USV für lokale Kleingeräte im Eigenbau - Ideen, Lösungen, Erfahrungen?

[Pfriemler]

Moinmoin,
an sich ist die Idee ganz einfach: um ein Kleinleistungsgerät wie einen Raspberry unterbrechungsfrei zu versorgen, schleift man einfach eine Powerbank in die Stromversorgung ein.
Wenn man a) eine Powerbank gefunden hat, die gleichzeitig lädt und speist und b) diese Powerbank mit ihrer internen Logik auch so gestrickt ist, dass sie sich nicht irgendwann doch mal von allein abschaltet, hat man sein Ziel errreicht. Leider kenne ich kein solches Ding.

Also frage ich mich: Warum nicht selbst bauen? Li-Zellen als 18650er findet man für wenig Geld oder in ausgelutschten Laptopakkus, Ladeschaltung und ein Stepupwandler kosten von fernöstlichen Lieferanten zusammen einen noch einstelligen Eurobetrag. Mit einer Diode, die die Erstversorgung bei leerem Akku sicherstellt und einer geschickten Spannungsfeineinstellung erreicht man mehr als ausreichende Stützzeit, um eine Meldung abzusetzen und ggf. das System sauber herunterzufahren. Mein RPi müsste etwa eine Stunde schaffen.

Mir ist das alles so einfach, dass ich mich wundere, nirgends im Netz einen Erfahrungsbericht oder eine Bauanleitung gefunden zu haben.

Ingesamt plane ich übrigens eine sauber dimensionierte 12V-Grund-USV für Fritte, mit lokalen Stepdowns für HMLAN (7V) und CCU2, Raspberry etc. (5V) statt einer käuflichen USV für alles. Ich verspreche mir davon deutlich mehr Energieeffizienz als alle Einzelnetzteile an einer käuflichen 230-V-USV mit aus meiner Sicht erbärmlichen hohen Grundstromverbräuchen von bis zu 10 Watt.

Ist das Thema eine Diskussion wert? Dann los!

[HotteFred]

Ist das Thema eine Diskussion wert? Dann los!

Hallo Pfriemler,

ist es. Hier ging es auch schon mal um das Thema und eine Teillösung deines Problems ist auch dabei: http://forum.fhem.de/index.php/topic,31738.msg273635.html#msg273635

Grüße

[Pfriemler]

Ja danke. Ich meinte doch schon sowas gelesen zu haben. Letztlich geht's aber dort um den Einsatz käuflicher Powerbanken als USV, siehe Eingangsanmerkungen. Mir wäre aber an Beispielen für zuverlässige und sauber dimensionierte Universallösungen (nicht nur für den  RPi) gelegen. Eben was mit Laderegler und Stepups, Bypass etc., 1S oder 2S usw.

geht nich Gips nich ...

[Muschelpuster]

Also ich habe da mal was gebaut für unseren Radiowecker, oder besser eine Funkuhr mit Kontakt, die das Radio ansteuert. Wir hatten damals im maroden Altbau öfter Stromausfall und deswegen zu verschlafen ist ja auch doof.
Ich würde auch heute nicht auf NiCd, oder gar NiMh Akkus bauen, sondern auf simple Bleigel-Akkus. Die reagieren nicht so zickig auf nicht ganz exakte Ladekurven und die etwas geringere Kapazität oder der etwas höhere Volumenbedarf sollte für die Anwendung wohl kein Problem sein.
Nehmen wir mal 6V. An den Akku würde ich ein Steckernetzteil anschließen, welches 6,9V (Ladeerhaltungsspannung) und den maximal zulässigen Ladestrom des Akkus liefert. Da man so etwas kaum bekommt, nehmen wir ein 9V Netzteil und einen Spannungsregler sowie eine Schutzdiode zwischen der Netzteil-/Reglereinheit und dem Akku, damit bei Stromausfall kein rückwärtiger Strom verbraten wird oder gar Schaden anrichtet.
Auf der anderen Seite des Akkus brauchen wir wieder eine Spannungsreglung, die uns 5V bastelt. Auch die gibt es für nahezu fertig für wenige Euronen. Wichtig ist jetzt noch, bei Unterschreitung einer Spannung abzuschalten. Hier könnte die 5V-Reglung zu viel Mindestspannungsabfall habe, so dass man evtl. über 12V nachdenken muss. Allerdings muss dann die 5V-Regelung eine Menge Energie verbraten...

Also vielleicht doch NiCd? Eine 2., etwas teurere Lösung: Netzteil 9V über Diode auf die 5V Spannungsregelung. Akku 7,2V (Modelbauakku/Racepack) auch über eine Unterspannungsabschaltung und eine Diode auf die 5V-Regelung. Im Normalfall sorgt nun das 9V-Netzteil für den Saft und der Akku ruht. Den Akku wird über ein entspr. Ladegerät mit Erhaltungsbetrieb versorgt. Bei Netzausfall springt der Akku wieder ein.

Die Frage ist jedoch, was man noch regeln und steuern will, wenn nix Strom. Heizung? Eine moderne Heizanlage läuft auch nicht ohne Strom. Push-Nachricht senden? Dann muss auch der Switch bzw. WLAN-AP sowie der Internetrouter Saft haben. Im einfachsten Fall eben die FritzBox.
Primär kann man also fallende Temperaturen in der Hütte und steigende Temperaturen im Gefrierschrank loggen...

abgesicherte Grüße
Niels

[Pfriemler]

Der Möglichkeiten, USV zu speisen, gibt es viele ... Für die absoluten Notfälle sind sogar Trockenbatterien eine Alternative - die fressen über drei oder vier Jahre keinen Standby und sind dennoch sofort einsatzbereit. Bleigel wäre auch genau meine Variante für die angedeutete große Lösung - in den käuflichen USVs tut meist auch nichts anderes Dienst, jede Alarmanlage hat sowas als Backup usw. Standzeit auch hier bei guter Beschaltung mindestens 10 Jahre. Nur keinesfalls 6V, sondern immer 12V: Regler baut man heute nur noch als Schaltregler, deren Wirkungsgrad die Voltzahl der Primärspeisung eigentlich unwichtig macht.

Aber gerade für die kleinen Geräte halte ich mittlerweile Li-Akkus für besser. Zum Thema Unterspannungsschutz: Es gibt unter den billigen Lademodulen (für max. 1A und 1 Zelle) sogar welche mit Tiefentladeschutz, der den Ausgang vom Akku trennt, wenn dieser zu weit entladen wird, für weniger als vier Euro das Modul. Dann braucht es wirklich nur noch einen Stepup dahinter, die werden schon im Zehnerpack für 6 Euro verkauft. Nichts anderes ist letztlich in den hunderten Versionen der Powerbanks verbaut - die wenigsten werden 2S, also zwei Zellen in Serie, intern haben, eher sind zwei oder drei Zellen parallel geschaltet, wie auch in Laptopakkus (6 bzw. 9 Zellen, 3S2P bzw. 3S3P) oft üblich.

Pi ist im Obergeschoss, wo der CUL für die SlowRF halt den besten Empfang hat (im Gegensatz zum Keller). HMLAN mit Stepdown 12>7V ins EG zur Fritte, die ihren Strom aus dem Keller bezieht, wo ich den Gigabitswitch und über Billig-PoE und Regler die CCU2, die wieder woanders hängt, am Leben und am Netz halten kann. Dafür reicht dann 1x 12V für alles. Kopplung an den Pi per WLAN, der braucht dann eine lokale Lösung. Nicht zu vergessen der Hausanschlussverstärker für den Kabelanschluss! Da fehlt mir noch der zündende Gedanke (Netzteil intern). Deswegen ist eine zentrale Lösung für mich keine wirkliche - würde ich heute nochmal selber bauen, würde ich zwingend einen Niederspannungsbus mit verlegen oder wenigstens einen gemeinsamen Kreis für die IT mit zentraler USV vorsehen. Geht beides jetzt nicht mehr.

Wozu die Lebensfähigkeit erhalten? Erst mal um überhaupt Meldungen über den Stromausfall absetzen zu können, damit man darauf reagieren kann. Nicht nur, dass die Energiewende und der Terrorismus uns künftig den einen oder anderen zusätzlichen Stromausfall bescheren dürften, der dräut noch aus anderen Ecken: Mit der seit 2007 geltenden Nachrüstpflicht für FIs bei Modifikationen am Stromnetz handelt man sich eine neue Fehlerquelle ein, will man nicht Dutzende davon verbauen (was ebenso teuer wie sinnlos ist): Fällt der FI, der auch eine der Komponenten der Hausautomatisierung versorgt, aus welchem Grund auch immer, sollte man davon erfahren, bevor die Gefriertruhe abtaut oder der Keller wegen der ausgefallenen Hebeanlage unter Wasser steht. Und für die Überwachung der Kreise braucht es nicht einmal unbedingt gezielt Fühler: manches ohnehin vorhandene dauerstromversorgte Homematic-Gerät sendet regelmäßig Lebenszeichen, dessen Ausbleiben auf ein untersuchenswertes Problem hinweist.
Bei längerem Stromausfall ist man ohnehin aufgeschmissen, siehe Heizung etc. Natürlich ist auch nicht gesagt, dass bei einem großflächigen Stromausfall das Internet überhaupt noch geht, Sicherheit erfordert dann zwingend ein Fallback auf GSM und Co.

[ext23]

Mhh ich hab ne alte 19" 1000VA USV von APC. Da hängt alles wichtige dran. Die 26 Euro im Jahr sind gar nicht mal so das Problem, eher die Akkus die nach 3 Jahren tot sind. Aber auch das gönne ich mir. Wenn die alle ist wird das Aggregat angerissen und der Schalter umgelegt

Ansonsten ist so eine Niedervolt USV ganz nett. Die DCDC Converter dann als Module ran, so wie man es braucht Aber wenn würde ich das lieber mit einem µC gesteuert bauen wo man die Ausgänge dann konfigurieren kann. Diese China DCDC Wandler, naja ...

Aber ich persönlich hätte da eigentlich kein usecase für. Aber das kann sich ja noch ändern.

Natürlich ist auch nicht gesagt, dass bei einem großflächigen Stromausfall das Internet überhaupt noch geht, Sicherheit erfordert dann zwingend ein Fallback auf GSM und Co.

Ehm, du meinst das GSM weiter läuft wenn großflächig Stromausfall ist Die Zeiten wo an FTTC DSLAMs und NodeB/eNodeBs Akkus hängen sind schon lange vorbei. Das geht eher das Internet wenn du Kunde der DT bist an einer Vermittlungsstelle wo noch Diesel im Keller stehen.
Je nachdem wie groß das Ausfallgebiet ist sucht das Telefon natürlich ein Mast der nen Stück weiter weg ist, aber denke da mal an eine Großstadt. Das ist dann wie im Stau auf der Autobahn, da geht erst mal gar nichts mehr.

/Daniel

[Pfriemler]

@Daniel: Wenn Deine USV sich mit 10 W Dauerstrich zufriedengibt, ist das bei der Leistung ja schon tolerabel. Nur warum die Akkus so schnell tot sind?
Ich denke schon dass die Handynetze nicht so schnell ausfallen (sollten) - stromtot hieße dann ja kommunikationstot? Also werde ich mal doch lieber noch ein altes UKW-Kofferradio betriebsbereit halten und bei Stromausfall im Keller sitzend Anweisungen der Behörden empfangen, weil ich sie selbst gar nicht mehr kontaktieren kann, außer durch Buschtrommeln und Rauchzeichen? Hm. Ich will nicht glauben, dass wir wirklich so ärmlich rückständig geworden sind.
Natürlich bleibt die groooße Frage, ob in einem wirklichen Katastrophenfall unsere Handys nicht als erstes ausm Netz fliegen. Selbst wenn es noch geht.
Übrigens wohne ich in einer Kleinstadt am Südrand Berlins. Wenn unsere Versorgung ausfällt, fände sich sicher in Berlin ein Handymast. Wenn der Großraum ausfällt, ist sowieso alles zu spät.

Du persönlich hast mit Deiner all-in-one-USV natürlich keinen Anwendungsfall für meine Bastellösung  Ginge mir genauso, aber siehe Post zuvor.

Zur Sache: Eben was nettes auf Amazon gefunden (für derzeit 7,5 Euronen), bzw. diesen Link zu einem Review: http://lygte-info.dk/review/Review%20USB%20battery%20box%204x18650%20UK.html
Ich würde sagen: Da bleibt der Lötkolben kalt  Kein Wunder, dass keiner mehr was selber baut.

edith1: Nach dem Review und den Texten beim großen A habe ich zumindest bei diesem Ding die Garantie, dass das Ding gleichzeitiges Laden und Speisen erlaubt und auch nie allein ausgeht.
edith2: Noch "großartiger", besonders die Artikelbeschreibung: http://www.ebay.de/itm/131549247540 ... 

[ext23]

Naja Akkus, Bleigel, Dauerladung .... erklärt alles.

He je das Teil ist ja auch nicht schlecht. Aber die hat eben nur 5V. Mit verschiedenen Spannung wäre das schon reizvoll, irgendwie.

Achso und das UKW Radio ist keine schlechte Idee Und ich komme aus Berlin, mein Mast bekommst du nicht :-P

/Daniel

[Muschelpuster]

Naja Akkus, Bleigel, Dauerladung .... erklärt alles.

Nein, das erklärt höchstens, dass da was nicht stimmt (wie in vielen USVen). Die Akkus sollen ja nicht geladen werden, sondern mit einer Ladeerhaltungsspannung nur von der natürlichen Selbstentladung abgehalten werden. Damit das funktioniert muss man sich sehr genau an die vom Hersteller vorgeschriebene Spannung halten. Dienstlich habe ich es teilweise mit 48V-Batterieanlagen größerer Kapazität zu tun. Wen die Netzteile gut laufen und keinen Sch... machen, dann sind die Akkus nach 8 Jahren noch fit. Wenn irgendetwas nicht stimmt, halten sie keine 5 Jahre.

Zum Ausfall der Kommunikation mit der Außenwelt kann ich berichten, dass Kabel Deutschland bei uns nicht USV gesichert ist. Ein Stromausfall im Ortskern hat uns sofort von der Außenwelt getrennt. Aber auch bei T-Mobile war LTE weg und der Empfang schlechter - daher gehe ich davon aus, dass mein der Standardsender ausgefallen ist und sich mein Handy auf den nächstschlechteren Turm umgebucht hat.

ergänzende Grüße
Niels

[Pfriemler]

Zum Ausfall der Kommunikation mit der Außenwelt kann ich berichten, dass Kabel Deutschland bei uns nicht USV gesichert ist.

Dann wissen wir das. Danke.

Nein, das erklärt höchstens, dass da was nicht stimmt (wie in vielen USVen). Die Akkus sollen ja nicht geladen werden, sondern mit einer Ladeerhaltungsspannung nur von der natürlichen Selbstentladung abgehalten werden.

Meine billige USV kann das eben auch nicht. Der Bleigel in der Alarmanlage hingegen war nach 10 Jahren noch halbwegs fit.

He je das Teil ist ja auch nicht schlecht. Aber die hat eben nur 5V. Mit verschiedenen Spannung wäre das schon reizvoll, irgendwie.

Also erstens sollte es recht einfach sein, die Schaltung intern zu modifizieren, oder man baut gleich noch was wie das www.amazon.de/gp/product/B00HV59922?psc=1 intern dran. Die Fritte is mir aber zu durstig dafür.
In jedem Fall kann man davon ausgehen, dass DIESES Ding auch nach einem Stromausfall und kompletten Leerlutsch wieder automatisch startet. Die meisten Powerbanken tun eben genau das nicht. Wenn aber nach einem längeren Stromausfall FHEM gar nicht wieder von allein startet, fände ich das ziemlich doof.

[danieljo]

Als "klein" USV benutze ich das hier:

https://learn.adafruit.com/adafruit-powerboost-1000c-load-share-usb-charge-boost/overview

Funktioniert einwandfrei am Raspberry Pi daran angeschlossen sind 3P 18650 Li-Ion Zellen.

[ext23]

Was mich mal interessiert, läuft das auch wirklich parallel? Meine USB Akkus die ich so habe mögen das nicht so, einige schalten den Ausgang ab beim Laden.

Wegen der USV Akkus, naja klar, wenns nicht optimal ist. Die Akkus an meinem Solarregler leben auch nur so ca 2-3 Jahre, dann ist unter 60% C und dann sind die ja quasi tot. Aber ich kaufe auch keine Qualitätsakkus, nur die 0815 Panasonic BleiGels für 30 Euro, da kann man nichts erwarten. Und die USV ist auch schon über 15 Jahre alt. Und wo ich die ausgebaut habe stand die auch schon einige Jahre beim Zahnarzt und hat die Hicom versorgt.

/Daniel

[HotteFred]

Mir persönlich reichen die 5V nicht, da ich auch noch andere Spannungen parallel benötige.
Ich tendiere deshalb zu LM2576 oder LM2579.

Ich suche aber noch infos, wie ich die Batterie überwachen kann. Hat da jemand eine gute Idee? Gerne z.B. mittels eines ESP8266?

Grüße

[Prof. Dr. Peter Henning]

DS2438 SmartBattery Sensor am 1-Wire Bus.

LG

pah

[HotteFred]

DS2438 SmartBattery Sensor am 1-Wire Bus.

Es kann manchmal so einfach sein  . Vielen dank. Daran hab ich gar niocht gedacht....