Versorgung
für eine Spannungsreferenz im
Selbstbau Gehäuse
Die Spannungsreferenz
benötigte noch eine Versorgung. Power Supply for a voltage reference
Das Netzteil dazu soll diese Anforderungen erfüllen: |
Power Supply Requirements |
- klein
-
ausgelegt für Dauerbetrieb
-
Batteriebetrieb möglich
-
Batterie ladefähig
-
Zusatzversorgung für allgemeine Elektroniken
|
- small
- continuous operation
- battery operation
- battery charge
- general purpose power supply
|
![](images/lineares_Netzteil.jpg)
Dies ist ein lineares Netzteil, bestehend aus 50 Hz Transformator,
Gleichrichter, Glättung und nachgeschaltetem Linearspannungsregler
mit +/-15V je 0,4A - komplett vergossen - eine feine Sache.
Linear Power Supply with transformer, rectifier and voltage regulator +/-15V 0.4A - complete encapsulated
![](images/lineares_Netzteil_unten.jpg)
Auf der Unterseite befinden sich zwei M3 Gewinde zum Festschrauben des Netzteils.
Two M3 screw threads bottom side.
![](images/Kupfergehaeuse_1.jpg)
Das Gehäuse wird gebaut aus Epoxyharzleiterplatten mit doppelseitigem Kupfer.
Double sided epoxy copper.
![](images/Konservendosen.jpg)
Es hat sehr gut geschmeckt.
Delicious.
![](images/Konservendose.jpg)
Das Entfernen des Deckels ist keine ungefährliche
Sache. Arbeitshandschuhe anziehen, die Kanten sind sehr
scharfkantig - hohe
Verletzungsgefahr. Büchsen sind manchmal viel zu schade um
sie wegzuwerfen, in
der Elektrotechnik sind sie auch als Abschirmmaterial verwendbar.
Take care when cutting the sharp tin cans, cuts easily in your finger, use hand gloves.
![](images/Konservenhaus-1.jpg)
Das Konservenblech ist magnetisch und es hilft ein wenig mit das
Streufeld des Transformators einzudämmen. Es ist nur eine kleine
Hilfe, Wunder bringt es nicht.
Don't except a great shielding, but better than nothing.
![](images/Konservenhaus-2.jpg)
Das Blech läßt sich sehr gut verlöten, sogar noch besser als Kupferblech selbst.
Tin cans are easy to solder, even better than copper.
![](images/Varistor.jpg)
Der 230V Eingang ist mit einem Varistor gegen gröbere
Überspannungen geschützt. Es wurden aus den
Anschlußdrähten Lotösen gebogen, kurzum der Varistor
hält. Als isolierende zusätzliche Schutzmaßnahme wurde
der metallische Blechbereich mit einem Polyprophylen Klebeband mit
Naturkautschuk Haftkleber isoliert. Dieses Klebeband ist nicht
irgendein ein Klebeband, nein es ist elektrisch hochisolierend mit sehr
hoher Durchschlagsfestigkeit. Es kann auch verwendet werden zur
Wicklungsisolation von Transformatoren oder Induktivitäten.
Der Einsatz von Varistoren gegen AC Überspannungen ist eine
sinnvolle Maßnahme, die ihren erhöhten Stellewert besonders
dann bekräftigt wenn es ein Gerät ist, das über einen sehr
langen Zeitraum am Netz angesteckt ist, gerade bei Geräten im
Dauerbetrieb sinnvoll.
Protected with a 230V varistor against larger over voltages, connected
with bended eyelets. Varistors are very usefull for devices which
are continuous powered. The blank sheet has been isolated with a
polyprophylen tape. It's a special tape with very good insulation
characteristics, the tape glue based on natural rubber material and
glues strong.
![](images/Vorderseite.jpg)
Auf der Vorderseite befinden sich zwei BNC Buchsen, an ihnen werden +/-
Spannungen herausgeführt. Die SMB Buchsen erfüllen den selben
Zweck nur für unterschiedliche Spannungen. Die SMB stammen von einem nahmhaften Hersteller, die Buchsen sind
aus einem Schrottgerät ausgelötet - wertvollster
Edelmüll von einem Hobby Kollegen aus der Schweiz. Normalerweise
sind diese Buchsen gedacht für die Printmontage, mit ein klein
wenig Phantasie und einem Seitenschneider lassen sie sich aber so
bearbeiten, dass sie auf die Frontplatte passen.
All BNC and SMB connecters soldered out from old noble Scrap- PCB's. Receycling.
![](images/Kondensatoren-1.jpg)
Jeder der einzelnen Ausgänge auf
der Frontseite bekommt als
Abschluß noch einen Folienkondensator der möglichst wirksam
und kompromisslos niederinduktiv platziert worden ist. Es ist eine
recht mühselige Arbeit dies zusammenzulöten. Die
verwendete silberfarbene Koaxialleitung dient als Stromführung.
Das ist eine spezielle abschirmende Leitung aus der
Hochfrequenztechnik,
hier jedoch für Gleichspannung benutzt. Die Besonderheit daran ist
der
Außenmantel aus metallischem Geflecht, welches lötbar ist
und somit wunderbar elegant an den Kupferwänden festlöstbar
ist - einfach nur ein geniales Zeugs. Das Isolationsmaterial ist
selbstverständlich temperaturfest, ein Lötkolben am
Außenmantel kann dem
Material nichts anhaben, die Leitung ist auch wunderbar halbhart
biegbar. Ich
kann mir sehr gut vorstellen der Meterpreis dieser Ware liegt in
Bereichen bei denen man sehr genau darüber nachdenkt wieviel
davon gekauft wird. Selbstverständlich stammen auch
diese
Leitungen von einer Edel Schrott Leiterplatte aus der
Hochfreqenztechnik, die ausgeschlachtet wurde.
Diese hier gezeigte Methode des Aufbaus ist bereits jenseits von Gut
und Böse wie es in industriellen Geräte aus wirtschaftlichen
Gründen niemals von statten gehen kann. Eine Aufbauweise die den
Individualisten vorbehalten bleibt und das ist gut so, irgendein
Vorteil muss sich ergeben.
Every output terminated with a capacitor, soldered with less parasitic
inductance. It's a lot of work and takes time. The silver coloured coax
is a special high frecuency cable, here used for DC only. It's possible
to solder the cable shielding, wunderful to work with it. Of
course the cables found also in the srap, I guess they were expensive.
![](images/Leitungen-1.jpg)
Der stromführende Innenleiter ist gut abgeschirmt. Wohin das Auge
reicht befindet sich Masse. Zum Löten der Kupferleiterplatten
empfiehlt sich ein leistungsstarker Lötkolben mindestens 60 Watt besser 100 Watt. Die Reinigung
der Lötstellen erfolgt wirkungsvoll mit Isopropanol und einer nicht zu
weichen Bürste. Mehrere Reinigungsvorgänge sind notwendig,
sonst geht das viele Flußmittel nicht weg. Für die Muttern
sind Federinge oder Zahnscheiben zu empfehlen, um jahrelange Freude daran zu haben. Bei den Folienkondensatoren ist
darauf zu achten nicht zu lange zu löten, insbesondere beim
Masseanschluß sollte zuerst die Kupferfläche aufgeheizt
werden bevor mit dem Kolben oder dem Lötzinn der
Anschlußdraht beheizt wird.
Well shielded assembly, everwhere grounded. For soldering the epoxy
copper you should use a soldering-iron with at least 60 watts or better
100 watts. Clean solder joints for example with Isopropanol. Take care
when soldering the foil capacitors, especially the ground side. Heat
the epoxy copper first, then the capacitor wire only for a short time,
avoid too much heat into the capacitor.
![](images/Leitungen-2.jpg)
Von den Folienkondensatoren habe ich mal einen ganzen Gurt sehr
günstig in der Bucht erstanden. Das Anlöten am Innenleiter der SMB Buchse
ist eine etwas fummelige Arbeit.
![](images/Leitungen-3.jpg)
Auch auf der Rückseite befinden
sich vier Ausgänge.
Alternativ dienen hier zwei Keramikkondensatoren als Abschluss. Die
schwarze Buchse rechts ist der Netzadapter. Um diesen herum befindet
sich wieder Polypropylen Klebeband, falls sich doch ein AC Draht
lösen sollte, so kann er maximal nur deie Stellen innerhalb von
Gerät berühren, die isoliert sind. Die Schraube
wird noch isoliert.
There are four rear connctors. Where the 230V wires could reach the
ground there is the polyprophylen tape for protection against electric
shock. The case isn't connect to AC earthing ground connector. I want
to have the system completely floating.
![](images/Unterseite.jpg)
Unterseite mit vier Filzfüßen, zwei Schrauben zur
Transformator Befestigung. Die beiden Kupferseiten sind durch zwei
Kupferstreifen gebrückt.
Bottom side with four felts. Both copper side are joined with two copper bridges.
![](images/gesamt.jpg)
Was jetzt noch fehlt ist die Leiterplatte
oben drauf. Die träge 100mA Sicherung ist zugelassen
für 230V AC, das ist wichtig damit sichergestellt ist, dass sie im
Fehlerfall auch tatsächlich trennt und den Funken löschen
kann und keine neue andersartige Strom Brücke bildet. Der Sicherung ist der Varistor
nachgeschaltet, sollte dieser im Fall der Überspannung ausreichend
leitend werden, so darf er gern die Sicherung werfen.
Missing is the PCB with the voltage regulators on top of the
transformer. The 100 mA/230V fuse is capable cutting save under 230VAC
conditions. The varistor is placed in series with the fuse, blows
the fuse under overvoltage conditions.
Herstellung der Leiterplatte
Hier wird gezeigt wie die Leiterplatte hergestellt worden ist. - Click here to see how to made a PCB
Zusammenlöten der Leiterplatte
![](images/Leiterplatte-1.jpg)
Das Zusammenlöten hat einen ganzen Tag gedauert.
Soldering took the whole day.
![](images/total.jpg)
Es ist schon ein bisschen eine
Fummelei die Karte einzulöten und das dauert seine Zeit. Man sieht
hier jetzt auch die Vorteile der Leitung mit lötbarem
Außenmantel, das hält und hält und hält. Die
Anschlußklemmen wurden aus Gründen des
Berührungsschutzes mit Isolierband geschützt und
anschließend mit 2K Klebstoff gegen Herunterfallen gesichert. Es sei angemerkt diese Bauweise entspricht nicht den VDE Vorschriften, von einem Nachbau muss ich dringend abraten.
Das Gerät dient
außschließlich der privaten und persönlichen Nutzung.
Im fachgerechten Umgang mit 230V Niederspannung bin ich ausgebildet.
Almost a one day task mounting the PCB correctly. The solderable coax
cable holds the PCB very good. Even the yellow tape was fixed with a 2K
epoxy-resin glue against dissolving. Don't copy this method of building up a power supply, it's electrically not safe - harmful voltages inside.
![](images/Schutzlack.jpg)
Die Leiterplatte ist mit einem Überzugslack gegen
Umwelteinflüsse geschützt. Der Lack schützt etwas gegen
Oxidation, Feuchte und ist zusätzlich elektrisch sehr gut isolierend.
The PCB is protected with varnish against oxidation and humidity. Good insulating varnish.
![](images/Detail.jpg)
Hier eine Makroaufnahme einer
einzelnen Spannungsquelle. Die Schaltung ist hier bereits
überlackiert, das sieht man an den eingeschlossenen
Luftbläßchen über dem Kondensator. Das zweiseitige
Layout ist ausgelegt auf geringste Leiterbahnlänge und
Masseführung in einen Punkt hinein. Es wurde sogar ein Kondensator
direkt über den IC oben drauf gelötet; der IC befindet sich
unterhalb des Kondensators in der Bildmitte, dazu müssen zwei
kleine winzige Drähtchen von den Pins nach oben zum Kondensator
geführt werden, das ist eine ziemliche Fummelei, aber wenn man es
zwölf mal gemacht hat, geht's beim letzten mal ganz fix. Mit
einer Mehrlagen Leiterplatte und kleineren Widerständen würde ein noch verbessertes Layout
gelingen. Die Durchführungen auf die untere Massefläche
wurden gezielt gesetzt. Bei dieser Nahaufnahme sieht man gut die 320er
Körnung des Schleifpapiers, das Kupfer läßt sich danach
sehr gut löten.
Die Widerstände sind in den meisten Fällen Minimelf 0204 mit
0,1% 25ppm oder 1% 50ppm. Auch die Widerstände sind so gelegt und
gelötet, dass der Strom in kürzesten Bahnen fließen
kann. Die Landepads der Widerstände sind etwas
größzügig ausgelegt, so dass das Tauschen der
Widerstände und damit der Ausgangsspannung leicht von statten
gehen kann. Aus Sicht der parasitären Kapazitäten ist diese
Maßnahme nicht optimal, bei diesem niederohmigen Spannungsteiler
aber durchaus akzeptabel. Die Spannungsregler stammen von LT, die
haben viele schöne Modelle.
A macro photo of a voltage regulator. The parts here are alreary
coated, cognizable on the small blisters on the ceramic capacitors.
There are a lot of vias to the bottom ground side. Direct on top of the
voltage regulator there is a small noise bypass capacitor, soldered
with two very small copper wires. That's not easy to solder, but after
doing it twelf times you know. Resistors are mini melf with 0.1% 25ppm
and 1% 50ppm. The pads for the resistors are a little bit too big,
makes it very easy to change values - but electrically not an ideal
using big pads, increase parasitic capacitance in the regulator
feedback loop area. Especially when using large resistor values a
parasitic capacitance should be considered seriously. The voltage
regulators came from LT, they have nice products.
![](images/Detail-2_small.jpg)
Klicke auf dieses Bild für eine 550kB Großaufnahme
Click the photo to enlarge.
![](images/Front.jpg)
Die Ausgangsspannungen sind mit
Schriftband markiert. Es steht immer eine passende Versorgungsspannung
für allgemeine Arbeiten zur Verfügung. Für die beiden
weißen Leuchtdioden als Betriebsanzeige reichen bereits
300µA völlig aus um hell zu leuchten.
Many general purpose voltage outputs on the front. The white LED's operating with 300 µA bright enough.
![](images/Back.jpg)
Auch auf der Rückseite befinden sich Spannungsregler
Ausgänge. Einer davon wird die Referenz versorgen, ein anderer
einen Bleiakkumulator auf Erhaltungsladung setzen.
One output supplies the battery, the other the PCB.
![](images/Deckel.jpg)
Gerät mit Deckel aus Leiterplattenmaterial. Beide Seiten wurden
wieder "außen herum" niederimpedant miteinander verbunden. Der
Deckel ist zusätzlich über zwei kurze Drähte mit der
Masse verbunden. Drei Montagestege mit Gewindebohrungen dienen zur
Befestigung des Deckels. Die komplette Elektronik ist weiterhin gut
zugänglich, ein Austauschen der
Spannungsteilerwiderstände, Spannungsregler oder der
Sicherung ist ein Kinderspiel. Zugegeben wenn der Trafo defekt
geht habe ich ein Problem - unwahrscheinlich - wenn doch, Pech
gehabt und ein Grund mehr wieder ein Neues zu bauen.
The upper shell also made of epoxy, connected with wires.
Parts are easily changeable on the PCB, but if the transformer fails I
really have a problem, it won't happens. If so, a reason building
up a new one.
![](images/komplett.jpg)
Geschlossenes Gerät mit Deckel.
Ein paar Messergebnisse zum Netzteil
Hier geht es zu den Messergebnissen - click here to see the measurement results
Aufbau der Batterieversorgung
Ein transportierbares Spannungsnormal (***)
ergibt natürlich nur dann einen Sinn, wenn es leicht und
stressfrei an einen Ort gebracht werden kann an dem es
rückführbar gemessen werden kann. Eine bevorzugte
Methode hierzu sind Batterien, das soll auch mit dieser Referenz so
geschehen. Durch den Batteriebetrieb ist auch zu Transportzeiten
sichergestellt, dass die beheizte Referenz weiterhin mit Spannung und
konstanter Temperatur versorgt wird. In aller Regel sollten Normale
dauerhaft an Spannung und konstanter Temperatur verbleiben, es
kann vorkommen das Referenzen sich für die spannungslose Zeit nach
dem Wiedereinschalten mit einem sich leicht veränderten Wert
bedanken, genau solche Ereignisse möchte man vermeiden.
(***) Die Benutzung des
Wortes Spannungsnormal sei mir hier verziehen, das ist
selbstverständlich eine Frage, die sich jeder selbst zu
beantworten hat, was für ihn bereits als Normal bezeichnet werden
kann. Einigen wir uns auf "kleines, leicht tragbares Normal
für einfachere Anwendungen zum Spielen", damit der Begriff Normal nicht zu
sehr gedehnt wird. Für die Erklärung des Zweckes des
Batteriebetriebes ist die Einführung des Begriffes "Transfer
Normal" an dieser Stelle aber ganz nützlich. Insbesondere Leser,
die sich weniger mit dieser Materie auseinander setzen sind froh
über die Erklärungen des Wieso-Weshalb-Warum.
A transportable Standard makes sense if a transportation is easy and
stress-free. Comparison with a better Standard or DMM allows a
measuring the output voltage value. During transport the reference
should keep it's internal temperature and applied supply voltage,
this avoids additional drift and hysteresis caused by power and
temperature loss. The internal battery bridges the transportation time
with power. The 2.8 Ah battery capacity is adequate for some days of
continuous power. The shown Standard can't be called "precision or
ultra stable" that's really not it's class and purpose, but the device
is very small with a handy size and flexibility in a
labority use.
![](images/Back_2.jpg)
In diesen aufgelöteten Kasten passt wunderbar genau die Batterie.
Es sind zwei serielle 6V Batterien, die genau die richtige
Größe haben. Das schwarze unter dem Schrumpfschlauch ist
eine Schmelzsicherung, eine weitere kommt noch hinzu. Zum Ausbau der
Batterie ist der kleine Steg abzulöten, was keine sonderlich
schwierige Arbeit ist. An der linken Buchse "Batterie" wird die
Batterie auf Erhaltungsladung gesetzt, am Ausgang "Ref" wird die
Referenz angeschlossen. Einfach den Netzstecker abziehen und das Gerät arbeit automatisch im Batteriebetrieb.
Remove the AC line and the reference operates automatically battery powered.
![](images/Sicherung.jpg)
So lassen sich kleine
Sicherungshalter herstellen, für Kleinspannungen im 1A Bereich ist
das sicherlich ok. Den Draht direkt an der Sicherung anlöten und
ausreichend stützenden Schrumpfschlauch herum. Falls der
angelötete Draht doch mechanisch abbrechen sollte ist das auch
nicht besonders schlimm, dann geht halt nichts.
If you don't have a small fuse holder, solder the wires directly and
enclose it with heat shrink tube. Don't this
method for important applications. Never use this metod for
higher voltages or e.g. life-supporting equipment. The soldered wire
can easily break away, than the equipment would not work.
![](images/Seite.jpg)
Die Batterie und die Referenz ist leicht abklemmbar. Die Referenz wird noch mechanisch befestigt.
The battery and the refrence can disconnected via SMB. The reference will be mechanically fixed soon.
![](images/Front_2.jpg)
Betriebsbereites Gerät, vielleicht bekommt das Kupfer noch eine Politur.
Ready to operate, perhaps the copper will be polished.
Nutzen der Netzteile für allgemeine Elektronik
![](images/Leiterplatten_Inbetriebnahme.jpg)
Das Netzteil konnte schon für andere Zwecke eingesetzt werden, hier eine Schaltung die mit der Referenz arbeit.
First use of the power supply for a electronic.
![](images/Leiterplatten_Inbetriebnahme_2.jpg)
Mit dieser Methode des Lötens
lassen sich schnell brauchbare Ergebnisse erzielen. Das einzige Problem
ist, wenn es nur Koaxialstecker sind dann ist die Verwechslungsgefahr
recht hoch dass einmal im Eifer des Gefechts versehentlich
beispielsweise der Power Stecker auf einen Signal Ausgang gesteckt
wird, dabei kann schon mal was kaputt gehen.
Soldering with such a method leds to fast results, build up your own
evaluation board. Never connect the power coaxial cable to a signal
output by mistake, that's an disadvantage if every conncector
looks the same.
![home](../../images/amplifier_world_250.jpg)
Impressum
und Haftungsausschluss