ASTEC-HAT Version 2021

Präambel

Die Ausführungen zur nachfolgend beschriebenen Version 2021 basieren auf den Basics zum ASTEC-HAT Netzteil-Frontend.

Version 2021

Die Version 2021 unterscheidet sich von der Version POC in folgenden Punkten:

  • nur mehr zwei Temperatursensoren / Anzeige von zwei Temperaturwerten
  • USB Buchse nun nicht auf eigener Platine, sondern am Main-Board
  • USB Buchse abgesichert mit magnetischem Schutzschalter mit Schnellauslösefunktion (E-T-A Type 808-H)
  • USB Buchse zuschaltbar auf Frontpanel
  • zusätzliches AUX-Board mit zuschaltbarer Grundlast im 12V Zweig mit 8 W am Frontpanel
  • drei zuschaltbare 30mm Lüfter zur Reduzierung der Innentemperatur bei geplanter Langzeitanwendung 

Nachfolgend die Beschreibung der einzelnen Platinen, die das ASTEC-HAT Frontend im gesamten ergeben.

9 PCBs ergeben ein ganzes ...

Distribution-Board

Das Distribution-Board bekommt seine Stromversorgung vom Supply-Board. Es sammelt aus dem Inneren des Astec Netzteiles die beiden Temperatursensoren sowie die beiden LEDs ein. (Diese würden ansonsten vom Connector am NT-PCB zu den beiden vormontierten LEDs auf der Rückseite des Netzteils gehen.) 

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Supply-Board

Aufgabe des Supply-Boards ist das Abgreifen der 5V, 12V und GND mittels Edge-Connector vom Schaltnetzteil. Mit Würth Redcubes threaded M4 werden diese Potentiale mit der Möglichkeit großer Stromstärken an die nächste Ebene weitergegeben. Es ist weiters noch der Einschalter auf dieser Ebene untergebracht, mittels Jumper können entweder 5V oder 12V an den LED-Ring des Schalters weitergegeben werden, je nachdem wie hell es sein soll.

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Main-Board

Am Main-Board befinden sich die Bananen-Buchsen (spezifiziert bis 24A) sowie die APP (Anderson Power Pole) Connectoren, jeweils für 5V und 12V, sowie die USB-Buchse für 5V. Diese Buchse von Würth ist bis 5A spezifiziert. Shuntwiderstände sowie die Anschlüsse zu den Spannungs- und Stromanzeigen sind vorhanden, der Rest sind die Pads/Abstandhalter zur nächsten Ebene, dem AUX-Board. Hier geht es aber schon mit deutlich geringeren Strömen weiter.

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Auxiliary-Board (AUX-Board)

Das AUX-Board beherbergt den magnetischen Sicherungsschalter zur Absicherung der USB-Buchse, zwei C&K Schalter (spezifiziert mit 6A) die die USB-Buchse und die 8W Grundlast für den 12V Zweig einschalten.  Die Grundlast wird realisiert durch einen 18R Widerstand im TO220 Gehäuse der mit einem BGA-Kühler gekühlt wird. LEDs (ultra-helle) zeigen den ON-Zustand der USB-Buchse bzw. der Grundlast an. Leuchtet auch sehr schön durch FR4 hindurch - an der Fronplatine muss dann natürlich kein Kupfer sein, Lötstopplack kann bleiben.

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Ergebnis bis hierher:

Supply- Main- AUX-Board von vorne ...

... von hinten ...

... und montiert, hier schon mit Side-Boards

Side-Boards

Zu den Side-Boards gibt es jetzt wirklich nicht so viel zu sagen. Sie leben von den definierten Montagepunkten - und halten das Front-Board in Position. Die erste Intention war nur ein Side-Board zu machen, das musste jedoch verworfen werden, da das PCB des NTs nicht ganz mittig im Stahlgehäuse sitzt - damit blieb rechts nur die Möglichkeit eines 0.8mm PCBs (wenn es das gleiche Layout haben sollte) - was optisch aber nicht ansprechend war.

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Front-Board

Das Front-Board beinhaltet die Aussparungen für die beiden Spannungs-Strom-Meter, Power-LED und Fault-LED, und den beleuchteten Ein/Aus Schalter. Auf der Rückseite sind vier Keystone M3 Connectoren platziert - um jegliche optische Disharmonie in der Front auszuschließen, werden diese "in SMD", also Top-Down, montiert. Der Rest sind Aussparungen - an der richtigen Stelle.

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Top-Board

Am Top-Board wird montiert die Temperaturanzeige (2x Temp), zwei 30mm Lüfter (mit Lüftergitter), und der Ein/Aus-Schalter für die Lüfter. Gelötet wird am Top-Board selbst nichts, es befinden sich gesamt 4 Montagelöcher hier, die korrespondierenden Keystone-Connectoren befinden sich am Distribution-Board und am Front-Board - nicht an den Side-Boards.

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Bottom-Board

Das Bottom-Board hat die Funktion eines "Schutzblechs": Sollte am Arbeitsplatz was herumliegen und versehentlich unter das Netzteil gelangen - soll es keinen Kurzschluß auslösen. Es ist also mehr oder weniger wirklich nur eine Abdeckung. Gefertigt als 0.6mm PCB - das ist kostenmäßig im Rahmen, und es muß sich etwas verbiegen, wenn man nicht stattdessen die Abstandhalter auf Maß ablängen möchte.

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Verschiedenes (das Unfotografierbare, Eignung PCBs ...)

Ich habe mich bemüht. Wirklich. Dutzende Fotos - alle nichts geworden. Es geht darum, fotografisch festzuhalten, wie die LED-Bereiche "Connect USB" und "12V/8W Load" am Front-Board leuchten (also wenn eingeschaltet). In Wirklichkeit: schaut nicht schlecht aus. So gut wie ganz als homogene Fläche wahrnehmbar, relativ sehr hell (aber nicht völlig zu hell), Schrift gut lesbar, sprich: Es funktioniert. LEDs durch 1.6mm FR4, zweimal Schutzlack grün, natürlich kein Kupfer auf der Rückseite, und der Schriftzug auf der Vorderseite.

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Temperaturmessungen

Das Ausgangs-Netzteil wird passiv gekühlt. Es wird vom Hersteller mit max. 12V/24A/288W vermarktet. Das scheint mutig. Zum Test wurde - mit der Version POC, da diese über vier Temperatursensoren verfügt - eine Messung durchgeführt: Mit einer elektronischen Last wurden über einen Zeitraum von 8 Stunden konstant 12V/20A (somit 240W) entnommen. Hier die Details der Messung:

Uhrzeit Sensor #K1 Sensor #K2 Sensor #K3 Sensor #K4 Oberflächentemp Gehäuse
15:23 Start Start Start Start
15:38 48,7° 66,8° 100° 62,5°
15:58 63,1° 80,1° 113° 75°
16:23 72,2° 87,3° 118° 80,2° 84° rechts, 67° links
17:23 77° 91,8° 119° 83,9° 72° links
18:23 78,3° 91,8° 119° 83,9° 72° links
19:23 78,8" 93,0° HHH (ext. 129,1°) 83,7° 71° links
20:23 78,8° 93° 130,2° (ext) 83,6°
23:23 79° 93,4° 130,4° (ext) 84,1°
23:23 Ende Ende Ende Ende

Die Temperaturen pendeln sich bei 12V/20A Dauerlast also bei den Werten am Ende der Tabelle ein. Das Gerät als solches "wird schon heiß" und sollte evtl. gekennzeichnet werden, wenn auch andere Personen Zugang haben. Die eingebauten Temperaturanzeigen messen nur bis 119°, danach Anzeige HHH - daher Umstieg auf anderes, externes Gerät mit einer "Lanze" zum messen (ähnlich "Bratenthermometer") die Werte differenzieren schon einiges zwischen den Geräten. Diese Messungen haben keinen Anspruch auf wissenschaftlich exakte Messungen, sondern sollen eher den Verlauf zeigen. An dieser Stelle, wie bei den Fotos, nochmals der Hinweis: Die Kabelbinder zur Befestigung der Temperaturfühler dürfen keine "normalen" sein, sondern müssen HiTemp sein - erhöhten Temperaturbereich aufweisen! Ich habe welche verwendet, die mit 125° spezifiziert waren.

Die Temperaturanzeige in der Version 2021 (#K1 und #K2 entsprechen dort den Sensoren #K3 und #K4 in der Version POC) zeigte bei gleicher Messung mit 12V/20A: Bei eingeschalteten Lüftern (lautstärkereduziert mit je 22R Widerstand): einpendeln des höchsten Wertes auf 95° bei dieser Dauerlast. (würde in obiger Tabelle #K3 entsprechen).

Schlussbemerkungen

Das ist es also, das ASTEC-HAT Version 2021 Netzteil-Frontend. Alle Schritte bis hierher ergeben das Gerät vom Bild ganz oben. Ich denke optisch einwandfrei, und in gewisser Weise kann es auch als "durchdacht" bezeichnet werden, technisch sicher verbesserungswürdig, bzw. hätte man mit technisch aktuellem Know-How ganz andere Möglichkeiten der Umsetzung / Implementierung von Funktionen. Das fehlt mir aber, und daran ist momentan nicht zu rütteln. Wofür ist es also, "what does it replace?" Nun, genaugenommen das da, ausgebaut aus dem Donation-Netzteil:  

Aber jetzt mal ganz ehrlich:

vs:

Also schon rein optisch, da sollten dann alle Mühen, alle zwischenzeitlichen Fehlschläge, und auch alle kaufmännischen Aufwendungen vergessen sein. Ich würde mir eher das linke Teil in die Werkstätte stellen, als das rechte ...  Natürlich ist die Sinnhaftigkeit trotzdem zu hinterfragen, sich damit mehr als ein halbes Jahr zu beschäftigen. Aber der Zweck des Projekts war: "PCBs - Layout und Fertigung, vom Schaltplan zur fertigen Platine" - und hier gilt: "Mission Accomplished!" 

Dateidownloads ASTEC-HAT Version 2021 - gesamtes Projekt (Summe der Files aus den Board-Unterseiten)

Alle Eagle Schaltpläne Version 2021
Archiv – 90,2 KB 283 Downloads
Alle Eagle Boarddateien Version 2021
Archiv – 63,6 KB 270 Downloads
BOM ASTEC-HAT Version 2021
Excel – 16,0 KB 292 Downloads
Alle Gerber Files Order JLC Version 2021
Archiv – 909,0 KB 296 Downloads

Das ist ein privates Projekt. Ich kann weder die Vollständigkeit noch die Richtigkeit der dargebotenen Informationen garantieren, noch eine Gewähr für irgendwas übernehmen. 

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