energy harvesting? ESP Versorgung aus Subwoofer-Signal

Bei dieser Leistung und der Spannung sollte das kein groses Problem sein.

Ich würde zuerst über einen Widerstand von einigen hundert Ohm (muss berechnet werden*) eine Graetzbrücke mit dem Signal "füttern", die ihrerseits einen "fetten" Elko lädt (Maximalspannung beachten). Danach ein digitaler Spannungsregler zu 5V und vielleicht nochmal Goldcaps oder "Superkondensatoren" als Puffer ...

• ausgehend vom Leistungsverbrauch des ESP und den zu erwartenden Wirkungsgraden des "Gedöns" dazwischen.

Allerdings denke ich, dass der "Ertrag" schwer einzuschätzen ist, hängt ja auch von der aktuellen Lautstärke und dem Klangbild (Bass-Anteil) der jeweiligen Titel ab. Muss wohl überwiegend ausprobiert werden.

Nachtrag: Möglicherweise ist es vorteilhaft, anstelle der erwähnten Superkondensatoren mit der Spannung aus dem Regler eine Powerbank zu laden. Genügend Leistungsüberschuss sollte gegeben sein. Macht das Ganze irgenwie stabiler und zuverlässiger.

Frank E. schrieb:

Allerdings denke ich, dass der "Ertrag" schwer einzuschätzen ist, hängt ja auch von der aktuellen Lautstärke und dem Klangbild (Bass-Anteil) der jeweiligen Titel ab. Muss wohl überwiegend ausprobiert werden.

Der "Ertrag" ist eigentlich nur bei hoher Audioleistung relevant. Ein stromsparender µC/Funkschnittstell könnte hierfür besser geeignet sein.

Avr N. schrieb:

Der Subwoofer bekommt als Spitze 1200W ab.

Viel interessanter wäre die Effektivleistung und die hängt direkt von Art und Lautstärke des Audiosignals ab. Wenn es um sparsamen Betrieb geht, ist so ein ESP mit WLAN-Betrieb nicht unbedingt die eleganteste Lösung. Wie oft soll die Temperatur gemessen und übermittelt werden? Soll der Wert regelmäßig übertragen werden, oder nur wenn Grenzwerte überschritten werden?

Frank E. schrieb:

Bei dieser Leistung und der Spannung sollte das kein groses Problem sein.

Doch, ist es. Jedenfalls wenn man das Audiosignal für den Lautsprecher nicht übermäßig beschädigen möchte.

Ich würde zuerst über einen Widerstand von einigen hundert Ohm (muss berechnet werden*) eine Graetzbrücke mit dem Signal "füttern"

Dann berechne mal...

Tipp: Graetzbrücke ist ein ziemlich ungeeigneter Ansatz. Schau dir einfach mal die normale Netzspannung in deiner Wohnung mit einem Oszi an. Da kannst du typischerweise die Wirkung einfacher Gratzbrücken schon überdeutlich sehen.

Und sowas soll irgend jemand seinen Ohren zumuten wollen? Das kannst du doch unmöglich ernst meinen.

Ob S. schrieb:

Und sowas soll irgend jemand seinen Ohren zumuten wollen? Das kannst du doch unmöglich ernst meinen.

Ich glaub, du übersiehst irgendwie die Größenverhältnisse.

Es geht nicht darum, an einen Super-Duper-HiFi-Kopfhörer einen Gleichrichter anzuklöppeln, sondern aus einem Subwoofer, der mit 1,2kW beballert wird, weniger als 1 Watt abzuzapfen ...

Deshalb ja auch der empfohlene Vorwiderstand, um die Flussspannungs-Knickse in eine unbedeutende Größenordnung zu versetzen.

Abzapfen kann man sicherlich auch über einen Audio Übertrager, der das Signal nicht stark beeinflusst. Die größte Herausforderung sehe ich im angeschlossenen Netzteil, dass einen doch großen Spannungshub verkraften muss. Auch eine Überspannungsicherung würde ich vorsehen. Müsstest halt testen, ob die Ausgangsspannung im gewünschten Bereich ist: https://at.rs-online.com/web/p/audio-transformatoren/2106526 Als Beispiel für einen Spannungswandler: https://at.rs-online.com/web/p/dcdc-wandler/1830633 Das restliche wie Spannungsstabilisierung, siehe oben.

Endstufen mögen Kapazitive Lasten normalerweise so garnicht, deine Idee einen Widerstand zwischen Gleichrichter und Siebkondensator zu schalten ist also super. Je nach Strom könnte ein Linearregler auch gehen, ich denke da z.B. an den LR8 der bis zu 450V am Eingang abkann. Billiger geht es vermutlich nicht und du hättest saubere 5V, 3,3V oder ähnliches. Ich weiß jetzt nicht was dein Controller und das WLAN Modul an Strom braucht, ~2mA würden sich auch mit der TO92 Version ziehen lassen...

Der Lautsprecher "Radiotehnika S150" hat LED Überlastanzeigen für jeden Treiber, das funktioniert mit Einweggleichrichter, 10 Ohm Widerstand und kleinem Elko. Den Schaltplan gibts im Netz.

Ist WLan direkt im Subwoofer zwingend?

Ein Atmega328 + NRF24 + DS18B20 an zwei Alkaline-Mignons kann 10 Jahre lang im Minutentakt die Temperatur rausfunken, dauerhaft, nicht nur wenn Musik spielt. Und das sind alles relativ alte Teile, mit modernerem µC und Funkmodul geht u.U. mehr. Oder mit Li-Primärzelle, die läuft auch nicht wegen Überlagerung aus.

Zweites NRF-Modul mit dem ESP dann dort, wo's eine Steckdose gibt, um das NRF-Funksignal ins WLan zu bringen.

Einen kleinen Lautsprecher in der Nähe aufstellen und dessen Spule als Quelle verwenden. Bei dem Schalldruck sollte der genügend passiven Hub machen.

Vorteil: komplette Entkopplung und keine Überlastung möglich!

Avr N. schrieb:

Ich habe einen entfernt stehenden PA-Subwoofer, in dessen Nähe sich keine Möglichkeit befindet ein Netzteil zu betreiben.

Wieviel Kilometer Hirn sind denn in Deiner Nähe?

erzähls Deiner Öma oder dem Friseur Deiner Wahl....

Man könnte aber auch statt des LS-Kabels schlicht 230V~ zu (dann) Netzteil, Verstärker und Subwoofer legen.

Bonus: Deutlich geringerer Spannungsfall (somit Verlust) da die 1,2kW Peaks nicht auch direkt zu >12A Stromspitzen auf der Netzzuleitung führten, sondern ein wesentlicher Anteil käme aus Zwischenkreis- & Ausgangs-Kapazität des Netzteils sowie der Eingangs-Kapazität des Verstärkers, also im besten Fall dessen "nicht zu kleine Elkobank".

(Das Netzkabel brauchte nicht den Querschnitt des vorh. LS-Kabels, es reichte auch z.B. die Hälfte.)

Das LF Signal wie auch die Temperatur-Information könnte jeweils über dünne (geschirmte) Leitungen neben den 230V~ geführt werden = ganz ohne Funk.

Avr N. schrieb:

Der Subwoofer bekommt als Spitze 1200W ab. Bei einem 8 Ohm Chasis also max. ca. 100V bei einem Frequenzgemisch zwischen 20Hz und 100Hz (Durch Subsonic-Filter und Tiefpass).

Spitzenspannung eher 150V. 100V wären RMS. Über 10 Sekunden wirst du aber eher nur um 100W im Mittel liegen, wenn es nicht gerade eine Presslufthammer-Übertragung ist. Wären dann 40V Spitze und 28V RMS im Mittel. Aber da sollte man vorher Tests fahren, ab welcher Leistung im Mittel es interessant wird.

Der ESP braucht aber schon 3-5 Sekunden zum hochfahren und WLAN verbinden. Und mit aktivem WLAN ca. 100mA oder 330mW. Mit Reserven für Spannungswandlung und Senden 700mW.

So könnte das mit vertretbaren Klangeinbußen klappen: 150Ohm/11W/Drahtwiderstand > Graetz-Brücke > 470µ/200V > ggf. Vorregler > Schaltregler 18-150V auf 3.3V@0.5-1W

Problem wird der Spannungsbereich für den Schaltregler sein. Denn nachdem die Temperatur ein Problem zu sein scheint willst du vmtl. weder Zenerdiode noch Shunt-Vorregler bei hoher Aussteuerung. Evtl. könnte man aber einen Vorregler auf 36V mit größerem Kühlkörper auch außen anbringen. Dann sind die 11W für den Vorwiderstand aber auch zu knapp. Und dann darf auch der 150Ohm nach draußen. Aber dann gibt es jede Menge Schaltregler.

Und natürlich sendet der ESP bei parasitärer Versorgung nicht immer. Könnte auch störend sein. Für ne Sicherheitsabschaltung wärs aber ok. Da könnte man allerdings auf WLAN verzichten und es wäre deutlich einfacher in der Versorgung.

Hallo zusammen,

vielen Dank für Eure tollen Anregungen. Ich sehe schon, dass es keine einfache Lösung gibt.

Ich glaube ich werde Ernst B.s Vorschlag verfolgen und etwas mit Batterie oder Akku realisieren. Der Subwoofer läuft ja nicht jeden Tag. Wenn er dann gefordert wird muss ich nur für vollen Akku/Batterien sorgen.

Trotzdem wieder vile gelernt. Danke Euch!

Schönen Gruß

balze

Kann man nicht erst die Wechselspannung herunter transformieren und dann gleichrichten ?

Carypt C. schrieb:

die Wechselspannung herunter transformieren und dann gleichrichten

/Natürlich/ wäre ein Trafo hier prinzipiell klüger als nur gleichzurichten und die Differenz zu "verheizen".

Außerdem entkoppelt ein Trafo ähnlich einer Drossel (durch seine parasitäre L_streu) das Subwoofer-Signal davon, was auf der "anderen" Seite angeschlossen ist.

Die Idee hatte schon jemand gehabt, und dabei noch ein Stück weiter (minimale Signalbeeinflussung) gedacht:

Mobile schrieb:

Abzapfen kann man sicherlich auch über einen Audio Übertrager, der das Signal nicht stark beeinflusst.

Trifft schon zu:

A. Der (passend dimensionierte) Audio-Übertrager wäre etwas Kapazitäts-ärmer als ein einfacher (auch passend dimensionierter) Netztrafo, und würde das Signal daher noch etwas weniger verzerren.

Allerdings vermute ich:

B. Dieser Unterschied wäre (passend dimensioniert) wohl nur schwerlich meßtechnisch zu erfassen.

(LS-Leitung und v.a. Schwingspule(n) sind auch alles andere als frei von parasitärer Kapazität.

Je weniger Verbrauch, desto mehr schwindet jener schon anfänglich recht geringe Unterschied übrigens weiter:

Weil auch Audio-Übertrager den Naturgesetzen gehorchen und mit sinkender Kerngröße immer hochohmiger werden - was sie dann Netztrafos parametrisch ähnlicher macht ...)

Zwar schlösse ich "GR+Elko direkt 'ran" auch völlig aus. Aber: Audio-ÜT brächte imho kaum einen Vorteil vs. Netztrafo.

Deshalb würde ich (hätte ich dieses Ansinnen) wohl ganz einfach mal einen (ok, bei mir liegt so etwas herum) der vielen Printtrafos testen, einen mit z.B. 230:24 ÜV, bei "Normalbetrieb" bzw. sogar weniger/leiser.

Bringt der Lärm den ESP denn nicht aus der Normfrequenz wenn da alles so scheppert?

mfg

Alfred B. schrieb:

Natürlich wäre ein Trafo hier prinzipiell klüger als nur gleichzurichten und die Differenz zu "verheizen".

Jein. Eigentlich nur, um passendere DCDC-Wandler zu finden. Der Eingangsspannungsbereich von ca. 40-150V Peak wird dadurch ja nur auf z.B. 10-40V gestaucht. Und eigentlich würde man sich ja auch bei 5V Peak noch laufend Messwerte wünschen... Klappt mit Übertrager sicher nicht mehr.

Ansonsten wirds qualitativ eher schlechter werden, da die Flussspannung des Gleichrichters um den umgekehrten Faktor relevanter wird.

Aber eine sparsamere Variante mit Low Speed RF-Modul ist dafür eh sinnvoller. Egal, ob dann per Akku oder parasitär versorgt. Ohne WLAN und bei der niedrigen Datenrate reichen da auch < 10% des Stroms eines ESP.