Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Low Power Neztteil für µC


von morrie (Gast)


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Hallo Leute,
ich bin gerade dabei eine neue Schaltung zu machen. Das ganze soll eine 
Art Timer Steuerung in einem Schuko Gehäuse werden in dem sich ein 
Attiny mit einem LCD Display und 3 Tastern befindet. Das ganze soll dann 
eine 230V Last mit max. 1500W schalten. Die Last kann jede Form haben 
(Glühbirne, Motor, Schaltnetzteil etc.).
Jetzt war meine erste Idee: Einfach einen 1W Trafo als 
Spannungsversorgung der Schaltung nehemen und die Last mit einem Relais 
schalten.
Jetzt ist die Last aber pro Woche nur für wenige Sekunden an und der 
Rest der Zeit befindet sich die Schaltung in einer Warteposition.

Jetzt habe ich mir in den Kopf gesetzt das ganze so Energiesparend wie 
möglich zu machen. Und genau hier weiß ich nicht mehr so genau wie ich 
das optimal mache.

Mein µC und das Display werden eine Stromaufnahme von max 1mA bei 3,3V 
haben. Wenn ich es schaffe den Controller während der Wartezeit in Idle 
oder Powerdown Mode zu bekommen dann geht das ganze eher Richtung 0,1mA 
oder weniger.
Wenn ich ein Relais nutze, dann muss ich mit der Stromversorgung aber 
einen Strom von ca. 100mA bei 6V vorhalten. Das heißt ich habe fast 
dauerhaft einen Trafo im Leerlauf.

Wenn ich ein Kondensatornetzteil verwende habe ich ja im Prinzip 
dasselbe Problem, dass ich das Kondensatornezteil auf eine Last von 
100mA bei 6V auslegen muss, welche ich aber eigentlich fast nie 
benötige.

Jetzt hatte ich noch folgende Idee: Ich lege ein Kondensatornezteil auf 
3,3V bei 1mA aus und schalte dann ein 230V Relais mit einem Triac. Dann 
muss ich nicht die ganze Last mit meinem Controller schalten und das 
Relais sitzt nicht in meinem Niederspannungskreis. - Macht das so Sinn?

Oder wie würdet Ihr das machen?

Bevor jetzt viele Kommentare kommen: Ja es mag sinnlos sein sich bei 
einer Last von 1500W um die Ruhelast von ein paar mW sorgen zu machen. 
Aber sonst wäre das ganze ja langweilig. Irgend eine Herausforderung 
muss das ganz ja auch haben.

mfg

morrie

von Marcus (Gast)


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Mir fallen da zwei weitere Lösungen ein, zunächst etwas in dieser Art:

http://www.powerint.com/en/products/linkzero-family

oder Du könntest deinen Controller mit aus einer Knopfzelle speisen und 
den Leistungsteil mit einem Solid-State-Relais, Opto-Triac o.ä. 
schalten.

Bei Deinen und auch bei meinen Lösungen solltest Du allerdings genügend 
Luft- und Kriechstrecken bei den Taster und LCD einplanen. U.u. wird bei 
Deiner Gehäusekonstruktion davon ausgegangen, dass diese an einem 
Stromkreis mit sicherer elektrischer Trennung betrieben werden, die Du 
aber bei der Lösung mit dem Kondensator-Netzteil oder mit dem 
PowerIntegrations-Teil nicht unbedingt hast.

von Gerd E. (robberknight)


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Du könntest ein Kondensatornetzteil für z.B. 1,5mA auslegen und damit 
langsam einen größeren Kondensator laden. Am besten auf z.B. 24V. Damit 
schaltest Du dann ein für 24V ausgelegtes bistabiles Relais.

Die 24V weil Du beim Kondensatornetzteil immer einen Strom bekommst, die 
Spannung geht bis auf 325V hoch wenn Du sie lässt.

Du musst nur aufpassen, daß Dein Atmega nicht ausgeht wenn der große 
Kondensator noch leer ist.

von Helge A. (besupreme)


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Oder die "Kaffeemaschinen-Methode" - ich nenn die mal so, weil ich die 
zuerst in einer Kaffemaschien gesehen hab...:

Kondensatornetzteil umschaltbar

Ein kleiner X2 zum Betrieb des uC allein. Zieht das Relais an, wird ein 
zweiter größerer X2 zugeschaltet, der vom Lastkreis versorgt wird.

Es ist übrigens sehr sinnvoll, gleich ein 12V Relais zu nehmen, das 
halbiert den Strom und damit die Größe des zweiten Kondensators.

von Stefan (Gast)


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Ich hatte mal die Kombination Kondensatornetzteil + bistabiles Relais 
genommen. Es hat gut funktioniert. Der Witz beim bistabilen Relais ist, 
dass ein kurzer Impuls genügt. Das Kondensatornetzteil war für 1mA 
ausgelegt, damit habe ich einen größeren Elko auf 5V geladen, womit 
wiederum das Relais versorgt wurde.

von Thomas U. (morrie)


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Hallo,
Vielen Dank für die Antworten. die idee mit dem bistabilen Relais finde 
ich echt gut.
Wie lange muss so ein Impuls sein damit ein Relais umschaltet? Ich kann 
dazu nichts in den Datenblättern finden.

Und noch eine frage: Mit dem Kondensatornetzteil trenne ich ja nicht 
galvanisch. was muss ich da alles beachten?
Habe nicht ganz verstanden was Marcus genau meint. dass das Potential 
der Schaltung nicht getrennt ist ist klar. Aber ich verwende ein 
Kunststoffgehäuse, die Taster haben Kunststoffbedienelemente und das 
Display ist so ein ganz einfaches 7-Segment Zahlen Display welches kein 
Metallrahmen hat. Muss ich da sonst noch was beachten?

Danke

Morrie

von Harald (Gast)


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Ohne das ich das jetzt genau geprüft habe, aber evtl würde das deinen 
Aufbau vereinfachen (nicht unbedingt vergünstigen)
Suche mal nach "mouser bias power". Bias Power stellt sehr kleine 
Schaltnetzteile her, die sehr auf Energieverbrauch optimiert sind. 
Vielleicht ist was dabei, 50mW im Standby scheinen realistisch.
Mouser hat auf jeden Fall eine bessere Produktdarstellung als es der 
Hersteller auf seiner Webseite hat.

von Stefan (Gast)


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Da die Schaltung unter Netzspannung steht, müssen alle berührbaren Teile 
(auch die Taster!) für 250V AC isoliert sein.

von Harald (Gast)


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Darum wäre ja mit einem richtigen Schaltnetzteil a la Bias Power 
einfacher und beherrschbarer.

von Frank K. (fchk)


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Thomas U. schrieb:

> Und noch eine frage: Mit dem Kondensatornetzteil trenne ich ja nicht
> galvanisch. was muss ich da alles beachten?

Verwende für die Entwicklung einen Trenntransformator, den Du vor Deinen 
Aufbau schaltest. Das ist besser für Dein Leben.

> Habe nicht ganz verstanden was Marcus genau meint. dass das Potential
> der Schaltung nicht getrennt ist ist klar. Aber ich verwende ein
> Kunststoffgehäuse, die Taster haben Kunststoffbedienelemente und das
> Display ist so ein ganz einfaches 7-Segment Zahlen Display welches kein
> Metallrahmen hat. Muss ich da sonst noch was beachten?

Dein ISP-Programmer muss galvanisch isoliert sein, damit es Dir nicht 
den PC zerschießt. Ggf musst Du Dir das mit Optokopplern oder einem 
ADuM1401 selber bauen.

Isolationsabstände beachten: 3 mm minimal zwischen Leiterbahnen mit 
Netzspannung, minimal 6 mm zwischen Signalen auf Netzpotential und 
Schutzkleinspannung (gilt zB für die Isolationsstrecke der galvanischen 
Trennung des ISP-Programmers)

Leiterplatte nach dem Aufbau reinigen! Schmutz erhöht die Leitfähigkeit, 
und dann brauchst Du deutlich größere Kriechstrecken.

Sicherung mit Halter nicht vergessen!

Da Du den Strom aus einer Schuko-Steckdose bekommst, musst Du zwingend 
beide Pole schalten, um im abgeschalteten Zustand Spannungsfreiheit am 
Ausgang sicherzustellen. Den Schuko-Stecker kannst Du ja auch um 180° 
gedreht einstecken, und damit ist nicht klar, wo Phase und wo 
Neutralleiter ist. Also musst Du zwingend allpolig schalten. In Ländern, 
wo eine Verdrehung nicht möglich ist (Frankreich, Schweiz, GB) ist das 
nicht erforderlich, aber hier ist das vorgeschrieben.

Den Schutzleiter schaltest Du natürlich nicht, aber Du musst ihn 
natürlich beschalten.

Minimalen Leiterquerschnitt (0.75mm^2 für 10A) und minimale 
Leiterbahnbreiten beachten!

fchk

von lukas (Gast)


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Eine weitere Möglichkeit wären auch die RAC02 Netzteile von Recom.
Die brauchen im Standby 80mW. Kosten halt um die 10-15€.

von Gerd E. (robberknight)


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Frank K. schrieb:
> Den Schutzleiter schaltest Du natürlich nicht, aber Du musst ihn
> natürlich beschalten.

Nicht unbedingt. Das hängt von der Schutzklasse des Geräts und des 
angebotenen geschalteten Ausgangs ab. Wenn ne Schukosteckdose oder eine 
Kaltgerätedose angeboten wird dann ja, wenn nur ne 2-polige Eurobuchse 
geschaltet rausgeht, dann nein.

Noch zum nicht galvanisch getrennten Kondensatornetzteil & dem Gehäuse: 
keinerlei Datenverbindungen nach draußen (RS232, USB, ISP,...) wenn die 
nicht alle vollständig galvanisch isoliert sind. Auch alle Stecker und 
Buchsen die aus dem Gerät rausführen müssen so konstruiert sein, daß du 
nicht von außen mit dem Finger aus Versehen einen der Kontakte berühren 
kannst. Zu den Schalter etc. wurde ja schon einiges geschrieben.

von Frank K. (fchk)


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Gerd E. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Den Schutzleiter schaltest Du natürlich nicht, aber Du musst ihn
>> natürlich beschalten.
>
> Nicht unbedingt. Das hängt von der Schutzklasse des Geräts und des
> angebotenen geschalteten Ausgangs ab. Wenn ne Schukosteckdose oder eine
> Kaltgerätedose angeboten wird dann ja, wenn nur ne 2-polige Eurobuchse
> geschaltet rausgeht, dann nein.

Eurostecker und 1500W (siehe Ursprungsposting) passen nicht zusammen. Er 
muss Schuko verwenden - oder eine C13 Kaltgerätebuchse.

fchk

von Thomas U. (morrie)


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Hallo Leute,
Danke für eure Tips. Also ich habe verstanden dass das mit der 
galvanischen Trennung nicht so einfach ist wie gedacht.
Deshalb nehme ich jetzt den rac01 von Recom. Der kostet 10€, was noch 
geht, und hat <30mW stromverbrauch in Ruhe und man benötigt kein 
brückengleichrichter kein spannungsregler etc.

http://www.recom-international.com/pdf/Powerline-AC-DC/RAC01_02-SC.pdf

Danke für eure Hilfe.

Morrie

von Stone (Gast)


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A bissel billiger Myrra 471
Bürklin: Best Nr. 34 C 400
Leider nur <200mW


Gruß Matthias

von Stone (Gast)


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Ah falsch kopiert
Myrra 47122

von Gerd E. (robberknight)


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Thomas U. schrieb:
> Also ich habe verstanden dass das mit der
> galvanischen Trennung nicht so einfach ist wie gedacht.

Uhhh. Du gibst auf. Wie langweilig ;)

> Deshalb nehme ich jetzt den rac01 von Recom. Der kostet 10€, was noch
> geht, und hat <30mW stromverbrauch in Ruhe

Datenblatt genau gelesen? Oder wohnst Du in den USA? Es sind typisch 
(kann also auch mehr sein) 80mW bei 230V Input.

Ich frage mich vor allem wie sich die Leistungsaufnahme bei minimalem 
(z.B. 1mA für den µC) Ausgangsstrom verändert. Die Effizienz bei so 
niedriger Leistung ist auf jeden Fall unterirdisch.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Für sowas sind Wandler, die pro Zyklus eine bestimmte Energiemenge 
übertragen, effektiver. Die laufen dann im Standby mit niedriger 
Frequenz und bei Volllast eben auch mit maximaler Frequenz. Viele 
Handy-Ladegeräte sind so aufgebaut. Im Leerlauf kommen die problemlos 
unter 30mW.

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