125 mW Widerstand, der in einem professionellen Sicherheitssystem einer Verlustleistung von 600 mW ausgesetzt ist

Das folgende Schema zeigt den Eingangskreis einer Signalplatine, die wir von einem unserer Lieferanten von Brandmeldesystemen beziehen. Diese Leiterplatte muss in ein sogenanntes geografisches Evakuierungspanel eingebaut werden, das es den Feuerwehrleuten ermöglicht, zu sehen, in welcher Zone eines Gebäudes ein Feuer ausgelöst wurde, und als solches Teil eines Sicherheitssystems ist.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Die gezeigte LED ist eigentlich die IR-LED eines Optokopplers (wird aus Gründen der Gleichtaktunterdrückung benötigt). Jede Branderkennungszone hat einen solchen Eingang. Die Ausgänge des Optokopplers werden in eine Atmel-MCU eingespeist, wo sie verarbeitet werden, um bestimmte LEDs auf einem Grundriss des Gebäudes zu beleuchten. Wenn keine Eingangssignale vorhanden sind, setzt die MCU alle LEDs auf dem Bedienfeld zurück.

Der 820-Ohm-Widerstand ist ein SMD-Typ. Aufgrund seiner Abmessungen schätze ich, dass es sich um das Gehäuse 0805 handelt, und als solches ist er für 125 mW ausgelegt. Die Dokumentation unseres Lieferanten besagt, dass der Eingangsspannungsbereich von 2,2 bis 24 V reicht. Dies ist beabsichtigt, um viele Marken von Brandmelde-Computern zu unterstützen. Nicht alle, aber eine Reihe von Systemen geben tatsächlich 24 V aus. Nach meinen eigenen Berechnungen verbraucht der Widerstand etwa 600 mW am 24-V-Eingang, wobei sowohl für die Diode als auch für die LED eine Gesamtdurchlassspannung von 1,9 V angenommen wird. Das Anlegen von 24 V am Eingang für nur 5 Sekunden bewirkt, dass sich der Widerstand so stark erwärmt, dass Sie ihn nicht berühren können. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Eingangsstrom ca. 26 mA. Da ich mit SMD-Bauteilen wenig Erfahrung habe und seit vielen Jahren keine Elektronik mehr habe, muss ich wissen, ob die Gefahr besteht, dass der Widerstand durchbrennt.

Der Moment, in dem die Feuerwehr das Panel anstarren kann, ist im Durchschnitt die erste Erkennung + 15 Minuten. Dies bedeutet, dass die Widerstände in den aktivierten Eingängen in dicht besiedelten Gebieten mindestens 15 Minuten lang diesen Bedingungen ausgesetzt sind. In ländlichen Gebieten mit weniger Feuerwehrpersonal kann dies sogar noch länger dauern.

Autorisierende Antworten oder Links zu ihnen werden sehr geschätzt.

Bild eines geografischen Panels:

Bild der Platine mit Eingangsschaltung:

Es gibt acht identische Eingangskreise. Ich habe den Text "820 Ohm" unter einem der Widerstände eingefügt. Links von diesem Widerstand befindet sich die Diode, oben und links der Optokoppler. Es ist ein 4-poliges Gerät mit SMD-Code 824.

Sehr Nahansicht des betreffenden Widerstands:

Nach den von Ihnen angegebenen Daten scheint dies in der Tat ein schlechtes Design zu sein. Ich erhalte auch eine Verlustleistung von ungefähr 600 mW in R1 in der Schaltung, die Sie zeigen.

Die Tatsache, dass der Widerstand sehr heiß wird, ist ein direkter Beweis dafür, dass er für seine Größe beträchtliche Leistung abgibt, aber nicht unbedingt zu viel. Widerstände können bei Temperaturen, die Ihren Finger verbrennen würden, unbegrenzt ohne Schaden laufen. Ein Fingertest sagt Ihnen nicht wirklich, ob er sich nur innerhalb der Grenze oder darüber auflöst.

Eine Möglichkeit ist, dass die Strecke nicht so ist, wie Sie es zeigen. Vielleicht ist noch etwas los, das von außen nicht so leicht zu erkennen ist. Ein guter Test wäre, die tatsächliche Spannung am Widerstand zu messen. Dies gibt Ihnen zusammen mit dem Etikett auf dem Widerstand eine endgültige Antwort darauf, wie viel Leistung er verbraucht.

Beachten Sie, dass 0805-Widerstände mit 3 oder 4 Ziffern gekennzeichnet sind. Dies ist ein Gleitkommaformat, bei dem die letzte Ziffer der Exponent von 10 und die vorherige Ziffer die Mantisse ist. Ein 5% 820 Ω Widerstand wird mit "821" gekennzeichnet, was 82 x 10 ¹ = 820 bedeutet.

Die von einem Widerstand verbrauchte Leistung ist das Quadrat der Spannung, die über ihm liegt, geteilt durch den Widerstand. In gemeinsamen Einheiten,

Daher ist die Spannung, die eine bestimmte Verlustleistung verursacht

Bei 125 mW hat ein 820 Ω Widerstand

gegenüber von.

Wenn der Widerstand wirklich 820 Ω ist, wirklich nur für 125 mW gut ist und mehr als 10 V anliegt, dann ist dies ein fehlerhaftes Design. Aus den Daten, die Sie uns gegeben haben, scheinen diese Prämissen wahr zu sein.

Wenn sich herausstellt, dass der Widerstand wirklich überlastet ist, ist das Gerät wahrscheinlich ursprünglich für eine niedrigere Spannung ausgelegt. Jemand bemerkte, dass sie zu viel vom Markt verpassten, weil sie keine höhere Spannung unterstützten. Wer dies in der Technik überprüfen sollte, war im Allgemeinen inkompetent oder verpasste es einfach.

Natürlich spielt es für Sie keine Rolle, warum das so ist. Sie müssen dieses System unbedingt ablehnen. Derzeit ist es nur eine andere Firma, die ein schlechtes Produkt auf den Markt bringt. Wenn Sie das in Ihr System einbauen, bringen Sie ein schlechtes Produkt auf den Markt und besitzen die daraus resultierende Haftung, und es wird durch Ihren Ruf beschädigt.

Auch wenn Sie dieses Produkt definitiv nicht verwenden möchten (vorausgesetzt, die Dinge stimmen wirklich mit Ihnen überein), ist es sehr unwahrscheinlich, dass das Gerät dadurch in Brand gerät. Solche überlasteten Widerstände brennen normalerweise einfach aus und fallen offen aus. Es gibt nicht genug brennbares Zeug, um ein Feuer zu verursachen. Der Widerstand könnte jedoch durchbrennen und sich öffnen, bevor die Feuerwehrleute eintreffen, und ihnen falsche Informationen darüber geben, wo das Feuer ist. Das ist die wahre Gefahr dieses Systems. Das System kann die Informationen auch sperren, bis sie manuell zurückgesetzt werden, sodass während des ersten Vorfalls keine Symptome auftreten. Jetzt ist dieser Kanal jedoch unterbrochen und reagiert nicht mehr auf zukünftige Brände in dieser Zone. Das ist natürlich auch sehr schlimm.

Führen Sie die Spannungsmessung durch und weisen Sie den Hersteller auf Ihre Bedenken hin. Es mag sich lohnen zu hören, was sie zu sagen haben, aber es müsste etwas wirklich Gutes für mich sein, um ihren Produkten jemals wieder zu vertrauen. Denken Sie daran, dass es bei Elektrotechnikern, genau wie bei einer großen Gruppe von Menschen, am oberen Ende wirklich gute, in der Mitte die anständige Mehrheit und am unteren Ende inkompetente gibt. Es gibt sicherlich inkompetent gestaltete Produkte. Möglicherweise haben Sie einen gefunden.

Nun, Sie erraten eine Menge Dinge, aber Sie scheinen sehr sicher zu sein, dass ein 0805-Widerstand, von dem Sie denken, dass er für 125 mW ausgelegt ist.

Es gibt 0805-Widerstände mit einer Nennleistung von 1 W (bei 70 ° C). Natürlich werden sie sehr heiß laufen, aber sie sind dafür ausgelegt. Bei dem Wert, den Sie haben, ist es wahrscheinlicher, dass er bei 70 ° C maximal 500 mW beträgt . Oder vielleicht niedriger bewertet, aber es würde keinen sichtbaren Unterschied geben.

Ich würde nicht persönlich wohl fühlen in dieser besonderen Situation Teile auch in der Nähe ihrer Druckschrift ausgeführt wird , aber in der Tat oberflächenmontierbaren Teile sehr empfindlich auf die PCB sind von Tests schildert ein sehr kleiner Teil viel Kraft (ähnlich einem viel größeren abführen Teil) bei Montage über einer Grundplatte. Ein sehr großer Teil auf einer einseitigen Platine mit dünnen Spuren kann heißer sein als ein Teil 0603 mit fetten Leitungen, einer Grundplatte usw.

Ich sehe keine Redundanz in diesem Schaltkreis, so dass jede Art von Einzelpunktausfall - der Opto, die Drähte zum Gerät, der Widerstand, die Diode können dazu führen, dass die Signalisierung nicht erkannt wird, sodass dies nicht als sicherheitskritisch eingestuft wird Gerätedesign im geringsten.

(Edit: Ich habe einen Vorschlag - Sie bestätigen, dass der Eingang tatsächlich für 24 V DC ausgelegt ist. Die Verlustleistung bei 24 V AC wäre ungefähr halb so hoch wie bei 24 V DC. - Okay, Sie haben dies in einem Kommentar behandelt. )

Auf der anderen Seite der Gleichung könnte, wenn die fragliche Spannung von einer Reservebatteriebank kommt, die „24 VDC“ eher 28 VDC entsprechen, was die Verlustleistung erheblich auf mehr als 850 mW erhöhen würde. Die Widerstände sind nahe beieinander und heizen sich gegenseitig auf.

Erhöhen Sie dies beim Lieferanten.

Typische Allzweck- SMD-Widerstände sind üblicherweise Dickschichtwiderstände .

Dieser Widerstandstyp ist nicht für Langzeitüberlastungen ausgelegt (tatsächlich sind es keine), aber eine Überlastung des Teils durch Wärme (über zu viel Leistung) bewirkt, dass der Widerstand in der Anfangsphase verringert wird :

( Quelle )

Bei dieser Art von Schaltung, bei der sich die Durchlassspannung der LED und der Diode bei Stromänderungen nicht wesentlich ändert (bei einer Siliziumdiode beträgt sie 60 mV pro Jahrzehnt Strom), erhöht sich der Strom in der Schaltung mit nahezu konstanter Spannung während dieser Zeit über den Widerstand, was zu mehr Wärme im Teil führt. Dies könnte möglicherweise ein thermisches Durchgehen verursachen .

Ob es ausbrennt oder nicht, ist nicht bekannt (aber höchstwahrscheinlich, wenn es kontinuierlich dieser Art von Überlastung ausgesetzt ist), aber es hat definitiv eine kürzere Lebensdauer als angegeben (normalerweise bei 25 ° C angegeben, obwohl einige Ausdauerbewertungen bei Nenntemperatur sind); In der Tat ist das Erhöhen der Temperatur eines Geräts, um absichtlich Ausfälle auszulösen, ein gängiger Test für Hersteller, da die Ausfallrate mit steigender Temperatur exponentiell ansteigt.

Dieses Verfahren wird von Herstellern verwendet, um die Lebensdauer von Bauteilen unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung in vielen Fällen vorherzusagen, indem absichtlich frühe Ausfälle bei erhöhten Temperaturen verursacht werden. Dies führt zu einer vorhersehbaren Lebensdauer des Bauteils unter günstigeren Bedingungen.

Ich stimme voll und ganz mit Olin überein, dass Sie diese Geräte ablehnen sollten, da die Zuverlässigkeit des Geräts bei den vom Lieferanten angegebenen extremen Spannungen garantiert niedrig ist, auch wenn sie die Überlastung überstehen.

Eine ordnungsgemäße Konstruktion ermöglicht niemals eine Überbeanspruchung eines Teils, obwohl es Teile gibt, die absichtlich für kurzzeitige Impulsereignisse ausgelegt sind und häufig in ESD- und Blitzschutzschaltungen verwendet werden.

[Update] Wie Supercat kommentiert, ist es möglich, dass dies ein PTC wie diese Serie ist

Die Schaltung macht nur Sinn, wenn der 820-Ohm-Widerstand ein Strombegrenzungswiderstand ist . Er arbeitet zusammen mit dem Kollektorwiderstand der vorhergehenden Treiberstufe. Die Kollektorspannung des Treibers kann 24 V betragen. Wenn der Kollektorwiderstand jedoch 1 kOhm beträgt, beträgt der Strom durch den 820-Widerstand nur ca. 12 mA und die Verlustleistung ca. 118 mW.

Dies zeigt, dass diese Schaltung nicht mit Open-Collector- Eingangstreibern verwendet werden darf !