Como garantir que meu dispositivo seja seguro para o uso diário?

Eu montei uma simples luz de alerta. Possui uma fonte de alimentação externa, atualmente classificada em 7V e 600mA. No interior, há Arduino e vários LEDs controlados por um MOSFET.

Funciona bem no momento, mas eu gostaria de garantir que ele não queime meu apartamento enquanto estiver fora. Até agora, estive pensando nos seguintes recursos:

• Fusível, classificado em algum lugar abaixo da saída máxima da fonte de alimentação
• Um dissipador de calor decente para o MOSFET. Fica quente sem, mas não queima meu dedo.

Mais alguma coisa a considerar?

Edit: O dispositivo é usado em um quarto. Não há muita gasolina durante a noite.

Se este fosse um design profissional, você faria um FMEA , para análise de modo e efeito de falha . Os consultores de terno e gravata oferecem oficinas caras de FMEA, mas tudo isso é apenas senso comum. Jogue-o fora.

Organize uma sessão criativa com outras pessoas além dos designers presentes. Você quer pensar em qualquer coisa possível que possa dar errado com o produto. O designer deve estar presente para responder às perguntas, mas ela não é a melhor pessoa para fazer a avaliação: todo designer pensa que seu design é à prova de falhas e os problemas ignorados durante o design também serão ignorados durante o FMEA.

Depois de listar as coisas que podem dar errado (essa é a parte do modo de falha), você adiciona colunas para Classificação de Ocorrência (OR) e Classificação de Gravidade (SR). Qual é a probabilidade da falha ocorrer e quão ruim seria se isso acontecesse. Se o resultado da falha for o apagamento das luzes na sala, é uma gravidade menor (1) do que quando a casa seria queimada (10). O produto de OR e SR fornece um número de prioridade de risco (RPN). Classifique a tabela por RPN, do mais alto ao mais baixo, e você saberá quais problemas você deve atacar primeiro.

OK, isso parece complicado, e nada divertido. Para um projeto de hobby, você não quer fazer tudo isso, então pode mudar melhor o seu hobby para tricô. Mas o princípio permanece: tente avaliar o que pode dar errado, quão ruim seria se ocorresse e o que você pode fazer para evitá-lo.

O fusível é uma solução simples para muitos problemas possíveis, e é por isso que você encontra um na maioria dos produtos. O fusível deve ser a primeira parte vista da rede elétrica. Não o coloque entre a fonte de alimentação e o circuito, porque não protegerá a fonte de alimentação (a menos que já tenha um fusível).
Se o aquecimento for um risco, você pode fornecer um dissipador de calor (que provavelmente seria necessário para manter o FET dentro das especificações). Se você deseja um seguro extra, adicione um termistor, que você usa como um detector de superaquecimento para desligar (parte do) circuito em caso de superaquecimento. Observe que, por exemplo, os reguladores de tensão geralmente possuem proteção térmica embutida; portanto, para aqueles que você não precisará do sensor de temperatura extra.

Para mais, precisaremos de mais detalhes sobre o circuito, mas a proteção contra superaquecimento e sobrecorrente (curto-circuito) geralmente cobre a maioria das falhas críticas.

Quando você projeta hardware personalizado com uma fonte de baixa tensão aprovada para segurança, isolada por meio de um transformador classificado apenas para <5 Watts, o risco de segurança é bastante baixo para uso do consumidor. Com mais freqüência, um designer se preocupa em proteger os componentes contra falhas, mas é bom que você se preocupe com a segurança pessoal. Uma falha no componente pode reduzir o suprimento para o qual ele deve atender aos requisitos de teste de inflamabilidade para obter a certificação. Isso pode consistir em proteção integrada, como um "Polyfuse" ou um resistor térmico reinicializável, um fusível ou simplesmente queimar o enrolamento secundário após uma falha prolongada sem fluxo de ar.

No seu caso, eu ficaria mais preocupado em escolher o suprimento certo para sua carga e não usar mais voltagem do que o necessário para que a queda da série não crie calor excessivo. Os suprimentos de parede CC geralmente não são regulamentados, o que significa que eles são mais voltados do que o especificado até que a carga corresponda à corrente nominal. Isso cria mais perda de V * I no seu comutador LED MOSFET. Em vez de uma fonte de 7V 600mA, eu poderia considerar uma fonte de 5V 1A ou mais para acionar mais LEDs em paralelo com menos queda. Um regulador LDO ou drop-out baixo pode ou não ser necessário para o Arduino, mas executar os drivers da fonte não regulamentada com filtragem conforme necessário.

Se não estiver muito quente para tocar, não se preocupe, a menos que a fiação do LED fique curta. Portanto, para a proteção do MOSFET, adicione um fusível reinicializável em série classificado para a corrente do LED. Estes podem ser agrupados e custam dois bits em pequenas quantidades.

Esses são meus dois centavos.