mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsversorgung aus Netz, galvanisch getrennt


Autor: Henning (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich möchte eine kleine MCU mit einem Sensor versehen. Das ganze soll 
dauerhaft versorgt sein, über Jahre hinweg, daher scheiden für mich 
Batterielösungen aus. Ich benötie einen Strom von maximal 5 mA, eher 
weniger. Die entscheidende Frage dazu: Wie generiere ich mir meine 
Spannung?

Üblicherweise würde bei so niedrigem Strom wohl ein Kondensatornetzteil 
ausreichend sein, doch mir fehlt die galvanische Trennung: Sollte mein 
externer T-Sensor (Montiert am Heizungsrohr) einen Kurzschluss haben, 
habe ich ein Problem...

Einen Trafo dafür einzusetzen find ich nen bischen übertrieben: In der 
kleinen Leistungsklasse ist bei reichelt auch nix zu finden, da sind 
50mA minimum --> Der Trafo würde mehr oder weniger im Leerlauf 
betrieben.

Bleibt nurnoch eine Schaltregler, der galvanisch trennt. Währe 
vermutlich auch nicht zu kompliziert, da die Spannung nicht exakt 
geregelt werden muss (Sensorauswertung ratiometrisch --> 
Betriebsspannung ist also egal). Doch da kenne ich keinen Standart 
Typen.

Wie würdet ihr ein solches Problem lösen? Wie erstellt ihr euch eine 
niedrige Spannung mit kleinstem Strom aus dem Netz?

Vielen Dank für alle Anregungen im Voraus!

grüße Henning

Autor: Tropenhitze (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Wie würdet ihr ein solches Problem lösen?

Auch wenn es Dir nicht gefällt: mit einem Trafo.
Oder Du schaffst es die Stromaufnahme deutlich zu drücken und Akkus zu 
verwenden, die regelmäßig geladen werden müssen. Das ist aber immer mehr 
Aufwand.

Autor: Bastler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nimm einfach einen kleinen Trafo.
Ist am einfachsten und am sichersten.
Kannst ja noch ne LED anbauen für die Betriebsanzeige, dann hast schon 
etwas mehr Stromverbrauch und der Trafo ist besser ausgelastet.

Autor: nogg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Akku + Solarpanel ??

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich glaube, 5mA sollte wirklich eine Solarzelle decken können.
Wenn es nur ein µC mit Sensor ist, wird es vielleicht auch noch weniger 
Strom werden. Der Akku ist dann immer dann an, wenn die Solarzelle 
keinen Strom liefert.
Ansonsten... wie wäre eine Induktionsspule in der Nähe eines 
Stromkabels?
Dann hätte man galvanische Trennung + kleine Leistung.
mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Henning (Gast)

>Üblicherweise würde bei so niedrigem Strom wohl ein Kondensatornetzteil
>ausreichend sein, doch mir fehlt die galvanische Trennung: Sollte mein
>externer T-Sensor (Montiert am Heizungsrohr) einen Kurzschluss haben,
>habe ich ein Problem...

Könnte man ggf. dadurch lösen, indem man den Sensor in ein gut 
wärmeleitendes, geerdetes Gehäuse einbaut. Bz. da der Sensor ja fest 
verbaut wird, kann man vorher prüfen, was Null und was Phase ist. Wenn 
man dann das Kondensatornetzteil richtig gepolt anschliesst, ist die 
Gefahr deutlich verringert. Allerdings sollte man auch hier auf eine 
Schutzisolation nicht verzichten.

>Einen Trafo dafür einzusetzen find ich nen bischen übertrieben: In der
>kleinen Leistungsklasse ist bei reichelt auch nix zu finden, da sind
>50mA minimum --> Der Trafo würde mehr oder weniger im Leerlauf
>betrieben.

Tja, ist wohl leider so. Dafür aber einfach und sicher.
Allerdings sind diese Minidinger recht verschwenderisch, 1,6W im 
Leerlauf!!!
Das liegt u.a. daran, dass die absolut auf Kostenredukton getrimmt sind. 
Dadurch geht der Kern schon deutlich in die Sättigung, damit entstehen 
selbst im Leerlauf deutliche Verluste in den Wicklungen 
(Kupferverluste).
Deutlich reduzieren kann man das, indem man zwei dieser Trafos sowohl 
jeweils pirmär als auch sekundär in Reihe Schaltet. Dadurch sieht jeder 
Trafo nur noch die halbe Eingangsspannung und die Sättigung des Kerns 
wird vermieden. Kostet aber halt zwei Trafos und den Platz dafür.

MFG
Falk

Autor: Peter Roth (gelb)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Henning (Gast)
Kleine 50Hz-Netztrafos werden leider immer sehr warm, weil sie schon 
1..2 Watt für sich selbst verheizen.
Am besten ein Handy-Ladegerät mit 5V verwenden, da werden maximal 0,4W 
verbraucht und es kostet fast nix. (Mein altes original 
Sony-Ericsson-Ladegerät brauchte nur 0,2W bis 10mA Ausgangsstrom)

@ Valentin Buck (nitnelav)
> Ansonsten... wie wäre eine Induktionsspule in der Nähe eines Stromkabels?
Energy Harvesting in der Näche einer Hochspannungsleitung? Oder wie?

Grüße, Peter

Autor: hcvxbnxcv (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hat das Geraet Verbindung nach woanders?

Gast

Autor: Thilo M. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Peter Roth schrieb:
> Kleine 50Hz-Netztrafos werden leider immer sehr warm, weil sie schon
> 1..2 Watt für sich selbst verheizen

Leider nur Wirkleistung.
Die Scheinleistung beträgt im Durchschnitt 9W im Leerlauf!
[OT]
Wenn der 'intelligente Stromzähler' kommt werden wir auch die 
Blindleistung bezahlen müssen. ESL & co. werden dann richtig teuer!
[/OT]

;-)

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Die Scheinleistung beträgt im Durchschnitt 9W im Leerlauf!

Scheinleistung wird in VA angegeben.

Zudem ist der Magnetisierungsstrom konstant und lässt sich daher leicht 
kapazitiv wegkompensieren, wenn er stört.

Grüße,

Peter

Autor: Jörg S. (joerg-s)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Henning schrieb:
> Üblicherweise würde bei so niedrigem Strom wohl ein Kondensatornetzteil
> ausreichend sein, doch mir fehlt die galvanische Trennung: Sollte mein
> externer T-Sensor (Montiert am Heizungsrohr) einen Kurzschluss haben,
> habe ich ein Problem...
Dann schalte noch einen dieser kleinen fertigen DCDC Wandler die es für 
ein paar Euro bei Reichelt gibt hinter.

Autor: Peter Roth (gelb)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jörg S. schrieb:

>> Üblicherweise würde bei so niedrigem Strom wohl ein Kondensatornetzteil
>> ausreichend sein

> Dann schalte noch einen dieser kleinen fertigen DCDC Wandler die es für
> ein paar Euro bei Reichelt gibt hinter.

Ein möglicherweise tödlicher Vorschlag: weil ein solcher DC/DC-Wandler 
keine Netztrennung kann! Die Isolierung ist viel zu schwach.

Grüße, Peter

Autor: Tom (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn man kein Handynetzteil rumliegen hat: "MW 3N06GS"  von Reichelt 
kostet in 5 Jahren 24/7-Betrieb inkl. Anschaffung unter 10€. 
Entwicklungsaufwand 5 Minuten, eine evtl. nötige Netzteilreparatur 
kostet nochmal 6€ und dauert 2 Minuten...

Grüße

Autor: H. Triti (triti)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
> doch mir fehlt die galvanische Trennung: Sollte mein
> externer T-Sensor (Montiert am Heizungsrohr) einen Kurzschluss haben,
> habe ich ein Problem...

Warum? Solange im Kondensatornetzteil nicht der X2-Kondensator 
durchbrennt sehe ich kein Problem, weil ja weiter nur 5 V DC da sind. 
Der Kurzschluss am Sensor ist egal - gerade bei einem 
Kondensatornetzteil.
Ein X2 lebt fast ewig. Und vorher muss sowieso eine 100mA (oder noch 
weniger) Sicherung flink rein.
Sehe ich das falsch?

www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/cpowsup.htm :
"Daher ist diese Art der Netzteile, bedingt durch den relativ hohen 
Blindwiderstand von Cr und der Spannung/Strom-Phasenverschiebung 
(Erklärung weiter unten), ohne weitere Massnahmen kurzschlussfest. Es 
ist sogar so, dass sich bei Kurzschluss die reale Verlustleistung 
reduziert. Abgesehen von der geringen Verlustleistung von Rs Rcr und BG 
existiert nur noch die Blindleistung von Cr. "

lg
Triti

Autor: Jörg S. (joerg-s)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Peter Roth schrieb:
> Jörg S. schrieb:
>
>>> Üblicherweise würde bei so niedrigem Strom wohl ein Kondensatornetzteil
>>> ausreichend sein
>
>> Dann schalte noch einen dieser kleinen fertigen DCDC Wandler die es für
>> ein paar Euro bei Reichelt gibt hinter.
>
> Ein möglicherweise tödlicher Vorschlag: weil ein solcher DC/DC-Wandler
> keine Netztrennung kann! Die Isolierung ist viel zu schwach.
1-3kV ist zu schwach?

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jörg S. (joerg-s)

>> Ein möglicherweise tödlicher Vorschlag: weil ein solcher DC/DC-Wandler
>> keine Netztrennung kann! Die Isolierung ist viel zu schwach.
>1-3kV ist zu schwach?

Wenn die Dinger nicht offiziell nach VDE etc. geprüft sind, dann schon. 
Ausserdem gibt es bei Netztrennung noch zusätzliche Forderungen an 
Kriechstrecken und Isolierungen.
Praktisch werden sie halten, im Fehlerfall hast du aber ein rechtliches 
Problem.

MfG
Falk

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich verwende für solche Anwendungen immer konventionelle Trafos. Die 
Betriebskosten von einem 0,5 VA Trafo liegen etwa bei 1 € pro Jahr.

Ein konventioneller Trafo
- hat eine sichere Trennung bei Zweikammeraufbau
- pfeift nicht
- brummt nicht, wenn er vergossen ist
- braucht in dieser Leistungsklasse weniger als ein Schaltnetzteil
- geht in der Regel nicht kaputt durch Alterung, lebt Jahrzehnte
- hat eine geringe Kapazität zur Sekundärseite, also geringen 
Berührableitstrom
- erzeugt keine hochfrequenten Störungen
- ist in dieser Leistungsklasse kurzschlussfest erhältlich
- ist in der Regel ohne weiteres SURGE-fest
- neigt im Fehlerfall normalerweise nicht zum Abbrennen

Steht die Berührsicherheit des Aufbaus in Frage oder ist die Person, die 
das aufbaut, nicht dazu qualifiziert, empfehle ich ausschließlich 
fertige und geprüfte Steckernetzteile (auch diese gibt es mit 
konventionellem Trafo).

Autor: nogg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Falk:

Das "rechtliche" Problem ist doch bei einem hobby/privaten... Aufbau 
sowie gegeben, oder ?

Autor: bensch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Das "rechtliche" Problem ist doch bei einem hobby/privaten... Aufbau
sowie gegeben, oder ?

Das ist IMMER so. Wenn du jemanden gefährdest, verletzt oder noch 
schlimmeres, bist du dran, wenn du die anerkannten Regeln (in diesem 
Fall z.B. die VDE-Vorschriften) verletzt hast.
Wenn du nur dich selbst gefährdest, läuft das unter "natürliche 
Auslese"....

Autor: Henning (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielen Dank für die zahlreichen Tips!

Mein Resume ist eintweder zwei Trafos in reihe zu nehmen, dann kann ich 
auch gleich 2 galvanisch getrennte Spannungen verwenden (Einen für den 
Sensor, einen als Versorgung für das Schalten einer Netzspannung)

Die Alternative währe ein Handynetzteil, Gut finde ich den Tip mit den 
Energiesparnetzteilen von Reichelt. für 5 Euro 98% Wirkungsgrad ist wohl 
genau die Antwort, nach der ich lange gesucht habe: hätte ich keine 
Netzspannung zu schalten währe das die Lösung!

Vielen Dank!
Henning

Autor: Micha H. (mlh) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Henning schrieb:
> Reichelt. für 5 Euro 98% Wirkungsgrad

Da verwechselst Du was. Reichelt schreibt:
"Energieeinsparungen gegenüber herkömmlichen Analog-Netzteilen um bis zu 
98%"

Das sagt genau garnichts über den Wirkungsgrad des NTs aus. 98% kriegst 
Du sowieso nicht für 6 Euro, das ist technisch nämlich äußerst 
anspruchsvoll und somit teuer. Auch im Datenblatt steht 
nullkommagarnichts über den  Wirkungsgrad, mit etwas selbst denken sagt 
das schon genug aus.

Die Aussage von Reichelt ist reines Marketinggeschwurbel zum 
Kundenverarschen.
Wie man sieht funktioniert es bei manchem.

Übrigens sind 5,95 Euro für mich deutlich näher an 6 denn an 5 Euro, 
auch das ist reine Kundenverarsche, offensichtlich funktioniert auch das 
bei vielen Leuten.

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Scheiden eigentlich Windräder aus?
Ich hatte mal einen etwas weiter entfernten Wetterlogger mit einem 
Windrad zur Stromversorgung.
Wäre das was?
Valentin Buck

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Henning schrieb:

> Mein Resume ist eintweder zwei Trafos in reihe zu nehmen, dann kann ich
> auch gleich 2 galvanisch getrennte Spannungen verwenden (Einen für den
> Sensor, einen als Versorgung für das Schalten einer Netzspannung)

Das ist gar keine gute Idee.

Nicht der Vorschlag von Falk, zwei Trafos in Reihe zu schalten - der ist 
gut.
Aber die beiden Trafos sind in Reihe geschaltet, was bedeutet, dass in 
den Primärwicklungen der Trafos der gleiche Strom fließt. Damit fließt 
auch in den Sekundärwicklungen beider Trafos der gleiche Strom.

Angenommen Trafo 1 und Trafo 2 sind primär in Reihe.
Trafo 1 versorgt Last 1 und Trafo 2 versorgt Last 2.

Last 1 braucht 20 mA, Last 2 braucht nur 10 mA.
Was passiert? Die Spannung von Trafo 1 bricht ein, die Spannung von 
Trafo 2 erhöht sich, so dass an beiden der gleiche Strom fließt.

Daher: keine Gute Idee.

Wenn dann sollte man die Trafos sekundär parallel schalten.

Grüße,

Peter

Autor: Henning (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hey Micha, tut mir echt leid, du - tschuldigung, man...

...aber du hast zumindest inhaltlich recht: das Netzteil erfüllt laut 
Herstellerseite die
    * EuP 2nd stage compliance
    * CEC efficiency : Level IV
    * MEPS : IV

CEC und MEPS haben quasi identische Forderungen. MEPS siehe hier:
http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_develop...

Interessant ist, das nen Netzteil bei IV oder V von Haus aus Lastfrei 
mindestens bis zu 0,5Watt verheizen darf... und die 
Wirkungsgradforderung bei unter 1 Watt bei schlappen 50% liegt. Bei der 
höheren Klasse V wird sogar noch schlechter(!).

@Peter: Da bin ich mir nicht ganz so sicher: Die sekundär abgegebene 
Leistung hat ja einen Einfluss auf die primär aufgenommene Leistung. 
Belastet man die Trafos nun unterschiedlich, so ergibt sich auf der 
Primärseite der identische Strom (Reihenschaltung) jedoch 
unterschiedliche Spannungsabfälle. Oder sollte ich da auch einen 
Denkfehler haben?

grüße
Henning

Autor: Andreas Ferber (aferber)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner schrieb:
>>> Ein möglicherweise tödlicher Vorschlag: weil ein solcher DC/DC-Wandler
>>> keine Netztrennung kann! Die Isolierung ist viel zu schwach.
>>1-3kV ist zu schwach?
> Wenn die Dinger nicht offiziell nach VDE etc. geprüft sind, dann schon.

Dann nimm doch einen VDE-geprüften. Z.B. beim ADuM5000 (und seinen 
Verwandten, die auch noch Signal-Übertrager enthalten) ist das der Fall, 
meines Wissens auch für Schutzisolation zugelassen.

http://www.analog.com/en/interface/digital-isolato...

Andreas

Autor: Dr.PillePalle (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
moin moin

könnte man nicht Kondensator und Trafo kombinieren :-)
so sollte es doch möglich sein die aufgenommene Wirkleistung auf fast 
null
zu drücken und dem Stromzähler ein Schnipchen zu schlagen.

mfg

Autor: Sven (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich glaub bei den Strömen zuckt ein konventioneller Zähler noch nicht. 
Und in der Summe dürfte es egal sein, wenn nebenbei noch der Kühlschrank 
läuft.

Heizungsrohr? Soll das was steuern? Da könnte man vielleicht die Energie 
sekundär von der sowieso laufenden Heizungssteuerung abzweigen? Oder vom 
vorhandenen Klingeltrafo. Bei 5mA dürfte man das auch aus der 
Telefondose versorgen können, mit nem Step-Down fliessen da nichtmal 
1mA. ;-)

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>@Peter: Da bin ich mir nicht ganz so sicher: Die sekundär abgegebene
>Leistung hat ja einen Einfluss auf die primär aufgenommene Leistung.
>Belastet man die Trafos nun unterschiedlich, so ergibt sich auf der
>Primärseite der identische Strom (Reihenschaltung) jedoch
>unterschiedliche Spannungsabfälle. Oder sollte ich da auch einen
>Denkfehler haben?

Nein, da ist kein Denkfehler drin.
Genau deswegen ist der Strom ja auch auf der Sekundärseite identisch.
Und die Spannungen dann eben nicht mehr an beiden Trafos gleich, sondern 
stark lastabhängig, was man üblicherweise nicht gebrauchen kann.

Grüße,

Peter

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.