Como posso prototipar com segurança um circuito de energia elétrica?

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Estou construindo um dispositivo que possui um componente de energia principal, que preciso prototipar antes de construir para garantir que tudo funcione. Sei que preciso garantir que a fiação - e o isolamento! - seja espessa o suficiente para lidar com a corrente mais alta, e que preciso garantir que haja espaço suficiente entre os componentes expostos, para que não haja arcos. Também estarei guardando tudo o que protótipo em uma caixa bonita e isolada antes de aplicar energia, e incluirei um fusível de pequeno valor (250mA) por precaução. Vou considerar tudo com isolamento duplo em vez de aterrado (gabinete de plástico e não há nada que precise tocar enquanto estiver em operação).

Meu plano é soldar componentes (através do orifício) diretamente um no outro, isolar tudo (com tubos de dissipador de calor ou fita isolante) o máximo possível e usar junções de cabos do tipo parafuso para conectar o cabo de alimentação.

Sei que não posso usar ferramentas tradicionais de prototipagem, como tábuas de pão e painel para tensões de rede, mas o que posso usar para facilitar a prototipagem de tensões de rede?

(Para ficar claro, 'tensão de rede' na minha área significa 230V CA + 10 / -6% a 50Hz; os GPOs geralmente são classificados em 10A.)

Calrion
fonte
Que circuito você está fazendo prototipagem? O que mais ele está conectado além da rede elétrica?
Spehro Pefhany
Eu esperava uma resposta generalizada, mas nesse caso em particular estou tentando ligar um LED a partir da rede elétrica; não há mais nada conectado, é apenas o LED com um resistor, capacitor (classificado pela rede elétrica) e diodo.
precisa saber é o seguinte
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Eu pergunto porque infinitamente mais coisas podem dar errado se você tem um circuito de alimentação conectado conectado ao equipamento de teste, desenvolvimento de sistemas, computadores, etc.
Spehro Pefhany
Claro; Eu não tinha pensado nisso (embora eu realmente não precise neste caso). O que estou procurando é algo como uma tábua de pão ou painel de stripboard, mas que pode ser usado para coisas com energia elétrica. Para quatro componentes, o que estou fazendo parece bom, mas e os circuitos mais complexos?
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Respostas:

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Existem vários problemas de segurança em potencial nos circuitos conectados à rede elétrica. Eu não sei sobre questões legais australianas , então não tenho nenhum comentário sobre isso.

  • risco de choque elétrico, queimadura ou eletrocussão
  • risco de incêndio
  • lesões relacionadas à energia devido a arco, etc. (danos à visão, queimaduras)
  • danos a outros equipamentos causados ​​por um circuito sendo concluído através de dispositivos conectados
  • riscos indiretos de segurança (por exemplo, uma sonda ou caixa do osciloscópio se torna eletricamente "quente" devido à conexão a um circuito da rede elétrica, danos por cair de uma escada ou qualquer outra coisa devido a um choque, etc.)

É improvável que seu circuito simples apresente um risco relacionado à energia com um fusível de 250mA (supondo que você não faça algo patológico como usar um fusível de 5x20mm em um circuito industrial). Nos testes, consegui fazer com que os fusíveis de vidro explodissem literalmente, projetando uma nuvem de cacos de vidro e metal fundido para um raio justo com não mais que 240VCA (eles eram classificados como 250VCA), mas com uma grande corrente de interrupção (muito além da classificação).

Perigo de choque no seu circuito simples - pode ser um problema. O LED não é aprovado pela agência de segurança para conexão à rede elétrica e continuará com o gabinete, eu imagino. Provavelmente, você verá um pedaço adicional de plástico transparente na frente de qualquer LED conectado à rede elétrica. Eles estão preocupados com possíveis danos ao LED, talvez um tiro curto que possa expor os fios, o que uma criança poderia fazer cutucando o LED com um garfo ou o que seja.

Você mencionou que o capacitor é classificado como principal. Você quer dizer que é a agência de segurança listada ou apenas classificada para o que você acha que é tensão suficiente? Um capacitor "com classificação X" (ou com classificação Y) deve estar bem.

No que diz respeito à mecânica dos protótipos dos circuitos da rede elétrica, geralmente o que eu faço é cortar as fontes de energia em uma placa perf ou em uma placa proto com todas as brechas de isolamento muito, muito limpas e claras e visíveis entre as conexões de alta tensão, etc. material de controle complexo que não será isolado da linha, adicionarei isolamento galvânico adequadopara desenvolvimento. A maioria das pessoas recomendará o uso de um transformador de isolamento, o que significa que você deve fazer duas coisas erradas em vez de uma para ser eletrocutado na maioria dos casos (mas não todos), e torna menos provável o dano ao equipamento de teste. Um circuito protegido por RCD (GFCI) deve ser um pouco mais seguro. Tudo é abotoado, fixado e montado em uma base não condutora antes da energia ser aplicada.

Coisas que são conectadas - se as entradas são aterradas (a maioria dos osciloscópios, computadores etc.), mesmo uma conexão de rede acidental momentânea pode explodir tudo, por isso é vital o isolamento galvânico e a manutenção de tudo limpo e arrumado . Um fio de corte disperso ou um fio que sai e solta faíscas pode ser um grande problema, assim como uma sonda ou chave de fenda que desliza com a energia ligada. Eu já vi todos os chips de um computador explodidos por uma tira de terra perdida que tocava o 'quente'. Se não estiver aterrado, o próprio dispositivo conectado pode se tornar um risco de choque, queimadura ou incêndio.

Um fusível com classificação adequada é uma excelente ideia - às vezes uma lâmpada incandescente em série funciona ainda melhor (é efetivamente um resistor PTC).

O arco pode causar danos aos olhos - se tudo não estiver adequadamente fechado, aconteça o que acontecer, pelo menos óculos de segurança e talvez um protetor facial completo. Material de alta potência requer precauções contra arco elétrico. Mesmo tensões baixas podem ser perigosas se as correntes de falha em potencial forem de metal fundido com alta pulverização em seu rosto, por exemplo, ou aquecer um anel no seu dedo até ficar vermelho em uma fração de segundo.

Um conselho frequentemente afirmado é trabalhar com (pelo menos, risos) uma mão no bolso, o que evita a possibilidade de corrente fluir de uma mão para a outra (através do coração), mas ainda deixa a possibilidade de choque e queimadura lesões.

Você deve tratar o trabalho com tensão da rede elétrica como qualquer outra atividade potencialmente perigosa. Eduque-se nas precauções de segurança, consulte os especialistas locais se houver alguma dúvida, trabalhe devagar e deliberadamente, não faça isso quando estiver cansado ou fora do jogo e, se estiver cometendo pequenos erros, faça uma pausa antes de você faz um grande problema.

Spehro Pefhany
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A perfboard que eu tenho tem cerca de 0,5 mm (19 mil) de separação entre as faixas; meu pensamento era que isso não é suficiente para a tensão da rede, estou errado ou você está falando de um produto diferente? O capacitor possui uma "voltagem nominal: 275 / 250VAC". Eu nunca vi uma classificação de tensão em um LED. Os LEDs com classificação de rede são algo que posso obter? (Você está certo, a cúpula LED irá se projetam para além do caso dentro de uma moldura de plástico.)
Calrion
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A placa perf que eu uso para esse fim não possui faixas ou cobre. É literalmente apenas FR-4 perfurado. Você pode obter LEDs alojados com energia elétrica. apem.com/files/apem/brochures/UK/…
Spehro Pefhany,
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PS: se você estiver usando um circuito de capacitor que cai, observe meu comentário sobre riscos indiretos e coloque um resistor de sangramento no capacitor ou na entrada. Você não quer puxar o plugue, se surpreender com um choque causado pelas pontas e despencar 30 andares pela janela ou algo assim (ok, mais provavelmente apenas um formigamento).
Spehro Pefhany
Use um fusível de cerâmica e não de vidro, se puder - eles não tendem a explodir da mesma maneira! Além de manter uma mão no bolso, uma esteira de borracha grossa para se sustentar também pode ser útil, já que a sua bancada de metal será aterrada adequadamente e a segunda para o seu projeto não ficar errada - e tente garantir o projeto PWB está firmemente fixado no lugar - ajudará a evitar que as sondas deslizem à medida que as coisas se movem, embora você realmente queira que as sondas sejam fixadas antes de energizar o suprimento ... - finalmente, alguém por perto sabe o que você está fazendo e como para desligar tudo ...!
SlySven
Onde posso conseguir alguns desses capacitores com classificação X? (° ͜ʖ ͡ °)
flarn2006 15/01