Step-Down - Strom regeln via Arduino/ESP?

[Bernd (Gast)]

Hi,

ich hab einen Step Down converter, bei dem sich sowohl Spannung (CV) als 
auch Strom (CC) via Poti einstellen lassen. Nun würde ich gerne den 
Strom mit Hilfe eines Arduino/ESP32 regeln. Geht das?

Lange Version:

Dieser Step Down Converter hängt zwischen einer Batterie und einem Grid 
Tie Inverter und sorgt dafür, dass der Inverter "nur" 150W in mein 
Stromnetz einspeist. Stichwort "Grundlastdeckung". Läuft so schon über 3 
Jahre zu meiner vollsten Zufriedenheit :-)

Nun würde ich gerne den Strom nicht über das Poti (CC) auf dem Step Down 
einstellen sondern lieber mit einem Arduino/ESP. Denn, wenn das möglich 
wäre, dann könnte man auch mal sagen, dass wenn der Trockner läuft, man 
etwas mehr als nur die Grundlast einspeist.

Die Bilder anbei zeugen schematisch den Aufbau und einen Schaltplan des 
Step-Down Converters.

Wäre Super, wenn da jemand einen Vorschlag/Idee hätte.

Danke und Grüße, Bernd

[pegelwendler (Gast)]

Billigpoti rauslöten und Digitalpoti dran.
Zur Ansteuerung des AD5171 gibt es sogar ein fertiges Example.

[Bernd (Gast)]

Hi Pegelwandler,

hm....6Bit Auflösung bei dem Digital-Potenziometer. Eventuelle 
Alternativen?

Grüße, Bernd

[Tilo R. (joey5337)]

Bernd schrieb:
> hm....6Bit Auflösung bei dem Digital-Potenziometer. Eventuelle
> Alternativen?

Seh ich jetzt nicht so als Problem. Mit einem festen Widerstand kannst 
du den Großteil deines Grundlastsockels abdecken, dann bleiben die 6 bit 
/ 64 Stufen für den Nutzbereich. Aufs Watt genau muss es ja nicht sein.

Rechnen wir mit 100 Watt Grundlast, 260W kann dein Wechselrichter, dann 
sind das Stufen à 2,5 Watt.

[Bernd (Gast)]

Hi Tilo, so gesehen hast du recht. Selbst bei 10W Steps wäre es kein 
Beinbruch.

Genau genommen würden sogar 2 oder 3 Stufen reichen. Weil es bei den 
"kleinen" Grid Tie Invertern ja keinen Sinn macht, am Zähler 
nachzuschauen, ob jetzt 500 oder 1000W verbraucht werden. Der soll 
einfach nur die Grundlast des Hauses (z.B. 150W) einspeisen und wenn das 
Smart Home meldet, dass der Fernseher Läuft, dann soll er 300W 
einspeisen.

Ich hab mal das hier bestellt: 
https://www.amazon.de/gp/product/B07DK7R84K/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&psc=1

Aber wie gesagt, wenn es eine "3-Stufige Relais Lösung" gäbe, wäre das 
auch ausreichend.

Ideen?

Grüße und danke für die kreativen Ideen :-), Bernd

[Anselm (Gast)]

Also Relais sind auf Grund des geringen Stromes in dieser Anwendung 
murx.
Reed Relais wurden wohl noch gehen.
Aber ein digitales Poti ist nun das einfachste.

[Wolfgang (Gast)]

Bernd schrieb:
> hm....6Bit Auflösung bei dem Digital-Potenziometer. Eventuelle
> Alternativen?

PWM-Signal vom ESP mit Tiefpass dahinter, um die Referenzspannung für 
die Strommessung zu verschieben.

[Bernd (Gast)]

Hennig S. schrieb im Beitrag #7094459:
> Du kannst den FB eingang nach oben ziehen um den strom zu
> verringern.
> Dazu brauchst du einen DA, eine widerstand und eine diode.
>
> Ist eigentlich recht simpel. Der strom-opamp macht das genau so.

Hi Hennig,

uh...ok... das liegt über meinen Kenntnissen und Fähigkeiten. Könnte ich 
nur nach Anleitung nachbauen und berichten.

Das mit dem Digital-Poti bekomm ich hin :-)

Danke und Grüße, Bernd

[Bernd (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Bernd schrieb:
>> hm....6Bit Auflösung bei dem Digital-Potenziometer. Eventuelle
>> Alternativen?
>
> PWM-Signal vom ESP mit Tiefpass dahinter, um die Referenzspannung für
> die Strommessung zu verschieben.

Hallo Wolfgang,

und auch diese Lösung könnte ich nur nach Schaltplan nachbauen... weil 
über meinen Kenntnissen und Fähigkeiten.

Danke und Grüße, Bernd

[Wolfgang (Gast)]

Bernd schrieb:
> und auch diese Lösung könnte ich nur nach Schaltplan nachbauen... weil
> über meinen Kenntnissen und Fähigkeiten.

Henning hat meinen Vorschlag nur aufgegriffen und anders formuliert. Die 
Kenntnisse können wachsen.
Der Schaltregler sorgt dafür, das am FB-Eingang eine Spannung von typ. 
1.215V liegt. Wenn nur die Spannungsregelung aktiv ist,  entsteht diese 
Spannung aus der Ausgangsspannung und dem Spannungsteiler Rtv und Rfb1.
An dieser Stelle greift auch die Stromregelung ein. Die Spannung über 
dem Shunt wird mit dem OP verstärkt und sobald sie um die Vf von D3 
höher ist, als die Spannung an FB, wird der Regler gezwungen, seine 
Ausgangsspannung runterzuregeln, damit an FB weiterhin die 1.215V 
liegen, jetzt aber als Überlagerung von Spannungs-Feedback und 
Stromsignal. Und genauso kannst du an dieser Stelle natürlich auch mit 
einem Steuerstrom eingreifen, der über einen Widerstand z.B. vom ESP8266 
stammt, der PWM macht und zur Filterung auf einen Tiefpass gibt.

[Bernd (Gast)]

Hennig S. schrieb im Beitrag #7094576:
> Wolfgang schrieb:
>> der über einen Widerstand
>
> Gut erklärt.
>
> Nimm aber eine diode dazu, so dass der uC den strom verringewrn aber
> nicht erhöhen kann.
> Das kann sonst hässliche effekte geben, z.b. full power weil der uC am
> booten ist oder weil die firmware mist macht.
>
> Rate mal warum ich das weiss :)

Puh... das ist total nett, dass ihr das so ausführlich beschreibt aber 
da fehlen mir einige Kenntnisse um das umzusetzen. Ich könnte das nur 
mit Schaltplan nachbauen. Die µC Software wäre kein Problem.

Ich werde es mal mit dem Digital-Poti versuchen.

Dank euch und Grüße, Bernd

[Bernd (Gast)]

Bernd schrieb:
> Hennig S. schrieb:
>> Wolfgang schrieb:
>>> der über einen Widerstand
>>
>> Gut erklärt.
>>
>> Nimm aber eine diode dazu, so dass der uC den strom verringewrn aber
>> nicht erhöhen kann.
>> Das kann sonst hässliche effekte geben, z.b. full power weil der uC am
>> booten ist oder weil die firmware mist macht.
>>
>> Rate mal warum ich das weiss :)
>
> Puh... das ist total nett, dass ihr das so ausführlich beschreibt aber
> da fehlen mir einige Kenntnisse um das umzusetzen. Ich könnte das nur
> mit Schaltplan nachbauen. Die µC Software wäre kein Problem.
>
> Ich werde es mal mit dem Digital-Poti versuchen.
>
> Dank euch und Grüße, Bernd

Also... ist alles nicht so einfach :-) Anbei mal ein Bild, wie ich mir 
gedacht habe, wie ich das Digi Pot einbinde.
Meine Vorstellung ist, den Strom am Step-Down erst mal so einzustellen, 
wie es für mich passt. Dann das CC-Poti ausbauen und wie im Schaltplan 
skizziert, den Umbau machen.
Meine Denke: Wenn nach dem Umbau das Digi Poti auf 0Ohm steht, dann ist 
es wie initial eingestellt. Dreh ich das Digi-Poti hoch, dann wird der 
Strom reduziert.

Wenn ich das von mir so anschaue...ist iwi nicht schön.

@Wolfgang, ich frag einfach mal frech: Hast du von deinem Vorschlag 
einen Schaltplan?

Grüße, Bernd

[Äh (Gast)]

Analog devices hat eine APN zum Thema.
1. Subtractor/adder mit opamp in der fb loop -> einfachste Lösung
2. Fb loop bias -> günstigste option
3. Digital potentiameter -> teuerste Lösung ohne wirkliche Vorteile

[Klaus H. (nikolaus10)]

Äh schrieb:
> Analog devices hat eine APN zum Thema.
> 1. Subtractor/adder mit opamp in der fb loop -> einfachste Lösung
> 2. Fb loop bias -> günstigste option
> 3. Digital potentiameter -> teuerste Lösung ohne wirkliche Vorteile

Welche AD APN ?
Danke fuer die Antwort

[Bernd (Gast)]

Ok, die Ursprüngliche Frage war ja: Wie kann ich an meinem Step-Down 
Regler das Poti, mit welchem man die Strombegrenzung einstellt, mit 
etwas "digitalem" ersetzen.
Aufgrund der Antworten hier bin ich mal zu folgenden Überlegung 
gekommen.

Der Teil im Step-Down Regler, der die Stromregelung übernimmt ist ja ein 
OP als Spannungsfolger. Die Ausgangs Spannung des OP hängt davon ab, 
wieviel Strom über den Messwiederstand Rs abfällt. Die maximale 
Ausgangsspannung kann nicht über 5V gehen, da der OP von einem 5V 
Spannungsregler versorgt wird.

Wenn diese Überlegungen korrekt sind, dann könnte ich ja auch über einen 
Arduino/ESP8266/ESP32 eine PWM erzeugen, diese in eine Gleichspannung 
umwandeln und mithilfe eines OP etwas belastbarer machen. Dann hätte ich 
ja genau das gleiche, wie vorher nur dass ich dieses mal via µC den 
Strom regeln kann.

Um das zu testen hab ich die Schaltung im Anhang aufgebaut. Sie 
funktioniert auch. Aber was sagen Menschen dazu, die sich damit 
auskenne? Bullshit? Oder Ok?

Danke schon mal und Grüße, Bernd

PS: Wenn meine Überlegung passt, dann könnte man die "verbliebene 
Schaltung", als der Teil des Step-Down Reglers, der vorher die 
Stromregelung übernommen hat, zur Strommessung nehmen. Oder?

[Helge (Gast)]

ich würde das so versuchen.