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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PC: Zwischen zwei Stromquellen im laufenden Betrieb umschalten


Autor: Julien R. (dschonny)
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Hallo zusammen,

zuerst mal bin ich nicht ganz sicher, ob ich im richtigen Bereich poste, 
falls nein, sorry im Vorraus. Mein Wissen in Elektrik und Elektronik 
beschränkt sich eher auf ein halbwegs solides Schulwissen, und das ist 
auch bereits einige Jahrzehnte her. Insofern mir bitte nachsehen, wenn 
ich die Fachbegriffe nicht drauf habe.

Auch habe ich ein paar andere Beiträge bezügl. des Themas gelesen, hatte 
aber nicht den Eindruck, dass sie mir wirklich weiterhelfen, 
hauptsächlich, da ich der Diskussion darin irgendwann mangels Wissen 
nicht mehr folgen konnte.

Zum Problem:
Ich habe einen tragbaren PC (Backpack-PC), der wahlweise per Akku oder 
per Netzteil betrieben werden kann. Beide Stromquellen werden am PC über 
die selbe Buchse verbunden. Will ich also zwischen Netzteil- und 
Akkubetrieb wechseln, muss ich den PC runterfahren, umstecken und den PC 
wieder starten. Dies würde ich gerne vermeiden.

Ich bin auf der Suche nach einer leichten und kleinen Lösung, die es mir 
ermöglicht, die Stecker von Netzteil und Akku gleichzeitig anzustöpseln, 
das Netzteil ggf. abzuziehen und per Hand zwischen den beiden Quellen 
umzuschalten, gleichzeitig aber die Tragfähigkeit nicht einschränkt.

In meinem Laienverständnis muss ich verhindern, dass der Strom zwischen 
beiden Quellen fließen kann (Diode?) und vermutlich den kurzen Moment 
des Umschaltens kompensieren (Kondensator?).

Außerdem haben Netzteil und Akkus unterschiedliche Spannungen (Netzteil 
19,5V, Akkus 14,4V laut Aufdruck, 16,5V laut Multimeter am Stecker bei 
vollgeladenen Akkus).
Das Netzteil liefert bis zu 12,5A, was aus den Akkus gezogen wird, weiß 
ich nicht, sie haben laut Aufdruck 6900mAH bzw. 99,36Wh Kapazität und 
halten mindestens 30-45 min unter Vollast, wobei 2 Akkus verwendet 
werden, die im laufenden Betrieb gewechselt werden können. 99,36Wh auf 
30mins umgerechnet ergeben für mich knapp 200W Leistungsaufnahme, 
müssten also vermutlich bis zu 12A sein, die da rausgehen.

Meine Fragen dazu: Haltet ihr das Problem für lösbar? Wenn ja, an wen 
wende ich mich am besten damit, um eine Lösung umzusetzen?

Autor: Teo Derix (teoderix)
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Wie wird der Akku geladen?

Autor: Simpel (Gast)
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Wieso können 2 Akkus im laufenden Betrieb gewechselt werden und ein Akku 
und das Netzteil nicht? Hast du doch schon 2 Buchsen dran für beide 
Akkus, oder geht es trotz kurzer Unterbrechung mit den beiden Akkus? 
Also wie jetzt?

Autor: Julien R. (dschonny)
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Die Akkus stecken in einer dafür vorgesehen Halterung im PC, immer im 
Paar. Ein Akku kann entfernt werden und durch einen geladenen ersetzt 
werden, ohne die Stromzufuhr zu unterbrechen. So kann man nacheinander 
beide Akkus tauschen. Aus der Akkuhalterung im PC kommt aber ein Kabel, 
dass in eine Buchse am PC gesteckt wird. An dieser Buchse wird auch das 
Netzteil angeschlossen.

Die Akkus werden per externem Ladegerät aufgeladen.

Autor: Dennis K. (scarfaceno1)
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Sorry, aber kanns mir nur ganz schlecht vorstellen...

Bilder?

Autor: Teo Derix (teoderix)
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Julien R. schrieb:
> An dieser Buchse wird auch das
> Netzteil angeschlossen.
>
> Die Akkus werden per externem Ladegerät aufgeladen.

Also 2 Netzteile. Ein extra zum Akkuladen u. eins für Netzbetrieb?
Falls ja, wird das sicher nicht so einfach gehen. Der inst. Akku wird 
dann wahrscheinlich ohne Ladekontrolle vom Netzteil bis zum bersten(!) 
voll gepumpt.

Autor: Julien R. (dschonny)
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Richtig, der Akkulader hat ein eigenes Netzteil, 19V 7,89A.

Bild habe ich angehängt.

Auf dem Bild zu sehen der Backpack-PC (ohne Tragesystem), einer der 
Akkus steckt halb in seinem Slot (rechts), ein anderer Akku sowie das 
PC-Netzteil und das Ladegerät liegen auf dem PC. Das Netzteil ist auf 
dem Bild gerade angeschlossen, davor zu sehen ist der Stecker, der die 
Versorgung von den Akkus liefert.

Zum Problem, dass die inst. Akkus zum Bersten voll geladen werden:
Es muss ja nicht permanent eine Verbindung zwischen beiden Quellen geben 
- ein automatisierter Wechsel ist nicht nötig, es würde mir reichen, 
wenn ich zB per Schalter zwischen den beiden Quellen umschalten kann. 
Ansonsten hätte ich deswegen an die Diode gedacht, um den Stromfluss nur 
in eine Richtung zuzulassen. Im ungünstigsten Fall wäre es auch okay, 
wenn ich die Akkus aus dem Gerät nehme und erst kurz vor dem Wechsel zum 
Akkubetrieb reinstecke, dann direkt das Kabel ziehe. Hier habe ich aber 
einfach nicht genug Wissen, um zu beurteilen, ob das möglich ist bzw. in 
der Situation hilft.

Autor: Stefan Us (stefanus)
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Der Computer wird wohl kaum direkt mit der Batteriespannung betrieben, 
sondern mehrere Schaltwandler enthalten. Die haben es so an sich, 
relativ große Pufferkondensatoren zu enthalten.

Und die machen es Dir mit ein klein wenig Glück sehr einfach.

Ich würde mal versuchen, ganz simpel mit einem Relais zwischen den 
beiden Stromquellen umzuschalten. Beim Kauf würde ich darauf achten, 
dass das Relais möglichst schnell schaltet.

Erst wenn das nicht klappt, würde ich über aufwändigere Verfahren 
nachdenken.

Autor: Teo Derix (teoderix)
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Stefan U. schrieb:
> zwischen den
> beiden Stromquellen umzuschalten.

Daß floss bei mir (leider) nicht mit ein. |-o

Autor: Julien R. (dschonny)
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Stefan U. schrieb:

> Ich würde mal versuchen, ganz simpel mit einem Relais zwischen den
> beiden Stromquellen umzuschalten. Beim Kauf würde ich darauf achten,
> dass das Relais möglichst schnell schaltet.

Das klingt doch schonmal vielversprechend!

Gibt es ein passendes Relais 'fertig' zu kaufen oder muss ich da was 
basteln? Auf was muss ich dabei achten? Wo bekomme ich sowas am besten? 
Am ehesten fällt mir natürlich Conrad ein, aber da habe ich immer den 
Eindruck, dass es ein Glücksspiel ist, ob man einen Ansprechpartner 
findet, der Lust hat, sich auf die Fragestellung einzulassen.

Oder wäre der kleine Elektronik-Laden um die Ecke der bessere 
Ansprechpartner?

Danke auf jeden Fall schonmal an alle, die sich mit diesem Thema hier 
beschäftigen!

Autor: Stefan Us (stefanus)
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> Gibt es ein passendes Relais 'fertig' zu kaufen

Sicher, hunderte. Schau Dir einfach ein paar Relais an, die für diese 
Spannung und Strom geeignet sind und vergleiche deren Schaltzeiten. Dann 
nimmst du das schnellste davon.

> Wo bekomme ich sowas am besten?

Ist nicht dein Ernst, oder? Wir leben im 21. Jahrhundert mit Internet. 
Heute muss man nicht mehr schlau sein. Heute muss man nur noch googeln.

> Conrad ein...ein Glücksspiel ist, ob man einen Ansprechpartner
> findet, der Lust hat, sich auf die Fragestellung einzulassen.

Das ist wohl wahr. Lies besser die Datenblätter. Such Dir ein bestimmtes 
Relais aus und dann frage uns nochmal.


Kann ja nicht so schwer sein.

: Bearbeitet durch User
Autor: Der Andere (Gast)
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Was mir nicht in den Kopf will? Wer designed sowas? Jeder Popelnotebook 
kann das.

Autor: DAVID ------ (bastler-david)
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Nur so eine Idee wie wäre es eine 2 Buchse einzubauen und mit Dioden zu 
arbeiten so das der strom immer nur rein geht und die 0,3 Volt ist in 
der regel zu verkraften.

Autor: Stefan Us (stefanus)
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> 0,3 Volt

Es wird mehr Spannungsabfall sein, bei so hohen Strömen. Die Dioden 
müssen auch gekühlt werden. Dann ist noch unklar, welche negativen 
Auswirkungen der Spannungsabfall haben wird.

Deswegen würde ich es erstmal mit dem Relais versuchen. Die Dioden wären 
mein Plan B. Plan C wäre ein aktiver Umschalter mit MOSFET Transistoren.

Autor: Julien R. (dschonny)
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Stefan U. schrieb:
> Heute muss man nicht mehr schlau sein. Heute muss man nur noch googeln.

Auch googeln ist nicht ganz so einfach, wenn man nicht wirklich weiß, 
worauf man achten muss. Ich kann natürlich jetzt versuchen, tief in die 
Materie einzusteigen, aber dann werd ich wohl mit ziemlichen Basics 
anfangen müssen, um alles zu verstehen. Daher hatte ich auf euer 
Expertenwissen gehofft.

Fängt schon mit den gefühlt drölf Millionen verschiedenen Relais-Typen 
an, die mir alle nix sagen.
Dann habe ich es ja mit verschiedenen Spannungen zu tun, muss ich nur 
darauf achten, dass das Relais mindestens die Spannung von Akku und 
Netzteil verträgt, oder möglichst nah dran ist, oder muss es explizit 
für unterschiedliche Spannungen gedacht sein? Oder muss das Relais für 
weniger Spannung ausgelegt sein, damit es schaltet?

Wann schaltet das Relais überhaupt? Benötige ich da dann noch eine 
dritte Stromquelle, über die ich das Schalten steuere? Oder schließt man 
es so an, dass es vom Netzteil gesteuert wird und auf dieses umschaltet, 
wenn es angeschlossen wird und auf den Akkubetrieb wechselt, wenn vom 
Netzteil keine Spannung kommt?

Geht sowas hier in die richtige Richtung?
http://de.rs-online.com/web/p/monostabile-relais/0351588/

Sorry, wenn euch die Fragen blöd vorkommen, aber ich hatte ja eingangs 
erwähnt, dass mein Wissen da sehr begrenzt ist.

Autor: Stefan Us (stefanus)
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Du brauchst ein Monostabiles Relais mit einem Umschaltkontakt, der 
mindestens die Batteriespannung aushält und den erwarteten Strom.

Das Relais wird durch eine Spule umgeschaltet, deren Nennspannung 
ungefähr der Ausgangsspannung des Netzteils entsprechen soll. Und dann 
brauchst du einen Schalter mit einem einfachen Kontakt, um das Relais 
umzuschalten. Dieser muss die Spannung aushalten und den Strom der durch 
die Relais-Spule fließt (wobei der so gering sein dürfte, dass jeder 
Schalter geeignet ist).

> Geht sowas hier in die richtige Richtung?
> http://de.rs-online.com/web/p/monostabile-relais/0351588/

Jein. Dieses Relais braucht 24V an der Spule, die hast du nicht.
Im Datenblatt steht, dass die Spulenspannung im Bereich zwischen 
0,73*Nennspannung und 1,5*Nennspannung  liegen muss. Die 12V Variante 
von diesem Relais würde passen. Die Kontakte eignen sich bei 
Gleichspannung bis 10A. Das ist knapp. Versuche mal eins zu finden, dass 
20A aushält, damit es auch einige Jahre lang hält.

Nun ein ernst gemeinter Rat: Da du Dich schon bei der Anwendung von 
Relais so unsicher fühlst, lass es besser bleiben oder übergebe die 
Sache einem Elektriker.

Denn 200 Watt sind keine Kleinigkeit. Bei einem Kurzschluss kann Dir die 
Sache heftig um die Ohren fliegen. Bei schlechten Verbindungen kann es 
abbrennen.

: Bearbeitet durch User
Autor: fqr (Gast)
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Julien R. schrieb:
> Auch googeln ist nicht ganz so einfach, wenn man nicht wirklich weiß,
> worauf man achten muss. Ich kann natürlich jetzt versuchen, tief in die
> Materie einzusteigen, aber dann werd ich wohl mit ziemlichen Basics
> anfangen müssen, um alles zu verstehen. Daher hatte ich auf euer
> Expertenwissen gehofft.

Ein ganz klein wenig Wissen darüber aufzunehmen, dürfte 
Grundvoraussetzung sein, das (bzw. etwas beliebiges) überhaupt machen zu 
können. Auch mit Anleitung geht es nicht anders.

Julien R. schrieb:
> Oder muss das Relais für
> weniger Spannung ausgelegt sein, damit es schaltet?

Liebes Lieschen... ein Relais besteht (im einfachsten Falle) aus einem 
Schaltkontakt (Öffner oder Schließer), welcher durch Anlegen einer (ganz 
bestimmten - für exakt jene Spule) Spannung an der Spule betätigt wird.

Schaltkontakt und Spule sind galvanisch getrennt, und daher nicht in 
Relation zueinander. Außer, die Schaltspannung (oder der Strom) wird aus 
der gleichen Spannungsquelle betrieben, welche auch geschaltet wird. 
Meistens nicht der Fall.

Diese paar grundlegenden Informationen wären aber wirklich leicht zu 
finden.

Autor: fqr (Gast)
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fqr schrieb:
> betrieben

"gewonnen" hätte dort hin gehört.

Autor: Julien R. (dschonny)
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Stefan U. schrieb:

> Nun ein ernst gemeinter Rat: Da du Dich schon bei der Anwendung von
> Relais so unsicher fühlst, lass es besser bleiben oder übergebe die
> Sache einem Elektriker.
>
> Denn 200 Watt sind keine Kleinigkeit. Bei einem Kurzschluss kann Dir die
> Sache heftig um die Ohren fliegen. Bei schlechten Verbindungen kann es
> abbrennen.

Danke für Deine Erklärungen und für den Rat - bleiben lassen will ich es 
nicht, aber mich damit an einen Elektriker wenden wird wohl mein Weg 
sein.
Darum ging es mir in erster Linie ja auch - eine Einschätzung und evtl. 
einen Lösungsansatz zu haben.

Merci für eure Zeit!

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