Resistor 125 mW mengalami disipasi 600 mW dalam sistem keamanan profesional

Skema di bawah ini adalah rangkaian input PCB pensinyalan, yang kami beli dari salah satu pemasok sistem deteksi kebakaran kami. PCB tersebut harus dibangun menjadi panel evakuasi geografis yang memungkinkan petugas pemadam kebakaran untuk melihat di zona mana suatu kebakaran telah dimulai, dan dengan demikian merupakan bagian dari sistem keselamatan.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

LED yang ditampilkan sebenarnya adalah LED IR optocoupler (diperlukan karena alasan penolakan mode umum). Setiap zona deteksi kebakaran memiliki input seperti itu. Output optocoupler dimasukkan ke dalam Atmel MCU di mana mereka diproses untuk menyalakan LED tertentu pada denah lantai bangunan. Dengan tidak adanya sinyal input, MCU akan mengatur ulang semua LED pada panel.

820 ohm resistor adalah tipe SMD, dan dari dimensinya saya perkirakan sebagai paket 0805 dan karenanya diberi nilai 125mW. Dokumentasi dari pemasok kami mengklaim kisaran tegangan input adalah dari 2,2 hingga 24V. Ini adalah desain, untuk mendukung banyak merek komputer deteksi kebakaran. Tidak semua, tetapi sejumlah sistem benar-benar menghasilkan 24V. Dengan perhitungan saya sendiri resistor menghilang sekitar 600mW pada input 24V, dengan asumsi total tegangan maju 1,9V untuk dioda dan LED. Sebenarnya menerapkan 24V pada input selama 5 detik membuat resistor sangat panas sehingga Anda tidak bisa menyentuhnya. Pada titik ini, arus input adalah sekitar 26 mA. Karena saya tidak terlalu berpengalaman dengan komponen SMD, keluar dari elektronik selama bertahun-tahun, saya perlu tahu apakah ada risiko bahwa resistor akan terbakar,

Saat petugas pemadam kebakaran dapat melihat panel rata-rata deteksi pertama + 15 menit. Ini berarti bahwa resistor dalam input yang diaktifkan akan dikenakan kondisi tersebut selama setidaknya 15 menit, di daerah padat penduduk. Di daerah pedesaan dengan personil pemadam kebakaran lebih sedikit, ini bisa lebih lama.

Jawaban otoritatif, atau tautan ke sana, sangat dihargai.

Gambar panel geografis:

Gambar papan dengan sirkuit input:

Ada delapan sirkuit input yang identik. Saya menambahkan teks "820 ohm" di bawah salah satu resistor. Di sebelah kiri resistor ini adalah dioda, di atas dan di sebelah kiri adalah OPTO-isolator. Ini adalah perangkat 4 pin dengan kode SMD 824.

Tampilan resistor yang sangat dekat:

Dari data yang Anda berikan, ini memang tampak seperti desain yang buruk. Saya juga mendapatkan sekitar 600 mW disipasi di R1 di sirkuit yang Anda tunjukkan.

Fakta bahwa resistor menjadi sangat panas adalah bukti langsung bahwa resistor menghilangkan daya signifikan untuk ukurannya, tetapi tidak terlalu banyak. Resistor dapat bekerja tanpa batas tanpa membahayakan suhu yang akan membakar jari Anda. Tes jari tidak benar-benar memberi tahu Anda apakah itu menghilang hanya dalam batas, atau di atasnya.

Satu kemungkinan adalah bahwa rangkaiannya tidak seperti yang Anda tunjukkan. Mungkin ada hal lain yang terjadi yang tidak mudah terlihat dari luar papan tulis. Tes yang baik adalah mengukur tegangan aktual pada resistor. Itu bersama dengan label pada resistor akan memberi Anda jawaban pasti untuk berapa banyak daya yang dihabiskannya.

Perhatikan bahwa 0805 resistor diberi label dengan 3 atau 4 digit. Ini adalah format floating point dengan digit terakhir menjadi eksponen 10 dan digit sebelumnya mantissa. Resistor 5% 820 Ω akan diberi label "821", yang berarti 82 x 10 ¹ = 820.

Daya yang dihamburkan oleh sebuah resistor adalah kuadrat dari tegangan yang melintanginya dibagi dengan hambatan. Di unit umum,

Sebab, tegangan yang menyebabkan disipasi tertentu adalah

Pada 125 mW, resistor 820 have akan dimiliki

di seberang itu.

Jika resistor benar-benar 820 Ω, benar-benar hanya baik untuk 125 mW, dan memiliki lebih dari 10 V di atasnya, maka ya, ini adalah desain yang cacat. Dari data yang Anda berikan kepada kami, premis-premis ini tampaknya benar.

Jika ternyata resistor benar-benar kelebihan beban, maka mungkin yang terjadi adalah bahwa unit tersebut awalnya dirancang untuk tegangan yang lebih rendah. Seseorang menyadari bahwa mereka kehilangan terlalu banyak pasar karena tidak mendukung voltase yang lebih tinggi. Siapa pun yang seharusnya memeriksa ini dalam rekayasa baik tidak, umumnya tidak kompeten, atau hanya melewatkan ini.

Tentu saja mengapa seperti ini tidak masalah bagimu. Anda benar-benar harus menolak sistem ini. Saat ini, hanya beberapa perusahaan lain yang menempatkan produk buruk di lapangan. Jika Anda memasukkan itu ke dalam sistem Anda, Anda menempatkan produk yang buruk di lapangan, dan memiliki tanggung jawab yang dihasilkan, dan itu akan menjadi reputasi Anda yang rusak.

Meskipun Anda pasti tidak ingin menggunakan produk ini (sekali lagi, dengan asumsi semuanya benar-benar seperti yang Anda katakan), perangkat ini sangat tidak mungkin terbakar. Resistor yang kelebihan beban seperti itu biasanya hanya akan terbakar dan gagal terbuka. Tidak ada cukup bahan yang mudah terbakar di sekitar untuk menyebabkan kebakaran. Namun, resistor dapat terbakar dan terbuka sebelum petugas pemadam kebakaran tiba, memberi mereka informasi yang salah tentang di mana api itu berada. Itulah bahaya nyata dari sistem ini. Atau, sistem dapat mengunci informasi sampai diatur ulang secara manual, sehingga tidak ada gejala selama insiden pertama. Namun, sekarang saluran itu rusak dan tidak akan merespons kebakaran di zona tersebut di masa mendatang. Itu jelas sangat buruk juga.

Lakukan pengukuran voltase dan tunjukkan kekhawatiran Anda kepada pabrikan. Mungkin patut mendengar apa yang mereka katakan, tetapi itu harus menjadi sesuatu yang sangat baik bagi saya untuk mempercayai produk mereka lagi. Ingat bahwa dengan insinyur listrik, seperti halnya dengan sekelompok besar orang, ada yang benar-benar baik di ujung atas, mayoritas yang cukup layak di tengah, dan tidak kompeten di bawah. Tentu saja ada produk yang dirancang tidak kompeten di luar sana. Anda mungkin telah menemukannya.

Yah, Anda agak menebak banyak hal, namun Anda tampaknya sangat yakin bahwa resistor 0805, yang menurut Anda adalah, memiliki nilai 125mW.

Ada 0805 resistor yang diberi nilai 1W (pada 70 ° C). Tentu saja mereka akan berjalan sangat panas, tetapi mereka dirancang untuk melakukan itu. Dalam nilai yang Anda miliki, itu lebih cenderung 500mW maksimum pada 70 ° C. Atau mungkin peringkat yang lebih rendah, tetapi tidak akan ada perbedaan yang terlihat.

Saya pribadi tidak akan merasa nyaman dalam situasi tertentu ini menjalankan bagian bahkan di dekat spesifikasi cetak mereka, tetapi pada kenyataannya permukaan mount bagian sangat sensitif terhadap rincian PCB - dari tes bagian yang sangat kecil dapat membuang banyak daya (mirip dengan yang jauh lebih besar bagian) jika dipasang di atas bidang tanah. Bagian yang sangat besar pada papan satu sisi dengan jejak tipis mungkin berjalan lebih panas daripada bagian 0603 dengan timbal gemuk, bidang tanah dll.

Saya tidak melihat redundansi dalam rangkaian ini sehingga segala jenis kegagalan titik tunggal - opto, kabel ke unit, resistor, dioda dapat menyebabkan kegagalan untuk mengenali pensinyalan sehingga ini tidak diperlakukan sebagai keselamatan kritis desain perangkat sedikit pun.

(Sunting: Saya punya satu saran- agar Anda mengonfirmasi bahwa input benar-benar diberi peringkat pada 24V DC. Disipasi daya dengan 24VAC akan menjadi sekitar setengah dari apa dengan input 24VDC.- oke Anda membahas ini dalam komentar )

Di sisi lain persamaan, jika tegangan yang dimaksud berasal dari bank baterai cadangan, '24VDC' mungkin lebih seperti 28VDC yang akan meningkatkan disipasi daya jauh - hingga lebih dari 850mW. Resistor dekat satu sama lain sehingga mereka akan saling panas.

Angkat ini dengan pemasok.

Resistor SMD tujuan umum tipikal biasanya dari tipe film tebal .

Jenis resistor ini tidak dirancang untuk kelebihan jangka panjang (memang, tidak ada), tetapi efek overstressing bagian secara termal (melalui terlalu banyak daya) adalah mengubah resistansi turun pada fase awal:

( Sumber )

Dalam jenis sirkuit ini, di mana tegangan maju LED dan dioda tidak akan berubah secara signifikan untuk perubahan arus (untuk silikon dioda adalah 60mV per dekade saat ini), yang akan meningkatkan arus dalam rangkaian dengan tegangan mendekati konstan. melintasi resistor selama periode ini yang menyebabkan lebih banyak panas di bagian tersebut. Ini bisa menyebabkan pelarian termal .

Apakah akan terbakar atau tidak tidak diketahui (tetapi sangat mungkin jika mengalami kelebihan beban semacam ini terus menerus), tetapi pasti akan memiliki umur yang lebih pendek dari yang dinyatakan (biasanya dinyatakan pada 25C meskipun beberapa peringkat daya tahan berada pada suhu terukur); memang, menaikkan suhu perangkat untuk sengaja menyebabkan kegagalan adalah tes umum bagi produsen karena tingkat kegagalan meningkat secara eksponensial dengan meningkatnya suhu.

Proses ini digunakan oleh produsen untuk memprediksi masa manfaat komponen menggunakan persamaan Arrhenius dalam banyak kasus dengan sengaja menyebabkan kegagalan awal pada suhu tinggi. Ini mengarah pada umur komponen yang dapat diprediksi pada kondisi yang lebih jinak.

Saya sepenuhnya setuju dengan Olin bahwa Anda harus menolak unit-unit ini karena keandalan unit dijamin rendah pada tegangan ekstrem yang ditentukan oleh pemasok, bahkan jika mereka dapat bertahan dari kelebihan beban.

Sebuah desain yang tepat tidak akan pernah memungkinkan overstress suatu bagian meskipun ada bagian yang sengaja dirancang untuk menahan peristiwa pulsa jangka pendek dan sering ditemukan di ESD dan sirkuit proteksi petir.

[Pembaruan] Mungkin, seperti komentar Supercat, bahwa ini adalah PTC, seperti seri ini

Satu-satunya cara sirkuit masuk akal adalah bahwa resistor 820 ohm adalah resistor pembatas arus . Ini bekerja bersama dengan resistor kolektor dari tahap mengemudi sebelumnya. Tegangan kolektor pengemudi mungkin 24v, tetapi jika resistor kolektornya adalah 1 k ohm, maka arus melalui resistor 820 hanya akan sekitar 12mA dan daya yang hilang adalah sekitar 118mW.

Ini menunjukkan bahwa sirkuit ini tidak boleh digunakan dengan driver input kolektor terbuka !