Hallo, für meine Heimautomatisierung möchte ich mir eine Automatik für die Hauseigangstür in unserem Mehrfamilienhaus basteln. Zur Zeit ist es so, dass wenn jemand die Klingel unten betätigt schließt irgendein Kontakt und an der Gegensprechanlage liegt nun Spannung an. Nun kann mit einem Taster die Tür unten entriegelt werden. Das Ganze möchte ich nun aber automatisieren, sodass mein Raspberry Pi über die Homebridge erkennt, wenn jemand von uns nach Hause kommt wird das Funkrelais angesteuert. Wenn nun einer von uns die Türklingel drückt liegt die Spannung an und der Stromkreis wird anstatt dem Taster über das Relais geschlossen. Damit nun nicht die Klingel leutet wird das über den Öffner Kontakt vom Relais realisiert, sodass nur der Taster überbrückt wird mit dem Schließer Kontakt. Damit das Relais seinen programmierten Funkcode behält muss ich eine externe Spannungsversorgung mit 2x 18650 LiPo Akkus realisieren. Dies Spannung der Akkus sollen dann mittels DC-DC Wandler auf 12V mit der das Funkrelais betrieben werden muss hochgestellt werden. Den Ladezustand der LiPos wollte ich mit der Spannung überwachen da im Standbye die Belastung nur sehr gering ist (wenige mA). Damit mir die Spule und das Funkrelais aber sauber arbeitet würde ich ganze gerne noch den Ripple am Ausgang des DC-DC Wandlers minimieren. Daher meine Frage wie berechnet man die Kapazität des Kondensators am Ausgang? Was ich bisher so gelesen habe sollte man zusätzlich zum verbauten 100müF Elko noch einen Keramik Kondensator verwenden. Eine Schaltung des DC-DC Wandler liegt mit bei. Der DC-DC Wandler arbeitet mit 400kHz.
Angehängte Dateien:
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Tuerklingel.jpeg
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Thoretisch ohne parasitäre Induktivitäten und Widerstände des Kondensators: C ~ dI*dt/dU dI: Delta I Scheitel (wenn 35mA benötigt werden, 70mA Scheitel bei Taktverhältnis 50%, hier sind es bei 3,x zu 12V eher 20%, dh. 175mA) dt: 1/f * Taktverhältnis dU: Ripple, z.B. 0,1V Ergäbe 4,7 µF (großzügig aufgerundet, praxisferne).
Hmm ich hatte mir das auch mal anhand dieser Homepage http://www.sprut.de/electronic/switch/up_opt/up_opt.htm berechnet aber empfand meinen ausgerechneten wert von 3,63µF sehr niedrig bei einem Ripple von 0,1V. Bei einem Ripple von 0,001V wären es schon 362,5µF. Allerdings kann ich das schlecht einschätzen in wie Weit der Ripple das Funkrelais beeinträchtigt.
Der Ripple der Versorgungsspannung an sich dürfte nicht das Problem sein, sondern die EMV-Störungen des Schaltwandlers an sich.
Stichwort: Oberwellen Manchmal reichen ein paar dm Entfernung schon aus. Wenn das nicht geht oder reicht, sollte ein HF-dichtes Gehäuse für den Schaltwandler in Betracht gezogen werden.
Also ein Extra Gehäuse bekomm ich leider nicht mehr unter. Würden nicht aber auch solche Klappferrite um die Leitungen ausreichen?
Mit Basteleien an der Haussprechanlage hat sich so mancher hier schon die gesamte Sprechanlage zerschossen... Das kann in einem Mehrfamilienhaus recht ärgerlich und teuer werden. Besonders ärgerlich wird es, wenn man dort nur zur Miete wohnt und einem dann die fristlose Kündigung zugestellt wird. Mieter haben an der Elektroinstallation des Hauses aus gutem Grund nichts rumzubasteln. Es gibt für (ich denke alle gängigen) Sprechanlagen sog. "Arztschaltungen". Die sind per Schalter aktivierbar und ausserhalb der Praxisöffnungszeit deaktivierbar. Aktiviert sorgen sie dafür, dass auf Drücken der Klingeltaste unmittelbar der Türöffner für ein paar Sekunden aktiviert wird und die Klingel stumm bleibt. An dieser Schaltung müsstest du also nur den Schalter für das aktivieren/deaktivieren mit deiner Homebridge steuern (Schalter durch Relais ersetzen). Das Anschließen einer Arztschaltung des Hersteller der Sprechanlage dürfte dann mit sehr geringem Risiko behaftet sein.
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Außer dass die Phase geschaltet wird wie von einem Taster über das Relais ist da überhaupt keine Bastelarbeit. Und als Elektrofachkraft weiß ich schon, was ich da ab und anklemme.
d steht für das griechische Dreieck Delta. Die exakte Formel wäre ein Integral. Die Lösung enthielte Term mit x² bei dreiecksförmigen Stromverlauf (lückender Betrieb) und x bei rechtecksförmig (worst case) oder nichtlückender Betrieb (ax+bx², halbtrapez). Die Näherung verwendet letztere als vereinfachte (worst case) Lösung. Obiges ist theoretisch ohne parasitäre Induktivitäten und Widerständen (statt dreiecksförmig wäre hier die Exponentialfunktion zu verwenden) des Kondensators angegeben. Bzw. Schlagwort: Elektrotechnik ohne Ballast
Al3ko -. schrieb: > Von wo kommt das her? Definition Fahrrad: zweirädriges Fahrzeug, dessen Räder hintereinander angeordnet sind und das durch Treten der Pedale angetrieben wird. Nee. Hier passender: SI-Einheit Kapazitaet Definition Farad: Bei einem Ampere an einem Kondensator mit einem Farad ist die Spannungsaenderung ein Volt in einer Sekunde. (Dies entspricht der Ladung/Entladung von einem Coulomb)
Alder Waldler schrieb: > Definition Farad: Bei einem Ampere an einem Kondensator mit einem Farad > ist die Spannungsaenderung ein Volt in einer Sekunde. (Dies entspricht > der Ladung/Entladung von einem Coulomb) Danke, tut gut, die Basics noch mal zu lesen. Worauf ich eigentlich hinaus wollte: Ausgehend von: i_c(t) = C*du_c(t)/dt -> C = i_c(t)*dt/du_c(t) kommen wir auf Dieters Proportionalität: > Dieter schrieb: > C ~ dI*dt/dU Da passt irgendwas nicht zusammen. Mir fehlt da ein Zwischenschritt, denn das von Dieter ergibt für mich weder physikalisch noch mathematisch einen Sinn. Wo kommt auf einmal das dI her? Das dI in einem DC/DC Wandler wird in erster Linie durch das Duty Cycle und der Induktität gesetzt. Der Kondensator am Ausgang des den Spannungsripple. Bei > C ~ dI*dt/dU scheinen irgendwie Sachen durcheinandergebracht zu werden. Entweder muss die Notation unterschiedlich sein, so dass dI und dU nicht beides zeitliche Änderungen der Zeit sind, z.B. oder das dI ist völlig fehl am Platz, und es sollte lediglich I (i_c(t) korrekterweise) heißen, damit die Grundgleichung der Physik wieder stimmt und auch mit deiner Definition von Farad passt: i_c(t) = C*du_c(t)/dt
Das legt man so aus, dass ein bestimmter Rippel übrigbleibt. Dazu gibts es viel Literatur. Die muss man nicht kaufen. Beispilesweise ist das hier sinnvoll: http://www.ti.com/lit/an/slva477b/slva477b.pdf Für die reine Kapazität gilt also (Kapitel 7): Cout,min = DeltaIl/(8*fs*DeltVout) DeltaVout ist der Rippel, den wir am Ausgang maximal zulassen wollen. DeltaIL ist der Rippelstrom in der Drossel, der sich aus der Ausgangsspannung und der Eingangsspannung ergibt. Dazu sagt Kapitel 3: DeltaIl = Rippeltrom = Vout(Vin-Vout)/(L*fsw*Vin) Für den ESR gilt: DeltaVout = ESR * DeltaIl (umstellen) Übrigens ist der Eingangskondensator wirklich wichtig, denn der bekommt den hohen Rippel ab. Wird oft vernachlässigt. Nämlich: DeltaIl (Eingang) = Iout + Rippelstrom/2 Ich empfehle, hierzu ein Excel-Sheet zu machen. Hat man das einmal sauber durchexerziert (was zugegebenermaßen etwas Arbeit ist!), kann man das immer wieder verwenden, und sich so seine Step-Down schön sauber auslegen.
1 | t2 |
2 | / 1 |
3 | U = | - I(t) dt |
4 | / C |
5 | t1 |
6 | |
7 | Mögliche Stammfunktion: |
8 | |
9 | 1 t2 |
10 | - [a+bt+ct²] |
11 | C t1 |
12 | |
13 | a=.... |
14 | b=.... |
15 | c=.... |
16 | |
17 | |
18 | Im |
19 | /\ |
20 | / \ |
21 | / \ |
22 | / \ |
23 | / \ |
24 | t1 t2 t3 |
DeltaVout ist der Rippel, den wir am Ausgang maximal zulassen wollen. U gleich DeltaVout setzen und das ganze nach C auflösen. Und wenn man mit verschiedenen Stromverläufen spielt, zeigt sich: C kleiner/gleich dI*dt/dU
Philipp M. schrieb: > wie berechnet man die Kapazität des Kondensators am Ausgang? Eigentlich nicht nach Kapazität, sondern zulässiger Ripplestrombelastung, denn ein Kondensator ausreichender Kapazität erlaubt normalerweise nicht den fliessenden pulsförmigen Strom. Rechne also beides aus und suche passende Kondensatoren.
Michael B. schrieb: > denn ein Kondensator ausreichender Kapazität > erlaubt normalerweise nicht den fliessenden pulsförmigen Strom. Stimmt schon, sozusagen "eine alte Regel". Elkos mit passender (also berechneter Mindest-) Kapazität könnten für den auftretenden Ripple zu knapp sein. (Ob akut, oder "nur" ein bißchen längerfristig.) Man wird also i. A. (das ist häufig so) ein Bauteil bzw. Bauteile wählen müssen, die in einem oder mehreren Parametern / Spezifikationen die Mindestparameter übertreffen. Allerdings könnte in heutiger Zeit auch eher etwas zu finden sein, was ausreicht. Moderne Elkos vertragen (je nach Typ natürlich) auch mal sehr viel höhere Rippelströme, als die "älteren Modelle". Außerdem könnte man auch tricksen, indem beispielsweise Bauteile kombiniert werden. Eine Parallelschaltung unterschiedlicher Typen von Kondensatoren kann etwas bringen, sogar ein CLC Filter kann in manchen Fällen nützlich sein. (Wobei der maximale Ripple beim Step-Down am Eingang, beim Step-Up hingegen am Ausgang zu finden ist.) Doch das nur nebenbei, ich wollte anfänglich ja nur die Aussage von Michael B. bestätigen.
Hallo, soso... hat es eigentlich schon geschrieben, Du musst sowohl Kapazitätswert C, als auch den ESR berücksichtigen. Hier der Link zum Boost Converter Dimensionierung: http://www.ti.com/lit/an/slva372c/slva372c.pdf Die Formel von soso... ist für den Buck Converter, ebenso der Link. Im Prinzip ist das Vorgehen aber immer gleich. Stromverlauf durch Kondensator ermitteln im stationären Zustand. a) Aus einer Betrachtung für eine Ladungsänderung
wird der Kapazitätswert ermittelt
b) Aus dem Stromverlauf (Spitze-Spitze Wert Ipp) durch den Kondensator kannst Du die Bedingung für den ESR ableiten.
Beispiele für den Buck Converter (Ausgangskondensator beim Boost ist ähnlich zum Eingangskondenstor vom Buck): https://youtu.be/wQPvCDJgz08 https://youtu.be/bo3XbNM-Fnw Gruß DC/DC
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