Как обеспечить безопасность моего устройства для повседневного использования?

Я собрал простой свет для пробуждения. Он имеет внешний источник питания, на данный момент рассчитан на 7В и 600мА. Внутри есть Arduino и несколько светодиодов, управляемых MOSFET.

В данный момент он работает нормально, но я хотел бы убедиться, что он не сожжет мою квартиру, пока меня нет. До сих пор я думал о следующих особенностях:

• Предохранитель, рассчитанный где-то ниже максимальной мощности источника питания
• Достойный радиатор для MOSFET. Согревается, но не обжигает мой палец.

Что-нибудь еще, чтобы рассмотреть?

Редактировать: устройство используется в спальне. Не слишком много газа в ночное время.

Если бы это был профессиональный дизайн, вы бы сделали FMEA для режима отказа и анализа эффектов . Консультанты в костюме и галстуке предлагают вам дорогие семинары FMEA, но это всего лишь здравый смысл. Выкинь его.

Организуйте творческую сессию с другими людьми, кроме дизайнеров. Вы хотите думать о любой возможной вещи, которая может пойти не так с продуктом. Дизайнер должен присутствовать, чтобы отвечать на вопросы, но она не лучший специалист для проведения оценки: каждый дизайнер думает, что ее дизайн является отказоустойчивым, и проблемы, пропущенные во время дизайна, также будут пропущены во время FMEA.

Когда вы перечислили вещи, которые могут пойти не так (это часть режима отказа), вы добавляете столбцы для Рейтинга возникновения (ИЛИ) и Рейтинга серьезности (SR). Насколько вероятен сбой и как плохо будет, если это произойдет. Если в результате сбоя погасло освещение в логове, то уровень опасности ниже (1), чем когда дом сгорит (10). Продукт OR и SR дает вам номер приоритета риска (RPN). Сортируйте таблицу по RPN по убыванию, и вы знаете, какие проблемы вы должны решить в первую очередь.

Хорошо, это звучит как сложно, и совсем не весело. Для хобби-проекта вы не хотите делать все это, тогда вы можете лучше переключиться на вязание. Но принцип остается: постарайтесь оценить, что может пойти не так, как плохо, если бы это было, и что вы можете сделать, чтобы предотвратить это.

Предохранитель - это простое решение для множества возможных проблем, поэтому вы найдете его в большинстве продуктов. Предохранитель должен быть первой частью, рассматриваемой от сети. Не размещайте его между источником питания и цепью, потому что он не защитит сам источник питания (если в нем уже нет предохранителя).
Если нагревание является риском, вы можете предоставить радиатор (который вам, вероятно, понадобится в любом случае, чтобы сохранить FET в пределах спецификации). Если вы хотите получить дополнительную страховку, добавьте термистор, который вы используете в качестве детектора перегрева для отключения (части) цепи в случае перегрева. Обратите внимание, что, например, регуляторы напряжения часто имеют встроенную тепловую защиту, поэтому для них вам не понадобится дополнительный датчик температуры.

Для получения дополнительной информации нам потребуется больше деталей о цепи, но защита от перегрева и перегрузки по току (короткого замыкания) часто покрывает большинство критических отказов.

При разработке нестандартного оборудования с одобренным безопасным источником питания низкого напряжения, который изолирован через трансформатор, рассчитанный только на <5 Вт, риск для безопасности довольно низок для использования потребителем. Чаще всего дизайнер заботится о защите компонентов от сбоев, но хорошо, что вы заботитесь о личной безопасности. Отказ компонента может привести к короткому замыканию источника, для которого он должен соответствовать требованиям теста на воспламеняемость для получения сертификата. Он может состоять из встроенной защиты, такой как «Polyfuse» или сбрасываемый терморезистор, плавкий предохранитель или просто перегорать вторичной обмотки после продолжительного отказа без потока воздуха.

В вашем случае, я был бы более обеспокоен выбором правильного источника питания для вашей нагрузки и не использовал бы больше напряжения, чем вам нужно, чтобы падение напряжения не создавало чрезмерного нагрева. Источники питания постоянного тока обычно нерегулируемые, то есть они имеют более высокое напряжение, чем указано, до тех пор, пока нагрузка не будет соответствовать номинальному току. Это создает больше потерь V * I в вашем светодиодном переключателе MOSFET. Вместо источника питания 7 В 600 мА я мог бы использовать источник питания 5 В 1 А или более для параллельного подключения большего количества светодиодов с меньшим падением напряжения. Регулятор низкого падения или LDO может или не может быть необходим для Arduino, но запускает драйверы из нерегулируемого источника с фильтрацией по мере необходимости.

Если на ощупь не слишком жарко, не беспокойтесь, если ваша светодиодная проводка не замкнется. Поэтому для защиты MOSFET добавьте сбрасываемый плавкий предохранитель последовательно, рассчитанный на ток светодиода. Они могут быть объединены и стоить два бита в небольших количествах.

Это стоит два моих цента.