Federn

Wenn man Lampen mit einem Druckschalter baut, stellt sich das Problem nicht, da fast alle Schalter eine Feder haben.

Aber bei kleinen Lampen mit Drehschalter braucht man mindestens eine Feder als Batteriekontakt, falls man das Problem nicht anders löst (Schaumstoff, Gummiring usw.).

Federn mit den richtigen Eigenschaften sind aber nicht ganz leicht zu finden.
Die vom Sandwich-Shop angebotenen sind z.B. für manche Anwendungen zu groß und in jedem Fall zu steif.

Das Problem wurde hier schon mal diskutiert (Lösungsvorschlag von Stone: DX-Schalter schlachten).

Eine weitere Möglichkeit ist, die Federn aus einem Batteriehalter auszubauen, den es in verschieden Größen für 1-2 € bei Conrad Electronic und den üblichen Verdächtigen gibt.



Die hier ausgebauten Federn stammen aus einem 4*AAA Halter, haben eine gute Qualität, einen Durchmesser von 9,6 mm und eine Höhe von 10 mm bzw. 1,2 mm (zusammengedrückt).

Sehr zu empfehlen.

Hallo,

die ordentlichen Schalter, die 1,5A vertragen, gibt es im fünfer-Pack bei KD, zu USD 1,95 shipped.

Die Federn lassen sich einfach entfernen und machen einen guten Eindruck.


Da kürzlich nach dem Widerstand von Federn gefragt wurde, habe ich etliche Federn versucht zu vermessen,
musste aber feststellen, dass meine Messmittel nicht ausreichen um der Sache gerecht zu werden.

Der Widerstand liegt im Bereich von 0,1Ohm und damit an meiner Messgrenze.


Für Lampen mit Stromaufnahme kleiner=1A ist der Wert noch unkritisch, aber für high-end Anwendungen,
schlummert da Potential...


Was mir bisher bei Federn aufgefallen ist, ist die kleine Kontaktfläche, die viele Ausführungen haben.
Zudem ist es so, dass viele Federn mit ihren Drahtende die Bodenplatte von Akkus zerkratzen,
weil das Drahtende hervor steht und nicht nach innen unten gebogen wurde.


Federdraht ist ein schlechter elektrischer Leiter, deshalb sind Federn oft vergoldet, selten versilbert, aber meist nur vernickelt..

Federn sind jedenfalls ein beachtenswertes Konstruktionselement einer Lampe...



Heinz

Hallo,
das leidliche Thema Kontaktfedern.
Die Beschaffung von kleinen Mengen ist fast unmöglich und irgendwann bin ich auch bei Energies Batteriehalter Methode gelandet bzw. DX/KD Schater ausschlachen.
Irgendwann ging es mir ähnlich wie Hiltihome und ich wollte mal wissen, wie sich die Federn gegeneinander schlagen und hab den Widerstand gemessen.

D-Mag Lite Feder ~30mOhm
DX lange Feder ~90mOhm
DX vergoldete Feder ~80mOhm
Reichelt Batteriehalter AA ~90mOhm
Reichelt Batteriehalter AAA ~100mOhm

Also viel Unterschied gibt es nicht. Für Anwendungen >1,5A ist bis auf Mag Lite Feder keine richtig geeignet. Wenns drauf ankommt kann man auch die Feder mit einem kurzen Stück flexiblem Draht überbrücken. So hab ich den gesammten D-Mag Lite Tailcapschalter bis auf ~20mOhm optimiert.

Bei Twisty Konstruktionen bevorzuge ich die Moosgummiemethode,
sehr robust billig und keine zusätzlichen Widerstände.

dass viele Federn mit ihren Drahtende die Bodenplatte von Akkus zerkratzen

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Fluch oder Segen wenn sich ne Oxidschicht auf der Akku Bodenplatte/Feder gebildet hat würde die durch das Verkratzen entfernt werden. Bin mir noch nicht sicher was besser ist.

Federdraht ist ein schlechter elektrischer Leiter, deshalb sind Federn oft vergoldet, selten versilbert, aber meist nur vernickelt

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Leider liegen die Schichten nur im µm Bereich d.h. der Widerstand wird sich nicht großartig ändern. Der große Vorteil ist das die Oberfläche weniger oxidiert und somit der Übergangswiderstand deutlich geringer ist.

Der Widerstand liegt im Bereich von 0,1Ohm und damit an meiner Messgrenze.

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Mit einem Labornetzteil und einem Multimeter kann man schon sehr gut niederohmige Widerstände durchmessen. Die reine Messung mit dem Multimeter ist fast unbrauchbar, erstens misst man zuviele Übergangswiderstäde mit und die Auflösung lässt auch zu wünschen übrig.
Besseres vorgehen:
-Labornetzteil auf Strombegrenzung stellen je nach Bauteil (kein 1A Schalter mit 3A foltern bzw. ne Mag Lite Feder mit 100mA unterfordern). Das Messobjekt sollte sich auf keinen Fall erwärmen sonst stimmt die Messung nicht mehr.
-Messgerät auf Spannungsbereich stellen besser zu hoch als zu gering, bei den Feder ca. 200mV/2000mV.
-Messgerät an den Anfang(+) und an das Ende(-) der Feder anklemmen.
-Labornetzteil(+) an den Anfang der Feder anklemmen(am besten noch ein Stück von dem Multimeter)
-Labornetzteil anschalten
-Labornetzteil (-) an das Ende anklemmen(hinter dem Multimeter).
-Wert am Multimeter ablesen.
-Labornetzteil abklemmen
-Widerstand dem ohmschen Gesetz ausrechnen R=U/I (bei 1A abgelesene Spannung=Widerstand -->30mV=30mOhm)

Somit erreicht man Messung die deutlich genauer sind als nur mit dem Multimeter.
Messungen sollten zügig durchgefürt werden da nicht alle Labornetzteile auf Dauerkurzschluss ausgelegt sind.

Macht die Messungen nur wenn ihr wisst was ihr da macht.
Tipp am Rande eine Batteriehalterfeder ist nicht für 3A ausgelegt, die werden gut warm

PS: Ich hafte für keine Schäden.

Gruß Matthias

Hiltihome said:

Was mir bisher bei Federn aufgefallen ist, ist die kleine Kontaktfläche, die viele Ausführungen haben.
Zudem ist es so, dass viele Federn mit ihren Drahtende die Bodenplatte von Akkus zerkratzen,
weil das Drahtende hervor steht und nicht nach innen unten gebogen wurde.

Federdraht ist ein schlechter elektrischer Leiter, deshalb sind Federn oft vergoldet, selten versilbert, aber meist nur vernickelt..

Federn sind jedenfalls ein beachtenswertes Konstruktionselement einer Lampe...

Heinz

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Für genau dieses Problem sowie für bestmögliche Kontaktierung bei diversen Messungen habe ich mir schon im vorigen Sommer einige kleine Silberscheiben bestellt.



Auf dem Bild (hier nur zur Demonstration zusammengestellt) lässt sich erkennen, wie ich mir das gedacht habe. Weiterhin könnte man, um den meist recht hohen Widerstand der Feder zu umgehen, zum Beispiel ein kurzes Stück Entlötlitze zwischen dem Silberplättchen und dem Schalter einlöten.

Das Auflöten der Silberscheibe, ohne dass die Kontaktseite mit Lot verunreinigt wird, ist sicher etwas kniffelig - ich könnte mir vorstellen, dass eine Lötung mit Heißluft von der Federseite her machbar wäre.

Gruß
Wulf

Woher kommen die Silberscheiben ich nehm 100 Stück

Das Auflöten der Silberscheibe, ohne dass die Kontaktseite mit Lot verunreinigt wird, ist sicher etwas kniffelig

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Einfach ein Stück Malerkrepp oder Karptonband aufkleben wirkt wie Lötstoplack.

Gruß Matthias

Hallo Matthias,

für Silber- (auch Gold- !) Scheiben kannst Du Deine Ersparnisse hier unterbringen.

Auch sonst ist für Modder in dem Laden sicher manches nützlich . . .

Kaptonband habe ich so ähnlich schon eingesetzt - das mit der Heißluft ist eine alternative Idee.

Gruß
Wulf

Vielen Dank Wulf
Preis ist ok ist ja Vollsilber.
Die ham sogar Rundmaterial in Silber , ich werd arm.

Gruß
Matthias

Die aus dem Batteriehalter ausgebauten Federn haben rechnerisch einen Widerstand von etwa 0,02 Ohm.
Eine Überbrückung durch einen Draht bringt eine etwa 0,5 prozentige Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades und ein Platzproblem beim Einfedern (jedenfalls bei kleinen Lampen).

Interessanter sind die Übergangswiderstände an der Gehäuse- und Batterieseite, die noch hinzukommen.

Die Methode von Measure, ein kleines Plättchen zwischen Batterie und Feder aufzulöten (btw: saubere Ausführung) ist genau der richtige Weg.

Insgesamt sind die Verluste aber nicht so entscheidend (je nach Ausführung etwa 1-3%).

Die Plättchen kann man kaufen (Link von Measure) oder selber machen:


Eine 0,5-1mm dicke Platte wird zwischen die beiden Rundstähle gelegt.
Dann wird eine Ronde mit einem passenden Stempel herausgeschlagen.





Mit diesem Werkzeug kann man Rundstangen festhalten, die gewünschte Scheibendicke einstellen (ab 0,5 mm) und mit einer feinen Bügelsäge in der Führung ganz präzise Scheiben absägen.

@Energie, ich bin begeistert von deinen Werkzeugen und Ideen.

@Stone, danke für die Messwerte. Das Messverfahren kannte ich, aber mein (während der Ausbildung vor laaanger Zeit) selbst gebautes "Labornetzteil" ist nicht dauerhaft kurzschlussfest. War ein High-End Bauvorschlag aus Elektor und keines von 25 Stück hat auf Anhieb überhaupt brauchbar funktioniert.

Die scharfkantigen Drahtenden vieler Feder sind für micht auf jeden Fall Fluch, nicht Segen.
Die neueren Akkus von AW haben ein vernickeltes Stahlblech als Boden, aber die Galvanisierung hält auch nicht lange.
Akkus von xyz-Fire haben vergoldetes Leiterplattenmaterial, da ist eine kantige Feder innerhalb kurzer Zeit durch.


@measure,
Besten Dank für die Bezugsquelle von Silber und Gold -Scheiben.
Damit entfällt endlich die mühselige Schleiferei von Kupferplättchen, die man als Fokusausgleich für SSC-P4 Emitter braucht.
Als Kontakt für flat-Top Zellen sind sie ebenfalls bestens geeignet und für Vieles mehr.

Entlötlitze habe ich schon früher verwendet, um low-resistance Mods bei Hotwire Mags zu machen.
Wichtig: Das Lötflussmittel hinterher auswaschen, sonst bilden sich Dämpfe und schlagen sich auf Kontakten und dem Reflektor nieder.



Heinz

Silberscheiben

Hiltihome said:

Als Kontakt für flat-Top Zellen sind sie ebenfalls bestens geeignet und für Vieles mehr.

Heinz

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Und weil ich die Befürchtung hegte, daß beim Auflöten einer solchen Scheibe (oder auch einer Feder, um on-topic zu bleiben) auf der Batterieseite eines Treibers die winzigen Komponenten auf der Gegenseite im schlimmsten Fall abgelötet werden könnten, habe ich mir mal Lötzinn mit einer Schmelztemperatur von 145°C schicken lassen.

Das ist vor wenigen Tagen eingetrudelt und ein erster kurzer Versuch hat gezeigt, daß bei der Einstellung des Lötkolbens ab 170°C sich Lot vom 0,8mm dünnen Lötdraht abschmelzen ließ. Ein richtiger Praxisversuch steht allerdings noch aus.

Aber da ich eine Kilo-Rolle dieses Speziallotes in meinem Leben nicht mehr aufbrauchen werde, bin ich gerne bereit, auf Anfrage mal ein paar Ringe davon zum Testen abzugeben; Erfahrungsbericht im Forum erwünscht!

Gruß
Wulf

Energie said:

Die aus dem Batteriehalter ausgebauten Federn haben rechnerisch einen Widerstand von etwa 0,02 Ohm.
Eine Überbrückung durch einen Draht bringt eine etwa 0,5 prozentige Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades . . .

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Da mir bisher noch keine Feder mit einem so geringen Widerstand in die Finger gefallen ist, habe ich einen älteren Batteriehalter genau dieser Art geopfert und brutal eine Feder herausgebrochen. Gemessener Drahtdurchmesser ~ 0,7mm. Um die Feder angemessen sorgfältig reinigen und präzise kontaktieren zu können, habe ich sie einfach lang gezogen.

Mit dem MetraHit 27M habe ich - natürlich mit Kelvin Messleitungen - über die gesamte Länge 62,..mΩ gemessen. Diese Messung ist natürlich insofern etwas praxisfern, als die Kontaktierung der Feder im praktischen Einsatz nicht an den äußersten Enden erfolgt. Deshalb habe ich noch eine weitere Messung durchgeführt, bei der die Meßpunkte circa einen Zentimeter von den beiden Enden entfernt waren. Diese Messung ergab dann 51,..mΩ, so dass man den Widerstand dieser Feder getrost mit 50mΩ ansetzen kann.

Zur Verifizierung der ersten Messung habe ich noch ein zweites Verfahren durchgeführt: bei einem Konstantstrom von 1A aus dem TTi QL355 Labornetzgerät habe ich an der Spule (wieder von Ende zu Ende) einen Spannungsabfall von 62,..mV mit dem MetraHit 28S gemessen.

Den Widerstand von zirka 3 cm der 2 mm breiten Entlötlitze, die ich gerade (als mögliche Überbrückung oder Ersatz der Feder) hier liegen habe, kann ich leider nicht direkt messen, da der kleinste erfassbare Widerstandswert bei meinem Messinstrument 1μΩ beträgt und die Entlötlitze bei diesem kurzen Stück offensichtlich einen noch geringeren Widerstand hat. Falls der Querschnitt bekannt wäre, könnte man den Widerstand natürlich ausrechnen, aber das lohnt sich nicht, wie man sieht.

Wie viel Prozent Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Ersatz (oder die Überbrückung) der Feder durch eine Kupferleitung bringt, lässt sich jedoch nur bestimmen, wenn alle Spannungen, Widerstände und Ströme bekannt sind, aber an 50mΩ fallen beispielsweise bei 3A immerhin schon erkleckliche 0,15V ab.

Gruß
Wulf

Energie said:

Die aus dem Batteriehalter ausgebauten Federn haben rechnerisch einen Widerstand von etwa 0,02 Ohm...

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measure said:

Da mir bisher noch keine Feder mit einem so geringen Widerstand in die Finger gefallen ist...

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Spezifischer Widerstand Eisen/Stahl: ca. 0,15 Ohm*mm²/m
Drahtdurchmesser 0,6 mm
Federlänge ca. 3,5 cm

Ergibt einen rechnerischen Widerstand dieser Feder von: 0,0185 Ohm, gerundet 0,02 Ohm

Wie schon geschrieben, kommen die Übergangswiderstände (Batterie/Feder und Feder/Gehäuse) hinzu.

Spezifischer Widerstand Eisen/Stahl: ca. 0,15 Ohm*mm²/m

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Bei Federstahl müsste der Wert deutlich höher liegen.
Leider war meine Suche nach genauen Werten nicht von Erfolg gekrönt.

Gruß Matthias

Energie said:

Spezifischer Widerstand Eisen/Stahl: ca. 0,15 Ohm*mm²/m
Drahtdurchmesser 0,6 mm
Federlänge ca. 3,5 cm

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Mir kommt die hier angesetzte Federlänge von 3,5cm sehr gering vor. Geschätzte, oder gemessene Drahtlänge? Die Federn sehen doch gar nicht sooo unterschiedlich aus!

Der Draht der von mir gemessenen Feder ist erheblich länger als 3,5cm. Die Box ist schon fast 6cm breit und der Draht geht ja (voll gestreckt) um einiges über dieses Maß hinaus! Ich werde ihn jetzt aber nicht richten, um die genaue Länge festzustellen!



Gruß
Wulf

Ist es nicht so, wenn die Feder gestaucht wird, sich der Widerstand verringert,
weil die Windungen sich teilweise berühren?.

Der Gedanke ist gar nicht so abwegig, aber ich würde besonders bei stark konischen Federn und nicht all zu großer Kompression nicht damit rechnen.

Gruß
Wulf

measure said:

Mir kommt die hier angesetzte Federlänge von 3,5cm sehr gering vor...

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Da hast du wohl recht, ich habe auch mal eine langgezogen: 69 mm, sah irgendwie kürzer aus.
Und schon sind wir bei ca. 0,04 Ohm

Wenn da nicht Rainers Einwand wäre.
Jemand eine Idee , wie man DAS berechnet?