Brontekst bekijken van Regelbare vangspiegel verwarming zonder weerstanddraad

#'''Een alternatief voor een  regelbare verwarming zonder weerstandsdraad.'''

Met behulp van de LM317,  (een spanningsregelaar IC) is het mogelijk om een instelbare verwarming te maken voor bijv. een vangspiegel.
Uiteraard is deze schakeling ook geschikt voor de verwarming van de RDF, de zoeker, het occulair, diagonaal, enz.
Feitelijk alles waar maar een laag aantal Watt’s aan verwarming nodig is.

De LM317  heeft interessante eigenschappen nl. een extern instelbare stroombegrenzing, een interne max. stroombegrenzing van ca. 1,5Amp en een interne temperatuur begrenzing die bij losraken van het IC (geen koeling) de stroom terug regelt (naar ca. 200mA) om schade aan het IC te voorkomen.
Hoewel het IC ontworpen is als instelbare spanningstabilisator met de mogelijkheid om dmv een weerstand de stroom te begrenzen, kan door een truc het  IC voor iets heel anders worden gebruikt dan het oorspronkelijke doel.

Door de uitgang  van het IC kort te sluiten en de stroom met de externe weerstand te regelen   (stroombron mode) zal al het vermogen in het IC opgewekt worden te weten de voeding/accuspanning  x de ingestelde kortsluitstroom. 
Dit vermogen wordt nu gebruikt voor de verwarming. Indien voldoende gekoeld zal de opgewekte temperatuur laag zijn.
Ongekoeld loopt de temperatuur op tot boven de 100°C. Het IC gaat dan in zijn temperatuurbegrenzing mode.


'''Uitvoering:'''

Een simpele schakeling om een regelbare verwarming te maken zonder weerstand draad en tussenkomst van een pulserende schakeling die de stroom in- en uitschakelt om het vermogen te regelen.
De LM317 wordt gewoon op de vangspiegel gemonteerd/geplakt en via 3 dunne draden aan de buitenkant van de kijker dmv een potentiometer met begrenzings weerstand op het gewenste vermogen ingesteld.

Waarom deze analoge oplossing? Wel vanwege het feit dat ik zoveel mogelijk schakelende voedingen uit de buurt van mijn en van andere goto monteringen wil hebben ivm mogelijke HF storingen (EMC) door het schakelen van de stroom.
Achter het idee zit ook het vermijden van het noodzakelijk ombouwen/aanpassen van het verwarmingselement indien deze niet toe reikend blijkt te zijn, immers deze is van op afstand te programmeren voor het gewenste vermogen/temperatuur.
Verder vermijd je het probleem dat bij kleine vangspiegels veel weerstanddraad weg gewerkt moet worden.

Uiteraard is deze methode ook geschikt voor de verwarming van de RDF, de zoeker, het oculair, diagonaal enz. feitelijk alles waar maar een laag aantal Watt’s aan verwarming nodig is.
Het voordeel van deze schakeling is dat hij simpel is te maken, een instelbare verwarming heeft en geen weerstanddraad nodig heeft aangezien de warmte in de behuizing van de regelaar wordt opgewekt.

Door gebruik te maken van een 22 á 25 ohm potmeter van 2 á 3 watt en een vaste begrenzingsweerstand van 2,7 ohm (1 Watt type) is een stroom instelbaar en derhalve een regelbaar vermogen van 0,6 tot 5,25Watt.
Vindt je een max. van 3W voor jouw toepassing voldoende dan vervang de 2,7 ohm begrenzingsweerstand  door een van 4,7 ohm (0,5 watt).
Voorbeeld zie schema 1


[[Bestand:schema 1+2+3.png]]



Helaas is het IC in de FP behuizing (volledig geïsoleerd) lastig te verkrijgen. 

http://nl.farnell.com/stmicroelectronics/lm317p/voltage-regulator/dp/1703358?Ntt=lm317p

''Farrnell is echter een groothandel waardoor je er als particulier dus niet kan kopen. Alleen met een KK handels nummer is daar kopen mogelijk.''


Om de schakeling toch te kunnen bouwen kies dan voor de standaard '''LM317T''' (T behuizing)
Alle onderdelen zijn te bestellen bij bijv. Conrad. (zie lijst onderaan)

Om de kosten laag te houden kan ook gekozen worden voor een schakeling met één vaste weerstand. (zie schema 2) 
Kies hierbij de weerstandwaarde uit onderstaande lijst voor het gewenste vermogen.
Indien alleen gebruik gemaakt wordt van 0,25W weerstanden (ivm de verkrijgbaarheid) ziet de opbouw er als volgt uit:     Hierbij zijn de tussen [.…] genoemde weerstanden parallel geschakeld.
   
[[Bestand:tabel2.png]]



'''Berekening vermogen in de LM317:'''
      P=(Vaccu-Vref)*(Vref/R)      Note: Vref = 1,25V (dit is de spanning die over R valt voor de regeling) 
      [voorbeeld voor 12,6V accuspanniing:   P=(12,6-1,25)*(1,25/8,2) = 1,73Watt]

Wil je niet met een 12V accu werken dan kan dat ook met een lagere spanning tot minimaal 3,5V (hieronder valt de  schakeling uit zijn regeling).
Een lagere spanning heeft geen invloed op de ingestelde stroom, wel op het gedissipeerde vermogen.



[[Bestand:tabel1.png]]

Door gebruik van een draaischakelaar ipv een potentiometer, kunnen meerdere verschillende vermogens worden gekozen. Je krijgt hiermee een redelijk lineaire vermogensstap in tegenstelling tot de potmeter uitvoering die door het I²R gedrag een kwadratische gedrag heeft  (zie de grafiek)

[[Bestand:grafiek.png]]


Vindt je max. 3 watt voldoende voor jouw toepassing, dan kies je voor R4 - R9 met een 6 standen schakelaar.


Heb je geen behoefte aan het hele vermogensbereik maar is even een groot vermogen nodig om de dauw weg te branden om daarna op onderhoudsvermogen over te stappen dan is de volgende schakeling geschikt.  Zie schema 3

Bijv. 1,73Watt voor wegbranden en 0,79W als onderhoud geeft een R van 8,2 ohm voor 1,73Watt en 18 ohm voor de 0,79Watt stand. Met de 3e (midden)stand van de schakelaar is de schakeling uit.

Heb je voldoende aan één vast vermogen kies dan voor schema 2


'''Bouw tips:'''

- Voor de bedrading van de LM317, naar de keuzeschakelaar kan gebruik gemaakt worden van 3 dunne draden, bijv. 3 aders van een niet al te dunne flat cable (dikkere draad dan 0,1mm² is niet nodig).

- Omdat de nu gebruikte LM317T (in TO220 package) geen volledige elektrische isolatie heeft (in tegenstelling tot de P pakage) moet er extra opgelet worden dat de bevestiging van het IC geen elektrisch contact maakt met metalen delen van de kijker.
De metalen onderkant van het IC heeft nl. elektrisch contact met de uitgangspen van de LM.
Voor de test heb ik het IC vastgeplakt met heel dunne dubbelzijdige tape (Tesa tape, verkrijgbaar o.a. in de bouwmarkt), deze plakt goed en geeft meteen de gewenste isolatie. 
Eventueel kan bevestigen van het IC met een dotje siliconenkit een voldoende isolatie geven die tevens dienst doet als bevestiging. (wel opletten dat je niet alsnog door de kit drukt)
Hoe deze bevestigingen zich in de toekomst (ivm de temperatuur) houden weet ik echter niet.
Voor gebruik bij grote vangspiegels kan het zinvol zijn om de warmte d.m.v. een aluminium- of koperplaatje beter te verdelen over de oppervlakte.

Werk de bevestiging van de bedrading aan de pennen van de LM af door een isolatiekous (bijv. krimpkous)


De genoemde onderdelen zijn meestal bij de lokale elektronicawinkel te koop, anders kan het besteld worden bij www/conrad.nl 

Hier de betreffende onderdeel bestel nr's en richtprijs.

[[Bestand:onderdelen.png]]

Kies voor de overige weerstanden ook uit de  metaalfilm weerstand 0,6W serie, dit omdat de standaard 0,25W serie bij Conrad alleen  per 100 stuks geleverd wordt.
(vergeet niet een kastje en knop voor de potmeter of draaischakelaar en eventueel een 3polige connector indien je het IC los wilt kunnen nemen van de aansturing).

Omdat er nogal verschillende vangspiegel ophang constructies zijn is het helaas niet goed mogelijk om hiervoor een constructie advies te geven. Je zal dus zelf iets moeten verzinnen afhankelijk van jouw (vangspiegel) uitvoering.


'''Waarschuwing !'''

Hoewel de schakeling stroom- en temperatuur begrenst is raad ik aan om de schakeling te beveiligen met een zekering van ca.  2Amp.
Zoals eerder is vermeld zal de temperatuur bij onvoldoende koeling (denk aan losraken) zeer heet worden.
Het IC in deze toestand aanraken/vast pakken bij hoog ingesteld vermogen kan brandwonden veroorzaken.





henkp  21 juni 2012