Come garantire che il mio dispositivo sia sicuro per l'uso quotidiano?

Ho messo insieme una semplice luce sveglia. Ha un alimentatore esterno, al momento valutato 7V e 600mA. Al suo interno ha Arduino e un mucchio di LED controllati da un MOSFET.

Funziona bene al momento, ma vorrei assicurarmi che non brucerà il mio appartamento mentre sono via. Finora ho pensato alle seguenti caratteristiche:

• Fusibile, classificato da qualche parte al di sotto della potenza massima dell'alimentatore
• Un discreto dissipatore di calore per MOSFET. Si riscalda senza ma non mi brucia il dito.

Qualcos'altro da considerare?

Modifica: il dispositivo viene utilizzato in una camera da letto. Non troppo gas durante la notte.

Se questo fosse un progetto professionale, faresti un FMEA , per la modalità Failure e l'analisi degli effetti . I consulenti in giacca e cravatta ti offrono costosi seminari FMEA, ma è tutto solo buon senso. Buttalo fuori.

Organizza una sessione creativa con altre persone diverse dai designer presenti. Vuoi pensare a qualsiasi cosa possibile che possa andare storta con il prodotto. La designer deve essere presente per rispondere alle domande, ma non è la persona migliore per fare la valutazione: ogni designer pensa che il suo design sia a prova di errore e anche i problemi trascurati durante il design saranno trascurati durante la FMEA.

Quando hai elencato le cose che possono andare storte (questa è la parte della modalità di errore) aggiungi colonne per Occurrence Rating (OR) e Severity Rating (SR). Quanto è probabile che si verifichi il fallimento e quanto sarebbe grave se si verificasse. Se il risultato del fallimento è che le luci nella tana si spengono è una gravità inferiore (1) rispetto a quando la casa si brucerebbe (10). Il prodotto di OR e SR fornisce un numero di priorità di rischio (RPN). Ordina la tabella per RPN, dal più alto al più basso, e sai quali problemi devi prima attaccare.

OK, sembra complicato e per niente divertente. Per un progetto di hobby non vuoi fare tutto ciò, quindi puoi passare meglio il tuo hobby a lavorare a maglia. Ma il principio rimane: prova a valutare cosa può andare storto, quanto sarebbe grave se lo facesse e cosa puoi fare per prevenirlo.

La miccia è una soluzione semplice per molti possibili problemi, ed è per questo che troverai uno nella maggior parte dei prodotti. Il fusibile dovrebbe essere la prima parte vista dalla rete. Non posizionarlo tra l'alimentatore e il circuito, perché non protegge l'alimentatore stesso (a meno che non abbia già un fusibile).
Se il riscaldamento è un rischio, puoi fornire un dissipatore di calore (che probabilmente ti servirà comunque per mantenere il FET entro le specifiche). Se si desidera un'assicurazione aggiuntiva, aggiungere un termistore, che viene utilizzato come rilevatore di surriscaldamento per spegnere (parte del) circuito in caso di surriscaldamento. Si noti che ad esempio i regolatori di tensione hanno spesso una protezione termica integrata, quindi per quelli non è necessario il sensore di temperatura aggiuntivo.

Per di più avremo bisogno di maggiori dettagli sul circuito, ma la protezione da surriscaldamento e sovracorrente (cortocircuito) spesso copre la maggior parte dei guasti critici.

Quando si progetta hardware personalizzato con un'alimentazione a bassa tensione approvata per la sicurezza che viene isolata attraverso un trasformatore valutato solo per <5 Watt, il rischio per la sicurezza è piuttosto basso per l'uso da parte del consumatore. Più spesso un progettista si preoccupa di proteggere i componenti da guasti, ma è bene che tu sia preoccupato per la sicurezza personale. Un guasto a un componente potrebbe cortocircuitare la fornitura per la quale deve soddisfare i requisiti del test di infiammabilità per ottenere la certificazione. Ciò può consistere in una protezione integrata come un "Polyfuse" o un resistore termico ripristinabile, un fusibile o semplicemente bruciare l'avvolgimento secondario dopo un guasto prolungato senza flusso d'aria.

Nel tuo caso, sarei più preoccupato di scegliere la giusta alimentazione per il tuo carico e di non utilizzare più tensione del necessario in modo che la caduta di serie non crei calore eccessivo. Gli alimentatori a parete CC non sono generalmente regolati, ovvero hanno una tensione superiore a quella specificata fino a quando il carico non corrisponde alla corrente nominale. Questo crea una maggiore perdita di V * I nel tuo interruttore MOSFET a LED. Invece di un alimentatore da 7 V 600 mA, potrei prendere in considerazione un'alimentazione da 5 V 1 A o superiore per pilotare più LED in parallelo con meno caduta. Un drop out basso o un regolatore LDO può o non può essere necessario per Arduino ma esegue i driver dalla sorgente non regolamentata con il filtro come richiesto.

Se non è troppo caldo per toccarlo, non ti preoccupare a meno che il cablaggio del LED non si interrompa. Quindi, per la protezione del MOSFET, aggiungere un fusibile ripristinabile in serie valutato per la corrente del LED. Questi possono essere raggruppati insieme e costare due bit in piccole quantità.

Questo è il mio valore di due centesimi.