Optimierung der Power-Platine

Autor: Anna Blankenstein und Timo Schmidt

Abgabetermin: 24.06.2019

Einleitung

Während der Analyse der PowerPlatine des AMR2012 sind mehrere "Designfehler" aufgefallen, welche im folgenden erläutert werden.
Es werden Lösungsvorschlägeerarbeitet

Designfehler

Folgende Designfehler sind uns aufgefallen:

Kein Tiefenentladeschutz
- Ein Akku ist aufgrund dessen zu beginn des Semesters defekt gewesen
Durch die Verwendung von THT-Bauteilen ist der Stromverbrauch sehr hoch.
Der Ausbau der Akkus ist sehr Kompliziert

Weiteres Vorgehen

Zuerst wurde die Such nach der Dokumentation für den Tiefenentladeschutz gesucht.
Hierbei stellte sich heraus, dass es sich um ein Missverständnis, bzw. um eine Vertauschung der Begriffe Tiefenentladeschutz und Unterspannungsschutz handelte.
Nach einer Internetrecherche sind wir auf das Projekt 80, den Advanced Discharge Protection Circuit gestoßen. Dieser sollte auf den neusten Schaltplänen des PowerPanels basieren und somit klang dies nach einer schnellen Lösung.

Um auch sofort eine SMD-Lösung beim Umbau der Platine zuermöglichen sollten in dem Layout die Footprints angepasst werden. Allerdings war die Lösung mit dem Tiefenentladeschutz nur in einer Eagle-Version vorhanden. Da der Hochschulstandard sich aber auf Multisim bzw. Ultibord bezieht wurde beschlossen alle Pläne zu übertragen.

Aufbau der Powerplatine

Bearbeiten des Modells

Das Multisim Modell ist folgendermaßen bearbeitet worden: So sind nun alle Elemente, welche über den Akku versorgt werden durch eine Sicherung abgesichert und hardwareseitig Trennbar durch einen mechanischen Schalter.

Alter Zustand
Neuer Zustand

Recherche Anschlüsse

Für diese Recherche wurden als erstes die Anforderungen bestimmt und dann eine Internetrecherche Durchgeführt.

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

Umsetzung der PowerPlatine

Das Platinenlayout ist verbessert worden. Die Leitungen zur Platine sind vorher durch Stecker realisiert worden, dessen Querschnitt zu gering war. Die Stecker wurden durch Lötpads ersetzt. Die Leiterbahnen sind verdickt worden um die Sicherheitsstandards bei Leitungsverlegung zu gewährleisten. Aufgrund der neuen Lötpads und der Änderung anderer Kleinigkeiten hat sich der Aufbau der Platine geändert. Durch geschicktes versetzen konnten die derzeitigen Abmessungen eingehalten werden.

Links zu den Testprotokollen

Testprotokoll der Platine (Version: 11102018)
Testprotokoll der Platine (Version: 18102018)

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