Durchschlagprüfer

Zur Prüfung ortsveränderlicher Geräte der Schutzklasse II (= doppelte oder verstärkte Isolierung) werden nur 1 s lang 500 V Gleichspannung angelegt. Gemessen wird der Strom zu einem Anschluss der Sekundärseite und/oder irgendeinem elektrisch leitendem Gehäuseteil. 2 MΩ genügen.

Die Stromergiebigkeit des Testers soll so gering sein, dass das unbeabsichtigte Berühren zwar unvermeidbar schmerzhaft aber nicht gefährlich oder gar lebensgefährlich ist.

Eine eingebaute Uhr für die Prüfzeit und ein Piepser zur Endemeldung sowie diverse Konfigurations- und Kalibriermöglichkeiten runden das Gerät ab.

Bastelgrundlage⚓

Ausgangspunkt ist eine alte Industriesteuerung „IVO TA200“ im Schalttafelgehäuse mit einem LED-Frontpaneel mit 6 rotleuchtenden 7-Segment-Ziffern (inklusive Dezimalpunkte), 3 LEDs und 4 Tasten.

An der Rückseite befindet sich eine 9-polige Schraubklemmen-Steckleiste, von der nur vier Anschlüsse benötigt werden. Die enthaltene Hauptplatine mit einem 8052-Mikrocontroller fliegt erst mal weg. Die Frontplatine ist mit erfreulich wenigen Leitungen (nämlich 8) mit der Hauptplatine verbunden. Daher genügt ein Mikrocontroller mit wenig Beinchen.

Schaltplan des vorgefundenen Bedientableaus

Die Ziffernanzeigen mit gemeinsamen Katoden werden per 1-aus-8-Dekoder 74HC238 und nachgeschaltetem Darlington-Treiberarray ULN2003 angesteuert, und das genau der Reihe nach, nicht umsortiert. Der siebte Ausgang des ULN2003 steuert die Katoden von 8 vorgesehenen und 3 bestückten Extra-LEDs. Der achte Ausgang des 74HC238 wird zum Dunkeltasten bei der Segmentumschaltung und der Tastenabfrage „genutzt“. Die Anoden aller LEDs werden mittels Seriell-Parallel-Schieberegister 74HC164 angesteuert und über Vorwiderstände getrieben. Die Segmentanordnung entspricht der Bitwertigkeit, ist also nicht umsortiert. Die 6 vorgesehenen und 4 bestückten Tasten werden unpraktischerweise mit den Ausgängen des Schieberegisters abgefragt. Das erfordert einen achten Zyklus für die Tasten. Normalerweise macht man das segmentweise mit dem ULN2003 und erspart sich obendrein den Pulldown-Widerstand, da Pullup-Widerstände in vielen gängigen Mikrocontrollern enthalten sind.

Umsetzung⚓

Basis ist ein 14-beiniger Mikrocontroller ATtiny44. Dieser übernimmt folgende Teilaufgaben:

Multiplexen der Anzeige und Abfrage der Tasten
Ansteuerung des Transverter-Transistors mittels Pulsweitenmodulation und Ausgangsspannungsregelung mittels Spannungsteiler und A/D-Wandler
Schnell wirkende Strombegrenzung des Transvertertransistors mittels Emitterwiderstand und Analogvergleicher
Messung und Begrenzung des Ausgangsstroms mittels Shunt und A/D-Wandler
Temperaturbegrenzung; dazu wird einfach die Chiptemperatur gemessen
Piep-Ausgabe auf Mini-Lautsprecher

Gedanken zur Hochspannungserzeugung mittels beschaffbarer Bauelemente per Villardschaltung

Handelsüblich (bei Reichelt) sind Kondensatoren und Dioden mit 2 kV Spannungsbelastbarkeit. Da muss man also Reihenschaltungen vorsehen: Eine Villardschaltung. Eine Spule mit mehr Spannung wäre ohnehin eher ein alter Zeilentrafo und damit ziemlich voluminös und viel zu leistungsstark. Das Bereitstellen einer gesiebten Gleichspannung (Kondensator) und deren Messung ist ohnehin problematisch.

Die zu messende Ausgangsspannung wird kurzerhand am Teilanschluss der Villardschaltung entnommen, da das Spannungsteilerverhältnis der Villardschaltung präzise genug ist. SMD-Widerstände der Baugröße 1206 sind für 200 V Dauergleichspannung spezifiziert, für 2 kV braucht man also 10 Stück in Reihe. Durchsteck-Widerstände sind hingegen für 250 V Dauergleichspannung spezifiziert, für 2 kV braucht man 8 Stück hintereinander. Das bringt kaum etwas.

Eagle-Quelle