Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Auslegung Z Diode für Spannungsreduzierung


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von Rudi R. (rudi84)


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Hallo, ich würde mich freuen wenn ihr die Richtigkeit meiner Auslegung 
bestätigen könntet, da ich totaler Noobi auf dem Gebiet bin.

Ich möchte einen PIR Melder an meiner 24V Haussteuerung betreiben. 
Folgende Daten stehen zur Verfügung:
Ue= 24V

PIR:
ILast= 70mA
ULast= 16V

Z-Diode ZD16:
Uz= 16V
Ptot= 1300mW

Izmax=Ptot/Ùz= 81,25mA
Izmin=0,1xIzmax= 8,125mA
Iges=Izmin+Ilast= 78,125mA

RV=(Uges-Ùz)/Iges= 102 Ohm

RV Praxis gewählt = 100 Ohm

Iges=(Uges-Ùz)/RV= 80mA

Ptot=(Uges-Ùz)xIges= 640mW<1300mW i.O.?

Pz (ohne Last)=ÙzxIges= 1280mW<1300mW i.O.?

o-----|RV|----------o-------------o
                    |             |
                   /\             -
Ue                 --    Uz       RLast
                    |             -
                    |             |
o-------------------o-------------o

Könnte es Probleme mit dem Strom oder der Leistung geben? Izmax=81,25mA 
mit Iges=80mA, sollte ich hier einen größeren Sicherheitsabstand wählen?
Funktioniert meine Auslegung und funktioniert es dauerhaft in der 
Praxis?

: Verschoben durch Moderator
von Axel R. (Gast)


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Der PIR wird nicht den ganzen Tag 70mA ziehen, sonder kann vllt. 70mA 
schalten. Häng den zuerst an seine 16V (labornetzteil) und miss die 
Stromaufnahme. Dann lass ihn auslösen und miss erneut mit angeklemmter 
"Auswerteelektronik", da werden in Ruhe 5-10mA und im aktivierten, 
ausgelösten Zustand evtl. um 20mA fliessen, je nach dem, was drannhängt.
330Ω bis 470Ω und 100μF||100nF parallel zum PIR (aus der Hüfte 
geschossen)

Hast Du alles am Platz, oder sitzt Du "am grünen Tisch" und es ist alles 
nur theoretisch?

StromTuner

EDIT: Z-Diode nicht vergessen.
Hier auch ruhig mal die tatsächliche Z-Spannung messen!
StromTuner

von Harald W. (wilhelms)


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Rudi R. schrieb:

> Ich möchte einen PIR Melder an meiner 24V Haussteuerung betreiben.

> Ue= 24V
> ULast= 16V

Nimm einen Dreibeinspannungsregler wie z.B. den LM317.
Der kann das besser.

von Arduinoquäler (Gast)


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Rudi R. schrieb:
> Funktioniert meine Auslegung und funktioniert es dauerhaft in der
> Praxis?

Das ist doch Mist auf Dauer sooviel Leistung einfach zu verbraten.
Dafür könntest du vermutlich fünf Fernseher Standby laufen lassen.

Nimm einen Schaltregler und du wirst (fast) nur soviel Energie
verbrauchen wie dein PIR selbst.

von Rudi R. (rudi84)


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Harald W. schrieb:
> Nimm einen Dreibeinspannungsregler wie z.B. den LM317.
> Der kann das besser.

Wenn ihr der Meinung seid, dass der LM317 für die angedachte Aufgabe 
besser geeignet ist bin ich natürlich nicht abgeneigt.

Mir stehen folgende Ressourcen zur Verfügung:
Multimeter und Lötkolben :D

Zur Auslegung des LM317:

Es ist ihm egal was er an Vin bekommt, solange es im Range von 1,2 V ... 
37 V ist?
Für Vout muss R1=240 Ohm und R2=2832 Ohm sein?

von Arduinoquäler (Gast)


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Rudi R. schrieb:
> Wenn ihr der Meinung seid, dass der LM317 für die angedachte Aufgabe
> besser geeignet ist bin ich natürlich nicht abgeneigt.

... hmmmmm .... das hier

Ebay-Artikel Nr. 302193939210

wäre die vermutlich eine Lösung die am meisten Energie spart.

Beitrag #4934304 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rudi R. schrieb:
> Für Vout muss R1=240 Ohm und R2=2832 Ohm sein?
Mit R2 = 2,7 kOhm kommst du hinreichend genau an die gewünschte 
Spannung. Denn schon die 1,25V Referenzspannung kann von 1,2V bis 1,3V 
variieren...
1
Reference voltage    1.2   1.25   1.3  V

Arduinoquäler schrieb:
> wäre die vermutlich eine Lösung die am meisten Energie spart.
Was ist der Eigenverbrauch dieses Schaltreglers?
Und dann das:
1
Eingangsspannung 4,8V bis 2V
Ich bin mir angesichts der Kondensatoren nicht sicher, ob ich da 
tatsächlich 24V am Eingang anlegen würde...

: Bearbeitet durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Rudi R. schrieb:

> Es ist ihm egal was er an Vin bekommt, solange es im Range von 1,2 V ...
> 37 V ist?

Die Eingangsspannung muss grösser als die Ausgangsspannung sein.
Wieviel grösser steht im Datenblatt. Ausserdem muss die Verlust-
leistung beachtet werden. Bei >1W braucht man ein Kühlblech.

> Für Vout muss R1=240 Ohm und R2=2832 Ohm sein?

Das habe ich jetzt nicht nachgerechnet. Die Formel steht im Datenblatt.
Wenn Dein Verbraucher fest angeschlossen ist, können die Widerstände
auch deutlich hochohmiger gewählt werden.

von Michael B. (laberkopp)


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Rudi R. schrieb:
> Könnte es Probleme mit dem Strom oder der Leistung geben?

Pz (ohne Last)=ÙzxIges= 1280mW<1300mW find ich mehr als grenzwertig, die 
1.3 Watt aus dem Datenblatt würde ich den Dingern nicht zutrauen, eher 
die Hälfte.

Daher von mir ein Daumen nach unten, veringere die Z-Dioden Spannung auf 
6.2 oder 5.6V, das sollte für PIR doch ausreichen (und warum braucht der 
eigentlich 70mA, Relais ?) Vielleicht sollte man ihn ein 24V Relais aus 
der unstbilisierten Spannung schalten lassen, er selbst aber mit 5V un 
10mA laufen.

von Arduinoquäler (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Eingangsspannung 4,8V bis 2V
> Ich bin mir angesichts der Kondensatoren nicht sicher, ob ich da
> tatsächlich 24V am Eingang anlegen würde...

Das weisst auch du ganz genau dass das nicht sein kann.
Das ist ein typischer (chinesischer) Dreckfuhler.

von Mikro 7. (mikro77)


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Sind die 24V konstant? Die 16V müssen nicht so genau sein? Warum dann 
nicht einfach die Z-Diode (7,5 oder 8.2V) davor schalten? Die 1,3W Typen 
decken locker das halbe Watt Verlust ab.

von Rudi R. (rudi84)


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Arduinoquäler schrieb:
> 
Ebay-Artikel Nr. 302193939210
>
> wäre die vermutlich eine Lösung die am meisten Energie spart.

In der Artikelbeschreibung steht Eingangspannung bis 2V, soll vermutlich 
20V sein oder?
Das ist aber für mich ein sehr guter Hinweis und ich denke ich werde so 
ein Teil verwenden.

Vielen Dank für eure Beiträge ihr habt mir prima geholfen.

von Arduinoquäler (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Was ist der Eigenverbrauch dieses Schaltreglers?

Deutlich weniger als der (regelnde) LM317 oder ein 78xx.

von Arduinoquäler (Gast)


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Rudi R. schrieb:
> In der Artikelbeschreibung steht Eingangspannung bis 2V, soll vermutlich
> 20V sein oder?

Sollte es von der Eingangsspannung her zu knapp sein dann nimmt
"man" eben das nächst stärkere Modul:

Ebay-Artikel Nr. 331845251313

von Rudi R. (rudi84)


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Mikro 7. schrieb:
> Sind die 24V konstant? Die 16V müssen nicht so genau sein? Warum dann
> nicht einfach die Z-Diode (7,5 oder 8.2V) davor schalten? Die 1,3W Typen
> decken locker das halbe Watt Verlust ab.

Ja die 24V sind relativ konstant, wenn ich da meinem Multimeter glauben 
darf.
Die Kondensatoren des PIR`s vertragen 16V, stimmt man sollte vllt 
weniger nehmen für eine längere Lebensdauer. Leider weiß ich aber die 
Minimal Spannung des PIR´s nicht. Es handelt sich um diesen "qualitativ 
hochwertigen" PIR:
https://www.amazon.de/gp/product/B00LPB6L92/ref=oh_aui_detailpage_o02_s00?ie=UTF8&psc=1

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Arduinoquäler schrieb:
> Das weisst auch du ganz genau dass das nicht sein kann.
> Das ist ein typischer (chinesischer) Dreckfuhler.
Ja, genau das würde mir (abgesehen von den bereits erwähnten winzigen 
Kondensatoren) zu denken geben.

Arduinoquäler schrieb:
> Deutlich weniger als der (regelnde) LM317 oder ein 78xx.
Ich wollte 1. darauf hinweisen, dass auch ein Schaltregler einen 
Eigenstrombedarf hat und 2. eine Zahl.

Rudi R. schrieb:
> In der Artikelbeschreibung steht Eingangspannung bis 2V, soll vermutlich
> 20V sein oder?
Vermutlich ja.

> ich werde so ein Teil verwenden.
Für 24V Eingangsspannung solltest du da aber noch eine 4,7V Z-Diode 
davorschalten... ;-)

: Bearbeitet durch Moderator
von Rudi R. (rudi84)


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Arduinoquäler schrieb:
> Rudi R. schrieb:
>> In der Artikelbeschreibung steht Eingangspannung bis 2V, soll vermutlich
>> 20V sein oder?
>
> Sollte es von der Eingangsspannung her zu knapp sein dann nimmt
> "man" eben das nächst stärkere Modul:
>
> 
Ebay-Artikel Nr. 331845251313

Ich könnte ja die Eingangsspannung des Stepdown mit einer Z-Diode 
begrenzen :)= scherz.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rudi R. schrieb:
> Es handelt sich um diesen "qualitativ hochwertigen" PIR:
> 
https://www.amazon.de/gp/product/B00LPB6L92/ref=oh_aui_detailpage_o02_s00?ie=UTF8&psc=1
Ich würde fast meinen, den könntest du auch gleich an 24V anschließen...
1
Produktmerkmale
2
    Spannungsbereich: DC4-24V

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Rudi R. schrieb:
> Ja die 24V sind relativ konstant, wenn ich da meinem Multimeter glauben
> darf.
> Die Kondensatoren des PIR`s vertragen 16V, stimmt man sollte vllt
> weniger nehmen für eine längere Lebensdauer. Leider weiß ich aber die
> Minimal Spannung des PIR´s nicht. Es handelt sich um diesen "qualitativ
> hochwertigen" PIR:
> 
https://www.amazon.de/gp/product/B00LPB6L92/ref=oh_aui_detailpage_o02_s00?ie=UTF8&psc=1

Oh Mann, die nächste Salamischeibe.

Erstens steht dort 4-24V,
und zweitens 70uA, also MIKROampere, nicht Milliampere.

Der ist gut bedient mit 5V und einer Z-Diode durch die nicht mal 1mA 
fliesst.

Er hat übrigens seinen eigenen 3.3V Regler on Board, man könnte die 24V 
auch direkt anschliessen (darf dann aber offiziell kein Millivolt mehr 
sein...)

: Bearbeitet durch User
von Mikro 7. (mikro77)


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Im Benutzerkommentar steht da, dass 16V C verbaut sind.

von Rudi R. (rudi84)


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Gut ok Zusammenfassung:

PIR 4-(24V)16V C Eingang, schaltet 3,3V Ausgang.

Meine Steuerung benötigt Schaltkontakt 5V gegen GND.

Folgender Aufbau:

DC24V>DC16V(oder weniger?)>PIR>3,3V Ausgang (gemessen 
2,8V)>BS170>Emitter 3,3V>Drain 5V Schaltkontakt>GND>Licht ein.

Kann ich den Verwenden?
Ebay-Artikel Nr. 352000971656

von Michael B. (laberkopp)


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Mikro 7. schrieb:
> Im Benutzerkommentar steht da, dass 16V C verbaut sind.

Na ja, so lange die hinter dem Spannungsregler sind...

https://cdn-learn.adafruit.com/assets/assets/000/010/133/original/BISS0001.pdf
https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/pir-passive-infrared-proximity-motion-sensor.pdf
https://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/910-28027-PIR-Sensor-REV-A-Documentation-v1.4.pdf


Alle nicht identisch, die behaupteten 3V minimale Versorgungsspannung 
sind knapp wenn dann noch eine Diode und ein 3V Regler kommt, aber von 
denen mag keiner mehr als 5V, aus welchem Grund auch immer.

von Michael B. (laberkopp)


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Rudi R. schrieb:
> 2,8V)>BS170>Emitter 3,3V>Drain 5V

?!?

Erstns schaltet ein BS170 nicht mit 2.8V zuverlässig ein, das ist kein 
LogicLevel MOSFET, der hat ja schon eine UGS(th) von schlechtestenfalls 
4V, zum anderen hat er keinen Emitter, und wenn man Source an 3.3V und 
Drain auf 5V klemmen würde, bringt das nichts als Ungemach.

Vielleicht liegt's auch an dem Schaltplan in Prosa, weil man zu 
grottenfaul ist, einen ordentlichen Plan aufzuzeichnen.

Und was will man mit einem 3A Spannungregler für 70uA ?

von Rudi R. (rudi84)


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Michael B. schrieb:
> Rudi R. schrieb:
>> 2,8V)>BS170>Emitter 3,3V>Drain 5V
>
> ?!?
>
> Erstns schaltet ein BS170 nicht mit 2.8V zuverlässig ein, das ist kein
> LogicLevel MOSFET, der hat ja schon eine UGS(th) von schlechtestenfalls
> 4V, zum anderen hat er keinen Emitter, und wenn man Source an 3.3V und
> Drain auf 5V klemmen würde, bringt das nichts als Ungemach.
>
> Vielleicht liegt's auch an dem Schaltplan in Prosa, weil man zu
> grottenfaul ist, einen ordentlichen Plan aufzuzeichnen.
>
> Und was will man mit einem 3A Spannungregler für 70uA ?

Leider wurde ich bei meiner Geburt nicht mit einem allumfassenden 
Allgemeinwissen geboren und mache daher auch nicht bei jedem ersten 
Schritt gleich das Richtige. Daher auch der Gang ins Forum.

Grundanforderung meiner Schaltung:

Bei Bewegungserkennung 5V Tastereingang auf GND schalten/tasten.

Zur Verfügung steht:
DC 24V
DC 5V Tastereingang
PIR 4-24V - 70uA - Schaltausgang 3,3V

Wie kann ich damit meine Anforderung umsetzen? Bin für Kluge Vorschläge 
immer aufgschlossen.

: Bearbeitet durch User
von Axel R. (Gast)


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https://www.google.de/search?q=pir+biss0001&client=firefox-b&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwiYl5WN4NPSAhUCVhQKHSuODuUQsAQILw&biw=1920&bih=908

da ist ein BISS0001 verbaut. der sollte am Ende auch mit 5Volt 
funktionieren. Dann kommen vllt. auch 5V-H-Pegel raus.

StromTuner

von Rudi R. (rudi84)


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Anbei meine Zeichnung. Kann das so funktionieren oder habt ihr einen 
besseren Vorschlag wie ich die 5V auf GND führen kann?

Ich hatte mir damals extra den 24V PIR besorgt damit ich ihn direkt mit 
meiner 24V Spannungsversorgung betreiben kann, das ging dann wohl mal in 
die Hose ;)

: Bearbeitet durch User
von Rudi R. (rudi84)


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Uiui, hab ich euch vergrault :(

Habt ihr keine für Noobis geeignete technische Lösung?

von Michael B. (laberkopp)


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Die wurde doch schon genannt, warum liest du sie nicht einfach ?
Sie liegt nah an deinem Ursprungsbeitrag nur halt 1/1000 des Stromes.
Das 2.8V Ausgangssignal wäre zumindest TTL kompatibel.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rudi R. schrieb:
> Anbei meine Zeichnung. Kann das so funktionieren oder habt ihr einen
> besseren Vorschlag wie ich die 5V auf GND führen kann?
Den Ausgang kannst du so lassen.
Und als Versorgung nimmst du jetzt einfach einen LM78xx (mit xx = 05, 
08, 12) oder eben deinen LM317 mit 5V am Ausgang. Fertig. Denn der 
Eigenverbrauch eines Schaltreglers liegt sicher über den 70µA des 
Moduls.

von Axel R. (Gast)


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LM78L05 im TO92 sollte hier auch reichen.
Nur, um noch eine Alternative zu den bisher genannten zu liefern.
100nF vorn und hinten nicht vergessen. Masse verbinden!

StromTuner

der µA78L05 und auch der LM78L05 bei reichelt gehen nur bis 20V, Obacht!
(eben gesehen, wusst ick nich)

der geht bis 35V:
https://www.reichelt.de/ICs-TLC-TSA-/TS-78L05-CT-A3/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=5480&ARTICLE=189149&SEARCH=78L05&OFFSET=75&;
StromTuner

von Rudi R. (rudi84)


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Ich habe mich für einen Stepdown entschieden. Diesen werde ich in der UV 
verbauen, dann kann ich noch weitere PIR´s versorgen. Ich danke euch für 
eure hilfreichen Hinweise.

Gruß Rudi

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