12 volt led op een 24 volt systeem aansluiten

[dude43]

Hallo allemaal,
 
Ik heb denk ik een leuke maar uitdagende vraag, voor mij is het tenminste vrij moeilijk:
 
Ik heb 2 ledstrips gekocht die elk op 12 volt gelijkstroom fungeren. Ze hebben dan een vermogen van 9 Watt per stuk. Ze zullen worden gemonteerd op een stortbak voor aardappelen, een agrarische machine dus. De stortbak werkt op krachtstroom, maar aangezien er een draad gebonden afstandsbediening bijzit, zit er ook een transformator in naar 24 volt wisselstroom. Ik wil dus eigenlijk dat deze 2 ledstrips zullen aangaan als de krachtstroom wordt aangesloten. In principe wil ik dit maken door de ledstrips in serie te schakelen. Daarnaast denk ik dat er een bruggelijkrichter tussen moet om van wisselstroom naar gelijkstroom te transformeren. Ik hoop dat in dit stuk al geen denkfout zit.
 
Maar nu het volgende, als de stortbak moet worden getransporteerd, wordt er een trekker voor gezet en wordt er een lichtstekker ingestoken. Er zit immers gewoon verlichting op de stortbak zoals een aanhanger dit ook heeft. Ik wil echter dat de ledstrips ook hierop worden aangesloten, zodat als de lichtstekker wordt aangesloten, ook de ledstrips zullen branden (op het lichtsignaal dus). De trekker heeft echter een accu van 12 volt, dus zullen de ledstrips parallel moeten worden aangesloten om voldoende spanning op de ledstrips te krijgen.
 
Is dit mogelijk om een schakeling te maken waarbij beide varianten mogelijk zijn? Het zal in ieder geval nooit voorkomen dat de krachtstroom en de lichtstekker tegelijkertijd zijn ingestoken.
 
Ik hoor graag van jullie!

[Michel Uphoff]

Als je 24 volt wisselspanning gelijk richt krijg je ongeveer (wortel 2*24) 34 volt gelijkspanning.
Je zal dus niet kunnen volstaan met een eenvoudige bruggelijkrichter met elco.

[dude43]

Dus er zal ook een weerstand tussen moeten als ik het zo begrijp? Of bestaan er ook 24 volt wisselspanning naar 12 volt gelijkspanning trafo's?

[Michel Uphoff]

Ja die converters bestaan, kijk bijvoorbeeld hier of hier.

[Benm]

Mogelijkheden genoeg, je kunt de ingangsspanning van de led strips (paralel geschakeld) 'compatible' maken met alles tussen zeg 12 volt DC en 24 volt AC met een gelijkrichter en een buck converter. 
 
De meeste van dergelijke led strips werken met groepjes van 3 leds in serie en vervolgens een serieweerstand. Hierdoor kom je ook nog wel weg met een spanning iets lager dan 12 volt. Niet dat dit een probleem is, als die trekker rijdt en zijn accu oplaadt is de spanning op het 12 volt systeem daarvan eerder in de orde van 14 volt, genoeg om het verlies van de bruggelijkrichter goed te maken en alsnog genoeg licht te produceren. 
 
Er zijn echter verschillen tussen led strips, als je wat detailfotos kunt laten zien helpt dat wellicht. 

[dannypje]

Ik vraag me af of je de 2 systemen niet 'passief' kan koppelen, door middel van diodes, en de 24V (34V als je Michaels opmerking in rekening brengt) niet kan reduceren met een (gekoelde) 7812. In bijlage een klein schema.
 
D5 verhoogt de uitgangsspanning van de 7812 met 0,7V en compenseert zo de spanningsval over D4, zodat je wel degelijk 12V aan de LED strips krijgt.
 
D1, D2, D3 kunnen gebruikt worden om de 14V wat te verlagen als de bak gevoed wordt vanuit een ladende batterij (desnoods slechts 2 diodes gebruiken). D1/2/3 en D4 scheiden beide circuits op een passieve manier.
 
De 7812 moet hier wel 24V * 1,5A, dus een 36W aan warmte kwijt, dus een koelvin lijkt me aangewezen, alsook een 7812 in T0-3 behuizing die een paar amperes aankan. Hetzelfde geldt natuurlijk ook voor de diodes (niet de koelvin, maar een paar amperes moeten ze dus ook aankunnen).

[dannypje]

De 7812 moet hier wel 24V * 1,5A, dus een 36W aan warmte kwijt,

sorry, ik bedoelde natuurlijk 22V*1,5A (34V na gelijkrichting zoals Michel aangaf  - 12V voor de leds = 22V over de regelaar).

[dude43]

Ik vraag me af of je de 2 systemen niet 'passief' kan koppelen, door middel van diodes, en de 24V (34V als je Michaels opmerking in rekening brengt) niet kan reduceren met een (gekoelde) 7812. In bijlage een klein schema.
 
D5 verhoogt de uitgangsspanning van de 7812 met 0,7V en compenseert zo de spanningsval over D4, zodat je wel degelijk 12V aan de LED strips krijgt.
 
D1, D2, D3 kunnen gebruikt worden om de 14V wat te verlagen als de bak gevoed wordt vanuit een ladende batterij (desnoods slechts 2 diodes gebruiken). D1/2/3 en D4 scheiden beide circuits op een passieve manier.
 
De 7812 moet hier wel 24V * 1,5A, dus een 36W aan warmte kwijt, dus een koelvin lijkt me aangewezen, alsook een 7812 in T0-3 behuizing die een paar amperes aankan. Hetzelfde geldt natuurlijk ook voor de diodes (niet de koelvin, maar een paar amperes moeten ze dus ook aankunnen).

Dit idee vindt ik best een leuke. Zo kan ik zonder aansluitfouten of relais of iets dergelijks de twee systemen koppelen. Het is inderdaad belangrijk dat de circuits niet door elkaar beïnvloed kunnen worden, omdat het normale licht van de stortbak ook op dezelfde stekker is aangesloten. Als er dus via de bruggelijkrichter, de diodes (5 en 4) en de 7812 spanning naar de ledstrips gaat, mag er geen spanning lekken naar de lichtstekker, want dan zou het licht achter op de stortbak ook gaan branden. Buiten dat zal er dan te veel stroom op de 7812 komen te staan. 
 
Dus: als ik inderdaad een bruggelijkrichter zou aansluiten op de 24V AC krijg ik 34V DC. Deze wil ik reduceren door middel van een 7812 tot 12V. Om te voorkomen dat, indien de lichtstekker op de trekker is aangesloten, er stroom 'terug' kan lopen naar de bruggelijkrichter, wordt er een diode achter de 7812 geplaatst. Deze gebruikt op zijn beurt ook 0,7V, dus moet dit worden gecompenseerd door de uitgangsspanning van de 7812 ook te verhogen met 0,7V door middel van een diode. Op dit systeem kunnen de twee ledstrips dan parallel worden aangesloten.
Als de lichtstekker dan wordt ingestoken in de trekker, zal deze ongeveer 14V DC geven. Om te voorkomen dat er stroom richting de verlichting van de stortbak gaat, moet er weer een diode worden aangesloten. De 2 andere diodes zorgen alleen voor een reductie van twee keer 0,7V, dus zouden in principe ook door een 0,9Ohm weerstand kunnen worden vervangen toch (1,4V/1,5A=0,9333Ohm) ?
 
Het koelen van de componenten is geen probleem aangezien de installatie zelf ook gekoeld wordt.
 
Klopt het verhaal zoals ik het nu heb beschreven of maak ik ergens een denkfout?

[dannypje]

Hallo. Ja, dat verhaal klopt wel. Alleen dat als je de diodes zou vervangen door een 0.9 ohm weerstand de spanningsval afhankelijk zou worden van de stroom. Bij diodes is de spanningsval altijd ongeveer 0.7V.
 
En inderdaad, D4 en D1/2/3 zorgen ervoor dat de 'andere' kant geen spanning krijgt als 1 van beide actief is.
 
1 opmerking. Ik heb ondertussen s gekeken en het blijkt dat zo'n 7812 die 3A kan leveren, nogal moeilijk te vinden is. Een alternatief is een LM338K. Dat is een regelbare chip, die tussen 1,2 en 35V kan leveren. Hierbij zou diode D5 dan vervallen. D4 blijft natuurlijk, maar je kan de regelaar gewoon afstellen om 12,7V te leveren.
 
Bij zo'n LM338K gebeurt dat door middel van 2 weerstanden, 1 (R1 genoemd) van 120 ohm, en de andere die je moet berekenen volgens de formule:
Vout= 1,25(1+R2/R1). Voor 12.7V, komt R2 op ongeveer 1100 ohm (samen te stellen met bvb. 2 weerstanden van 1000 en van 100 ohm) (kijk maar even op pg. 6 van deze link ).
 
Maar zo'n LM338K kan wel 5A aan, dus dat is meer dan voldoende stroom.
 
(er zijn wel oplossingen om die 7812 meer stroom te doen leveren, met een parallel transistor, maar dan wordt het weer wat complexer natuurlijk).

[dude43]

Is de 1.5A dan niet voldoende van de 7812? De twee ledstrips werken toch op 0.75A per stuk? (9W/12V=0,75A) Of is het veiliger om een marge te nemen hierbij. Of is er nog iets mogelijk met 2 7812's, waarbij elk enkel één ledstrip aanstuurt. Zo een LM338K is namelijk bijna 5 keer zo duur zag ik.

[dannypje]

Bij 1 7812 van 1,5A zit je dan echt wel op het randje, met het risico dat hij te warm wordt en zijn veiligheid aanspreekt. Hij gaat niet stuk, maar stopt even met stroom leveren. Niet leuk natuurlijk.
 
2 7812's zijn wel mogelijk, maar dan zou ik ook de diodes D1/2/3 ontdubbelen, dus eigenlijk gewoon mijn schema 2 keer maken, met 1 ledstrip per 7812, en het enige gemeenschappelijke punt is dan de 24V wisselstroom die dus nu naar 2 bruggelijkrichters loopt, en de anodes (linkerkant) van de 2 D1 diodes die naar de 12V (14V) lichtstekker lopen en daar samenkomen aan de 12V.
 
Maar of dit nu goedkoper uitkomt dan een LM338K is nog maar de vraag natuurlijk

[Benm]

Er bestaat ook een 78S12, die 2 ampere kan leveren en verder gelijk is aan de 'gewone' 7812.
 
Maar het is wel gekkenwerk om zoveel vermogen te gaan verstoken in en spanningsregelaar als het op 24 Vac moet gaan werken: na gelijkrichting verstook je 2x zoveel vermogen in de 7812 dan in de leds. En dat beloopt ongeveer 25 watt, met een junction-to-case temperatuur zit je dan aan een temperatuur van de chip zelf die 125 graden boven de omgeving ligt. Mits je er een oneindig groot koelblok aan monteert en het niet warmer is dan 25 graden kan dat -net-, maar praktisch vermoed ik dat die 7812 permanent in thermal limiting mode zal zitten en je dus minder stroom hebt dan gewenst. 
 
Regel een schakelende voeding om van 24 vac naar 12 dc te komen, een dergelijke led driver vind je op ebay voor een paar dollar, al denk ik wel dat je er dan 2 weken op moet wachten

[dannypje]

@Benm,
 
dat kan natuurlijk ook en mits afscheiding door diodes is er ook hier de mogelijkheid om te voeden vanuit de 24V wisselspanning of de 12V DC. De meeste regelaars die ik vond hadden wel een max stroom van 1,5A maar ik vond er ook eentje van 2A, voor een 25-tal euro (en idd de nodige wachttijd).
 
Dat er in de 7812-schakeling veel warmte gegenereerd wordt, is uiteraard een feit.Maar ik betwijfel of je een oneindige koelplaat nodig zal hebben, al helemaal niet als je de schakeling ontdubbelt. Maar of die schakelende voedinkjes nu onder veel minder stresserende omstandigheden werken, valt nog te bezien. Er is altijd wel 1 component die het zwaar te verduren krijgt, zij het nu qua warmte of qua schakelfrequentie/ingangs - versus - uitgangsspanning.
Het schakelend voedinkje van de halogeen-verlichting boven mijn aanrecht gaf er hier alvast snel de brui aan. Een ringkerntransfo die - toegegeven - wat volumineuzer is zal het wat beter doen als je het mij vraagt.
 
Dus de OP heeft keuzes. Misschien ben ik wel te gretig als het op zelfbouw aankomt

[Michel Uphoff]

Gezien dat je voor 8 dollar of zo al een schakelende voeding kan kopen (zie de links die ik gaf) zou ik daarvoor gaan.
Een zware spanningsregelaar met bijbehorend koelblok kost al meer, en is erg inefficiënt.

[Benm]

Precies, ik zou inzetten op iets dat vrij eenvoudig de hele boel kan reguleren, iets als dit: http://www.ebay.com/itm/DC-Adjustable-Voltage-Regulator-Boost-Buck-Step-Up-Down-Converter-30W-4A-/172748883111?epid=17004071429&hash=item2838a2c4a7:g:pi0AAOSwiQ9ZUMQ9
 
Al is het maximum voltage aan de ingang van 30 volt wellicht wat beperkend, maar je hebt ook soortgelijke modules die meer spanning kunnen hebben, struin een beetje rond op ebay. 
 
En er zijn zeker discutabele producten op de markt, maar het helpt als je fors onder de limieten blijft (bijv 1.5 A aan belasting op iets dat volgens de verkoper 4 A kan leveren etc).