Umbau eines Trafonetzteil in ein Schaltnetzteil

Lange Zeit hat es mir gedient, das Netzteil mit dem dicken, schweren Trafo, 25 Ampere und regelbar von irgendwo 5 Volt bis 15 Volt. Aber alles hat mal seine Grenze, erst Recht, wenn zum mindestens vierten Mal sich der Gleichrichter verabschiedet, obwohl mittlerweile dieser mit 50 Ampere doppelt so groß ist, als er sein müsste und sogar eine Softeinschalttechnik verbaut wurde. 

 

Äussern tut sich der Defekt meist darin, dass bei geringer Belastung der Trafo zu brummen anfängt, dass man Angst bekommt und auch die Spannung sichtbar einbricht. Beim ersten Mal dachte ich ja noch nichts dabei, beim zweiten Mal legte ich schon die Stirn in Falten, aber beim dritten Mal war mir klar, dass irgendetwas nicht ganz stimmen konnte. So schaltete ich in die Primärleitung einen Widerstand zur Begrenzung des Einschaltstroms, der automatisch durch ein Relais überbrückt wird, wenn sich der große Glättungskondensator aufgeladen hatte. Stolz schraubte ich damals das Gerät wieder zusammen in der Hoffnung, dass nun die Repariererei ein Ende hat. Doch ich freute mich zu früh und nun stand Netzteil im Bastelzimmer und staubte so langsam vor sich hin.

Von der Leistung her war es ein optimales Gerät, vom Gewicht ein echter Brocken und von der Bedienung optimal. Zudem halfen die praktischen Klemmen vorne, auch mal schnell ein Gerät ohne Stecker anzuschließen, ohne vorher irgendwelche Stecker montieren zu müssen. Die beiden Steckbuchsen erlauben auch, einen Kabelschuh unter zu klemmen  und die beiden Instrumente lassen einen Strom und Spannung gleichzeitig im Auge behalten. Es wäre doch schade, wenn man hier nicht etwas retten könnte. Da war doch mal so ein Beitrag über einen Umbau im Netz...

Und ruckzuck lag so ein Netzteil auf dem Tisch dank eines recht umfangreichen Angebots bei Ebay. Das neue Teil kostete knapp über 10 Euro und war für 12 Volt und 50 Ampere ausgelegt! Fünfzig Ampere, da kann man ja fast schon schweißen damit...

 

Zumindest weiß man hier, dass bei normalen Funkamateureinsätzen das Netzteil nicht mehr die begrenzende Größe im Shack ist!

Hier das geschlachtete Trafonetzteilgehäuse. Links der Lüfter noch auf der Innenseite, mittlerweile ist der nach aussen gewandert, um innen mehr platz zu bekommen. Der komische Halter ist auch weg. Rechts sieht man noch die weißen Gehäuse der beiden Instrumente, die auf alle Fälle wieder in Betrieb gehen müssen.

Das Innenleben dieser Netzteile sieht immer sehr aufgeräumt auf. Da gibt es die Komponenten mit den dicken Drähten, die klar die 230 Volt-Seite erkennen lässt, dann die Platine mit der vielen Elektronik und schließlich eine Leiste mit der Niederspannungsseite. Welcher Anschluß für was zuständig ist kann man in der Regel im Internet ausfindig machen. Viele Netzteile wurden dort schon umgebaut für Modellbau-Ladegeräte und auch für Funkstationen. Es wäre doch gelacht, wenn man dieses nicht auch noch in ein ansehnlicheres Gehäuse bringen könnte. 

Leider war das Netzteil in originaler Länge zu lang, um in das vorhandene Gehäuse unter zu bringen. War ja mal wieder klar...

 

Aber so schnell gibt der Stefan nicht auf. Nach genauer Prüfung der Steckerleiste war klar, dass die beiden dicken Halter der Steckerleiste mit Platine die beiden Anschlußpole waren für Plus und Minus. Und der schwarze Multistecker war für diverse Zusatzspannungen und Signale vorgesehen. So habe ich das Gegenstück aus der Platine gelötet, auf den zugehörigen Stecker gesteckt, und die notwendigen Pins miteinander verlötet. Durch diese Pinbelegung wird erstens der Lüfter in Betrieb genommen und ein Kontakt geschlossen, dass überhaupt Spannung rauskommt. Des weiteren sind dort auch die Anschlüsse +12V und +12Vsense, sowie -12V und -12Vsense, die entsprechend mit einem Poti verbunden werden, dass man die Spannung entsprechend Regeln kann. Zwar wird sich der Regelbereich nicht mehr in dem Spektrum bewegen wie beim originalen Trafonetzteil, aber so zwischen 10 Volt und 13,5 Volt dürfte der Bereich schon liegen, 14 volt gehen oft auch noch, aber ich tendiere lieber dazu, die angeschlossenen Geräte nicht immer an ihrer Grenze zu betreiben und für die kleineren Spannungen gibt es ja noch ein Labornetzteil im Haushalt.

Hier sieht man die beiden gekürzten Laschen für die 50 Ampere. Auf diese Laschen werden von mir jeweils ein dickes Kabel gelötet, das dann direkt auf die dicken Anschlußbuchsen des alten Gehäuses gelegt werden. Von dort aus wird es dann auch die Brücken zu den Klemmen geben.

 

Die so eingekürzte Platine des neuen Netzteils passt jetzt in das alte Gehäuse. Nun muss ich ein paar Löcher bohren und Halter montieren, um die Platine so einzubauen, dass sie genau im Luftstrom des großen Lüfters platziert ist.

 

Spannend wird noch, ob mein berechneter Shuntwiderstand für das Strommessgerät richtig ist! Eigentlich müsste alles passen, aber wir wissen ja, das Glück kann man auch manchmal da brauchen, wo der Bastler es eigentlich rechnen können sollte.

Was ist der Vorteil, wenn es draussen regnet? Richtig, es ist die ideale Zeit, weiter zu basteln. Heute wurden so ein paar Nebenschauplätze in Angriff genommen.

Ein Drehspulinstrument für Strom kann in cen seltensten Fällen tatsächlich den Strom ab, den es anzeigt. Ich hatte zwar schon mal so ein Anzeigeinstrument, doch bei 5A war Schluß. Das hier eingebaute Instrument ist eiegntlich gar kein Strommeßgerät, sondern ein Spannungsmeßgerät. Allerdings sehr empfindlich, um schon bei sehr kleinen Spannungen Vollausschlag anzuzeigen. Diese kleinen Spannungen kommen von sogenannten Shunt-Widerständen. Man schaltet also in die Stromleitung, durch die der Strom fließt, einen sehr kleinen Widerstand, an dem dann nach dem ohmschen Gesetzt in Abhängigkeit des Stroms eine Spannung abfällt. Hier setze ich 5 Stück 0,1-ohm-Widerstände ein, die parallel geschaltet sind. 5 x 0,1 Ohm parallel ergibt 0,02 Ohm, die bei 25 A einen Spannungsabfall von 0,5 Volt ergeben. Rechnen wir die Leistung, so haben wir dann in dem Fall 25A x 0,5 Volt = 12,5 Watt. Jeder der Widerstände kann 5 Watt und wird dann nur mit 2,5 Watt belastst. Also sind diese gerade mal zur Hälfte ausgelastet. Das gefällt mir, weil dann werden die Widerstände nicht so sehr heiss!

Hier sehen wir die 5 Widerstände bereits im Gehäuse. Durch die Anordnung an dieser Stelle liegen sie noch im Einflußbereich des Lüfters, sodass bereits von Anfang an, die Wärme gut abgeführt wird.

 

Nicht wundern, dass hier die ganzen Drähte noch blank in der Luft liegen, die werden natürlich zum Schluß noch sauber isoliert. Das wäre mir sonst doch zu brenzlig, denn bei 56 A und 12 Volt wären das schlappe 672 Watt Leistung, die bei einem Kurzschluß frei werden würden. Nönö, sowas brauche ich nicht im Shack.

Hier ein Blick auf die Instrumente, die bereits die Vorwiderstände und Potis zum Kalibrieren angelötet haben. Gefällt mir jetzt noch nicht, aber zumindest habe ich so schon mal mit dem Labornetzteil 0,5 Volt und 15 Volt anlegen können und den Abstimmbereich überprüfen. Ich bin stolz, hat auf Anhieb gepasst! Wer genau hinschaut, erkennt auf der linken Seite auf halber Höhe noch einen Bolzen aus Kunststoff, dort werde ich ein kleines Platinchen festschrauben und die beiden Potis mit Vorwiderstände drauf löten. Soll ja auch schön aussehen!

Links oben in der Ecke sieht man noch einen Rest Platine. Das war das Spannungsregelpoti der alten Platine. Hier wird noch etwas probiert, denn man kann über zwei Anschlüsse am neuen Netzteil über einen Poti die Spannung etwas variieren. Diese Funktion will ich mal versuchen, umzusetzen. 

 

Dazu muss ich aber noch eine runde rechnen. Der Anschluß am Netzteil darf nur zwischen 2 Kiloohm und 4 Kiloohm variiert werden. Aber der Einbauort samt vorhandenem Knopf will ich ja benutzen. Ausserdem hat das Poti eine Besonderheit, es hat in der Mittelstellung eine leichte Raste, die ich so nutzen will, dass es in der Raste dann genau 13,8 Volt hat. Also werde ich wohl mal ein kleines Bildchen malen und etwas den Kopf und den Taschenrechner quälen, bis ich ein entsprechendes Netzwerk habe, das dann genau das kann einschließlich Kalibriertrimmer. Mal sehen, wie erfolgreich ich werde! 

Erste Anprobe

Heute hatte ich alle mechanischen Teile mal soweit fertig, dass ich die Elektronik mal in das Gehäuse stecken konnte. Es geht schon verflixt knapp zu in der Länge, dafür links und rechts viel Platz. 

 

Kleine Empfehlung: Solltet Ihr euch an einen Umbau wagen, dann prüft vorher etwas genauer als ich, wie lang das Gehäuse ist (Nämlich Innenmaß!!) und wie lang die Platine! Es erleichter die Arbeiten ungemein, wenn man etwas Platz drum herum hat.

Mit meiner Potiberechnung bin ich auch einen Schritt weiter. Also genau das, was ich wollte, ist leider mit passiven teilen nicht machbar. Also wird sich alles in dem Rahmen bewegen, dass ich voraussichtlich zwischen 12,5 und 13,5 Volt regeln kann. Okay, ist nicht das, was ich mir vorgestellt habe, aber was solls, Hauptsache, das Loch vom alten Spannungsregler ist belegt und hat auch noch eine gewisse Funktion! :-)

 

Heute mache ich noch den Umbau der beiden Trimmer an den Meßinstrumenten. Die sind dort voll im Weg und wandern nach links an den Rand. Einen Rest Lochstreifenplatine hab ich noch, das müsste passen. Tja, und dann? Dann gehts ans Eingemachte! Noch vier Löcher ins Gehäuse und die Bügel verschraubt, dass die Elektronik fest ist, dann die dicken Leitungen angeschlossen und ich bin auf dem Weg des ersten Probelaufs!

 

Solltet Ihr also in den nächsten Tagen nichts mehr von mir hören, könnte es sein, dass ich auf der Suche nach einer neuen Unterkunft bin... 

Hurra, ich leben noch! 

Also, keine Gefahr, alles okay. Hier ein Blick auf die neu gestaltete Front von hinten. Links jetzt gut zu sehen die Platine, die gerade mal zwei Trimmer und zwei Vorwiderstände aufnehmen muss. Ich war natürlich mal wieder so gut drauf, dass ich beim Messen zu viel gedacht habe und natürlich promt statt plus 4 mm minus 4 mm gemacht habe, deshalb steht die Platine nach unten und nicht nach oben bis zum Poti. Schönheitsfehler. Sieht keiner mehr, wenn das Gerät zugeschraubt ist! 

Probesitzen 2 und alles dran! Hier das Ergebnis vom Umbau, alles drin, alles dran!

 

Alles?

 

Nein, eine Kleinigkeit fehlt noch wegen Mangel an Bauteilen. Also das Poti für die Spannungsverstellung ist noch nicht angeschlossen, das kann man aber auch jederzeit nachholen, denn da kommt man ohne weitere Arbeiten dran. Ein Kleiner Superdreh ist mir noch gelungen: Auf der Hauptplatine ist auch ein 5V-Anschluß, an den ich den 12Volt-Lüfter direkt angeschlossen habe. Jetzt läuft von Anfang an der Lüfter fast geräuschlos an und fördert so die Wärme raus. Praktischer Betrieb muss jetzt mal zeigen, wie viel Wärme denn tatsächlich anfällt und ob da noch ein Thermostat rein muss, der bei Bedarf dem Lüfter Beine macht. 

  

Und so sieht es nun von vorne aus. Das Voltmeter zeigt 12,5 Volt an, gemessen an den Klemmen sind es 12,6 Volt, also richtig genau! Ich vermute auch, wenn ich an den Trimmer gehe, wird es nur schlechter...

 

Vorher zeigte eine rote LED an, wenn das Gerät eingeschalten ist und eine weitere rote LED, wenn es in Überlast ging. Hier sehen wir jetzt passenderweise eine grüne LED für den Betrieb, die bei Überlast auf Orange umschaltet. Und wenn ein Fehler auftaucht, dann leuchtet zusätzlich darüber eine rote LED. Wobei ich mal vermute, dass ich die anderen LED-Farben nie sehen werde, denn das Netzteil kann 50 Ampere und ich will den Klemmen hier nicht wirklich viel mehr als 25 Amper zumuten. Wobei es eher schwer wird, überhaupt so viel Leitungsentnahme zu erzeugen!

 

So, Projekt bis jetzt erfolgreich umgesetzt. Das Poti wird dann kommendes Wochenende noch angeklemmt und dann ist alles in Butter! Es hat sich gelohnt, denn der Gewichtsvorteil ist riesig! Jetzt wiegt das Netzteil noch 3 Kilogramm und vorher 9 Kilogramm, vorher hörte man ein deutliches "doing!" beim Einschalten und der markante Brumm des dicken Trafos war zu hören. Jetzt hört man das Klick des Schalters und dann noch zwei Klicks von Relais und das war es dann!  Meine Empfehlung: Gerne wieder! 

 

Jetzt muss es sich nur noch bewähren!

 

 

Technische Daten:

Spannung                                               aktuell 12,6Volt, Festspannung, Variable Spannung in Vorbereitung

Strom                                                       Max. 32 Ampere (Ende der Anzeige)

Spannungsabfall am Shunt                0,2V bei 10 Ampere theoretisch

                                                                  0,5V gemessen

Lüfter                                                       Originallüfter an 5V Dauerbetrieb

Netzfilter                                                100nF Phase und Nulleiter gegen Masse

Interne Filter (In Vorbereitung)         1 x Ringkern symetrisch bewickelt, 1 x Ringkern gegenläufig

Gewicht                                                   3,0 kg, vorher 9,0 kg