ich habe ein Gerät, dass ich im Standby von seiner normalen Versorungsspannung trennen und stattdessen mit einem Supercap stützen möchte. Dafür suche ich eine Schaltung, die mir den Wechsel zwischen Normalbetrieb und Standby-Betrieb zuverlässig erkennt.
Im Normalbetrieb nimmt die Schaltung 100..15.000 mA auf, im Standby-Betrieb dagegen nur 0,5 mA. Meine erste Idee war nun, über einen Shunt diesen Strom zu messen und per Komparator auszuwerten. Alles unter 10 mA würde ich als Standby werten.
Bei der Dimensionierung des Shunts kommt mir allerdings die hohe max. Stromaufnahme in die Quere. Da der Spannungsabfall immer unter 100 mV bleiben soll, darf der Shunt max. 6.7 mOhm haben. Das wiederum führt dazu, dass bei der Erkennungsschwelle (10 mA) gerade einmal 67 µV über ihm abfallen. Wohl viel zu wenig für eine zuverlässige Erkennung!
Fällt Euch ein geeigneterer Ansatz ein für meine Aufgabe?
Es sollte möglich sein, einen Hall-Stromsensor zu verwenden, z.B. hier: https://www.ti.com/product/TMCS1107-Q1
Bei 400mV pro Ampere kommen bei 10mA noch 4mV raus, was sich mit einem geeigneten Opamp noch gut auswerten lässt. Notfalls den Leiter mehrfach durch das Loch führen. Vorteil: auch bei großen Strömen gibt es keinen nennenswerten Spannungsabfall.
Allerdings müsste hier gelegentlich ein Nullabgleich vorgenommen werden.
Leider kann ich keinen Nullabgleich durchführen, weil es das Ziel ist, das Gerät permanent zu versorgen. Das heißt, es fließt permanent Strom. Zudem ist es üblich, dass es seinen Standort ändert.
Wie kommst du ausgerechnet auf genau 100mV als Grenze für den maximalen
Spannungsabfall?
Weil das zwei Größenordnungen unter der Nennspannung ist. Aber selbst wenn ich 1.000 mV zulasse, bleiben bei 10 mA trotzdem nur 667 µV übrig. Das ist meiner Einschätzung nach weiterhin sehr wenig für eine zuverlässige Erkennung. (Nebenbei heizt mein Shunt dann mit bis zu 15W.)
Wodurch wird dieser Wechsel ausgelöst, und was ist das für ein Gerät,
dessen Stromaufnahme zwischen 100 mA und 15 A schwankt?
Der Bediener triggert einen Shutdown. Das Gerät geht vorher allerdings noch in den Nachlauf und wie lange es dort bleibt, hängt von mehreren Bedingungen ab.
Es handelt sich um ein Steuergerät. Der weite Bereich der Stromaufnahme kommt daher, dass es mehrere Ventile ansteuert, die im kritischsten Fall 12 A ziehen.
Und warum dann von der Stromversorgung trennen?
Für sowas sollte der Hersteller des Gerätes doch selber sorgen.
Ich weiß nicht, inwiefern das bei einer Antwort hilft, aber: Es handelt sich bei dem Steuergerät um ein Update, bei dem einiges auf die alte Umgebung angepasst werden muss. Unter anderem der Teil, den ich Euch hier im Thread beschrieben habe.
Ich weiß nicht, inwiefern das bei einer Antwort hilft, aber: Es handelt
sich bei dem Steuergerät um ein Update, bei dem einiges auf die alte
Umgebung angepasst werden muss. Unter anderem der Teil, den ich Euch
hier im Thread beschrieben habe.
Du meinst demnach die "Beschreibung" im Eröffnungspost.
Dolle ist die aber nicht.
Wenn man die Steuerung des Standby-Betriebs nicht selber in der Hand hat, bietet sich ein Hall-Sensor an, der das Magnetfeld einer der Versorungsleiitungen misst. So ähnlich wie ein FI-Schalter.
Aha.
Das geheime Gerät nimmt also im Betrieb 100 mA .. 15 A auf.
Aus einer unbekannten Stromversorgung.
Mit einer unbekannten Spannung.
Vermutlich einer unbekannten Gleichspannung (?).
Standby erkennen, <= 10 mA, sollte möglich sein.
Umschalten auf Hilfsspannung, sollte möglich sein.
Aber was, wenn das unbekannte geheime Gerät wieder in den Normalbetrieb übergehen soll, wie erfolgt dann die "Rückschaltung"?
Weil das zwei Größenordnungen unter der Nennspannung ist. Aber selbst
wenn ich 1.000 mV zulasse, bleiben bei 10 mA trotzdem nur 667 µV übrig.
Falscher, deswegen meine Frage, woher diese Anforderung mit den 100mV kommt.
Schalte eine Diode parallel zum Shunt und mach den Shunt größer.
Bei hohen Strömen steigt die Spannung dann nicht über die Vf der Diode.
Warum muss man das überhaupt erkennen?
Normalerweise trennt man den Teil, der im Standby versorgt werden soll und mit einem Stützkondensator ausgestattet ist, mit einer Diode von der Restschaltung ab.
Ggf. noch einen Vorwiderstand vor den Stützkondensator, damit bei Wiederkehr der externen Versorgung dieser nicht zu viel Last erzeugt bis er wieder ganz voll geladen ist.
Wenn allerdings für die Datenhaltung auch die 100mV-Grenze gilt, dann geht das nicht (Drop an der Diode), ist aber m.E. auch falsch entwickelt.
Wenn man den Shunt mit einer Schottkydiode überbrückt, dann wird der Spannungsabfall auf ein paar 100mV begrenzt.
Die Schaltung findet sich gelegentlich in Multimetern um die Überlastung der mA Shunts zu verhindern.
Eigentlich sollte jede Schaltung die mechanisch/elektrisch zugaenglich
ist, bessere Ansetzpunkte haben, einen "Standby" zu erkennen.
Z.B. Traffic auf IO-Leitungen die Sensoren pollen...
Da muss man zur Not nur ein wenig mit dem Oszi herumstochern
um etwas passendes zu finden und dort dann hochohmig ein
Signal zur eigenen Verwertung abzugreifen.
Übrigens: Für beide Vorschläge reichten die Angaben aus meinem Eröffnungspost. Alle anderen Fragen, die ich nach und nach beantwortet habe, haben zu keinen weiteren Vorschlägen geführt.
Natürlich gebe ich Euch gerne nähere Infos, wenn ich sie selbst habe. Aber Kommentare wie "das sollte der Hersteller selbst machen" etc. helfen nicht weiter.
Die Idee mit der Diode kann man vielleicht weiter entwickeln. Ich könnte mir eine Ersatzschaltung mit Transistor und Op-Amp vorstellen, welche den Spannungsabfall auf die 100 mV oder noch weniger begrenzt.
Die Idee mit der Diode kann man vielleicht weiter entwickeln. Ich könnte
mir eine Ersatzschaltung mit Transistor und Op-Amp vorstellen, welche
den Spannungsabfall auf die 100 mV oder noch weniger begrenzt.
Aber gut, ich soll ja nicht auf den 100 mV herum reiten.
selbst wenn Du das Gerät in den "Standby-Modus" (in Anführungszeichen, da ja das Gerät keinen "Standby"-Betrieb kennt) bekommst: wie schaffst Du es, schnell genug bzw. unterbrechungsfrei wieder in den "Arbeitsmodus" zu schalten, wenn das Gerät wieder mehr Strom haben will?
Interessant wäre auch noch gewesen, ob das Gerät mit Gleich- oder Wechselspannung betrieben wird, und mit welcher Spannung, denn:
bei einem Gerät / einer Maschine mit 230V und im "Normalbetrieb" bis zu 15A würde ich mir wegen der 100mA "Ruhestrom" keine allzu großen Sorgen machen. Just my 2 cents. Aber Du wirst ja Gründe haben, eine "Standby"-Funktion zu implementieren.
Sobald Du die genaue Schaltung des Verbrauchers kennst, kannst Du dort leichter ansetzen. Dein Stütz-C wird allerdings keine unendliche Ladung haben, die bis Weihnachten reicht.
selbst wenn Du das Gerät in den "Standby-Modus" (in Anführungszeichen,
da ja das Gerät keinen "Standby"-Betrieb kennt) bekommst: wie schaffst
Du es, schnell genug bzw. unterbrechungsfrei wieder in den
"Arbeitsmodus" zu schalten, wenn das Gerät wieder mehr Strom haben will?
Ich stelle mir gerade vor, in welche Richtung sich die Diskussion entwickelt, wenn ich das Beantworten würde. Deshalb nimm es mir bitte nicht übel, wenn ich es offen lasse. Auch wenn Du es gut meinst, es ist ein anderes Thema.
Gibt es die Möglichkeit zu checken, ob die jeweiligen Ventile, ect. mit
Spannung versorgt werden?
Die Ventile sind die Hauptverbraucher, es gibt daneben noch weitere Aktoren. Die alle zu prüfen, um darüber einen Standby feststellen zu können, ist sehr aufwändig. Deshalb hatte ich mich auf eine Erkennung über die Stromaufnahme festgelegt.
Sobald Du die genaue Schaltung des Verbrauchers kennst, kannst Du dort
leichter ansetzen. Dein Stütz-C wird allerdings keine unendliche Ladung
haben, die bis Weihnachten reicht.
Mag sein, aber der Weg dahin ist unendlich schwer. Deshalb möchte ich über das äußere Verhalten gehen und da ist die Stromaufnahme zunächst die Lösung, die am wenigsten komplex ist.
Ich habe mir mittlerweile mit dem Vorschlag von Mike weitergemacht. Mit dem LTC6102 bekomme ich in der Simulation mit einem 3 mOhm Shunt ausreichend hohe Ausgangsströme hin, die eine zuverlässige Erkennung machbar erscheinen lassen. Es schaut gut aus!
Als nächstes werde ich es in der Praxis testen. Nochmal danke für diesen Tipp und natürlich auch die anderen von Euch!
Ganz so einfach wird es wohl doch nicht, wie einige oben schon schrieben? Wenn der Schlafzustand beendet wird, braucht Deine Schaltung ja plötzlich viel Strom, den Dein Stütz-C nicht liefern kann. Du solltest also den Strom schneller zuschalten, bevor die Schaltung aufgeweckt wird. :-)
Eine andere Methode währe ganz klassisch analog:
Leiter durch einen entsprechend ausgelegten Ringkern stopfen, gerne auch mehrmals. Dieser Kern sättigt sobald ein gewisser Strom überschritten ist. Die Sättigung kann man mit einer zweiten Wicklung erkennen.
Ist nicht ganz so genau wie die Shuntmethode, verursacht aber kaum Spannungsabfall und funktioniert auch für hohe Ströme.
