Technische Frage an die Bastler

Begonnen von RoBra81, 08 Juli 2014, 07:04:55

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RoBra81

Hallo,

ich habe eine technische Frage und die Hoffnung, dass ein Bastler mit Elektronik-/Elektrikkenntnissen hier helfen kann. Ich nutze für meine Hausautomatisierung Homematic-Wired-Komponenten. Diese werden mit einem MEANWELL DR-120-24 Schaltnetzteil im Schaltschrank versorgt. Nun möchte (habe) ich in einige meiner Lichtschalter PIR-Bewegungsmelder einbauen. Diese benötigen eine Spannungsversorgung zwischen 5V und 20V. Bei meinem Prototypen habe ich die 24V meiner Homematic-Installation bis zum Einbauort geführt (in alle Schalterdosen liegen 4-Adrige Busleitungen) und dort mit einem Festspannungsregler auf 12V reduziert. Das funktioniert ganz gut und schaltet zuverlässig. Nun habe ich aber zwei Probleme: Zum einen müsste ich bei dieser Lösung jeden Bewegungsmelder zusätzlich mit einem Festspannungsregler ausstatten und zum anderen wird der Festspannungsregler in der Dose ganz schön warm. Daher habe ich überlegt, ein zusätzliches 9V-Netzteil in den Schaltschrank zu bauen und damit die Bewegungsmelder zu versorgen. Hierzu meine Frage: Da ich einige der Bewegungsmelder in bereits vorhandene Schalter integrieren möchte, wird es mit den 4 Adern der Busleitung etwas eng und ich muss die Masse sowohl für den Schalter als auch für den Bewegungsmelder verwenden. Ist es möglich/zulässig, die Massen eines 24V- (MEANWELL DR-120-24) und eines 9V-Schaltnetzteiles zu verbinden?

Ich hoffe, es kann mir jemand helfen und ihr schlagt nicht die Hände über dem Kopf zusammen...

Vielen Dank
Ronny

Bennemannc

Hallo,

im Prinzip ja - das geht. Ich würde aber statt des Festspannungsreglers 6 oder 7 Dioden einfach in Reihe davor Schalten. An denen fällt je ca. 0,7 Volt ab. Dadurch würde die Eingangsspannung in den Bereich unter 20 V sinken. Zudem sollte dort weniger Wärme entstehen, da nicht 12 V sondern nur 4-5 V "vernichtet" werden.
Die Rechnung ist ziemlich simpel. Die Bewegungsmelder benötigen x mA zum Arbeiten. Der Festspannungsregler setzt also den Rest der Spannung (12 V) * x mA in Wärme um. Mit den Dioden entsteht also nur 4,2V * x mA auch nur ca. ein drittel der Wärme.

Gruß Christoph
Cubietruck, Fhem 5.8
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RoBra81

Hallo Christoph,

vielen Dank für deine Antwort - ich denke, dann werde ich das mit dem zweiten Netzteil mal probieren. Die Idee mit den Dioden ist auch nicht schlecht, aber ich habe neben den Bewegungsmeldern mit 4,5-20V auch eine kleinere Ausführung mit 5-9V und da bräuchte ich ganz schön viele Dioden  ;). Da werde ich wohl eher ein 5V-Schaltnetzteil in den Schaltschrank hängen und kann dann ggf. auch noch die Tablets an der Wand mit versorgen...

Danke
Ronny

Rince

Hast du ein Gerät zum Spannung messen?
Probier das mit dem 5V Netzteil unbedingt mal vorher aus!

Klemme es mal provisorisch an und messe am entferntesten Punkt die Spannung!
Je nach Leitungsdurchmesser und Länge kommen am Ende nämlich im Zweifelsfall keine 5V mehr an.
Wer zu meinen Posts eine Frage schreibt und auf eine Antwort wartet, ist hiermit herzlich eingeladen mich per PN darauf aufmerksam zu machen. (Bitte mit Link zum betreffenden Thread)

Hollo

Mit den Dioden "verbrennst" Du die überschüssigen Volt nur; d. h. Du setzt die über den Spannungsabfall über den Dioden in Wärme um.
Ich würde für diesen Zweck einen DC/DC-Wandler verwenden; da hast Du alles in einem kompakten Gehäuse, vermutlich einen besseren Wirkungsgrad, regelt Spannungsschwankungen zuverlässig aus, und kannst die Massen problemlos verbinden.
FHEM 6.x auf RPi 3B Buster
Protokolle: Homematic, Z-Wave, MQTT, Modbus
Temp/Feuchte: JeeLink-Clone und LGW mit LaCrosse/IT
sonstiges: Linux-Server, Dreambox, "RSS-Tablet"

Dirk

#5
Hallo Ronny,

Einfache Spannungsregler "verbraten" die nicht benötigte Spannung und setzen diese in Wärme um. Je größer die Spannungsdifferenz von Ein- und Ausgang, desto größer wird die Verlustleistung und dadurch die Wärmeentwicklung.
Bei großen Spannungsdifferenzen benutzt man besser einen Schaltregler. Hier gibt es auch schon fertige Teile. Z.B. diesen hier:
http://www.elv.de/gaptec-dc-dc-wandler-12v-0-5a-serie-lms78-0-5a.html


Zitat von: Bennemannc am 08 Juli 2014, 07:23:21
Ich würde aber statt des Festspannungsreglers 6 oder 7 Dioden einfach in Reihe davor Schalten. An denen fällt je ca. 0,7 Volt ab. Dadurch würde die Eingangsspannung in den Bereich unter 20 V sinken.
Hier muss man vorsichtig sein. Wenn dein Bewegungsmelder im Standby nur sehr wenig Strom verbraucht, dann fallen an den Dioden weniger als die 0,7 V ab.
Wenn dann der Melder im Betrieb dann wieder mehr Strom "zieht", dann kann es im Betrieb recht große Spannungsschwankungen geben.
Das solltest du vorher Ausprobieren.

Alternativ zum zweiten Netzteil, kannst du als Netzteil für den HMW-Bus auch ein Netzteil mit 12 V oder besser 18 V verwenden. 15 V sollten aber auch funktionieren.

Die HM-Wired Komponenten haben intern alle Schaltregler verbaut, die die 24 V nach 5V Wandeln. Da in den meisten Akoren Relais sitzen, sollte man ein Netzteil mit 18 V verwenden. Hier schalten die Relais auch noch sicher durch. Meine Aktoren haben auch noch mit 12 V geschaltet. Das solltest du vorher ausprobieren.

Allerdings wird bei niedriger Spannung auf dem Bus mehr Strom durch durch die Buskabel zu den Sensoren / Aktoren fließen. Das dürfte aber erst zu Problemen Führen wenn du sehr Viele an einem Buskabel hängen hast, und die Kabel noch sehr lang sind.

Gruß
Dirk

RoBra81

Hallo,

vielen Dank für die Antworten. Ich werde jetzt wahrscheinlich folgende Lösung probieren: Ich baue ein zweites Netzteil (http://www.reichelt.de/Schaltnetzteile-fuer-Hut-Schiene/SNT-MW-MDR60-05/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4961&ARTICLE=85240&SHOW=1&OFFSET=16&) in meinen Schaltschrank und regele das auf 6V (in der Hoffnung, dass am entferntesten Ende noch mindestens 5V ankommen). Außerdem werde ich mit diesem Netzteil auch einen Raspi im Schaltschrank und vorerst ein (später 2 oder 3) Android-Tablet für die Wandmontage versorgen. Bei diesen drei Geräten würde ich eine LED zur Statusanzeige und Spannungssenkung zwischenschalten.

Ronny

Bennemannc

Hallo,

den Spannungsabfall kannst Du Dir vorher selber ausrechnen - es gilt immer noch R=U/I. In Deinem Fall R*I=U also der Widerstandswert des Kabels (normalerweise in Ohm/Meter, also noch mal Meter - ergoogeln) mal dem Strom (in Ampere) und Du weißt wieviel Spannung auf der "Strecke" bleibt.
Mal was zum lesen  ;) http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1003191.htm

Gruß Christoph
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Thorsten Pferdekaemper

Zitat von: RoBra81 am 08 Juli 2014, 10:16:05Bei diesen drei Geräten würde ich eine LED zur Statusanzeige und Spannungssenkung zwischenschalten.
Hi,
ich bin mir nicht so sicher, dass das eine gute Idee ist. Je nach Farbe hat eine LED eine Vorwärtsspannung von so ungefähr 2 bis 4 Volt. Gehen wir mal von einer grünen LED aus, dann müssten das so 3,2V sein. Dir bleiben also noch 2,8V.
Außerdem scheint so ein RasPi irgendwas zwischen 300mA und 1A zu verbraten. Das schafft keine normale LED.
Gruß,
    Thorsten
FUIP

RoBra81

Zitat von: Bennemannc am 08 Juli 2014, 11:25:30
Hallo,

den Spannungsabfall kannst Du Dir vorher selber ausrechnen - es gilt immer noch R=U/I. In Deinem Fall R*I=U also der Widerstandswert des Kabels (normalerweise in Ohm/Meter, also noch mal Meter - ergoogeln) mal dem Strom (in Ampere) und Du weißt wieviel Spannung auf der "Strecke" bleibt.
Mal was zum lesen  ;) http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1003191.htm

Gruß Christoph

Also für den Widerstandswert von Busleitung (die genaue weiß ich jetzt nicht) finde ich Werte zwischen 70 und 100 Ohm/km also 0,1 Ohm/m. Das Kabel ist maximal 20m lang und der Bewegungsmelder braucht 50mA.

=> 0,1 * 20 * 0,05 = 0,1

Damit müsste ich doch das Netzteil auf 5,25V (USB-Spec) einstellen und den Spannungsabfall vernachlässigen können, oder?

Bennemannc

Hallo,

sind die 20 m einfache Länge ? Auf dem Rückweg fällt auch noch einmal Spannung ab.

Gruß Christoph
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Axel Schwaas

Hallo,

bitte nicht falsch verstehen, aber manchmal hilft es, das Problem etwas weiter zu fassen.  Beim Lesen fielen mir 2 Ansätze ein:

Warum nicht Wechselstrom mit z.B. 12V einspeisen und vor Ort gleichrichten und ggf. mit einem Kondensator (ein paar µF) die Spannung (ca. 17V = das 1,41fache von 12V) glätten.
http://www.reichelt.de/B40C800DIP/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=4639&artnr=B40C800DIP&SEARCH=gleichrichter

Bei mir ist es so, dass ich oft auch 220V bei den Schaltern habe. Vielleicht hast Du auch AC in einer Dose nebenan?
Bei den geringen Leistungen sollte es doch ein preiswertes Kondensatornetzteil tun, oder etwas fertiges wie diese 5V
http://www.smart-knxshop.de/product_info.php?info=p19_u-p--netzteil-5v---1a--usb-buchse.html oder ein bei genügend Platz
http://www.reichelt.de/Ladegeraete-fuer-USB-Geraete/NT-USB-SL-PI/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=144208&GROUPID=4924&artnr=NT+USB+SL+PI  in s(ch)lim pink
Andererseits warum nicht gleich einen 220V Bewegungsmelder, wie den hier benützen
http://www.reichelt.de/GB-96006/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=140835&artnr=GB+96006&SEARCH=unterputz

Gruß vom Theoretiker
Axel

RoBra81

Vielen Dank für die vielen Kommentare - ich wollte nur mal kurz den Status posten: Ich habe mir das erwähnte 5V-Netzteil gekauft, in den Schaltschrank eingebaut und mit dem Bewegungsmelder verbunden und alles läuft bestens :-)

Danke
Ronny

no_Legend

Eine Alternative die auch bezahlbar ist, sollte ein Step Down Wandler sein.
Hin und wieder auch als DC DC Wandler bezeichnet.

So was zum beispiel:
http://www.ebay.de/itm/DC-DC-Power-Supply-Converter-Wandler-Konverter-Step-Down-Schaltregler-Modul-MN-/231246067018?_trksid=p2054897.l5673
IntelNUC mit Ubuntu mit FHEM immer aktuell,2x HMLAN, CUL443, CUL868 -homekit/siri -tablet ui -homebridge
Device, diverse:
HM-SEC-KEY,HM-LC-BL1-FM,HM-SEC-SD,HM-Sen-DB-PCB,HM-Sec-RHS,HM-Sec-SC-2,HM-WDS10-TH-O,Harmony,Netamo, 433MHz Steckdosen uvm.

P.A.Trick

Zitat von: no_Legend am 11 Juli 2014, 14:53:44
Eine Alternative die auch bezahlbar ist, sollte ein Step Down Wandler sein.
Hin und wieder auch als DC DC Wandler bezeichnet.

So was zum beispiel:
http://www.ebay.de/itm/DC-DC-Power-Supply-Converter-Wandler-Konverter-Step-Down-Schaltregler-Modul-MN-/231246067018?_trksid=p2054897.l5673
1eur inkl. Versand? Hast du da schon einmal bestellt?
Cubietruck,RPI,QNAP Ts-419p+, FS20, FRITZ!DECT200, 7 MAX! Thermostate, 3 MAX! Fensterkontakte, Kodi, CUL V3.3, EM1000S, LW12, LD382, HUE, HM-CFG-USB-2, 1x HM-LC-SW1-FM, 2x HM-LC-SW2-FM, 2x HM-LC-Sw1PBU-FM, 3xHM-LC-Bl1PBU-FM,HM-SEC-RHS, 2xHM-SEC-SD,HM-WDS30-T-O, 3x HM-LC-Dim1TPBU-FM, RPI+AddOn

no_Legend

Nein hab ich nicht. Hab den Preis auch nicht mal gesehen. Hab nur die technischen Daten geprüft. Liest sich gut.
IntelNUC mit Ubuntu mit FHEM immer aktuell,2x HMLAN, CUL443, CUL868 -homekit/siri -tablet ui -homebridge
Device, diverse:
HM-SEC-KEY,HM-LC-BL1-FM,HM-SEC-SD,HM-Sen-DB-PCB,HM-Sec-RHS,HM-Sec-SC-2,HM-WDS10-TH-O,Harmony,Netamo, 433MHz Steckdosen uvm.