Ideale Stromlösung?

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Hallo allerseits.

    Ich bin relativ neu in dem Raspberry Pi Thema und habe schon einiges gelesen.
    Also bitte nicht sofort meckern, wenn meine Fragen diffus erscheinen. Wenn irgendetwas an diesem Thread nicht in Ordnung ist, gebt mir bitte einen Hinweis.

    Für eine Art Verein möchte ich eine alte Zuttrittskontrolllösung ersetzen. (Nein, keine kommerzielle Interessen, es ist ein Hobby...)

    Dafür gibt es in einem Baucontainer 5 Kassenfenster nebeneinander.

    An jedem Fenster soll ein Pi3 mit Spannung versorgt werden.

    Ein sechster Pi steht im Hintergrund des Containers.

    Ob die Vernetzung über WLAN klappt oder per Kupfer realisiert werden muss, steht noch nicht fest...

    Ich möchte eine zentrale Spannungsverorgung für die PIs aufbauen.
    Also unter der Tischplatte vor den Kassenfenstern soll ein Brüstungskanal laufen, der die Versorgungstechnik (Spannung und LAN) enthält.

    Um Ausfallsicherheit bei Stromausfall zu haben, soll ein 230V/12VDC Netzteil über Leiterquerschnitt 4mm² im Ring gelegt die Spannung zu jedem der Fenster führen, an dem noch parallel noch eine Autobatterie hängt. Der Ring erhöht den Querschnitt und sollte so den Spannungsfall auf zu erwartende 10 m Leitungslänge minimieren. Soll sozusagen ein Spannungs-Backbone sein.

    An jedem Fenster soll ein Abgriff der 12 V erfolgen.
    Sicherung--> Spannungswandler 12VDC/5,1VDC--> Sicherung--> Einbau-USB Buchse--> HOCHWERTIGES USB-Kabel mit AWG 20 Stromadern--> Raspberry Pi3

    Den Shutdown des gesamten Systems stelle ich mir folgendermaßen vor: Dash-Button (oder ähnliches).
    Wenn der Button gedrückt wird, senden der sechste Pi allen Pis vorne am Fenster per LAN/WLAN den shutdown Befehl.
    Nach 3-5 Minuten fährt sich der sechste Pi selber runter. Wenn der Pi runtergfahren ist, soll per Timer, Funk/WLAN/Bluetooth ein Relais betätigt werden, welches die Spannungsversorgung zum Netzteil trennt.


    Nun die Fragen:
    - Wo finde ich ein gutes 230/12VDC Netzteil, an das ich ggf. noch eine Autobatterie anschließen kann?
    - Wo finde ich für den PI3 geeignete DC/DC-Konverter von 12VDC auf 5,1VDC bei entsprechender Leistung?
    - Welche Sicherungsautomaten (12V und 5v-Seite) sind zu empfehlen, die man auch in den Brüstungskanal einbeuen kiönnte?
    - Kennt jemand gute USB-Buchsen, die einen großen Leiterquerschnitt auf den Strompolen bieten, und die man in eine Fläche (Seite
    des Brüstungskanals) einbauen kann?
    - Wo bekomme ich wirklich gute USB-Kabel 1-1,5m, die den Strom auch wirklich gut zum Pi3 transportieren?

    - Wie könnte ich das oben skizzierte Runterfahr-Szenario realisieren?


    Sollte ich besser auf 12VDC oder auf 24VDC gehen?
    Macht es eventuell doch Sinn, nicht die 12 VDC sondern die 5VDC direkt auf den Versorgungsring aufzulegen?


    Vielen Dank für´s Lesen bis hier. Ich bin sehr gespannt über eure kreativen Rückmeldungen und würde mich sehr freuen, hier viel zu lesen.

    Liebe Grüße

    McNugget2000

  • Hallo,

    die wohlwollendste Beschreibung währe unausgegohren. Du willst 6 Raspis im Verbund betreiben für einen Baucotainer und fragst nach der Stromversorgung ??

    Das schreit geradezu nach " Ich würde gern Geld verdienen, währe doch gelacht, wenn sich nicht ein paar Deppen finden, die mir die Arbeit machen"

    Ich glaube icht, das das klappt.

  • Aro: Deine Einschätzung halt ich vor etwas übereilt:
    Es wäre durchaus denkbar (darüber lässt sich der TO nicht aus), dass jeder der RasPis einen Monitor ansteuert und ggf. sogar eine Tastatur hat... und somit eine kleine "Station" ist, die interaktiv von einem Anwender bedient wird.

    @TO:
    12V Ringleitung + Step down ist ok bei 10m, mehr erhöht den Wirkungsgrad der Wandler nur wenig (Wandler 8-30V/5V gibt es im Internet "wie Sand am Meer" und kosten meist nicht viel (1-3€/Stück)
    230/12 Wandler, die mit einer Stützbatterie versehen werden können, hab ich bisher noch nicht gesehen, vielleicht kann man da ein 12V Solarreglermodul "missbrauchen" ?

    Wozu Sicherungsautomaten auf der 12V Schiene?
    Wenn es wirklich eigensicher sein soll, dann entweder eine Schmelzsicherung (flink) als Grundschutz und ggf. eine elektronische Sicherung (einstellbar) / RasPi bzw. 12V-Abgriff (Beispiel: https://www.elv.de/Elektronische-…26/detail_34247)
    Kann man aber auch selber bauen für weniger Geld.

    Willst du USB oder Strom oder beides?
    Wenn du nur den Strom willst, dann nimm Hohlstecker/Buchsen + Adapter auf USB (ggf. selber löten) oder Adapter auf die GPIOs (auch selber machen). Dabei kannst du den Querschnitt gleich selber festlegen (Kabelfrage)

    Wenn du 'eh einen Kabelkanal hast, bietet sich Ethernet an, ist stabiler als WLAN... Den Switch musst du noch besorgen....

    Ansonsten hört sich dein Projekt recht ambitioniert an... (!) :)

  • Man kann ggf. Ein 12V Akkuladegeraet als Stromversorgung und zum Stützen der Autobatterie nehmen. 5A sollte reichen. Aber ob das eine gte Lösung für den Dauerbetrieb ist? Wie wär es mit einem Solarmodul auf dem Containerdach?

  • Aro: Schade, dass du es so siehst. Ich verdiene keinen Cent damit; es ist ein Ehrenamt in einem Verein.
    Wenn ein kommerzielles Interesse vorläge, hätte ich sicher nicht so günstige Hardware wie den Pi verwendet. Aber er bietet mit für mein begrenztes Budget eine passende Leistung und hat vden Vorteil, dass man noch über JAhre hinweg geeignete Ersatzteile bekommen wird.

    Zentris: (TO = Topic-Opener??). Es ist, wie Du es sagst. die Pis an den Fenstern erhalten ein Smatipi-Gehäuse, einen RFID-Mitgliedskartenleser und den offiziellen 7" Touchscreen. Alles soll spannungsmäßig pro Platz über den micro-USB-Port gespeist werden.
    Das mit demSolarreglermodul werde ich noch mal verfolgen. Die Sicherung soll die einzelnen Step-Down-Wandler absichern und danach eben noch ein eine SIcherung für den Raspberry Pi. Habe Angst, dass das im Kanal zu heiß wird.

    Ich möchte die PIs über USB nur mit Strom versorgen. Das soll aber möglichst auch durch einen Laien aufgebaut werden können. Daher stelle ich mit pro Platz einfach eine USB-Busche vor, die mit dem Pi verbunden wird. Ich möchte möglichst auf fertige Standardkomponenten zurückgreifen, die jeder einfach nachbestellen kann, wenn z.B. mal ein Kabel defekt ist. Es soll möglichst wenig "gebastelt" werden.
    Über den GPIO möchte ich nicht speisen, da ich gerne die Sicherheitsfunktionnen hinter dem USB-Eingang nutzen möchte.

    OK. Ethernet Doppeldose an jeden Platz. Kleinen Schrank mit Switch fest in die Ecke bauen. Dann sollte das ok sein.

    Ambitioniert??? Wie genau gmeint?? ;)

    wend: So in der Art hatte ich es gedacht. Das muss nur eine Woche im Jahr funktionieren, den Rest der Zeit wirtd die Anlage nicht genutzt. Wenn es genutzt wird, muss es aber eben maximal gegen Ausfall gesichert werden.
    Momentan werden alte Notebooks verwendet, die alle noch selber einen Akku haben, falls mal der Strom ausfällt. Aber wie gesagt, die sind alt und die Akkus sind auch nciht mehr prickelnd.


    VIELEN DANK für die Antworten bis hier. Ich würde mich sehr über noch mehr Input freuen.

    McNugget2000


  • Zentris: (TO = Topic-Opener??).

    Ich kenne das eher als "Thread-Owner", aber passt schon :)


    Das mit dem Solarreglermodul werde ich noch mal verfolgen. Die Sicherung soll die einzelnen Step-Down-Wandler absichern und danach eben noch ein eine SIcherung für den Raspberry Pi. Habe Angst, dass das im Kanal zu heiß wird.

    War nur so eine Idee...
    Fertige 5/12V Sicherungsautomaten kenne ich nicht (vielleich andere?)... eine Schmelzsicherung ist als wirksamer Schutz zu träge (nur bei Leitungskurzschlüssen wirksam...)

    Warum sollte es im Kanal zu heiss werden?
    Mal kurz überschlagen: Wenn jeder RP 2A (bei 5V) saugt (incl. der angehängten Screens usw.) macht das bei 5 RPs 10A auf der 5V-Seite.
    Bei einem angenommenen Wirkungsgrad der Wandler von 80% (sind eigendlich besser, die Teile) kommen auf der 12V Seite:
    5 / 12 = 2*1,25 / x ==> x = 2 * 1,25 * 5 / 12 ==> rund 1A (12V) * 5 RP ==> 5A (12V Seite)

    Bei einer Ringspeisung verteilt sich der Strom, so dass dieser Strom lediglich unmittelbar am Einspeisepunkt auftritt.
    Als Querschnitt für die Ringleitung würde ich 2,5mm2 Kupferleitung nehmen (Platz hast du im Kabelkanal ja).

    Der Gesamtwiderstand des Kabels liegt mit Kupfer (spez. Widerstand = 0,01786 Ohm*Querschnitt/Länge) und gerechneten 20m Kabellänge (doppelt -Hin und Rückleitung) bei 0,14 Ohm, der max. Spannungsabfall also U=I*R = 5 * 0,14 = 0,7V
    (Die Rechnung ist insofern nicht exakt, das der max. Strom ja nicht in jedem Leitungssegment fließt, der Einfacheit halber liefert diese Rechnung aber einen Wert, der zu hoch liegt, in der Realität ist das also wesentlich entspannter - und genügt für den 1. Überblick).

    Die entstehende Verlustleistung am Kabel berechnet sich nach P = U * I = 0,7 * 5 A = 3,5W Verlustleistung im Kabel (diese Leistung entsteht im Kabelkanal auf die gesamten Länge verteilt...):
    Mit 3,5W auf 10m wird das Kabel sich kaum erwärmen (ich finde jetzt die Formel nicht, womit man das Berechnen kann, sry...)


    Ich möchte die PIs über USB nur mit Strom versorgen. Das soll aber möglichst auch durch einen Laien aufgebaut werden können. Daher stelle ich mit pro Platz einfach eine USB-Busche vor, die mit dem Pi verbunden wird. Ich möchte möglichst auf fertige Standardkomponenten zurückgreifen, die jeder einfach nachbestellen kann, wenn z.B. mal ein Kabel defekt ist. Es soll möglichst wenig "gebastelt" werden.
    Über den GPIO möchte ich nicht speisen, da ich gerne die Sicherheitsfunktionnen hinter dem USB-Eingang nutzen möchte.

    Ok, verstehe ich.
    USB-Kabel/Stecker sind elektrisch gesehen allerdings schlechter als eine ordentliche Hohlbuchse/Stecker-Kombination... aber sei es drum..
    Keine GPIO-Speisung - ok, verstehe ich auch...


    OK. Ethernet Doppeldose an jeden Platz. Kleinen Schrank mit Switch fest in die Ecke bauen. Dann sollte das ok sein.

    Belüftungsöffnungen nicht vergessen, der Switch + das eventuell dort ebenfalls verbaute Netzteil für die RPs machen Wärme..


    Ambitioniert??? Wie genau gmeint?? ;)

    Naja:
    Es ist eben ein Aufbau, noch dazu in der rauhen Umgebung eines Baucontainers und der Anforderung der Zuverlässigkeit, der eben mal eine gewisse Herausforderung darstellt: In der Bastelecke was zum fliegen zu bekommen ist etwas anderes als es im realen (Dauer)Einsatz (und noch dazu u.U. in Laienhänden) zuverlässig hinzustellen...
    Der "kleine" Unterschied wird gern übersehen bzw. gering geschätzt...

  • Vielen Dank Zentris!

    Baucontainer trifft es nicht ganz ist schon etwas weniger raue Umgebung. Aber ich möchte lieber eine Stufe sicherer gehen, als es muss, um im Falle des Falles Reserven zu haben.

    Noch mal allgemein gefragt: Kann ich die Autobatterie nicht einfach in den Sekundärkreis des Netzteils einschleifen?

    Mit zu heiss im Kanal meinte ich eher die Step down Konverter also jetzt direkt die Leitungen. Zudem sollte doch wohl jeder Abgriff am 12V Backbone angesichert werden (Selektivität, etc), oder sehe ich da was falsch?

    Welche Regler sind denn für meine Anwendung zu empfehlen?

    Hat jemand Erfahrung mit USB-Kabeln?

    Weiss irgendwer, woher ich USB Einbaubuchsen bekomme, die ich idealerweise per Klemme (Stromadern) anschliessen kann? Ich würde die dann seitlich in den Brüstungskanal bauen. Oder gibt es gar welche, die man in eine Gerätedose einbauen kann?

    Vielen Dank schon mal.

    DIe Aussagen bis jetzt helfen mir schon ganz gut.

    Gruss

    McNugget

  • Da ich erst heute Abend/Nacht wieder was dazu schreiben kann:
    Hast du schon mal selbst gesucht?
    Ich habe dir nun jede Menge Stichworte gegeben, die mit Hilfe der Suchmaschine deiner Wahl mehr Ergebnisse liefern als du jemals anklicken können wirst.

    Sry, ist nicht böse gemeint, aber wenn du mehr Beratung brauchst, solltest du mich (oder jemand anderes) buchen, ich liege mit ca. 80€/h im mittleren Bereich :)


  • ALso bei mir ist es noch nie auf den Unterschied zwischen 5.1V und 5.0V angekommen. Ich finde die Sache hier etwas seltsam. Seid Ihr sicher, dass Ihr Eure Energie in die richtige Rchtung investiert?

    absolut bei dünnen Kabeln die einen eigenen Spannungsabfall verursachen.
    Klar gehts auch mit 5V nur ist dann jeder weitere Spannungsabfall zum PI wegen dünnster Kabel halt kritischer.

    Bei bis zu 2,5A für den PI3 zählt jedes mOhm weniger oder jede 100mV mehr.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)


  • Ich habe bereits Stunden gesucht. aber irgendwie war das Ideale noch nicht dabei. Vielen Dank für Deine Antworten.
    Was ist von solchen Teilen zu halten? Leider liefern die nur 5V und nicht 5,1V.

    5V sollten reichen, wichtig sind kurze Kabel zw. dem Wandler und dem RasPi mit ausreichendem Querschnitt...

    ??

    Bzgl. Shipping etwas merkwürdig....

    Kenn ich nicht, von der Bauform sicherlich nicht schlecht, datenmäßig zunächst i.O., wie sich das Teil wirklich verhält - keine Vorstellung.

    Ich setzte diese Teile https://www.amazon.de/LM2596-Schaltreglermodul-DC-DC-verstellbarer-Abw%C3%A4rtswandler/dp/B009P04YTO/ref=pd_lpo_107_lp_t_4?_encoding=UTF8&psc=1&refRID=WSQ6Y5JVC3VXDZQWF66V&tag=psblog-21 [Anzeige] ein, über den Spindeltrimmer ist die Spannung fein einstellbar, bis 1,5A bisher keine Probleme (RasPi B+ headless dran).

    Über den Amazon Link sind noch mehr dieser Teile (teilweise auch mit Kühlkörper) zu finden, wenn es billiger sein soll, hat der Chinese die auch...

    Bin gestern nicht mehr zu gekommen (heute ist auch sehr knapp mit der Zeit...)

  • Hallo. Noch mal ein paar Fragen...

    Ist so etwas eine Überlegung wert?

    https://www.amazon.de/Yeeco-Spannungsregler-Volt-Ampere-Wandler-Einstellbar-LED-Voltmeter-Anzeige/dp/B016B9DR30?th=1&tag=psblog-21 [Anzeige]


    Wie hoch darf ich die Spannung vor dem Raspi3 drehen, was fangen die internen Schutzschaltungen ab?

    Wenn ich auf 5,5-6 Volt hochdrehe, kann ich den Spannungsfall auf der dünnen USB-Zuleitung doch kompensieren, so dass 5V ankommen, oder?


    Gruß

    McNugget

    Einmal editiert, zuletzt von McNuget2000 (28. Februar 2017 um 16:26)


  • Bei 6 Pi würdest du davon aber 3 Stück brauchen, die Dinger liefern nur maximal 5 A...

    Wie wäre es mit diesem Schaltnetzteil (75W / 5V / 15A)?

    Jeder Raspberry bekommt eines dieser Geräte. Das sollte dann genug Leistungsreserve bringen. ;)

    Wie bereits gesagt, alle Einzelgeräte werden über eine Ringleitung mit 24VDC gespeist, die akkugepuffert wird. An diese sollen 6 dieser DC/DC-Wandler gehängt werden.

  • Ich glaube, die Ziele für dieses Projekt sind reichlich skurril gesteckt.
    Das Ganze ist doch fest installiert, oder? Warum verlegst du dann nicht ganz einfach ein 230V Stromnetz mit vernünftigen Sicherungen und Fehlerstromschutzschalter und schließt jeden Pi über ein ordentliches Netzteil direkt an? Zumal du ja, wenn ich es richtig verstanden habe, ohnehin noch Kartenleser und Monitore brauchst, die evtl. extra mit Strom versorgt werden müssen.
    Das Stromnetz sicherst du mit einer handelsüblichen USV ab! 6 Pis * 5V * 2,5A = 75 Watt (absolutes Maximum) - da rettet dich eine 150 € USV mindestens ne knappe Dreiviertelstunde über die Zeit.
    Fertig!
    Und wenn du es ganz wild treibst, hängst du an die Steuerung der USV noch einen Notstromgenerator.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

    Einmal editiert, zuletzt von Gnom (9. April 2017 um 02:10)

  • Hallo Gnom.

    Vielen Dank für Deinen Kommentar.
    Die Rahmenbedingungen sind skurril. Das gebe ich zu.
    Ich kann deine Einwürfe gut verstehen, und habe lange nachgedacht. Auch dein Lösungsansatz war eine Option.

    Aber:
    Die Leitungen werden in einem Schiffscontainer fest installiert.

    Dieser ist jedoch nur eine Woche im Jahr in Betrieb.

    Da ich die Elektronikkomponenten (Bis auf die DC-DC-Konverter) die 51 Wochen außerhalb des Containers lagere, ist eine 230V USV eher nichts für mich, da würden sich die Akkus sehr schnell selber entwerten.
    Sollte über´s Jahr ein Konverter sterben... 12 Euro Schaden, so what..


    Da ich die Möglichkeit habe, mir jedes Jahr wieder frische 12V Autobatterien zu leihen, gehe ich nun auf 24V.
    Das Ladegerät mit dem ich quasi im Betrieb an den Batterien vorbei speise, kann ich besser über´s Jahr einlagern, als irgendetwas mit Batterien.

    Kartenleser und Monitor werden über den Raspbery PI mit versorgt. (sollten zusammen unter 600mA liegen)
    Daher reicht mir 1 ordenlicher USB-Stromport pro Platz.

    Rein rechnerisch habe ich mit dieser Lösung mindestens 6 Stunden Zeit, bis die Batterien leer sind.
    Das ist für meinen Fall sehr wichtig, da ich eventuell nicht innerhalb von 2 Stunden eingreifen kann und niemand mit technischem Hintergrund vor Ort ist.
    (Natürlich sehe ich eine akustische Alarmierung vor und gebe meine Telefonnummer raus.)


    Das einzige, was mich jetzt noch nervt, ist, dass ich in den 51 Wochen Ruhezustand des Containers ab und an mal die SD-Karten der einzelnen Pis wieder mit Strom versorgen muss, damit ich dort keinen Datenverlust erleide.
    Können die eigentlich Schaden nehmen, oder entstehen nur Datenausfälle? Sonst könnte man kja immer kurz vor der Betriebswoche ein neues Image drüberschrieben und alles ist gut.
    Ich denke, über kurz oder lang werde ich auf USB-Sticks umsteigen, die lassen sich monatlich eleganter an den Rechner stecken.

    Es ist eben sehr schade, dass:
    a) die PIs (oder mehr die SD-Karten) sehr empfinddlich auf Spannungsausfälle reagieren,
    b) Die PIs keine RTC haben.

    Gruss

    McNugget


  • ......Das einzige, was mich jetzt noch nervt, ist, dass ich in den 51 Wochen Ruhezustand des Containers ab und an mal die SD-Karten der einzelnen Pis wieder mit Strom versorgen muss, damit ich dort keinen Datenverlust erleide......

    könntest du das erklären?

    seit wann brauchen SD Strom gegen Datenverlust?

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Die Speicherung der Daten in Flash-Speicher wird über kleine Kondensatoren vollbracht, welche hochohmig im Substrat eingebettet vorliegen.
    Diese werden im normalen Betrieb ab und zu aufgefrischt, ähnlich wie bei RAM, aber nicht so oft.

    Lagert man USB-Sticks, SSD-Platte oder auch (Mini)SD-Karten über längere Zeit (wobei da die Hersteller keine Infos geben, wie lange ihre Flash-Speicher die Daten halten können), so wird die Ladung dieser Kondensatoren abhängig von Dauer und Lagertemperatur allmählich abnehmen (Leckströme).

    Je nachdem, ob nun ONE-Level oder Multi-Level-Cells verwendet werden, wird die Lagerdauer unterschiedlich sein, bis die ersten Bit-Kipper auftreten (ONE-Level-Cells sind robuster).

    Das die SD-Karte nach einem Jahr keine gültigen Daten mehr hat, bezweifle ich mal... aber nach 10 Jahre dürfte da so einiges kaputt sein...

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