Netzteil-Alarmanlage; PB Akku laden (13,8V), Sirene (12V) und µC (5V) versorgen

[Eric B. (ericb)]

Hallo,

nach recht langer Zeit als stiller Leser, möchte ich nun die erste 
Gelegenheit (erster schaltungsentwurf) nutzen um ein paar Fragen 
loszuwerden.
Vielen Dank im Vorraus an alle, die sich die Zeit nehmen diesen Post zu 
lesen und Kritik oder Anregungen an der Schaltung äussern!

Neben dem ersten Schaltungsentwurf und Post hier im Forum ist es auch 
das erste Mal, dass ich Eagle für einen Schaltplan benutze, ich bitte um 
Nachsicht.

Die gezeigte Versorgungsschaltung soll eine Alarmanlage betreiben, als 
Backup bei Netzausfall soll ein Bleiakku (12V, 1-2Ah) verwendet werden.
Der bisherige Strom der Schaltung ist im Ruhefall ca. 40mA, im Alarmfall 
~90mA. Allerdings wird die Schaltung noch erweitert (Handy und 
IP-Kamera).

Die IP-Kamera wird definitv kein Netzbackup erhalten.

Die gezeigten Bautteile sind nicht genau bezeichnet, es sollen nur die 
Standardtypen symbolisiert werden (z.B. 7805TV -> Standard 7805). Die 
Dimensionierung der Bauteile muss ich noch vornehmen.

IC2 ist auf jeden Fall ein L200 (Umax = 13,8V, Strombegrenzung auf 1/10C 
bzw. Imax Akku), die Sekundärseite des Trafos soll 15V liefern (reicht 
hier auch ein 12V Trafo? 12V*1,41 = 16,92V ?).

Jetzt meine Fragen:
1. Reicht auf der Sekundärseite des Trafos 12V (Leerlaufspannung + 
Faktor 1,41) oder benötige ich 15V?
2. Bei Netzausfall wird der 7812 von der Batterie gespeist, allerdings 
ist Uein des Reglers dann ja nur ca. 13V, muss ich hier ein LowDrop 
Regler benutzen, und wie reagiert dieser auf Eingangsspannung des 
Trafos?
3. Passt die Schaltung soweit?

Vielen Dank und Grüße
Eric

[MaWin (Gast)]

D5, D4 sind überflüssig, D6 sollte keine Schottky sein, und ich bin 
sicher, daß die Sigene auch mit angeregelten 12V klarkommt, also IC1 
entfallen kann, Für den 5V Regler sollte man vielleicht über einen 
Schaltregler nachdenken.

> 1. Reicht auf der Sekundärseite des Trafos 12V

Nein. Eher 18V.

>  muss ich hier ein LowDrop Regler benutzen

Weglassen (siehe oben).

>  (12V, 1-2Ah)

Nimm einen grösseren Akku, der lebt länger und ist vor allem billiger, 
in Alarmanlagen ist es üblich ihn alle 2 Jahre vorsorglich zu tauschen.

[Eric B. (ericb)]

Hallo,

ich habe mal versucht die Anregungen umzusetzen (und dabei noch einen 
Fehler in der Beschaltung L200 gefunden), allerdings kann ich nicht 
nachvollziehen, wieso D4 überflüssig ist.

Wenn ich den L200 auf ~14,5V Ausgangspannung einstelle, liegt am Akku 
13,8V an. Die Sirene wird u.U. mit 13,8V klarkommen (Umax Datenblatt 
13V).

Der Strom muss dann auf ca. 1/10C + Imax Schaltung begrenzt werden, 
korrekt?

Anfängerfrage: Wieso sollte D6 (siehe oben, bzw. jetzt D5) keine 
Schottky sein? Der Spannungsabfall wäre doch geringer und somit auch die 
ben. Ausgangsspannung des L200?

Noch eine Anfängerfrage: Ist es bei Imax ~40mA nicht egal, ob ich 
Linear- oder Schaltregler verwende?

Zum Akku, leider sind die Dimensionen des Akkus aufgrund der Einbaulage 
und max. Gewicht begrenzt...

Danke.

[Markus F. (5volt)]

Du kannst auch 2 Dioden (z.B. 1N4007) vor die Sirene schalten. Daran 
fallen je ~0,7V ab. Bei 13,8V Akkuspannung würde die Sirene also noch 
12,4V bekommen. Damit ist sie Spannung im lt. Datenblatt zulässigen 
Bereich.

Meiner Meinung nach darf D5 schon eine Schottky sein. Dann musst du den 
L200 eben auf ca. 14,1V einstellen.

D4 ist definitiv nicht überflüssig, sie gehört ja zum 
Brückengleichrichter.

Und der genaue Ladestrom ist recht unkritisch, die meisten Bleiakkus 
vertragen einen Ladestrom von 1/3C problemlos.
Der max. erlaubte Ladestrom ist aber sowieso auf dem Akku angegeben.

Und zu der Trafospannung:
Lt. Datenblatt hat der L200 2V Spannungsabfall, am Eingang müssen also 
ca. 16,5V anliegen.
Zusammen mit dem Spannungsabfall am Gleichrichter muss der Trafo also 
ca. 18V Scheitelspannung liefern, also 12,8V Effektivspannung.
Ein 15V-Trafo würde also schon reichen, mit 18V bist du aber ganz auf 
der sicheren Seite.

> Noch eine Anfängerfrage: Ist es bei Imax ~40mA nicht egal, ob ich
> Linear- oder Schaltregler verwende?
Ob das egal ist oder nicht hängt immer von der Anwendung ab:
In moblien, akkubetriebenen Geräten würde man sicher einen Schaltregler 
nehmen, um aus 13,8V 5V/40mA zu machen.

Wenn es dagegen auf eine extrem saubere und Hochfrequenz-freie Spannung 
ankommt, dann wird man auch für 5V/40A evtl. noch einen Linearregler 
nehmen, der dann eben ca. 350W Abwärme erzeugt ;)

Aber in deinem Fall läuft die Schaltung ja fast immer aus dem Netz. Die 
Verlustleistung am Linearregler ist unter 0,4 Watt. Da wäre es meiner 
Meinung nach übertrieben, einen Schaltregler zu verwenden.

[Andrew T. (marsufant)]

Eric B. schrieb:
> ich habe mal versucht die Anregungen umzusetzen (und dabei noch einen
>
> Fehler in der Beschaltung L200 gefunden), allerdings kann ich nicht
>
> nachvollziehen, wieso D4 überflüssig ist.

D4 wird in jedem Fall gebraucht, ist also nicht "überflüssig".

[MaWin (Gast)]

> Die Sirene wird u.U. mit 13,8V klarkommen (Umax Datenblatt 13V).
> Du kannst auch 2 Dioden (z.B. 1N4007) vor die Sirene schalten.

Er wird die Sirene sowieso mit irgendetwas schalten, vermutlich einem 
Transistor, denn sie wird nicht ewig hupen sollen, und da sind die 0.7V 
auch schon weg.

Passt also.

> D4 ist definitiv nicht überflüssig, sie gehört ja zum Brückengleichrichter.

Stimmt. D7. Hast du ja jetzt auch passend gezeichnet.

[Eric B. (ericb)]

Vielen Dank für die Zeit die Ihr euch genommen habt, ihr habt mir sehr 
geholfen.

MaWin schrieb:
> Er wird die Sirene sowieso mit irgendetwas schalten, vermutlich einem
> Transistor, denn sie wird nicht ewig hupen sollen, und da sind die 0.7V
> auch schon weg.

Korrekte Annahme, habe ich glatt vergessen einzuzeichnen, da der 
Transistor in meinem Kopf zum Schaltungsteil µC gehört.

Ich werde jetzt die noch fehlenden Teile (Trafo, L200) bestellen, der 
restliche Teil der Schaltung steht schon und wartet nur auf ein Netzteil 
mit Backup.
Wenn es euch interessiert, gebe ich gerne nochmal ein Feedback.

Grüße und einen schönen Abend!
Eric