Resistenza/Shunt ricavata/o su PCB

Buona afa a tutti... Tanto per non disabituarvi alle mie molestie mentali, vi pongo un quesito: sto realizzando una scheda che controller=E0 una lampada a filamento, caratterizzata da una corrente di spunto (in-rush) decisamente elevata, talmente elevata che minerebbe l'integrit=E0 del fusibile, dei contatti di un relay e della mia stessa verginit=E0. Ho deciso, quindi, di preriscaldare il filamento tramite un ramo serie composto da una resistenza a filo, un MOSFETtone da una 15ina di amp=E8re e la lampada (ovvio). Una volta raggiunta una corrente ragionevole verificando la cdt sulla lampada, commuto un relay umano in grado di sostenere tale corrente, evitando spunti perniciosi per i contatti. Data la mia natura parsimoniosa per le cose utili e scialaquona per il superfluo, vorrei ricavare la resistenza dal rame PCB secondo la geometria Fidocad a seguire. Ho calcolato che lo sviluppo di una pista di un metro, 10 mil (0.254 mm) di larghezza, 35 um (0.035 mm) di spessore presenta una resistenza di 1.97 ohm secondo la seconda legge di Ohm: R =3D ro * L / S.

S =3D base * altezza rame =3D 0.035 * 0.254 =3D 0.00889 mmq ro (rame) =3D 0.0175 ohm * mmq / m L =3D 1 m R =3D 0.0175 * 1 / 0.00889 =3D 1.9685 ohm (1.97)

Praticamente il valore che mi serve.

DOMANDONA: mantenendo la corrente per qualche decimo di secondo, la pista subisce ripercussioni o acqua fresca? Considerando che i PCB sopportano la saldatura ad onda (oltre 250 gradi) per un tempo dell'ordine del secondo (oltre al preriscaldamento molto pi=F9 lungo), credo di stare nel sicuro.

O no? :-(

Piccio.

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Piccio
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Dimenticavo FIDOCAD(J)...

[FIDOCAD] PA 80 110 18 18 4 0 PL 80 110 20 110 4 PL 20 110 20 5 4 PL 20 5 30 5 4 PL 30 5 30 100 4 PL 30 100 65 100 4 PL 65 100 65 90 4 PL 65 90 40 90 4 PL 40 90 40 5 4 PL 40 5 45 5 4 PL 45 5 50 5 4 PL 50 5 50 80 4 PA 100 110 18 18 4 0 PL 100 110 160 110 4 PL 160 110 160 5 4 PL 160 5 150 5 4 PL 150 5 150 100 4 PL 150 100 115 100 4 PL 115 100 115 90 4 PL 115 90 140 90 4 PL 140 90 140 5 4 PL 140 5 135 5 4 PL 135 5 130 5 4 PL 130 5 130 80 4 PL 50 80 130 80 4

Piccio.

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Piccio

Il giorno Thu, 12 Aug 2010 07:22:47 -0700 (PDT), Piccio ha scritto:

Per tutelare tutto questo ti consiglio un Inrush Limit Current, che volendo puoi sempre cortocircuitare con un relè a riscaldamento avvenuto, anche se non è indispensabile.

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moooolto più semplice.

-- ciao Stefano

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SB

cut...

do puoi

on =E8

Non posso. Devo utilizzare la resistenza come shunt per essere certo che l'utilizzatore non cambi la lampada con una pi=F9 grossa col pericolo di incendio. Ho fatto alcune prove a banco piuttosto empiriche ma significative: tensione di batteria 12V, corrente lampada a pieno carico 5.3A. Con una resistenza da 2R2 ottengo un preriscaldamento in tempi decenti (meno di 2 secondi). In altre parole, dopo 2 secondi ai capi della lampada vi sono 2V se uso una limitazione da 2R2 ohm; dopo posso commutare col relay. La corrente sale quindi velocemente a 5.5A con picco iniziale di 10A. Questo mi basta per utilizzare un fusibile da 12A ed un relay normale. Sotto i 4A ho rilevato periodi di riscaldamento non accettabili (parecchi secondi). Lampada da 50W.

In pratica dovrei dissipare sulle piste di rame mediamente 60W per 2 secondi. Forse corazzando le piste con dell'alluminio (tipo panino) posso farcela, ma mi scoccia far produrre pezzi meccanici finalizzati a risolvere solo problemi elettrici. Converrebbe una resistenza corazzata, ma la scheda =E8 molto piccola, con una geometria scomoda e piena di connettori FASTON da PCB.

Piccio.

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Piccio

Piccio:

La butto lì...

Prendi un MOSFET economicissimo, tipo

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che, nei pochi decimi di secondo che ti occorrono, riesce a gestire quella corrente senza fondersi e senza bisogno di resistenza esterna.

Secondo me ce la fa tranquillamente.

Aspetto le bacchettate di lowcost... ;-)

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F. Bertolazzi

Ehm... e provare no? :-) Incidila e poi mettila al lavoro. Forse per limitare un po' il riscaldamento della pista potresti fare cosi':

mandi

[FIDOCAD] PA 80 110 18 18 4 0 PL 80 110 20 110 4 PL 20 110 20 5 4 PL 20 5 30 5 4 PL 30 5 30 100 4 PL 30 100 65 100 4 PL 65 100 65 90 4 PL 65 90 40 90 4 PL 40 90 40 5 4 PL 40 5 45 5 4 PL 45 5 50 5 4 PL 50 5 50 80 4 PA 100 110 18 18 4 0 PL 100 110 160 110 4 PL 160 110 160 5 4 PL 160 5 150 5 4 PL 150 5 150 100 4 PL 150 100 115 100 4 PL 115 100 115 90 4 PL 115 90 140 90 4 PL 140 90 140 5 4 PL 140 5 135 5 4 PL 135 5 130 5 4 PL 130 5 130 80 4 PL 50 80 130 80 4 PL 30 10 35 10 4 PL 40 15 35 15 4 PL 35 20 30 20 4 PL 40 25 35 25 4 PL 30 30 35 30 4 PL 40 35 35 35 4 PL 30 40 35 40 4 PL 40 45 35 45 4 PL 30 50 35 50 4 PL 40 55 35 55 4 PL 30 60 35 60 4 PL 40 65 35 65 4 PL 30 70 35 70 4 PL 40 75 35 75 4 PL 30 80 35 80 4 PL 40 85 35 85 4 PL 30 90 35 90 4 PL 40 90 40 95 4 PL 45 100 45 95 4 PL 50 90 50 95 4 PL 55 100 55 95 4 PL 30 15 25 15 4 PL 20 20 25 20 4 PL 30 25 25 25 4 PL 20 30 25 30 4 PL 30 35 25 35 4 PL 20 40 25 40 4 PL 30 45 25 45 4 PL 20 50 25 50 4 PL 30 55 25 55 4 PL 20 60 25 60 4 PL 30 65 25 65 4 PL 20 70 25 70 4 PL 30 75 25 75 4 PL 20 80 25 80 4 PL 30 85 25 85 4 PL 20 90 25 90 4 PL 30 95 25 95 4 PL 20 100 25 100 4 PL 20 15 15 15 4 PL 20 25 15 25 4 PL 20 35 15 35 4 PL 20 45 15 45 4 PL 20 55 15 55 4 PL 20 65 15 65 4 PL 20 75 15 75 4 PL 20 85 15 85 4 PL 20 95 15 95 4 PL 20 105 15 105 4 PL 20 5 15 5 4 PL 25 5 25 0 4 PL 20 10 25 10 4
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cabernet berto

Cosa pi=F9 saggia fu mai pronunciata! :-)

cut...

No, cos=EC no; mi cala la resistenza e lavoro gi=E0 in piccolo.

Piccio.

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Piccio

literature/ds/8882.pdf

a

Ci avevo pensato, ma a quel punto avrei utilizzato un generatore di corrente costante (MOS + R) con alcuni benefici. Ho visto poco fa che i decimi di secondo si sono trasformati in un paio di secondi... :-(

Ne sono sempre pi=F9 convinto anch'io, anche se far passare 10A per una frazione di secondo in 10 mil non mi suona cos=EC indolore.

Piccio.

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Piccio

Faccio un conto nell'ipotesi peggiore, che l'energia dissipata per effetto Joule nella resistenza non venga scambiata con l'ambiente in questa durata di tempo. Usando i dati che hai scritto in precedenza: P = 60 W deltat = 2 s l = 1 m w = 2.54 * 10^-4 m h = 3.5 * 10^-5 m e i valori del calore specifico e della densita' del rame: C_s = 385 J / kg / K, d = 8920 kg/m^3 si ottiene la variazione di temperatura del rame: deltaT = P * deltat / (d * l * w * h * C_s) = 3900 K, la pista allora fonderebbe in una frazione di secondo...

Non so quanto lo scambio termico con la basetta e con l'aria possa migliorare questa stima, a spanne direi che l'ipotesi di utilizzare la sola resistenza sullo stampato non sia praticabile, a meno di dotarla di un sistema efficace per migliorare lo scambio di calore con l'ambiente.

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

cut...

cut...

Thank! Questo =E8 proprio ci=F2 che mi occorreva! :-))) Praticamente devo arrivare ad 1/20 di quella temperatura, ovvero, fare in modo che il prodotto l * w * h sia 20 volte maggiore. Sigh!

Piccio.

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Piccio

Praticamente, per avere la stessa resistenza il rapporto L / S deve essere costante, ovvero, devo moltiplicare sia L che S per 20. Una pista lunga 20 mt e larga 200 mil (5.08 mm).

Gradirei impiccarmi... :(

Piccio.

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Piccio

Rettifico: devo moltiplicare per la radice di 20. Mi =E8 tornato il sorriso... :)

Piccio.

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Piccio

Suppongo che ti sarai gia' accorto che la pista occuperebbe allora una superficie maggiore di 1m * 2.54 *10^-4 m * 20 =

5 * 10^-3 m^2 = 50 cm^2, c'e' abbastanza spazio sulla scheda che hai detto essere molto piccola? Osservo anche che bisognerebbe verificare sperimentalmente che, nel caso venissero eseguiti cicli ravvicinati di accensione-spegnimento della lampada (non sia mai che qualcuno si metta a giocare con l'interruttore ;-), la pista avesse abbastanza tempo per raffreddarsi efficacemente tra un ciclo e il successivo (a favore pero' gioca il fatto che all'aumentare della temperatura aumenta anche la resistenza della pista e diminuisce la potenza elettrica dissipata, se la temperatura aumentasse come nel caso sopra di 180 K allora la resistenza varierebbe di un fattore 1 + alfa * deltaT = 1 + 4 * 10^-3 / K * 180 K = 1.7).

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

Ho scritto:

In realta' sarebbero stati 195 K, anche se non cambia molto.

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

scusate la mia ignoranza e magari mi ridete anche in faccia...ma usare un NTC opportunamente dimensionato no? l'ho visto su molti pcb che controllavano lampade ad incandescenza o alogene...anche di grossa potenza.

ora attendo giudizio universale su queste righe :)

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Linux

L'obiezione =E8 pi=F9 che corretta, ma devo utilizzare la resistenza come shunt per controlli di integrit=E0 della lampada e, soprattutto, per verificare che non venga rimpiazzata abusivamente con una da 100W. Su prodotti analoghi succede frequentemente e su molti PCB saltavano le piste a seguito della fusione del relay con carbonizzazione della vetronite. Non voglio mettere un relay da 20A anzich=E8 10A per prevenire tale avvenimento: lo stronco sul nascere! :)

Piccio.

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Piccio

No, anche se sacrificassi un lato del PCB, arriverei al max a 30 cmq. :(

L'On/Off =E8 subordinato da un micro.

In effetti ho l'effetto di una pessima NTC, ma credo che prover=F2 a corazzare la zona PCB su cui svilupper=F2 la resistenza. Lo stampato =E8 circolare e potrei creare un supporto di alluminio da un tondo, in mezzo il PCB, sopra un anello di alluminio. La resistenza la svilupperei su ambo i lati. Preparo un semplice schizzo.... Per il momento grazie per il prezioso contributo fisico/ matematico. :-))

Piccio.

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Piccio

Il 13/08/2010 12.54, Piccio ha scritto:

Forse è una castroneria ma chissà... se usassi un limitatore inrush come suggerito, visto che pur sempre di una ntc si tratta parametrizzando la sua curva nel micro non potresti utilizzarla come resistenza di misura? Magari non sarà neanche il massimo di precisione ma per rilevare un abuso di potenza 2X dovrebbe andare.

--
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giovanni.v

ome

Meglio di no, dovrei fare i conti con le tolleranze dei componenti ed una complicazione software pericolosa. Il rame ha caratteristiche costanti decisamente migliori. :) Eppoi di NTC scoppiate ne ho viste troppe! Anche di piste saltate, a dire il vero... :(

Piccio.

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Piccio

Il mio sporco disegno sarebbe questo:

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Potrei misurare la resistenza del rame a 20=B0C e dopo un paio di secondi a 10A per verificare la temperatura raggiunta. Lo userei come sonda termica, prova che posso fare in aria e sotto corazza di alluminio per vedere la differenza.

Piccio.

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Piccio

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