HowTo: Elektronica - Een nieuw circuit in bedrijf stellen

Nadat het laatste onderdeel van een bouwpakket of het eerste prototype van je eigen schakeling af is, ben je vaak opgewonden en ongeduldig. Soms heb je op dit punt twee, drie of meer uren vaak onhandig en zeer geconcentreerd werk achter de rug. Dus nu komt de langverwachte beloning in de vorm van een perfect werkend circuit.

Helaas is dit niet altijd het geval, misschien zelfs zelden. Vaak werkt een prototype niet na de eerste keer inschakelen. Soms is het maar een klein foutje dat snel kan worden gecorrigeerd. Soms kan een fout echter leiden tot de vernietiging van een of meer componenten.

In dit geval is de frustratie vaak enorm. Je hebt tijd en geld geïnvesteerd en nu niets meer. Om u van deze frustratie te behoeden, zijn er een of enkele belangrijke regels die u moet volgen.

Voordat je een circuit start of herstart, moet je altijd een paar metingen doen. In het ergste geval kosten ze je ongeveer vijf minuten van je tijd en kunnen ze je tegelijkertijd veel geld, frustratie en tijd besparen.

Hoe u zo’n ‘inbedrijfstellingsmeting’ uitvoert en waar u rekening mee moet houden, leest u in het volgende artikel.


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

Omdat je voor de volgende metingen natuurlijk een meetapparaat nodig hebt, is het erg handig om de basisfuncties van een meetapparaat te kennen. Je vindt hierover informatie in het volgende artikel.
Elektronica - Functies van een multimeter

Benodigd materiaal:
-Nee-

Vereist gereedschap:

In de volgende lijst vind je alle tools die je nodig hebt om dit artikel te implementeren.


Waarschuwing voor hoge spanningen en resulterende stromen

Op dit punt nogmaals de belangrijke opmerking: Hoge spanningen kunnen erg gevaarlijk zijn. Als je het niet zeker weet, werk dan nooit met spanningen hoger dan 50V AC of 120V DC.

Deze spanningen zijn de maximaal toegestane aanrakingsspanningen voor volwassenen. Bij deze waarden wordt aangenomen dat de stroom die potentieel door het menselijk lichaam vloeit niet levensbedreigend is. Toch moet je natuurlijk altijd voorkomen dat je “deel” wordt van welk circuit dan ook. Informatie hierover vindt u ook in het artikel Elektronica - De functies van een multimeter (gebruik voor probleemoplossing).

Als je ergens niet zeker over bent, is het altijd beter om getrainde professionals om hulp te vragen. Want zelfs de meest vervelende en domme vragen veroorzaken minder werk en leed dan een begrafenis.


Stel de multimeter correct in

Zoals al vermeld in de vereisten, heb je enkele functies van je multimeter nodig voor de inbedrijfstellingsmeting. De afzonderlijke functies worden beschreven in het artikel Elektronica - Functies van een multimeter wordt beschreven. Hierin vind je informatie over hoe je de multimeter instelt voor de betreffende metingen en waar je nog meer rekening mee moet houden.


Controleer de voedingskabels op kortsluiting en geschikte voeding.

De eerste test die je kunt uitvoeren voordat je je circuit aansluit op een voedingsspanning is de kortsluitingstest. Hiermee test je of de voedingslijnen ook duidelijk van elkaar geïsoleerd zijn. Ze zijn duidelijk van elkaar geïsoleerd als ze een zeer hoge elektrische weerstand hebben.

Stel hiervoor de multimeter in op weerstand meten en controleer de weerstand van de positieve naar de negatieve voedingslijn.

Je moet nu de gemeten waarde kunnen classificeren om te kunnen beoordelen of deze “oké” of “niet oké” is. In veel gevallen krijg je een “OL” (Open Load), wat betekent dat de weerstand zo groot is dat de meter deze niet kan bepalen (dat is dus “Okay”), maar in sommige gevallen krijg je ook lagere waarden. Om te controleren of deze “lagere” weerstandswaarde op een fout duidt, moet je nagaan of deze plausibel kan zijn. Je vergelijkt de gemeten waarde met de verwachte weerstandswaarde.

Als je bijvoorbeeld een zeer lage weerstand meet - laten we zeggen 1 Ohm - is dit waarschijnlijk een indicatie van kortsluiting.

Het kan echter ook zijn dat deze waarde absoluut passend is. Laten we aannemen dat je een gelijkstroommotor hebt ontworpen die verondersteld wordt 25W op te nemen bij een voedingsspanning van 5V. In dit geval is de weerstand van 1 ohm absoluut prima.

Je moet daarom altijd proberen de gemeten waarde correct te classificeren.

De wet van Ohm is hiervoor een geweldig hulpmiddel. Dankzij deze wet kun je uit de gemeten weerstand en de toegepaste spanning bepalen welke stroom je circuit zou trekken. Hierbij geldt het volgende:

spanning= weerstand*stroom

of in formulesymbolen

U=R*I

In de praktijk kan het actieve vermogen van een circuit ook worden bepaald door de stroom en de spanning. Hier geldt het volgende:

vermogen=spanning*stroom

of nogmaals in formulesymbolen:

P=U*I

Door de respectieve formules tegen elkaar weg te strepen, kun je het vermogen ook rechtstreeks bepalen uit de gemeten weerstand en de bijbehorende stroom of spanning. Dan geldt:

P=frac{U^2}{R}

of

P=I^2*R

Wat is hier nu het nut van? Je kunt nu praktisch berekenen welk vermogen je schakeling zou opnemen. Als je dan ook nog voor ogen hebt welk vermogen je verwacht op te nemen, kun je heel goed inschatten of hier al een fout in zit of dat de gemeten waarden realistisch zijn voor een goed functionerende schakeling.

Je kunt het theoretische vermogen dat je schakeling zou moeten verbruiken bepalen door het vermogen van de afzonderlijke gebruikte componenten bij elkaar op te tellen. Als je bijvoorbeeld een microcontroller gebruikt die ongeveer 50mA bij 5V verbruikt, 10 LED's die ongeveer 60mA bij 5V verbruiken en twee sensoren die elk ongeveer 10mA bij 5V verbruiken, kun je eenvoudig het verwachte totale verbruik berekenen.

Om dit te doen, moet je eerst de afzonderlijke vermogens berekenen. Aangezien we de stromen kennen die door de afzonderlijke componenten bij de respectieve spanningen worden verbruikt, kan het verbruikte vermogen worden berekend met de formule

P=U*I

berekenen.

De afzonderlijke diensten zijn dan als volgt:

Microcontroller: 5V * 0,05A = 0,25W

10*LED's= 10*5V*0.06A=3W

2*sensoren=2*5V*0.01A=0.1W

Bij elkaar opgeteld resulteert dit in een verwacht stroomverbruik van:

P_{totaal}=P_{microcontroller}+P_{LED's}+P_{sensoren}

P_{Totaal}=0,25W+3W+0,1W=3,35W

We hebben nu een indicatie van het bereik bij benadering waarin het door de schakeling opgenomen vermogen zou liggen. Als de eerder gemeten weerstand van de schakeling en het daaruit berekende opgenomen vermogen overeenkomt met deze waarde, eronder ligt of er slechts iets boven ligt, kun je aannemen dat dit geen problemen zou moeten opleveren.

Let op: Deze procedure is bij benadering alleen van toepassing op schakelingen die met gelijkspanning werken. Voor apparaten die ook met wisselspanning worden gevoed (bijvoorbeeld alle apparaten die rechtstreeks op het lichtnet worden aangesloten zonder voeding), is het iets ingewikkelder omdat er ook rekening moet worden gehouden met een eventuele inductieve weerstand. 


Continuïteitstest van verbindingen

Een veelgemaakte fout (in ieder geval bij mij) is dat sommige aansluitingen worden vergeten. Er is maar één vergeten soldeerpunt nodig en een aangesloten sensor werkt bijvoorbeeld niet meer of niet meer goed.

Om dit te voorkomen wordt aanbevolen dat alle aansluitingen na montage één keer piepen. Dit betekent dat wordt gecontroleerd of alle in het schakelschema aangegeven aansluitingen ook in de opgebouwde schakeling aanwezig zijn.

Om dit te doen, moet u de multimeter instellen om de continuïteit te testen of, indien niet beschikbaar, om de weerstand te meten. De doorgangstest is iets handiger omdat de multimeter in dit geval een correcte verbinding bevestigt met een “pieptoon”. Vandaar de uitdrukking “piepen door verbindingen”.

Neem nu alle aansluitingen door die in het schakelschema staan en controleer of ze ook in jouw schakeling voorkomen. Je kunt hierover ook informatie vinden in het artikel Elektronica - De functies van een multimeter (gebruik voor probleemoplossing) in sectie Continuïteitscontrole


Kortsluitingen op signaallijnen controleren

Zelfs bij geconcentreerd werken kunnen er soms fouten sluipen in de constructie van het eigen circuit. Deze resulteren meestal in onbedoelde kortsluitingen. Vooral bij signaallijnen die bijvoorbeeld worden gebruikt voor communicatie tussen een microcontroller en aangesloten sensoren, leidt dit er vaak toe dat de sensor niet meer functioneert of zelfs kapot gaat.

In dit geval zijn een paar metingen per signaallijn voldoende om deze fout uit te sluiten.

Stel je meetapparaat in op continuïteitstest en controleer of er echt geen verbindingen zijn tussen signaallijnen en naburige lijnen en ook niet met de voedingsspanning en aarde. Gebruik het schakelschema als leidraad en controleer nogmaals of alleen de contacten die elektrisch verbonden zouden moeten zijn ook daadwerkelijk elektrisch verbonden zijn. Informatie over de continuïteitstest is te vinden in het artikel Elektronica - De functies van een multimeter (gebruik voor probleemoplossing) in sectie Continuïteitscontrole


Spanningscontrole van de (secundaire) voedingsspanning

Nu heb je al een paar metingen uitgevoerd en als je zo ver bent gekomen zonder fouten, ziet het er heel goed uit. De meting die volgt is eigenlijk geen meting die ‘vóór’ de inbedrijfstelling wordt uitgevoerd, omdat je je schakeling voor de eerste keer op de voedingsspanning moet aansluiten.

Het doel is om ervoor te zorgen dat je circuit de gewenste spanning krijgt. Als je een voeding gebruikt om je circuit van stroom te voorzien, is het aan te raden om eerst de voeding in te schakelen en de spanning op de laagspanningsconnector van de voeding te meten.

Stel je multimeter in op spanningsmeting. Zorg ervoor dat je het juiste spanningstype instelt. In veel gevallen gebruiken laagspanningsvoedingen gelijkstroom (DC), maar het is verstandig om het zekere voor het onzekere te nemen door het label op de voeding te controleren. Tips over de informatie op de voedingseenheden vind je ook in het artikel Voedingen - Correcte dimensionering en begrip van het gegevensblad.

Meet nu de spanning van de laagspanningsaansluiting. Deze moet in het bereik liggen van de spanningswaarde die er ook op gedrukt staat.


Stap voor stap de schakeling in werking stellen

In de paragraaf “Stap-voor-stap structuur om fouten direct te vermijden/herkennen” van het artikel “Elektronica - De functies van een multimeter (gebruik voor probleemoplossing)beschrijft waarom het zinvol is om een schakeling “stukje voor stukje” in bedrijf te nemen. Met deze aanpak kunnen veel fouten worden vermeden of eenvoudig worden gecorrigeerd.


Meer informatie

https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%BCfen_(VDE)

https://de.wikipedia.org/wiki/Kleinspannung

https://de.wikipedia.org/wiki/Ber%C3%BChrungsspannung


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. 🙂

Koop Me a Coffee op ko-fi.com       

2 reacties

  1. Hallo en goede dag!

    zeer informatief, hartelijk dank.

    Is er nog iets hierover? Ik zou geïnteresseerd zijn in boeken over hoe je moet meten? Wat is logisch en hoe u uw apparatuur kunt controleren om er zeker van te zijn dat alles in orde is. Bijvoorbeeld stroomvoorziening van computer, 3D-printer, PV-systeem, zonnecellen.

    Is daar iets? Ik heb nog niets praktisch gevonden.
    Dus van waar tot waar meet je? Waar haal ik mijn GND? ENZ.

    Veiligheid staat altijd voorop!!!

    Hartelijk dank voor informatie en tips.
    Klarissa

Kommentar hinterlassen

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Erforderliche Felder sind mit * markiert

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.