Aiuto: protezioni elettriche per il seguente dispositivo (controllo LED RGB)

Ciao,

vi propongo oggi il progetto che sto elaborando e che vorrei trasformare in prototipo. Ho disegnato in fritzing lo schema:

Uploaded with ImageShack.us

Per quanto riguarda l'alimentazione 12V avrei intenzione di utilizzare un alimentatore ATX e quindi andare a montare sul pcb un connettore Molex.

Nel datasheet dell'uln2803 (Thoshiba) è scritto:

Precautions for Using
This IC does not integrate protection circuits such as overcurrent and overvoltage protectors.
Thus, if excess current or voltage is applied to the IC, the IC may be damaged. Please design the IC so that
excess current or voltage will not be applied to the IC.
Utmost care is necessary in the design of the output line, COMMON and GND line since IC may be destroyed
due to short?circuit between outputs, air contamination fault, or fault by improper grounding.

Visto che le mie conoscenze sono mooolto limitate ho deciso di rivolgermi a voi affinchè possiate aiutarmi a progettare e a capire le precauzioni standard che si adottano in questi casi.

Cercando un po' su google e sulla base di un corso elementare di elettronica letto in rete ho capito che la protezione da eccesso di corrente si ottiene ponendo un fusibile in serie al carico. Da quello che ho letto, tuttavia, i fusibili, avendo una resistenza interna, portano a una caduta di potenziale non trascurabile. Nel mio caso avrei una significativa perdita di potenza luminosa? Inoltre mettendo un fusibile da max. 12A (24A sarebbe il massimo possibile ma visto che si suppone che il dispositvo debba rimanere acceso per lungo tempo meglio andarci leggeri) tra il polo negativo e la pista che alimenta gli ULN2803 la protezione sarebbe sul carico totale ma non servirebbe ad evitare danni ai singoli IC. Potrebbe questo crearmi problemi? Intendo apparte la rottura dell'ULN2803 che francamente non costa tanto quindi potrebbe tranquillamente essere rimpiazzato.

Per quanto riguarda la protezione da sovratensione non sono stato in grado di trovare materiale utile.

Grazie a chiunque voglia aiutarmi e insegnarmi.

Antonio.

ciao Taravel

Mancano 2 cose:
devi collegare la massa di Arduino con la massa del alimentatore 12V.
I LED hanno la resistenza che limita la corrente integrata? Quali LED sono?
Gli alimentatori ATX sono costruiti con la condizione che ci sia un minimo di carico ( attorno 1A) sui 5V e sui 12V. Se non ci metti questo carico non si accendono o vanno in protezione.

Sovvratensone sui ULN2803 é inteso sopra i 50V di alimentazione e sopra 30V di tensione di pilotaggio.
Un fusibile da 12A ha una resistenza bassa. Non dovresti vedere differenza di luminositá.

Ciao Uwe

Ciao,

innanzitutto grazie per l'attenzione.

Passo ora a risponderti e farti altre domande sull base del tuo post:

uwefed:
devi collegare la massa di Arduino con la massa del alimentatore 12V.

Scusa l'ignoranza ma come mai? Se non lo facessi cosa succederebbe? (Scusa se sono domande stupide ma prima di Luglio apparte Fisica I e Fisica II (in cui non abbiamo fatto gran che i circuiti visto che non servono nel mio ambito ma abbiamo fatto più l'ottica) non sapevo niente di elettronica.

uwefed:
I LED hanno la resistenza che limita la corrente integrata? Quali LED sono?

In realtà ogni led indica una striscia LED ritagliata da una striscia più grande:

http://www.dealextreme.com/p/rgb-300x5050-smd-led-multicolored-light-strip-5-meter-dc-12v-41522

Da quello che ho capito le resistenze sono saldate sul PCB (confermi?).

uwefed:
Gli alimentatori ATX sono costruiti con la condizione che ci sia un minimo di carico ( attorno 1A) sui 5V e sui 12V. Se non ci metti questo carico non si accendono o vanno in protezione.

Sì questo lo credevo pure io però con l'alimentatore che ho sono riuscito a far accendere i 15led del workshopkit usando uno schema simile a quello che ti ho fatto vedere solo che non vi erano gli shift register e ho usato sempre la 12v del molex. In quell'occasione ho creato 3 strisce led di 3 colori differenti ognuna formata da 5led in serie senza resistenze. (In quest'occasione non ho collegato i 2 GND però per fortuna l'ho tenuto acceso per poco meno di 5 minuti) La morale è che contro ogni previsione l'alimentatore ha funzionato O_o? (forse accade perchè è scadente? Rischio qualcosa?). In ogni caso le strisce in totale assorbiranno un massimo di 4A ma può accadere che vengano spente...in quel caso andrei in protezione? Cosa mi consigli per alimentare?

uwefed:
Sovvratensone sui ULN2803 é inteso sopra i 50V di alimentazione e sopra 30V di tensione di pilotaggio.

Quindi non devo mettere nessuna protezione per l' "overvoltage"?

uwefed:
Un fusibile da 12A ha una resistenza bassa. Non dovresti vedere differenza di luminositá.

Quindi quel discorso che facevo sui singoli canali porterebbe solo alla bruciatura degli IC?

Taravel:
Scusa l'ignoranza ma come mai? Se non lo facessi cosa succederebbe? (Scusa se sono domande stupide ma prima di Luglio apparte Fisica I e Fisica II (in cui non abbiamo fatto gran che i circuiti visto che non servono nel mio ambito ma abbiamo fatto più l'ottica) non sapevo niente di elettronica.

IL 595 Ti da una tensione di 5V o 0V riferita a massa di Arduino. Se non colleghi la massa del alimentatore 12V alla massa del Arduino la tensione in entrata dei ULN2803 non é definita. (in pratica attraverso le masse del Tuo PC e del alimentatore le 2 masse hanno ca la stessa tensione ma puó anche non essere cosí. Questo funziona perché tutti due gli alimentatori hanno la massa collegata a terra. Incimincia ad usare un pC portatile alimentato a batteria o un alimentatore di protezione classe 2 e non ti funzionerá piú). Ma collegala comunque.

Taravel:
In realtà ogni led indica una striscia LED ritagliata da una striscia più grande:
http://www.dealextreme.com/p/rgb-300x5050-smd-led-multicolored-light-strip-5-meter-dc-12v-41522
Da quello che ho capito le resistenze sono saldate sul PCB (confermi?).

sí le resistenze ci sono.

Taravel:
Sì questo lo credevo pure io però con l'alimentatore che ho sono riuscito a far accendere i 15led del workshopkit usando uno schema simile a quello che ti ho fatto vedere solo che non vi erano gli shift register e ho usato sempre la 12v del molex. In quell'occasione ho creato 3 strisce led di 3 colori differenti ognuna formata da 5led in serie senza resistenze. (In quest'occasione non ho collegato i 2 GND però per fortuna l'ho tenuto acceso per poco meno di 5 minuti) La morale è che contro ogni previsione l'alimentatore ha funzionato O_o? (forse accade perchè è scadente? Rischio qualcosa?). In ogni caso le strisce in totale assorbiranno un massimo di 4A ma può accadere che vengano spente...in quel caso andrei in protezione? Cosa mi consigli per alimentare?

andare in protezione vuol dire che non da piú tensione e devi spegnerlo del tutto col interuttore o staccando l'alimentazione per farlo rifunzionare.
Io Ti consiglio un alimentatore switching da 12V e 4A.

Taravel:
Quindi non devo mettere nessuna protezione per l' "overvoltage"?

No, non dovrebbe servire.

Taravel:
Quindi quel discorso che facevo sui singoli canali porterebbe solo alla bruciatura degli IC?

Non ho ancora capito quante striscie vuoi usare e con che asorbimento di corrente ciascuna.

Ciao Uwe

uwefed:
IL 595 Ti da una tensione di 5V o 0V riferita a massa di Arduino. Se non colleghi la massa del alimentatore 12V alla massa del Arduino la tensione in entrata dei ULN2803 non é definita.

Ok! Una sola curiosità: se collego le masse e queste sono a potenziale diverso cosa succede? Si allineano perchè si cortocircuitano? Se sì a che potenziale si allineano?

uwefed:
(in pratica attraverso le masse del Tuo PC e del alimentatore le 2 masse hanno ca la stessa tensione ma puó anche non essere cosí. Questo funziona perché tutti due gli alimentatori hanno la massa collegata a terra. Incimincia ad usare un pC portatile alimentato a batteria o un alimentatore di protezione classe 2 e non ti funzionerá piú). Ma collegala comunque.

yeee menomale che il pc portatile lo collegavo con l'alimentatore allora :slight_smile:

uwefed:
Ti consiglio un alimentatore switching da 12V e 4A.

Taravel:
Quindi quel discorso che facevo sui singoli canali porterebbe solo alla bruciatura degli IC?

Non ho ancora capito quante striscie vuoi usare e con che asorbimento di corrente ciascuna.

Ciao Uwe

Allora vorrei dividere 3,8m di quella striscia in 16 ministriscie che avranno lunghezze variabili tra i 20cm e i 35cm (ovviamente rispettando la regola di taglio ogni 3 led).

Visto che c'è scritto che la striscia da 5m assorbe <2A a canale immagino che la somma delle mie strisce assorba max 1,52A per canale e diciamo massimo 0,1A per canale a ministriscia. Quindi metto un fusibile da 12A tra la massa dell'alimentatore a 12V e l'alimentazione degli array di transistor? (in teoria per salvaguardare i circuiti integrati dovrei metterne uno da 0,5A per linea? ) Ma il fusibile lo metto prima o dopo il nodo che cortocircuita le masse? Lo chiedo perchè a causa della mia inesperienza l'idea che mi sono fatto è che collegando le masse a diverso potenziale si abbia un corto e quindi un'alta corrente e quindi penso che il fusibile si possa fondere. Se dico cose senza senso sentitevi liberi di lapidarmi con nozioni corrette :grin:

Forse per l'alimentatore mi servono 4,6A avevo fatto male i calcoli. Ma secondo te dovrei prenderlo con un amperaggio maggiore tipo 6-7A come si fa per gli alimentatori ATX per fare in modo che il ripple e l'efficienza siano migliori oppure non me ne deve fregare niente? In entrambi casi visto che non so nè come sia fatto un alimentatore switching da 12V e XA e nè marche e qualità potresti indicarmi degli esempi o anche degli stores online che me li spedirebbero? Va bene anche in un MP se va contro le regole del forum. In genere il mio fornitore di pezzi è ebay ma so di brutte cose riguardo gli alimentari di sottomarca provenienti dalla Cina quindi almeno su quello non vorrei rischiare.

Ancora grazie della pazienza :slight_smile:

Ecco qui il circuito modificato:

Uploaded with ImageShack.us

Ora non mi resta che capire come ricreare arduino sulla Bread board senza spendere un patrimonio per l'attacco usb e passare al disegno del PCB stesso. :slight_smile:

Grazie dell'aiuto e delle spiegazioni!

PS.: Ma Fritzing anche a voi su Ubuntu va una chiavica?

Taravel:
PS.: Ma Fritzing anche a voi su Ubuntu va una chiavica?

Non solo su Ubuntu. Va lento di suo, quando l'ho usato ho sempre dovuto chiudere tutti gli altri programmi aperti. E più roba metti e più si "infogna" :zipper_mouth_face:

Ciao Taravel

Non mettere mai i fusibili sulla massa, ma sul alimentazione positiva. Nel caso specifico qualche decina di mV di differenza tra le due masse non comporta niente, ma se usi circuiti analogici quella differenza si aggiunge al segnale e in questo modo tiri dentro un sacco di disturbi.

Sinceramente un fusibile in questo caso non serve perché normalmente gli alimentatore switching sono prottetti da cortocircuito per un tempo illimitato.
Se vuoi proteggere il circuito dovresti inserire un fusibile nel alimentazione di ciascuna striscia LED e usare fusibili ultrarapidi che costano insieme di piú degli ULN2803.
Non so dire niente della combinazione Frizzing e Linux. (non uso nessuno dei due :expressionless: :|)

Per arduino sulla breadbord: http://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/ArduinoBreadboard

Per l' USB serve una schedina tipo Arduino Official Store | Boards Shields Kits Accessories o altri col FT232

Ok! Una sola curiosità: se collego le masse e queste sono a potenziale diverso cosa succede? Si allineano perchè si cortocircuitano? Se sì a che potenziale si allineano?

Ci puó essere una corrente di equilibrio se le masse sono collegate in qualche modo tra di lor attraverso altre vie e se ci siano delle tensioni indotte. Normalmente se usi un alimentatore con un trasformatore o tanti alimentatori switching hanno il secondari isolato percui senza riferimento a massa e percui senza tensioni differenzi se colleghi 2 masse. I PC, visto che lavorano con alte frequenze (dalle centinaie di MHz a qualche GHz) devono essere schermati bene e questo si reisce solo con scatole metalliche o metallizzate al interno e messe a massa (questo vale anche per PC portatili).
Per un alimentatore adatto guardo domani.

Ciao Uwe

uwefed:
Ciao Taravel

Non mettere mai i fusibili sulla massa, ma sul alimentazione positiva. Nel caso specifico qualche decina di mV di differenza tra le due masse non comporta niente, ma se usi circuiti analogici quella differenza si aggiunge al segnale e in questo modo tiri dentro un sacco di disturbi.

Sinceramente un fusibile in questo caso non serve perché normalmente gli alimentatore switching sono prottetti da cortocircuito per un tempo illimitato.

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Ci puó essere una corrente di equilibrio se le masse sono collegate in qualche modo tra di lor attraverso altre vie e se ci siano delle tensioni indotte. Normalmente se usi un alimentatore con un trasformatore o tanti alimentatori switching hanno il secondari isolato percui senza riferimento a massa e percui senza tensioni differenzi se colleghi 2 masse. I PC, visto che lavorano con alte frequenze (dalle centinaie di MHz a qualche GHz) devono essere schermati bene e questo si reisce solo con scatole metalliche o metallizzate al interno e messe a massa (questo vale anche per PC portatili).

Esaustivo! :smiley:

uwefed:
Se vuoi proteggere il circuito dovresti inserire un fusibile nel alimentazione di ciascuna striscia LED e usare fusibili ultrarapidi che costano insieme di piú degli ULN2803.

Ok allora valuterò bene in base al costo dei fusibili rispetto a quello delle strisce! La mia preoccupazione principale era di evitare esplosioni/incendi/danni irreparabili ai mobili/mortivarie che da quello che ho capito evita per bene l'alimentatore.

uwefed:
Per arduino sulla breadbord: http://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/ArduinoBreadboard

Per l' USB serve una schedina tipo Arduino Official Store | Boards Shields Kits Accessories o altri col FT232

Grazie della dritta! Ho aperto un post apposta farò tesoro anche di quello che qui mi hai scritto :).

uwefed:
Per un alimentatore adatto guardo domani.

thanks!