Effizientes 230V->5V Netzteil <250mW für periodischen Betrieb

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Autor
Effizientes 230V->5V Netzteil <250mW für periodischen Betrieb
Suche nach: netzteil (26255)

    







BID = 938603

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg
 

  


Ich würde gerne an ein paar Stellen im Haus (für's erste im Keller) ein paar Arduinos/AVRs mit Funkmodul verteilen um Luftfeuchtigkeit und Temperatur zu messen und gegebenenfalls einen Lüfter einzuschalten. Dafür hätte ich gerne eine effizientes Netzteil. Während der µC was zu tun hat und das RF-Modul sendet/empfängt werden um die 50mA (@5V) benötigt. Dann ist wieder für einige Zeit "Ruhe". Die genauen Intervalle habe ich noch nicht festgelegt, aber wenn alle 10s für 100ms etwas los ist, ist's schon viel.

Ich habe mir verschiedene Möglichkeiten angesehen:

* Kondensatornetzteil
Die fehlende Isolation wäre keine Problem, da die Schaltungen entweder in Unterputzdosen oder Gehäuse untergebracht sind (höchstens mit Lüftungsschlitzen für die Stationen, die etwas messen sollen). Mein Problem damit: braucht man die Leistung nicht für die Schaltung, wird sie trotzdem verbraten, ganz abgesehen davon, dass ein Kondensatornetzteil ansich nur wenige Prozent effizient ist. Bei <1% duty cycle ist das nicht akzeptabel.

* Trafo
Fällt wegen der Größe, den Verlusten bei Minitrafos und alle den zusätzlich enötigten Bauelementen flach.

* Batterien
Einerseits auch die Größe. Und außerdem würde ich die Schaltungen nach dem Einbau gerne "vergessen".

* Schaltnetzteile
Auch wieder die Größe, wenn ich z. B. von aus dem Gehäuse genommenen Handy-/USB-Ladegeräten ausgehe. Abgesehen davon brauch ich keine 1 oder 2A und die Stabilisierung bei niedriger Belastung ist oft unter jeder Kritik.

* fertige Module zur Platinen-Montage
Hier ist es meistens der Preis. Diese AC-DC-Konverter kosten gleich einemal 20€ pro Stück.


Mir ist klar, dass es eine dieser Lösungen werden muss (oder gibt's sonst noch was?). Aber welche würder ihr einbauen (oder habt bereits eingebaut)?

BID = 938605

Primus von Quack

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Beiträge: 7389

 

  

...Fernmeldeleitung verlegen, auf Funkmist verzichten und Zentralnetzteil für alles verwenden

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...geguckt wird mit den Augen, nicht mit den Fingern!

BID = 938606

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
braucht man die Leistung nicht für die Schaltung, wird sie trotzdem verbraten, ganz abgesehen davon, dass ein Kondensatornetzteil ansich nur wenige Prozent effizient ist.
Das ist nicht richtig.
Der Strom durch ein Kondensatornetzteil besteht i.W, aus Blindstrom, den du nicht zu bezahlen brauchst.
Verbraten wird nur das, was Wärme erzeugt, und ein vernünftiger Kondensator wird nicht warm.

Im Übrigen ist dort, wo die Messtechnik an ihre Grenzen stößt, die Wärmeentwicklung eines Geräts eine guter Anhaltspunkt für den tatsächlichen Energieverbrauch.


P.S.:
Zitat :
wenn alle 10s für 100ms etwas los ist, ist's schon viel.
Dann empfiehlt es sich den X-Kondensator so zu dimensionieren, dass in den 10s mit geringem Strom ein Elko auf vielleicht 25V geladen wird, der dann seine Energie während der 100ms an den 5V Spannungsregler abgibt und dabei auf 8..10V abfällt.

P.P.S.:
Da bei einem Tastverhältnis von 1:100 dafür ein Strom von 0,5mA rechnerisch ausreicht, könntest du den teuren X-Kondensator auch durch einen 220kOhm Widerstand ersetzen, und brauchtest dann wirklich nur 1mA*230V also 1/4W dem Stromnetz zu entnehmen.
Wenn du das auf zwei 100k Widerstände in L und N verteilst, bekommst du sogar einen gewissen Berührungssschutz gratis.

Auf ausreichende Spannungsfestigkeit des oder der Widerstände achten!


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 20 Sep 2014 17:00 ]

BID = 939005

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg

Ok, danke! Ich werde dann wohl ein Kondensator- oder sogar nur "Widerstands"-Netzteil bauen (hängt dann im Endeffekt vom wirklich benötigten Strom ab, wenn ich mal alles nach dem Netzteil zusammengebaut und programmiert habe).

Nur zum Verständnis: wenn ich die (in Wärme umgewandelte/zu zahlende) Leistung eine Kondensatornetzteils wissen will, nehme ich den Ausgangsstrom mal der Ausgangsspannung?
(mal einem Faktor etwas größer 1 für zusätzliche Verluste in Kondensator/Schutzwiderstand zur Strombegrenzung beim Einstecken usw.). Eingangsstrom ist zwar gleich Ausgangsstrom (wieder plus einigen Prozenten), auf Eingangsseite ist das meiste davon aber Blindstrom, weswegen die 230V für die Berechnung irrelevant sind.

Wenn ich den Strom nicht selbst in meiner "Last" verbrauche, verbrät ihn die Z-Diode, die man für's begrenzen der Spannung vor einem eventuellen Regler verwendet.


X-Kondensatoren sind zwar teurer, aber durch mein Zerlegen von Geräten, habe ich einige im Bereich von 150 bis 330nF (gut für 10 bis 20mA) herumliegen. Im jetzigen Fall zu viel, aber ich sehe, dass z. B. Pollin grade 33nF X1 für 0,10€ das Sück hat, oder 3,3nF X1 für 2,5Cent wenn ich gleich 800 nehme . Das schreckt mich nicht.

BID = 939010

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Nur zum Verständnis: wenn ich die (in Wärme umgewandelte/zu zahlende) Leistung eine Kondensatornetzteils wissen will, nehme ich den Ausgangsstrom mal der Ausgangsspannung?
(mal einem Faktor etwas größer 1
Genau so ist es.
Die EVU freuen sich übrigens über kapazitive Blindlasten, weil der Blindstrom in den Netzen vorwiegend induktiven Charakter hat, und sie den auf eigene Kosten, z.B. mittels leer mitlaufenden übererregten Generatoren, entfernen müssen.


Zitat :
Wenn ich den Strom nicht selbst in meiner "Last" verbrauche, verbrät ihn die Z-Diode, die man für's begrenzen der Spannung vor einem eventuellen Regler verwendet.
Ja, du solltest allerdings darauf achten, dass der Regler nicht selbst schon zuviel Strom verbraucht.
Die üblichen 7805 z.B. schlucken schon im Leerlauf 3..5mA und das ist hier zweifellos zu viel.



BID = 939047

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg


Zitat :

Ja, du solltest allerdings darauf achten, dass der Regler nicht selbst schon zuviel Strom verbraucht.
Die üblichen 7805 z.B. schlucken schon im Leerlauf 3..5mA und das ist hier zweifellos zu viel.


Oh, das ist natürlich ein guter Punkt. Arduino und RF-Modul haben beide jeweils schon einen Spannungsregler drauf. Ich hätte zwar dran gedacht, alle LEDs runter zu nehmen. Aber nur weil ich Arduino und RF-Modul in den "Schlaf" schicke, heißt das noch lange nicht, dass die Regler "Ruhe" geben.

50mW Standby (Annahme 5mA bei 10V vor dem Regler) würden mich jetzt nicht mehr so aufregen. Aber ein bisschen geht's mir auch um's Prinzip, da mich alle Geräte nerven, die unnötig Strom verbrauchen.

Die Arduinos sind Pro Minis, die nicht viel mehr sind als ein atMega mit Quarz und Stützkondensatoren (Ich programmier sie direkt mit ISP, da die auch keinen sonst Arduino-üblichen USB-zu-Seriell-Konverter drauf haben). Da kann ich strommäßig nichts mehr sparen. Aber die Regler wollte ich eigentlich nicht austauschen.

BID = 939052

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
ein bisschen geht's mir auch um's Prinzip, da mich alle Geräte nerven, die unnötig Strom verbrauchen.
Man kann natürlich auch sparen, koste es, was es wolle: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/TDA3664.pdf

Übrigens hat man früher seine 5V-Spannungsregler durchaus selbst gebaut. Das war weitaus billiger als die damals zudem noch schlecht erhältlichen Dreibein Regler zu verwenden.


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