het apparaat aan. Deze informatie wordt samengevat als informatie over Mate van bescherming genaamd. De letters “IP” staan altijd voor Internationale Bescherming. Alleen de volgende cijfers geven informatie over hoe sterk (of zwak) het apparaat is beveiligd. Het eerste cijfer staat voor bescherming tegen vreemde voorwerpen en het tweede voor bescherming tegen contact. Meer informatie hierover vindt u in het bijbehorende Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzart

4. Symbool met twee in elkaar verweven ringen en een “schild”
Dit symbool geeft aan dat de betreffende voeding aan de criteria voldoet veiligheidstransformator Vervult. Meer informatie hierover vindt u in het zeer gedetailleerde Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Sicherheitstransformator

5. “Transistorsymbool”
Dit symbool geeft aan dat deze voeding een schakelende voeding is.

6. Symbool met een doorgestreepte vuilnisbak
Dit symbool geeft aan dat deze voeding niet met het huishoudelijk afval mag worden weggegooid.

1. AC/DC
Geeft aan dat de voeding aan de ingangszijde een wisselspanning (AC) verwacht en deze aan de uitgangszijde omzet in een gelijkspanning (DC).

2. INGANG: 100-240V AC
Specificeert dat de ingangsspanning (INPUT) tussen 100 V en 240 V moet liggen. Helaas is er geen toegestaan ingangsfrequentiebereik of stroomverbruik gespecificeerd.

3. UITGANG: 5V 1A
Geeft aan dat de voeding een uitgangsspanning van 5V afgeeft en een maximale stroom van 1A levert.

4. Symbool met twee geneste vierkanten:
Dit symbool geeft de beschermingsklasse van de voeding aan en symboliseert beschermingsklasse II. Apparaten van beschermingsklasse II zijn versterkt en dubbel geïsoleerd voor alle potentieel onder spanning staande delen. Aanvullende informatie hierover vindt u ook in het zeer uitgebreide Wikipedia-artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik)#Schutzklasse_II_/_Schutz_durch_doppelte_oder_verst%C3%A4rkte_Isolierung

5. Pictogram met een huis en een pijl die naar de binnenkant van het huis wijst
Alleen geschikt voor gebruik binnen een gebouw.

---

Meer informatie

https://www.code-knacker.de/elektro.htm

https://www.iso.org/obp/ui#iec:grs:60417:6190

---

Veel plezier met het project

Ik hoop dat alles werkte zoals beschreven. Zo niet, of als je vragen of suggesties hebt, laat het me weten in de commentaren. Ik zal dit dan zo nodig aan het artikel toevoegen.
Ideeën voor nieuwe projecten zijn altijd welkom. 🙂

PS Veel van deze projecten - vooral de hardwareprojecten - kosten veel tijd en geld. Natuurlijk doe ik dit omdat ik het leuk vind, maar als je het cool vindt dat ik de informatie met je deel, dan zou ik blij zijn met een kleine donatie aan het koffiefonds. 🙂