Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wifi Relais sucht Supercap für Türsprechanlage


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von Bernd (Gast)


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Bevor Nello One das Licht erblickte, hatte ich meine Türsprechanlage 
bereits mit einem 433Mhz Relais in Verbindung mit OpenHAB smart gemacht. 
Allein die zusätzliche 5V Spannungsversorgung war mir immer ein Dorn im 
Auge. Nello One löste dies mit einem Supercap. Da Nello nun leider den 
Betrieb gänzlich eingestellt hat, wollte ich den Ersatz über ein 
"Standard" eWeLink Wifi Relais mit AC Spannungsversorgung realisieren. 
Dies klappt soweit ganz gut, nur leider bleibt das Problem mit der 
zusätzlichen 5V Spannungsversorgung, da die Versorgungsspannung beim 
Betätigen des Summers/Schalten des Relais leider zusammenbricht, sodass 
das Relais zu kurz schaltet. Das Wifi bleibt erstaunlicherweise 
aufrecht, sprich die Platine "bootet" nicht neu. Im Forum hatte bereits 
Daniel versucht eine entsprechende Schaltung selbst zu bauen. Da ich 
aber noch nicht ganz so tief in der Materie stecke, bleibt mir leider 
vorerst nur die vorgefertigten Platinen. Daher suche ich ein 
entsprechenden Superkondensator um meine vorhandene Platine entsprechend 
zu "tunen". Für euch Profis hoffe ich ist das bestimmt kein Problem. Die 
Spannung müsste für ca. 2 Sekunden stabil bleiben. Im Anhang habe ich 
Fotos vom Wifi Relais und ein Bild wie Nello es realisiert hat.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Das Problem ist, dass du den Superkondensator innerhalb von einer halben 
Sekunde aufladen musst. Der entsprechende Strom fehlt dem Rest der 
Klingelanlage- Da bleibt nicht mehr genug Strom übrig, um die "normale" 
Klingel bzw. den Gong anzutreiben.

Was Nello da gemacht hat sieht mir mehr nach einem kleinen Akku aus, der 
ständig mit einem geringen Strom geladen wird. Das setzt allerdings 
voraus, dass die Schaltung im Sleep Modus entsprechend sparsam ist.

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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Hey vielen Dank schon mal. Für mich sieht dies auch eher nach einem 
kleinen Akku aus, obwohl es Nello nach eigenen Aussagen auch als 
Supercap bezeichnet. Konnte aber mit der Bezeichnung auf dem Bauteil 
nichts anfangen. Klingel/Gong ist für mich uninteressant. Mir geht es 
ausschließlich um die 2 Sekunden Türsummer um die Hauseingangstür zu 
öffnen. Das Relais schaltet also 12V AC für den Türöffner. Aber die 
selbe 12V AC Spannung wird auch für die Versorgung der Platine. Daher 
hätte die Platine (solange ich den Türöffner nicht betätige) ja 
eigentlich ausreichend Zeit den Kondensator oder Mini Akku im 
Hintergrund zu Laden um dann beim Tür Öffnen das Relais zu unterstützen. 
Das Relais schaltet aktuell nur ca. 0,5s..natürlich zu kurz zum Tür 
Öffnen ^.^

von Bernd (Gast)


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Scheint wohl doch ein Superkondensator zu sein...habe ein paar Specs 
gefunden, vielleicht hilft das weiter

von Bernd (Gast)


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Hmm keiner eine Idee wie ich das ganze wenigstens 2 Sekunden 
stabilisiert bekomme?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bernd schrieb:
> Hmm keiner eine Idee wie ich das ganze wenigstens 2 Sekunden
> stabilisiert bekomme?

Doch schon, aber die Schaltung musst du selbst entwerfen.

Mus musst die Spannung von der Klingelanlage gleichrichten. Damit den 
Kondensator laden, aber nicht zu schnell (Strom begrenzen). Und dahinter 
kommt ein Step-Down Wandler, der die Spannung für den Rest der Schaltung 
stabilisiert.

von Bernd (Gast)


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Hmm aber die Schaltung der Platine ist doch bereits 5V DC basiert. Kann 
ich nicht den vorhandenen Gleichrichter der nehmen an der richtigen 
Stelle Vorwiderstand und Superkondensator reinhängen…vielleicht reicht 
es schon einen vorhandenen Kondensator auszutauschen? Das war eigentlich 
meine naive Idee

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bernd schrieb:
> Kann ich nicht den vorhandenen Gleichrichter der nehmen an der
> richtigen Stelle Vorwiderstand und Superkondensator reinhängen

So kommst du nicht auf stabile 5V. Beim Laden wird der Kondensator 
anfangs so viel Strom aufnehmen, dass entweder die Spannung herunter 
gezogen wird oder der Spannungsregler kaputt geht. Und beim Entladen 
wird sie von 5V an kontinuierlich absacken. Weiß der Teufel, wie die 
Schaltung darauf reagiert.

von Bernd (Gast)


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Vielen Dank. Habe mal eine eigene Schaltung erstellt. Nach dem 
Gleichrichter gehe ich mit einem hocheffizienten Schaltregler zuerst auf 
5V und lade den 0.47F 5.5V Superkondensator, der mit einer 5.6 Zener 
zusätzlich geschützt ist. Dann gehe ich mit dem HT7333 auf stabile 3.3V 
für den ESP-01S. Als "Relais" nutze ich den ACST210-8BTR als SSR, der 
direkt über den GPIO des ESP geschaltet werden kann. Könnte das so 
funktionieren ?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Warum hast du den Ausgang des 3,3 V Reglers mit 1000 µF belastet?

Und warum hast du einen 150 mA Regler verwendet, obwohl dein WLAN Modul 
430 mA braucht?

Erwarte nicht, dass das so zuverlässig läuft.

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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...hmm das macht mich jetzt stutzig...wie kommst du darauf dass der 
430mA benötigt?? Finde ich nirgends..der 1000uF ist die empfohlene 
Kombination um evtl. current peaks auszugleichen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bernd schrieb:
> wie kommst du darauf dass der 430mA benötigt??

Weil ich es gemessen habe, und andere auch. Die ausführlichsten Berichte 
dazu sind diese:
https://www.ondrovo.com/a/20170205-esp-self-destruct/
https://www.ondrovo.com/a/20170207-esp-consumption/

> der 1000uF ist die empfohlene Kombination um evtl.
> current peaks auszugleichen.

Ich würde ja lieber einen Spannungsregler verwenden, der genug Strom 
liefern kann. Dann reichen 100µF.

Mit deiner Kombination bekommst du bloß eine instabile 
Versorgungsspannung. Und auf solche reagiert der ESP Chip sehr 
empfindlich mit Fehlfunktionen.

Ich sehe gerade, dass der HT7333 für 1,8 V nur 150 mA liefert. Die 
Version für 3,3 V liefert 250 mA, aber auch das ist zu wenig.

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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Vielen Dank für die Links!! Hmm schon traurig dass man den Specs nicht 
mehr vertrauen kann ^.^ Ich hatte erst den AMS1117 am Wickel...aber 
immer wieder wurde gerade in Verbindung mit "Batterie" Betrieb (bei mir 
ja nicht wirklich) lieber der HT7333 empfohlen wird. z.B. hier: 
https://www.youtube.com/watch?v=wf_msvWv1jk

Hmm...welchen würdest du denn für mein Szenario empfehlen?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bernd schrieb:
> .welchen würdest du denn für mein Szenario empfehlen?

http://stefanfrings.de/esp8266/index.html#power

von Bernd (Gast)


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Super Danke! Schaue ich mir an. Was sagst du zum Rest der Schaltung? 
Würdest du D2 Schottky da lassen oder lieber weg? Wenn ja, kannst du mir 
eine empfehlen? Dachte evtl. an 1N5819. Die SSR Schaltung ist mir noch 
ein wenig suspekt..ich wollte alles aber so klein und sparsam wie 
möglich und daher auf ein richtiges Relais verzichten. Die Lösung fand 
ich eigentlich ideal..(wenn sie dann funktioniert).
https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/building-a-compact-and-low-power-solid-state-relay-to-control-ac-home-appliances-using-esp8266-for-iot-applications

von Teo D. (teoderix)


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Ich würde das so planen.
Da hat man stabile 5V und der wesentlich höre Spannungshub, gleich die 
Kapazitätshalbierung, deutlich mehr als aus. (Ich rechne Heute sicher 
nichts mehr durch...;)


PS: Die gezeigten Bauteile sind rein Symbolisch! Da bitte geeignetere, 
zB Low-Drob-Regler, 10V-Regler statt Z-Diode..., raus suchen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bernd schrieb:
> Was sagst du zum Rest der Schaltung?

Die Stromversorgung sieht im Prinzip OK aus. Ich würde die Schaltung 
ausprobieren, bevor ich eine Platine herstelle.

Frage zum Recom Spannungswandler: Bist du sicher, dass er 
kurzschlussfest ist? Im Einschaltmoment wird er einige Zeit lang mit 
Strombegrenzung arbeiten müssen, um den Super-Kondensator zu laden.

Kann deine AC Versorgung diesen Strom überhaupt liefern? Wenn du da 
einen normalen 8V 1A Trafo verwendest, wird der wohl kaum imstande sein, 
sowohl den Kondensator zu laden als auch gleichzeitig eine Klingel oder 
einen Gong anzutreiben.

> Würdest du D2 Schottky da lassen oder lieber weg?

Je nach Spannungsregler ist sie eventuell nicht nötig. Kann aber auch 
nicht schaden.

D3 scheint mit unnötig. Wenn du dem Recom Spannungswandler nicht 
vertraust, brauchst du eine Schmelzsicherung und eine Thyristor-Crowbar. 
So eine kleine Zenerdiode kann im Fehlerfall nichts retten, die schmilzt 
dir einfach weg.

Was deine Triac-Schaltung für den Türöffner angeht: Überdenke sie 
nochmal. Du verbindest da die AC Stromversorgung mit GND des 
Mikrocontrollers. Das kann nur gehen, wenn die Verbraucherseite samt 
ihrer Stromversorgung von der linken Hälfte galvanisch getrennt ist, 
also einen eigenen Transformator hat.

Mach da besser einen Optokoppler zwischen. Die Kombination gibt es 
fertig unter dem Namen SSR. Außerdem hat man in solchen Anlagen 
Spannungsspitzen vor die du den Triac genau so schützen musst, wie es 
man es in 230V Installationen macht. Stichworte: VDR und Snubber, sind 
in SSR oft bereits integriert.

Nimm dort doch lieber einfach ein Relais. Wenn du genug Strom für den 
ESP Chip + Triac hast, dann brichst du dir keinen Zacken aus der Krone, 
noch ein paar mA drauf zu legen um ein Relais anzusteuern. Relais sind 
einfacher und flexibler anzuwenden.

Auch das Relais braucht einen Snubber am Ausgang, wenn du es nicht alle 
6 Monate erneuern willst. Werte um 100nF + 100Ω sind hier üblich.

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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Hey vielen Dank für die vielen Tips und Hinweise! Weiß ich zu schätzen! 
Was ich die letzten Tage an Gehirnzellen gelassen habe.. auf daher 
könnte ich das nicht ^.^ Bei euch klingt das alles so einfach, als wenn 
ihr die perfekte Schaltung eigentlich schon im Kopf habt.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Frage zum Recom Spannungswandler: Bist du sicher, dass er
> kurzschlussfest ist?

Da wären wir wieder beim Thema Specs...SCP soll er haben 
(<100mR)..empfehlen aber zusätzlich eine Diode am Ausgang, was bei mir 
D2 ist..allerdings auf Kosten der 0.3V natürlich...deshalb war ich mir 
nicht sicher, ob die umbedingt sein muss. Alternativ würde ich einen 
K7805-1000R3L nehmen. Hat auch alles an Board und ist etwas günstiger. 
Der vielleicht besser? Möcht das ganze halt nich zu "genau" planen..soll 
hat auch noch an 8V / 12V oder 24V funktionieren können

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Kann deine AC Versorgung diesen Strom überhaupt liefern?

Musst du mir nochmal genauer erklären, was du damit meinst bzw. was das 
Problem sein könnte. Ja ich habe ein Standard Trafo mit 1A, aber da ich 
ja nur die Funktion des Türöffner möchte, kann der Super-Kondensator ja 
solange wie der Türöffner nicht betätigt wird doch in aller Ruhe geladen 
werden...der Schaltkreis muss wie gesagt nur 2 Sekunden Summer-Öffner 
überstehen. Es muss keine Klingel angetrieben werden.
Es gibt ja Super-Kondensatoren mit integriertem Widerstand. Wenn man so 
einen nimmt,  z.B. einen 5V/30R intern würde er dann nur mit 0,166A 
laden richtig ?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> D3 scheint mit unnötig. Wenn du dem Recom Spannungswandler nicht
> vertraust, brauchst du eine Schmelzsicherung und eine Thyristor-Crowbar.

Würde vielleicht statt der Zener zusätzlich einen TL431 auf 5V 
einstellen...ist eh billiger als die Zener ^.^ Ginge doch auch oder ?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Mach da besser einen Optokoppler zwischen

Hmm Schade...ist bei mir natürlich alles der selbe Stromkreis...das die 
beiden Kreise galv. getrennt sein müssen, hatte ich so gar nicht 
verstanden. Hatte mir extra den ACST210-8BTR rausgesucht, weil gerade 
bei dem das Besondere ist, dass eben genau der "laut Specs" kein 
Optokoppler benötigt und direkt über das GPIO geschaltet werden kann 
ohne zusätzliche Spannung. Auch benötigt der bis 2A auf Schaltseite auch 
kein Snubber. :( Wollte eigentlich auf ein richtiges Relais verzichten, 
da wie du selbst schon sagst die Lebensdauer eher bescheiden ist, ganz 
zu schweigen von der Baugröße...Wie würde dass denn mit einem 
Optokoppler beim ACST hier aussehen? Ist ja kein Standard Triac...macht 
das dann überhaupt noch Sinn ? naja...ein keines 5V bekomme ich 
vielleicht notfalls noch unter..aber wenn möglich gerne ohne..

Teo D. schrieb:
> Ich würde das so planen.

Hmm Die Schaltung verwirrt mich jetzt grad ^.^ Ich brauche eigentlich 
keine 2 SCaps für das bisschen. Und brauchen die dann nicht wieder eine 
Balancing Schaltung (z.B. aufgeteilt mit 2x TL431) Eigentlich sollte 
doch ein einfacher 0.47F für die 2-3 Sekunden ausreichen oder

von Teo D. (teoderix)


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Bernd schrieb:
> Eigentlich sollte
> doch ein einfacher 0.47F für die 2-3 Sekunden ausreichen oder

"Eigentlich...." nee, so wird das nix. Das musst du schon durchrechnen:
http://www.circuits.dk/calculator_capacitor_discharge.htm
Und nich die ~20% Toleranz, plus 20% Sicherheitsmarge (OK hier tuns 
5-10%) vergessen!

Bernd schrieb:
> brauchen die dann nicht wieder eine
> Balancing Schaltung

Neee :DD Dein 5,5V Cap, sind bereits zwei in Serie geschaltete 
Kondensatoren!

Bernd schrieb:
> Hmm Die Schaltung verwirrt mich jetzt grad

Warten wir da mal auf deine Berechnung...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bernd schrieb:
> Musst du mir nochmal genauer erklären, was du damit meinst bzw. was das
> Problem sein könnte. Ja ich habe ein Standard Trafo mit 1A

Der Trafo muss nicht nur den Kondensator laden sondern eventuell auch 
deine Klingel/Glocke/Gong antreiben.

> Es muss keine Klingel angetrieben werden.

Klopft man bei dir an die Türe?

> Es gibt ja Super-Kondensatoren mit integriertem Widerstand. Wenn man so
> einen nimmt,  z.B. einen 5V/30R intern würde er dann nur mit 0,166A
> laden richtig ?

Ja schon, aber wie soll der Kondensator mit so einem hohen 
Innenwiderstand genug Strom für den ESP liefern? Rechne mal auf, wie 
wenig Volt bei 430mA übrig bleiben.

Bernd schrieb:
> Würde vielleicht statt der Zener zusätzlich einen TL431 auf 5V
> einstellen...ist eh billiger als die Zener ^.^ Ginge doch auch oder ?

Ich weiss immer noch nicht, welchen Zweck dieses Bauteil erfüllen soll. 
Der TL431 hat jedenfalls wenig Oberfläche und kann daher nur wenig Wärme 
abführen. Vermutlich ist er mit 100mA bereits überlastet.

Zum Optokoppler: Beispielschaltungen findest du im Internet.

Zum Schaltungsfehler: Di gehst einfach davon aus, dass es links einen DC 
Stromkreis gibt und rechts einen dazu unabhängigen AC Stromkreis. Da du 
aber die DC (mittels Gleichrichter) aus den AC gewinnst, sind die 
Stromkreise nicht getrennt und nicht unabhängig. Deine Schaltung ist zu 
komplex, um das "mal eben" einzuzeichnen um es zu verdeutlichen. Ich 
denke, du wirst es nicht verstehen. Nimm lieber ein Relais.

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Neee :DD Dein 5,5V Cap, sind bereits zwei in Serie geschaltete
> Kondensatoren!

Vielen Dank für diese Weisheit ^.^ Freut mich dass ich dich so amüsiere 
:D ...wusste ja nicht dass das sooooo abwegig ist. Bin nicht als 
Elektronik-Profi zur Welt gekommen...kann nur mit dem arbeiten, was ich 
mir anlese. Und wenn in 98% aller Beiträge für Supercaps in Serie 
(allein schon wegen der Leckströme) ein Balancing für notwendig erachtet 
wird...naja...OK...will ich dir mal glauben ;) ...mit viiieeel Toleranz 
und Marge geht ja alles... :P

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Klopft man bei dir an die Türe?

Wie bereits eingangs erwähnt ist mein Klingel völlig unabhängig...aber 
geklopft wird ab und zu auch ^.^

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Zum Schaltungsfehler: Di gehst einfach davon aus...
> du wirst es nicht verstehen..

Sehr nett, Danke. -.- Dachte das Forum dient der Wissensvermittlung...

Ich gehe nicht "einfach davon aus"...auch finde ich die Schaltung ganz 
und gar nicht "komplex"...ich möchte es nur mit den richtigen 
Komponenten so effizient wie möglich halten. Entweder reden wir 
aneinander vorbei oder meine Ausgangssituation und Zielsetzung ist immer 
noch nicht ganz klar...

> Nimm lieber ein Relais

Gut ich werde ein kleines 5V Relais nehmen...scheint ja "zu komplex" zu 
sein, dass ganze mit SSR zu realisieren...allerdings wie du bereits 
selbst sagst habe ich nur diese eine AC Quelle die im Prinzip 
gleichzeitig der Türöffner selbst ist....wüsste daher nicht, was es für 
einen großen Unterschied macht, den Ast auf dem ich sitze an dieser 
Stelle mit einem richtigen Relais potentialfrei zu machen, wenn ich 
letztendlich immer noch auf dem selben Ast sitze...

VO14642 ist ein Opto SSR...allerdings MOSFET...kann aber auch AC bis 
1A...wäre das eine Alternative? Wurde übrigens auch auf dem nello 
verwendet :/

von Teo D. (teoderix)


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Bernd schrieb:
> Und wenn in 98% aller Beiträge für Supercaps in Serie
> (allein schon wegen der Leckströme) ein Balancing für notwendig erachtet
> wird...naja...OK...will ich dir mal glauben ;)

Genau deshalb musste ja ich lachen. Nicht wegen dir im speziellen!
Egal, ich bin eh raus, Mimöschen. ;P

von Bernd (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Egal, ich bin eh raus, Mimöschen

Hey du musst doch nicht gleich weinen ;P
OK trotzdem Danke für die Hilfe

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bernd schrieb:
> Sehr nett, Danke. -.- Dachte das Forum dient der Wissensvermittlung...

Ja schon, aber in diesem Fall ist zu komplex, um den Sachverhalt im 
Rahmen einer Diskussion rüber zu bringen.

Wie eine Diode funktioniert, weißt du vermutlich. Es geht nur darum, 
dass Strom von der Ausgangsseite (AC) in deine DC Schaltung hinein 
fließen wird. Verfolge die möglichen Strecken/Stromkreise, unter 
Berücksichtigung, dass die Dioden für AC halb durchlässig sind. Dann 
wirst du das sehen.

Nun hast du den Vorwiderstand des Triacs seltsamerweise nicht am Gate 
sondern in der GND Leitung. Deswegen hast du keinen Kurzschluss aber es 
werden immer Ströme fließen, wo keine fließen dürfen. Die Schaltung kann 
auch dann nicht funktionieren.

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