9V Extrem - första testresultat

[DaRePo]

Det är inte jättestor värmeeffekt som behöver ledas bort, den här borde räcka tycker jag.

Enbart några hål tror jag inte räcker för att få cirkulation i så liten låda.

Denna kylfläns med måtten 30x100x45 mm (BxDxH) får inte plats i lådan. Den befintliga mäter 33x23x30 mm.

Funderar fortfarande över om man inte kan skruva fast en mindre kylfläns på den befintliga för att därmed öka värmeavledningseffekten. Någonting i storlek 30x20x20 mm. Jag vill i det längsta undvika att behöva flytta kylfläns och regulator utanför lådan, något jag bedömer är inte så lätt att göra.

Några hål borde ju åtminstone möjliggöra att varm luft kan strömma ut.

Att montera en kylfläns i en hermetisk stängd låda är för mig helt obegriplig. Den enda förklaringen skulle kunna vara att man hos Lego gjort bedömningen att värmealstringen och -avledningen i stort sett är försumbar, åtminstone så länge man håller sig till Legos egen transformator.

Men ändå .....?

[marpe]

Som framgår av de första två bilderna är lådan hermetiskt stängd, det finns inga öppningar för att släppa ut varm luft! Undrar hur Lego tänkt ....

Lådan är sluten för barnens skull.

Lillebror ska kunna spilla saft på lådan.
Storasyster ska inte kunna peta in en ståltråd.

Det är viktigare än att den passar AFOL med stora ambitioner.

Hur mycket värmeutveckling blir det totalt i lådan?

Lyckas du flytta ut LM317T/LM350T slipper du eventuella problem med den ökade värmen inne i lådan. Dessutom får du plats med en lämplig kylare.

[DaRePo]

Som framgår av de första två bilderna är lådan hermetiskt stängd, det finns inga öppningar för att släppa ut varm luft! Undrar hur Lego tänkt ....

Lådan är sluten för barnens skull.

Lillebror ska kunna spilla saft på lådan.
Storasyster ska inte kunna peta in en ståltråd.

Det är viktigare än att den passar AFOL med stora ambitioner.

Hur mycket värmeutveckling blir det totalt i lådan?

Lyckas du flytta ut LM317T/LM350T slipper du eventuella problem med den ökade värmen inne i lådan. Dessutom får du plats med en lämplig kylare.

Fine, jag köper dina argument.

När du tittat på bilden med kretskortet och lödningen får du gärna återkomma med ett förslag hur flytten av LM317T alt. LM350T skall gå till samt hur den flyttade regulatorn på ett säkert - och förhoppningsvis enkelt - sätt kan återkopplas till kretskortet. Det lär nog bli mikrolödningar som heter duga ...

[DaRePo]

Har funderat en del kring hur man skulla kunna modda med den befintliga kylflänsen (se bifogad skiss).

Tanken är att skruva ytterligare två metallbitar med samma bredd och tjocklek (ca. 1 mm) till den befintliga kylflänsen. Därmed skulle värmeavledningsytan mer än fördubblas. Tacksam för kommentarer.

Blir allt mer sugen på att uppgradera till en LM350T. Sedan är det ju det där med lödningen. Har aldrig hållit på med lödning på ett kretskort. Som framgår av bild 6060018 är det ju rätt så trångt. Hur gör man på ett säkert sätt? Krävs det något speciellt lödverktyg?

[Nextuz]

Har funderat en del kring hur man skulla kunna modda med den befintliga kylflänsen (se bifogad skiss).

Tanken är att skruva ytterligare två metallbitar med samma bredd och tjocklek (ca. 1 mm) till den befintliga kylflänsen. Därmed skulle värmeavledningsytan mer än fördubblas. Tacksam för kommentarer.

Blir allt mer sugen på att uppgradera till en LM350T. Sedan är det ju det där med lödningen. Har aldrig hållit på med lödning på ett kretskort. Som framgår av bild 6060018 (när den förhoppningsvis blir public) är det ju rätt så trångt. Hur gör man på ett säkert sätt? Krävs det något speciellt lödverktyg?

Enklast att löda ur är att kassera 317T... klipp benen av den vid kretsen, på så vis kan du ta en tång och hålla långt ut på pinnarna och sen löda ur varje pinne för sig från kretskortet... fördelen med att hålla med tång långt ut på en pinne är att då kyler inte tången själva lödstället vilket innebär att man kan vara snabbare med lödkolven...

[DaRePo]

Har funderat en del kring hur man skulla kunna modda med den befintliga kylflänsen (se bifogad skiss).

Tanken är att skruva ytterligare två metallbitar med samma bredd och tjocklek (ca. 1 mm) till den befintliga kylflänsen. Därmed skulle värmeavledningsytan mer än fördubblas. Tacksam för kommentarer.

Blir allt mer sugen på att uppgradera till en LM350T. Sedan är det ju det där med lödningen. Har aldrig hållit på med lödning på ett kretskort. Som framgår av bild 6060018 (när den förhoppningsvis blir public) är det ju rätt så trångt. Hur gör man på ett säkert sätt? Krävs det något speciellt lödverktyg?

Enklast att löda ur är att kassera 317T... klipp benen av den vid kretsen, på så vis kan du ta en tång och hålla långt ut på pinnarna och sen löda ur varje pinne för sig från kretskortet... fördelen med att hålla med tång långt ut på en pinne är att då kyler inte tången själva lödstället vilket innebär att man kan vara snabbare med lödkolven...

Tack för tipset, Nextuz.

Vad tror du om min idé med extra flänsar till den befintliga kylflänsen?

[DaRePo]

Jag har nu kört ett första värmetest med två utomhustermometrar. Båda värmesensorer sitter inne i lådan.

Den ena sensorn sitter fast i clipset som spänner fast LM317T:an mot kylflänsen, den andra ligger löst inne i själva lådan.

Körde samtidigt med Santa Fe tåget (4 motorer) samt BNSF loket (2 motorer) på testbanan med klätterspiralen, med såväl höga som låga hastigheter. Den maximala strömförbrukningen torde ha legat kring 1,5 A.

Efter ca fem minuters kontinuerlig drift var temperaturen vid regulatorn/kylflänsen uppe i 70 grader Celsius, vilket dessvärre var den övre gränsen för utomhustermometern. Jag noterade att temperaturen steg gradvis i jämn takt, och hade säkert fortsatt att stiga om jag inte tvingats stänga av pga termometern.

Efter avstängningen började temperaturen falla ganska omgående.

Den andra termometern visade nästan ingen värmeökning alls. När regulatorn hade kommit upp i 70 grader hade temperaturen inne i lådan ökat med några tiondels grader.

Min slutsats är följande:

Det är helt uppenbart att den befintliga kylflänsen inte räcker till att avleda värmen som LM317T:an alstrar under hög/extrem belastning.
Läste någonstans att man helst skall undvika att köra en LM317T med en driftstemperatur över 60 grader under längre tid.

Det kanske är för tidigt att dra några slutsatser vad gäller värmen inne i lådan. En kraftigare kylfläns hade med all säkerhet avledd mera värme vilket också torde ha påverkat innetemperaturen i lådan. Det får framtida tester visa med en kylfläns som har större värmeavledningsförmåga.

Så det börjar bli dags att på allvar titta på andra kylflänsar med en termisk resistens på neråt 4 C/W som pehter aka ibbe bl.a. var inne på - eller kanske ännu lägre om man leker tanken att uppgradera till en LM350T. Med en dissipating rate på 10 Watt skulle denna fläns teoretiskt klara av en värmeökning upp till 40 grader (över rumstemperatur), dvs en driftstemperatur kring 60 grader.

Och då är vi där med en installation utanför lådan. Har faktisk ingen aning hur detta skall gå till. Skall man bara installera kylflänsen utanför eller både fläns och LM317T:an?

Som jag skrev tidigare är tanken att använda fyra hastighetsregulatorer till denna 9V Extrem-anläggning (för att kunna köra fyra tåg oberoende av varandra på segmenterade avsnitt). Om det nu blir aktuell att hitta en kyllösning "outside the box(es)" (...) så kanske man borde också tänka i termer att hitta en gemensam lösning för alla fyra (i en separat låda) i stället för en separat lösning för varje regulator i fyra lådor.

Alla bra förslag och idéer är mer än välkomna ....

[Nextuz]

Har funderat en del kring hur man skulla kunna modda med den befintliga kylflänsen (se bifogad skiss).

Tanken är att skruva ytterligare två metallbitar med samma bredd och tjocklek (ca. 1 mm) till den befintliga kylflänsen. Därmed skulle värmeavledningsytan mer än fördubblas. Tacksam för kommentarer.

Blir allt mer sugen på att uppgradera till en LM350T. Sedan är det ju det där med lödningen. Har aldrig hållit på med lödning på ett kretskort. Som framgår av bild 6060018 (när den förhoppningsvis blir public) är det ju rätt så trångt. Hur gör man på ett säkert sätt? Krävs det något speciellt lödverktyg?

Enklast att löda ur är att kassera 317T... klipp benen av den vid kretsen, på så vis kan du ta en tång och hålla långt ut på pinnarna och sen löda ur varje pinne för sig från kretskortet... fördelen med att hålla med tång långt ut på en pinne är att då kyler inte tången själva lödstället vilket innebär att man kan vara snabbare med lödkolven...

Tack för tipset, Nextuz.

Vad tror du om min idé med extra flänsar till den befintliga kylflänsen?

Se bara till att du skruvar fast de extra ordentligt och använder kylpasta imellan som man använder för Processorer

[marpe]

Du har PM med fler tips. Bilderna är ej publika än.

[DaRePo]

Min första modifierade 9V hastighetsregulator är nu klar och testad.

Följande modifieringar är gjorda:

Dioderna D3, D4, D5 och D6 är utbytta mot 3A dioder (se bild på kretskortet i mitt inlägg daterat den 3 december 2013).
LM317 har tagits bort och ersatts med en LM350. Lödningarna på kretskortet gjordes av en fackman.
LM350 sitter fast på ett kylelement med en termisk resistens på 3K/W@20W.
https://www.elfa.se/elfa3~se_sv/elfa/init.do?item=75-621-50&toc=0
Kylelementet är monterat på en Epoxy laminat-skiva som sitter fastskruvad på lådans baksida.
Eftersom 3A dioderna också alstrar värme - kanske upp till 60/70 grader och dessutom i en hermetiskt sluten låda - har jag låtit montera en 12VDC minifläkt (80 mA) på lådans utsida.









För att stress-testa denna enhet ordentligt utökade jag malmtåget med ytterligare två 9V motorer till totalt åtta motorer.

Det primära syftet med detta första test var att få svar på frågorna kring värmeutvecklingen i LM350 och inne i lådan samt kylelementets avkylningsförmåga. Temperaturmätningarna gjordes med en laser-termometer på utsidan och en utomhustermometer på insidan av lådan. Rumstemperaturen låg/ligger på 20 grader.

För att alstra maximal W (VA) och värme i LM350 körde jag initialt på mycket låg hastighet. Detta resulterade dock i ett flertal urspårningar i stigningarna, troligtvis p.g.a. tågets längd och vikt i kombination med ojämna pull/push krafter vid låg hastighet. Det visade sig igen att det är ganska svårt och utmanande att köra ett så tungt tåg med så många motorer, särskilt uppför och utför (utan bromsar ...). Jag var därför tvungen att fortsätta testet med en jämn medelhastighet.

Sammanfattning av testresultaten efter ca 30 minuters körning:
Temperaturen på LM350 peakade på 75/80 grader vid mycket låg hastighet.
Temperaturen på kylflänsens ovansida peakade på 55 grader.
Temperaturen inne i lådan ökade sakta och låg på 37 grader efter 30 minuters körning.
Testbanan är för kort för att kunna testa max hastigheter över en längre sträcka men motorerna svarade bra när jag drog på för fullt (vilket var väntat med tanke på att en LM350 ger 3A - vilket är dubbelt så mycket jfr med en LM317 - och räcker väl för 8 motorer som drar max ca 350 mA/styck).

Personligen är jag ganska nöjd med testresultaten. Det innebär att jag inte behöver bekymra mig om varken ström eller värme när det blir dags att köra stora tåg med många motorer i den nya anläggningen. Jag kan dock konstatera att denna modifierade regulator inte är lämplig för barn.

Så nu skall det byggas ytterligare tre likadana enheter.

Det enda som återstår att testa är skydds-sargarna runt kurvorna ovanför golv.