Netzteil für Elektrophorese [100 V aus 230 V Netz]

Ich versuche, ein Netzteil für die Elektrophorese herzustellen, für das 100 V Gleichstrom erforderlich sind. Das Projekt ist gemeinnützig für einige Schulen finanziert, an denen strenge Anforderungen an den Einzelpreis gestellt werden.

Eine Möglichkeit, die Stromversorgung herzustellen, ist wie in diesem anweisbaren angegeben, wo sie einen Aufwärtswandler von einer 15-V-Gleichstromversorgung verwenden: http://www.instructables.com/id/Gel-electrophoresis-power-supply/ . Ich habe festgestellt, dass dies in Komponenten etwa 10 $ plus Netzteil kostet.

Eine andere Möglichkeit wäre, das Netz direkt mit einem Brückengleichrichter über einen Vorwiderstand zu einer Zenerdiode mit einem Durchbruch von 100 Volt zu verwenden. Ich weiß, dass es zwischen 200 mA und 350 mA Strom liefern sollte, wenn es angeschlossen ist.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die obere Schaltung habe ich ausprobiert und das einzige Problem ist, dass der Widerstand ziemlich viel Wärme abführen muss. Aber es wurde getestet, um zu funktionieren.

Die unterste Schaltung ist eine, die ich irgendwo gefunden habe und die außer in der Last so gut wie keine Verlustleistung aufweist.

Die Frage steht, gibt es einen besseren Weg, dies zu tun, oder ist die vorgeschlagene Schaltung sicher. Und funktioniert die alternative Schaltung, wenn Sie 230 V RMS darauf legen? Die Schaltung wurde für niedrigere Spannungen um 12 V gefunden. Kann ich also einen Transistor finden, der meine Spezifikationen bewältigen kann? Der Vorteil der Zener-Versionen besteht darin, dass sie direkt an das Stromnetz angeschlossen werden können und keine separate Gleichstromversorgung benötigen, was Geld spart.

Verwenden Sie NICHT die gezeigten Schaltungen - wie andere gesagt haben. Die Kombination aus Strombedarf und Sicherheitsaspekten macht sie zu einer schlechten Wahl. Sie können sehr wahrscheinlich Zubehör von ebay / AliExpress (normalerweise Chinesisch) erhalten, das die gewünschte Spannung aus einem Niederspannungseingang erzeugt und zu einem Preis, der unter den Teilekosten liegt, wenn Sie es selbst richtig machen. | Wenn Sie den tatsächlichen Bedarf besser spezifizieren können, können wir bessere Vorschläge machen.
@RussellMcMahon, die Spezifikationen sind wie im Beitrag beschrieben. Wir müssen 100 V bei etwa 200-250 mA liefern. Wenn ein Niederspannungsgerät verwendet wird, sollte es vorzugsweise ab 12 V sein, da wir sowieso 12 V-Adapter in großen Mengen kaufen müssen. Wenn es um Ausgangswelligkeit geht, können wir problemlos 10 % tolerieren, wenn es welche gibt. Ich weiß nicht, welche anderen Spezifikationen erforderlich wären, aber ich bin dankbar für jeden Rat, was ich bekommen soll.
Die Elektrophorese erfordert mit ziemlicher Sicherheit eine variable Versorgungsspannung, da die Ergebnisse von V/cm und Bettgröße und -material abhängen und ... . Es gibt VIELE Aufwärtswandler bei ebay, aber die meisten liefern nicht die gewünschte Spannung. Dieser ist wahrscheinlich teurer als Sie wünschen, scheint aber für das, was er vorgibt, sehr günstig zu sein. | 350 mA oder sogar 250 mA scheinen höher zu sein als normalerweise benötigt - ABER wenn Sie diese Spezifikation wollen, dann 100 V x 350 mA = 35 Watt - ...
... wenn es von einem 12-V-Paket und einem Aufwärtswandler geliefert wird, der eine I = Watt / V / Effizienz = z. B. 35/12/80% = 12 V x 4 A-Versorgung benötigt. Ein gemeinsames Netzteil zum Betrieb mehrerer Hochsetzsteller oder zB eine 12V Autobatterie kann Abhilfe schaffen.
Eine MÖGLICHE „einfache“ Lösung ist ein geeignet ausgelegter 230-VAC- bis 110-VAC-Transformator mit einem phasengesteuerten „Dimmer“, gefolgt von einem Gleichrichter und einer Glättung. Der DC-Ausgang wäre immer noch potenziell tödlich, aber weniger als ein nicht isoliertes Netz UND und die Versorgung mit Ihrer Spezifikation hat die Fähigkeit zu töten.
Wo befinden Sie sich? Land? (Stadt kann auch hilfreich sein). 230 VAC 50 Hz ?\
Dieser Digikey-Tisch verfügt über Transformatoren, die Ihren Spezifikationen entsprechen können. | || [Mit 13,78 $ ist dies das billigste. ]( digikey.com/product-detail/en/triad-magnetics/VPS230-110/… ) - Datenblatt 25 VA - 230 VAC bis 115 VAC 220 mA. | Fügen Sie "Dimmer" hinzu - Millionen bei ebay << $10 zB diese - zB Beispiel nur diese
Ich komme aus Dänemark und arbeite in Lyngby. Die Netzspannung beträgt hier 230 V RMS bei 50 Hz. Vorzugsweise müsste die Versorgung eine Spannungsanpassung haben, aber aufgrund der Preisanforderungen muss ich nur 100 V kontinuierlich liefern. Wir haben die Kontrolle über das Design der Wanne für das Gel, also entscheiden wir über V/cm und wie es für Gymnasien üblich ist, benötigen sie keine präzise Einstellung der Spannung.
Wenn ich einen Transformator zur Isolierung oder Leistungsskalierung verwenden würde, würde ich mich für ein 3: 1 entscheiden, das Spitzen von nur etwa 100 V aus dem Netz liefern würde, einen Brückengleichrichter und einen Kondensator zum Glätten verwenden.
Wenn eine feste Spannung von 100 V geeignet ist, können Sie eine Master-100-VDC-Versorgung verwenden und jede Einheit daraus speisen. Jede Einheit könnte einen Vorwiderstand haben, um den maximalen Strom zu begrenzen, aber jeder wäre immer noch tödlich. Die Verwendung einer isolierten Versorgung bedeutet, dass Sie V+ mit V- verbinden müssten, um einen Schock zu erhalten, und dass V+ mit lokaler Masse isoliert wäre. ABER wenn sich mehrere Einheiten eine gemeinsame Versorgung teilen würden, würde die versehentliche Erdung einer Einheit V- einen Stromschlag von V+ auf die lokale Masse ermöglichen. Einfache Schaltungen könnten verwendet werden, um diesen Zustand zu erkennen und entweder einen Alarm auszulösen und/oder das System abzuschalten. ...
... Schiffsstromversorgungen schwimmen oft am Rumpf und ein Kurzschluss von einer der beiden Leitungen zum Rumpf an irgendeiner Stelle erhöht die Gefahr erheblich und wird sofort gesucht und behoben. | Es wäre „einfach genug“, in jeder Versorgung einen Fehlerstromdetektor hinzuzufügen, um die Stromversorgung zu trennen, wenn ein +ve-Erdungsleck vorliegt (über einen Schüler oder einen „anderen Fehler“. | Ein 3: 1-Transformator benötigt 212 V Wechselstrom, um 100 V bereitzustellen Spitzen, also gibt eine 230-V-Versorgung mit 230*sqrt(2)/3 = 108-V-Spitze etwas Headroom - aber nicht viel (220 VAC ergibt 104-V-Spitze).
Wenn Sie über einen gut etablierten oberen Strom verfügen, können Sie kostengünstige Netzstromversorgungen entwerfen oder vorhandene modifizieren.

Antworten (2)

Die Schaltungen, die Sie vorschlagen, sind gefährlich . Der Grund dafür ist, dass Ihre Schaltungen direkt am Netz angeschlossen sind und somit unter Spannung stehen .

Das bedeutet, dass Sie (oder eine andere Person) einen elektrischen Schlag bekommen könnten , wenn Sie (oder eine andere Person) einen Teil des Stromkreises oder die Flüssigkeit, die Sie für die Elektrophorese verwenden, berühren .

Was benötigt wird, um dies zu beheben (ich hoffe, Sie stimmen zu, dass eine Netz-Live- Konfiguration nicht wünschenswert ist), ist eine Netzisolierung . Deshalb verwendet das anweisbare Beispiel einen 15-V-Adapter. Dies sorgt für die dringend benötigte Netztrennung. Diese 15 V Ausgangsspannung sind berührungssicher .

Natürlich kann man immer noch einen Schock von den 100 V bekommen, aber dann müsste man an zwei Punkten berühren (mit 100 V dazwischen) (und vorausgesetzt, das Setup ist nicht geerdet), anstatt einen Schock zu bekommen, wenn man es an irgendeiner Stelle berührt .

Auch die 100 V für die Elektrophorese sind schwachstromig, so dass Sie einen Schock bekommen könnten, aber da der Strom nicht aufrechterhalten werden kann, ist er nicht tödlich. In Ihren Schaltkreisen kann der Strom weiter fließen, also sind sie tödlich!

Da die 100 V, die Sie für die Elektrophorese benötigen, sehr wenig Strom benötigen, wird nur eine relativ einfache Schaltung benötigt.

Sie brauchen diesen speziellen 15-V-Adapter nicht (zu kaufen), fast jeder Netzadapter, den Sie bereits haben, um ein Telefon, einen Laptop oder ein anderes Haushaltsgerät aufzuladen, kann ausreichen. Die Schaltung, die verwendet wird, um die 100-V-Gleichspannung aus der Ausgangsspannung des Adapters zu erzeugen, erfordert möglicherweise einige Änderungen, die jedoch geringfügig sind.

Aber vergessen Sie bitte die von Ihnen vorgeschlagenen Schaltungen, sie sind gefährlich und auch sehr ineffizient, um die benötigte Spannung zu erhalten. Sicher, auf 15 V herunterzugehen und dann wieder auf 100 V hochzugehen, mag auch albern klingen, aber es verbraucht nicht viel Strom und ist viel sicherer .

Das Setup wäre beigefügt, aber ich verstehe Ihren Punkt. Das Problem ist, dass wir 200 Einheiten herstellen müssen und daher eine Gleichstromversorgung benötigen. Was wäre, wenn ich vor dem Brückengleichrichter einen Trenntransformator hinzufügen würde, wäre er dann sicher genug?
Ja, das ist eine andere Lösung. Auf diese Weise könntest du auch auf die Spannung achten. Wählen Sie einfach einen Transformator mit beispielsweise 240 V Eingang und 70 V Ausgang. Dann erhalten Sie nach dem Brückengleichrichter + Glättungskondensator 70 V AC * 1,41 = 100 V DC, genau das, was Sie brauchen. Die 47uF-Obergrenzen in Ihrem Vorschlag sind übertrieben, ich würde nur wenige uF wie 1 uF oder 5 uF verwenden. Für kleine Ströme ist das mehr als genug.
Du redest von 200 - 350 mA, das ist eine Menge Power. Die anweisbare Schaltung liefert höchstens ein paar mA. Warum denkst du, dass du so viel Strom benötigst? Wenn Sie dies tun, muss auch die Leistung berücksichtigt werden, und dann müssen die Glättungskappen möglicherweise etwa 47 uF betragen und nicht kleiner sein, wie ich oben vorgeschlagen habe.
Ich würde vermuten, dass an Schulen gelieferte Geräte für die Produktsicherheit zertifiziert werden müssen? Das ist viel einfacher, wenn es von einer 15-V-Gleichstromversorgung gespeist wird, die fertig zertifiziert gekauft wurde.
Ich habe festgestellt, dass andere Geräte zwischen 100 und 250 mA liefern, also sollten 300 mA sicher sein, dass es genug war. Ich kann mich für den 3: 1-Transformator entscheiden und dann nur einen Kondensator zum Laden, da dies sicherer erscheint und wenn ein Trenntransformator verwendet wird, die andere Hälfte der Schaltung möglicherweise einfacher wird. Wenn dies nicht durch die Zertifizierung geht, von der Finbarr spricht, müsste ich stattdessen den Aufwärtswandler überarbeiten und verwenden.

1) Sie müssen mit jemandem sprechen, der in diesen Angelegenheiten kompetent ist, um herauszufinden, was Ihre Lastanforderungen wirklich sind. 300 mA für die Elektrophorese sind ein unverschämter Strompegel. Sagen wir es so - bei einem 100-Volt-Pegel impliziert dies, dass das Medium 30 Watt verbraucht. Da kann ich nur sagen, ach wirklich? Versuchen Sie, die Probe zu kochen und zu analysieren? Holen Sie sich also eine zweite Meinung zu Ihrem aktuellen Niveau ein. Dies wirkt sich stark auf Ihre Designanforderungen aus.

2) Ihr getestetes Design ist, na ja, ich glaube nicht, dass Sie es durchdacht haben. Der 600-Ohm-Widerstand leitet nicht nur "ziemlich viel Wärme" ab, wie 30 Watt oder mehr, sondern muss dies auch in einem geschlossenen Volumen tun, und ich glaube nicht, dass Sie erkennen, wie heiß es werden wird, wenn Sie es nicht tun enthalten Vorkehrungen für einen erzwungenen Luftstrom, um ihn zu kühlen. Dies macht es natürlich schwierig, Ihr Gehäuse für den Schulgebrauch sicher zu machen. Sie werden drei Sicherheitsprobleme haben, anstatt zwei. Schock, Hitze UND Lüfterblätter. Oh ja, und wenn die Last aus irgendeinem Grund getrennt wird, muss die Zenerdiode die gesamten 30 Watt abführen, und ein Zener dieser Größe (plus dem erforderlichen Kühlkörper) wird Sie einen hübschen Cent kosten.

3) Ihre vorgeschlagene Schaltung bietet eine bessere Leistung als Ihre erste, aber Sie benötigen zumindest einen Leistungstransistor, der auf einem Kühlkörper montiert ist. Ein 3904 wird fast sofort fehlschlagen. Darüber hinaus lässt Ihr 40k-Zenerwiderstand nur etwa 3 mA Strom zum Zener zu (weniger, wenn Sie die Anforderungen an die Transistorbasis berücksichtigen), und dies reicht nicht aus, um den Zener richtig anzusteuern.

4) In beiden Fällen sind Ihre 47-uF-Kondensatoren für den Job völlig unzureichend, es sei denn, Sie haben nichts gegen größere Spannungsänderungen bei einer Rate von 100 Hz. Keine Schaltung ist der Aufgabe gewachsen, 100 Volt Gleichstrom bei 300 mA bereitzustellen.

Ich habe beim Testen und Betrachten anderer Geräte festgestellt, dass ich zwischen 100 mA und 250 mA liefern muss, also waren 300 mA auf der sicheren Seite. Und ja, es ist ziemlich viel, aber das ist es, was es braucht. Sie können sehen, dass sich auch bei den professionellen Maschinen kondensierter Dampf auf den Deckeln befindet. Und als Anmerkung, der 40k Ohm-Widerstand und die genauen Werte der Kondensatoren wurden geschätzt, also hätten diese nachträglich berechnet werden müssen. Aber ich denke, ich muss mit einem Trenntransformator gehen und dann ein 3:1 wählen, wie von Bimpelrekkie beschrieben.
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