Schaltung für 2 alternative Spannungsquellen

[Equinox]

Hallo,

 

ich habe Verbraucher, die ich über jeweils eine von 2 möglichen Spannungsquellen versorgen möchte (12V Gleichstrom). Die eine Spannungsquelle sind Akkus (die über eine kleine Solaranlage geladen werden), die andere ist ein 12V Netzteil, das ganz normal an einer Steckdose angeschlossen ist.

Die Idee ist die folgende: Ich messe mit einem Voltage/Current Bricklet die Spannung an den Akkus. Ist diese zu gering, soll automatisch auf das Netzteil umgeschaltet werden. Ist die Spannung an den Akkus wieder OK (weil die Sonne sie wieder aufgeladen hat), dann soll wieder auf die Akkus umgeschaltet werden.

Als Schalter würde ich ein Dual Relay Bricklet verwenden.

Dazu habe ich mir die Schaltung im Anhang überlegt.

Meine Fragen dazu:

[*]Kann man das so machen oder fliegt mir da alles um die Ohren?

[*]Fließt in der angegebenen Schalterstellung über die blaue Leitung Strom? Falls ja, schadet das der Spannungsquelle U1? Und falls U1 in diesem Fall das Netzteil ist, läuft dann unser Stromzähler (sollte natürlich nicht sein)?

[*]Würde es etwas ändern, wenn ich die Spannungsquellen nicht über den "Minuspol", sondern über den "Pluspol" an das Relais anschließen würde (wenn also die Spannungsquellen im Bild jeweils 180° gedreht wären)?

[*]Wäre es besser, wenn ich die Spannungsquellen komplett voneinander trennen würde, d.h. noch einen Wechselschalter nach dem Verbraucher einbaue (dort wo die blaue Leitung weggeht) und diesen dann synchron zum ersten Wechselschalter schalte?

[*]Kann man das besser/einfacher/sicherer machen?

 

Danke für eure Hilfe und sorry, falls das richtig blöde Fragen sind.

[FlyingDoc]

Wenn du deine Spannungsquelle so umschaltest, hast du beim Umschalten kurzzeitig keine Spannung/Strom am Verbraucher.

[Equinox]

Hallo,

 

das ist kein Problem, wenn ich kurzzeitig keinen Strom an den Verbrauchern habe.

[Nic]

Müsste sowas nicht auch über eine Akkuweiche oder Schottky-Diode zu regeln sein:http://www.conrad.de/ce/de/product/235032/

Der Schaltplan dort entspricht Deiner Zeichnung.

[AuronX]

Dann müssten die Akkus aber so ausgelegt sein, dass sie eine höhere Spannung liefern als das Netzteil, oder?

[Equinox]

hmm, das sehe ich auch so.

 

Aber bevor wir über Alternativen diskutieren, würde meine Schaltung grundsätzlich so funktionieren oder sollte ich das so auf keinen Fall machen (siehe meine Fragen oben)?

[Nic]

Ja, bei der Weiche gewinnt die größere Spannung.

Wir hatten hier mal im Forum eine ähnliche Anfrage:

http://www.tinkerunity.org/forum/index.php/topic,705.msg4461.html

[Equinox]

Ja, aber da wurde auch keine "richtige" Lösung gefunden 

Ich würde das schon gerne möglichst mit Tinkerforge-Bauteilen lösen. Aber wie gesagt, bevor es um Alternativen geht, würde mich interessieren, ob irgendwas gegen meine vorgeschlagene Schaltung spricht, d.h. die Antworten auf meine 5 Fragen.

[Nic]

Warum sollte die genannte Vorrangschaltung nicht eine Lsg. für den Threaderöffner gewesen sein ?

Warum nimmst Du zum Messen nicht das günstigere Analog In ?

Was werden die Verbraucher max. an Strom ziehen ?

Warum das DualRelay ? Das QuadRelay https://www.tinkerforge.com/de/shop/bricklets/industrial-quad-relay-bricklet.html bietet zur Sicherheit galvanische Trennung. Schaltet aber max. nur 1.2A@30V.

[Equinox]

Hallo,

 

im Moment ziehen die Verbraucher ca. 1,5A, sollte aber "erweiterbar" bis ca. 3A sein.

Mir geht es im Moment nicht darum, welche Bauteile alternativ verwendet werden könnten, sondern zunächst nur darum, ob diese Schaltung so funktioniert oder ob es Gründe gibt, dies nicht so zu machen (weil es z.B. gefährlich ist oder ich dadurch meine Verbraucher oder Spannungsquellen schädige oder gar zerstöre), also um die Antworten auf meine ursprünglichen 5 Fragen. Kennt sich jemand damit aus und kann mir eine klare Antwort darauf geben?

Vielen Dank schon im voraus!

[jan]

Ja, es würde funktionieren.

[Equinox]

super, vielen Dank!

 

Wie sieht es aus: Fließt da Strom über die blaue Leitung?

[jan]

nur wenn du "nach links" schaltest

[Equinox]

na das hört sich doch gut an , vielen Dank!

 

Gibt es außer dass beim Umschalten kurz der Strom weg ist noch weitere Nachteile? Gibt es eine einfache Möglichkeit, dies zu verhindern? Andere Verbesserungsvoschläge?

[AuronX]

Ich habe keine Ahnung, aber ich werfe mal eine Idee in den Raum:

 

Ein Kondensator (ausreichend groß, je nach Verbraucher) zwischen Schalter und Verbraucher.

[Equinox]

An einen Kondensator habe ich auch schon gedacht, allerdings hätte ich ihn parallel zu den Verbrauchern geschaltet.

Ich bezweifle aber, dass es einen Kondensator gibt, der bei 12V genügend Kapazität hat, um die Spannung einigermaßen aufrecht zu erhalten, und wenn es ihn gibt, dann ist er vmtl. sehr teuer.

[Equinox]

Eine einfache Möglichkeit wäre, den Wechselschalter durch zwei "normale" Schalter zu ersetzen (für jede Spannungsquelle einen) und dann beim Umschalten zuerst die neue Spannungsquelle einzuschalten, kurz zu warten, und dann die alte abzuschalten.

[AuronX]

Dann brauchst du vermutlich Dioden, damit der Strom nicht in Richtung der Quelle fließt...

 

Allerdings sind wir dann schon sehr nah bei der Lösung die nic vorgeschlagen hat. Mit dem Unterschied, dass du hier selbst zwischen den Quellen umschalten kannst und das nciht implizit über die SPannung tust.

[Equinox]

Hmmm, ist das nicht einfach eine Parallelschaltung von Spannungsquellen in der kurzen Zeitspanne, wenn beide Schalter "an" sind? Das sollte doch kein Problem sein, oder?

Die implizite Umschaltung über die Spannung hat natürlich auch was. Ich befürchte aber, dass dies nicht richtig funktionieren wird, da die Spannung über das Netzteil in 90% der Zeit wohl über der der Akkus liegt. Damit hätte ich praktisch ständig "Netzbetrieb". Abgesehen davon juckt es mich in den Fingern, sowas zu programmieren (und damit die Kontrolle darüber zu haben). Wenn das automatisch geht, ist es ja langweilig

[AuronX]

Dachte mir schon, dass es ein wenig um das "selbermachen" geht.

 

Ich weise nochmal auf meine geringen elektrotechnischen Kenntnisse hin, aber meines erachtens passiert für die Zeit in der beide Quellen aufgeschaltet sind folgendes:

 

Die Quelle die die höhere SPannung hat legt bei der andern Quelle diese Spannung an. Am Ende bedeutet das, dass für diesen Moment die kleinere Quelle ein Verbraucher mit sehr geringer Spannung (halt die Differenz aus beiden Spannungen) wird. Also vermutlich würde das Netzteil entweder kurz die Akkus mitladen oder die Akkus würden ins Netzteil einspeisen...

 

Die echte Frage ist halt, ob das ein Problem ist, insbesondere wenn man die kurze Zeit bedenkt. Vielleicht ist das aber auch gar nicht richtig was ich schreibe... ist ja schließlich Elektrotechnik ^^

[Equinox]

Ja, Elektrotechnik ist auch nicht mein Spezialgebiet (sonst würde ich ja auch hier nicht solche Fragen stellen).

Es kann schon sein (und ist nach meinen geringen Kenntnissen auch wahrscheinlich), dass wenn beide Spannungsquellen "aktiv" sind und diese dann natürlich unterschiedliche Spannungen haben, irgendwelche "Ausgleichsströme" fließen. Aber da eine Parallelschaltung von Spannungsquellen nichts Außergewöhnliches ist, gehe ich davon aus, dass das kein Problem ist. Wenn sich jemand damit auskennt, lass ich mich gerne belehren!

Ich denke aber, dass ich mit dem Wechselschalter starte und hoffe, dass die kurze Unterbrechung meine Verbraucher nicht stört.

[AuronX]

Was für Verbraucher hast du denn eigentlich? ^^

[Equinox]

Es sind Ventilatoren, genauer gesagt PC-Lüfter, die an einem PC-Lüftungsregler angeschlossen sind und ein Step-Up Konverter, der mir die Spannung leicht erhöht.

Außerdem hängt noch ein Funkschalter dazwischen (der noch aus Vor-Tinkerforge-Zeiten stammt, den ich aber (noch) nicht entfernen möchte).

Also:

- 1 Step-Up Konverter

- 1 Funkschalter

- 1 Lüftungsregler

- 5 Ventilatoren

[P4trick]

Hey,

 

so etwas wie du es bauen möchtest, habe ich auch schon mal gesucht- und leider nicht gefunden. Daher werde ich mir so etwas auch mal bauen müssen.

 

Hintergrund:

Ich habe im Keller meine TK-Anlage, Fritzbox, paas switche und nen kleines NAS- also meine gesammte Netzwerktechnik.

Zusätzlich noch eine kleine USV, die bei kurzen Stromausfällen puffern soll und um den Verbrauch zu überwachen. Die Gesammte Technik zieht etwas 48- 55 Watt.

 

Meine Überlegung war, die Batterie der USV Immer über Solarzellen zu laden, und nur auf Netzbetrieb umzustellen wenn die Solarzellen nicht genug Leistung bringen.

 

Ich hatte überlegt zum einen Spannung und Strom der Solarzellen in Richtung der Batterie zu überwachen und zum anderen  Spannung und Strom der Bleibatterie in Richtung USV- Elektronik zu überwachen. Fällt die Leistung der Solarzellen unter ein bestimmtes Niveau oder die Leistung der Batterie lässt nach, wird per Relais auf Netz umgeschaltet.

 

So war meine grobe Überlegung, wie genau aber das ganze realisiert werden kann, darüber habe ich mir noch keine Gedanken gemacht.

 

Vielleicht kann man sich da ja gegenseitig etwas "unter die Arme greifen" ?

 

Gruß

Patrick

[Equinox]

Hi,

 

yep, das hört sich ähnlich an wie bei mir, wobei bei dir vmtl. wirklich  die Stromversorgung nie unterbrochen werden sollte. Aber da du ja eine USV dran hast, sollte das gehen.

Allerdings habe ich etwas Bedenken, ob sich dieser Aufwand bei dir lohnt. Bei einer Leistung von 48W-55W darf die Sonne nicht lange weg sein oder du brauchst ordentliche Akkus dahinter. Ich befürchte deshalb, dass du (übers Jahr gesehen) wahrscheinlich mindestens 75% Netzbetrieb hast.

Wenn es bei dir aber auch ums "Basteln" geht, dann ist es natürlich was anderes