Wie kann ich sicherstellen, dass mein Gerät für den täglichen Gebrauch sicher ist?

Ich habe ein einfaches Wecklicht zusammengestellt. Es verfügt über ein externes Netzteil, das derzeit für 7 V und 600 mA ausgelegt ist. Im Inneren befinden sich Arduino und eine Reihe von LEDs, die von einem MOSFET gesteuert werden.

Es funktioniert im Moment gut, aber ich möchte sicherstellen, dass es meine Wohnung nicht niederbrennt, während ich weg bin. Bisher habe ich über folgende Funktionen nachgedacht:

• Sicherung, die irgendwo unter der maximalen Leistung des Netzteils liegt
• Ein anständiger Kühlkörper für MOSFET. Es wird warm ohne, verbrennt aber nicht meinen Finger.

Sonst noch etwas zu beachten?

Bearbeiten: Das Gerät wird in einem Schlafzimmer verwendet. Nicht zu viel Benzin in der Nacht.

Wenn dies ein professionelles Design wäre, würden Sie eine FMEA für die Fehlermodus- und Effektanalyse durchführen . Berater in Anzug und Krawatte bieten Ihnen teure FMEA-Workshops an, aber alles ist nur gesunder Menschenverstand. Wirf ihn raus.

Organisieren Sie eine kreative Sitzung mit anderen Personen als den anwesenden Designern. Sie möchten an alles denken, was mit dem Produkt schief gehen kann. Die Designerin muss anwesend sein, um Fragen zu beantworten, aber sie ist nicht die beste Person, um die Bewertung vorzunehmen: Jede Designerin ist der Meinung, dass ihr Design ausfallsicher ist, und Probleme, die während des Designs übersehen werden, werden auch während der FMEA übersehen.

Wenn Sie die Dinge aufgelistet haben, die schief gehen können (das ist der Teil des Fehlermodus), fügen Sie Spalten für die Ereignisbewertung (OR) und die Schweregradbewertung (SR) hinzu. Wie wahrscheinlich ist es, dass der Fehler auftritt, und wie schlimm wäre es, wenn er eintreten würde. Wenn das Ergebnis des Fehlers ist, dass die Lichter in der Höhle ausgehen, ist dies eine geringere Schwere (1) als wenn das Haus niederbrennen würde (10). Das Produkt von OR und SR gibt Ihnen eine Risikoprioritätsnummer (Risk Priority Number, RPN). Sortieren Sie die Tabelle nach RPN, hoch bis niedrig, und Sie wissen, welche Probleme Sie zuerst angreifen müssen.

OK, das klingt kompliziert und macht überhaupt keinen Spaß. Für ein Hobbyprojekt möchten Sie das alles nicht tun, dann können Sie Ihr Hobby besser auf Stricken umstellen. Das Prinzip bleibt jedoch bestehen: Versuchen Sie zu beurteilen, was schief gehen kann, wie schlimm es wäre und was Sie tun können, um dies zu verhindern.

Die Sicherung ist eine einfache Lösung für viele mögliche Probleme, und deshalb finden Sie in den meisten Produkten eine. Die Sicherung sollte der erste Teil sein, der vom Netz aus betrachtet wird. Platzieren Sie es nicht zwischen dem Netzteil und dem Stromkreis, da es das Netzteil selbst nicht schützt (es sei denn, das hat bereits eine Sicherung).
Wenn das Aufheizen ein Risiko darstellt, können Sie einen Kühlkörper bereitstellen (den Sie wahrscheinlich sowieso benötigen würden, um den FET innerhalb der Spezifikationen zu halten). Wenn Sie eine zusätzliche Versicherung wünschen, fügen Sie einen Thermistor hinzu, den Sie als Überhitzungsdetektor verwenden, um den Stromkreis bei Überhitzung (teilweise) auszuschalten. Beachten Sie, dass beispielsweise Spannungsregler häufig einen eingebauten Wärmeschutz haben, sodass Sie für diese keinen zusätzlichen Temperatursensor benötigen.

Für mehr benötigen wir mehr Details über den Stromkreis, aber Überhitzung und Überstromschutz (Kurzschlussschutz) decken häufig die meisten kritischen Fehler ab.

Wenn Sie kundenspezifische Hardware mit einer sicherheitsgeprüften Niederspannungsversorgung entwerfen, die durch einen Transformator isoliert ist, der nur für <5 Watt ausgelegt ist, ist das Sicherheitsrisiko für den Verbraucher ziemlich gering. Häufig ist ein Designer besorgt, die Komponenten vor Ausfällen zu schützen, aber es ist gut, dass Sie sich Sorgen um die persönliche Sicherheit machen. Ein Komponentenausfall kann die Versorgung kurzschließen, für die die Anforderungen an die Entflammbarkeitsprüfung erfüllt werden müssen, um zertifiziert zu werden. Dies kann aus einem eingebauten Schutz wie einer "Polyfuse" oder einem rücksetzbaren Wärmewiderstand, einer Sicherung oder einfach dem Ausbrennen der Sekundärwicklung nach längerem Ausfall ohne Luftstrom bestehen.

In Ihrem Fall würde ich mir mehr Gedanken über die Auswahl der richtigen Versorgung für Ihre Last machen und nicht mehr Spannung verwenden, als Sie benötigen, damit der Serienabfall keine übermäßige Wärme erzeugt. DC-Wandversorgungen sind normalerweise nicht geregelt, dh sie haben eine höhere Spannung als angegeben, bis die Last dem Nennstrom entspricht. Dies erzeugt mehr V * I-Verlust in Ihrem LED-MOSFET-Schalter. Anstelle einer 7V 600mA-Versorgung könnte ich eine 5V 1A-Versorgung oder mehr in Betracht ziehen, um mehr LEDs parallel mit weniger Abfall zu betreiben. Für den Arduino kann ein Low-Drop-Out- oder LDO-Regler erforderlich sein oder auch nicht, aber die Treiber werden von der nicht regulierten Quelle mit Filterung nach Bedarf ausgeführt.

Wenn es nicht zu heiß zum Anfassen ist, machen Sie sich keine Sorgen, es sei denn, Ihre LED-Verkabelung ist kurzgeschlossen. Fügen Sie zum Schutz des MOSFET eine rücksetzbare Sicherung in Reihe hinzu, die für den LED-Strom ausgelegt ist. Diese können zusammengefügt werden und kosten in kleinen Mengen zwei Bits.

Das sind meine zwei Cent wert.