PowerPanel

Autor: Pascal Funke und Michael Menke

Betreuer: Herr Klein

Einleitung

Der AMR2012 besitzt zur Energieverteilung und zum Schutz der Bauteile sowie der Komponenten ein PowerPanel. Das PowerPanel besitzt einen Unterspannungsschutz, eine Akkukontrollanzeige für die Akkus des Antriebs und des verbauten PCs sowie eine Hauptsicherung, welche das Gesamtsystem schützt. Das Panel ist im System hinter das Frontpanel integriert. Der Akkuzustand kann über einen "Akkutest"-Taster angezeigt werden.

Unterspannungs-Schutzschaltung

Die Schaltung besteht aus einem als Komparator geschalteten OPV (TL071) mit Hysterese. Das Potential an U4 Pin6 wird zur Steuerung des picoPSU-Netzteils am Fahrzeug-PC benutzt. Bei Unterschreiten der Ausschalt-Schwelle von ca. 11,8V fährt der PC herunter. Bei einer Akku-Spannung von ca. 14,4V wird das Netzteil wieder frei gegeben und muss manuell gestartet werden. Da der OPV vom unipolaren Bordnetz versorgt wird und kein "rail-to-rail"-Typ ist, wurde die z-Diode D5 eingefügt, um die positive Restspannung des OPV im "low-Zustand" zu unterdrücken. Da die Schaltung hardwaremäßig schon existierte, wurde auf eine Neuauswahl von Bauteilen verzichtet zugunsten der Nutzung vorhandener Strukturen auf der Platine.

Aufbau des PowerPanels

Das PowerPanel ist im Wintersemester 2018/2019 neu gestaltet, getestet und implementiert worden. Das Layout ist überarbeitet worden, ebenso ist der Unterspannungsschutz vom Akkutest getrennt worden um die schleichende Entladung der Akkus zu verhindern. Die Sicherung ist in den Kabelbaum, welcher zur PowerPlatine führt, implementiert worden. Die Designfehler der Vorgänger sind ausgemerzt worden.

Aufbau des Platinenentwurfs

Nachfolgend sind die Designs der neuen PowerPlatine einzusehen. Die Vorderseite ist mit den Treibern der LED Bars und der LED Bars ausgestattet. Auf der Rückseite sind die restlichen Bauteile, wie Widerstände, Kondensatoren und Potis verbaut.

Aufbau der Platine

Auf den folgenden Abbildungen ist die Vorder- sowie die Rückseite des Panels zusehen. Signifikante Merkmale sind die Aufdickung der Leiterbahnen für die Plus- und die Groundverteilung. Die Anschlussleitungen werden bei der neuen Platine nicht mehr gesteckt, sondern sind fest angelötet. Aufgrund doppelseitiger Auftragung des Lötzinns ist die Haltbarkeit und Festigkeit gesichert.

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  Alter Zustand

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  Neuer Zustand

Anschlüsse

Die Anschlussleitungen sind angelötet. Die Kabel werden vorkonfektioniert mit neuen Steckern, bzw. Buchsen. Nach eingehender Recherche ist der Entschluss gefasst worden, dass bestimmte Leitungen zu einem Stecker zusammengefasst werden können. Die zu verwendenden Stecker sind AMP Superseal von Müller Electronic. Diese sind steckbar, flexibel und haltbar, somit ist die nachträgliche Bearbeitung und das Abbauen der Powerplatine ohne Bedenken möglich. Die Kurzschlussgefahr ist signifikant gemildert worden. Aufgrund farblicher Kennzeichnung und Beschriftung ist einer Verpolung vorgebeugt.

Anforderungen Anschlüsse

• Querschnitt wie Leitungen
  • Stromversorgung 2,5mm²
  • Signalleitung 1mm²
• Baugröße passend zur Platine
  • Position der Anschlüsse muss vorher im Layout bestimmt werden
• Sicherheit
  • Nur in eine Richtung anschließbar
  • Schutz vor Stromschlägen (Arbeitssicherheit)
• Anzahl an Kontakten
  • Je nach Anforderung 2 bis 3
  • Überlegung alle Kontakte über einen Anschluss zu legen

Internetrecherche

• Phoenix Contact COMBICON MSTBVA
• https://de.rs-online.com/web/p/leiterplatten-header/1896199/
  • Nennspannung: 12A
  • Sicher: Ja
  • Raster: 5.08mm
  • Baugröße: 12*8,3*7,08 mm

• Weitere Recherche folgt

• Kabel an der Platine Befestigen und Stecker daran befestigen
  • Einfacher Zugang zu den Steckern
  • Geringerer Platz auf der Platine
  • Mehr aufwand

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