USV Schaltung

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  • Hallo,

    meine Frage ist ob es möglich ist einen Schaltung zu bauen die wie eine USV arbeitet nur mit Sicherheitsfunktionen ?

    Damit meine ich eine Schaltung mit 2 Stromquellen:
    Input A: Netzteil (Standart)
    Input B: Akku (Für Notfälle)

    und 1 Ausgang zum Raspi.
    Die Schaltung sollte immer den Strom vom Netzteil (Input A) nehmen und damit das Raspi versorgen.
    Sollte Input A ausfallen sollte sie "unterbrechungsfrei" zu Input B umschalten.
    Und sollte der Akku (Input B) unter 10-15% fallen den Raspi ausschalten.

    Wenn Input A wieder geht sollte der Akku (Input B) geladen werden und ab ca 50% Ladung auch das Raspi wieder hochfahren lassen.

    Die jeweiligen % angaben sollten eventuell Regelbar sein. Desweiteren sollte 1 LED pro Input Anzeigen welche Quelle verwendet wird. Und optimal wäre es dann noch wenn man diverse Infos (Akku Stand, Welche Quelle genutzt wird) im Raspi auslesen kann.

    Ich hoffe ich habe mich verständlich ausgedrückt :)

    Ist das machbar ? Wenn ja wie ?

    Danke

  • Machbar ist das und bis zu Deinen Wünschen mit den Kapazitätsständen auch einfach.

    Einfache USV:

    Netzteil mit 13,8Volt
    Bleigel-Akku 12V
    Spannungsregler 5Volt, am besten ein Schaltregler um nicht unnötig Strom zu verheizen

    Bleigel-Akkus können es ab ständig mit einer Konstantspannung geladen zu werden. Also kann man einfach den Akku an das Netzteil hängen und den Pi ann über den Spannungsregler versorgen. Wenn der Strom ausfällt wird der Pi übergangslos aus dem Akku weiter versorgt.

    1. Komfortstufe: Zwischen Akku und Spannungsregler kommt noch ein Batteriewächter der den Pi hart abschaltet bevor der Akku tiefenentladen wird

    2. Komfortstufe: Statt des Batteriewächters wird ein Microprozessor (z.B. AVR oder PIC) eingesetzt der die Spannung überwacht und dem Pi ein Steuersignal zum Runterfahren gibt

    3. Komfortstufe: Der Prozessor mißt auch noch Lade- und Entladestrom und berechnet darüber die Kapazität und erzeugt die Steuersignale für Hoch und runterfgahren und LED-Anzeige. Das währe die von Dir gewünschte Lösung.

    Teure Lösung: APC-USV mit Überwachungsprogramm

  • Ja sicher, Für welchen Prozessortyp denn?
    (Ich entwickel nur für AVRs)
    Mit welcher Entwicklungsumgebung arbeitest Du?
    Was hast Du sonst noch am Pi, sind I2C-Bus oder die serielle Schnittstelle frei ?
    Welche Genauigkeit hättest Du gerne?

  • Also du kannst alles selber aussuchen es gibt kein wirckliches Preis limit sollte aber die möglichst günstigste Lösung sein. Da ich das 25 mal machen muss...

    Entwicklungsumgebung ist auch egal da ich viel Sprachen (mehr oder weniger gut) kann.
    Der Pi ist nur Pi nicht auser 1 Lan kabel und 1 USB Port belegt, alles ander ist frei.

    Genauigkeit muss nicht genau sein, wenn du das mit den Strom ausrechen meinst das kannst du ungenau machen da ich da selber mich spielen will.

  • Das währe mein erster Ansatz um sowas zu entwickeln: USV-Entwurf als Eagle Schaltung

    Ein Netzteil mit etwa 14Volt läd den Akku über eine Diode, ein AtMega88 mißt die Spannungen und den Akkustrom.
    Ein Schaltregler mit LM2576 macht die 5Volt für den Pi mit maximal 3A. Auch hier werden wieder Spannung und Strom gemessen.
    Die Anbindung an den Pi erfolgt über die serielle Schnittstelle und eine Steuerleitung zum runterfahren. Dafür muß auf dem Pi noch eine kleine Software laufen die den Pin überwacht.
    Zusätzlich mißt der Prozessor noch die Spannung am RX-Pin um zu erkennen ob der Pi läuft.
    Über den Schaltregler wird der Pi ein und aus geschaltet, dafür ist ein Taster vorgesehen.
    Zur Statusanzeige gibt es drei LED und einen weiteren Taster.
    Mit ein bis zwei Spannungsmessungen mehr könnte man sich die INA138 Messverstärker sparen aber so ist die Messung genauer.
    Über die Aufsummierung des Lade- und Entladestroms kann der Akkufüllstand errechnet werden, über die Spannung die Entladegrenze erkannt werden.

    Wie geschrieben, das Ganze ist ein Entwurf, die Bauteile sind noch nicht dimensioniert und das Programm für den Prozessor nicht geschrieben aber so würde ich den ersten Prototypen bauen.

    Einmal editiert, zuletzt von orb (11. Juni 2013 um 15:08)

  • Hey,

    Projekt nicht ganz aufgegeben :)
    Habe nur ein bissjen Basics gelernt und mich mit den Raspi´s gespielt.

    Also eigendlich verstehe ich den Plan allerdings habe ich keine Ahnung was ich alles brauche.
    Könntest du vielleicht eine Liste machen ?
    Und ist es auch möglich das der Akku 12V hat und nicht 5V ? //EDIT: *hust*

    Danke im vorraus.

    //EDIT: Was ich aus den Plan erkenne:
    Diode 40V 5A (SB540) x2
    Kondensator 100n x2
    Spannungsregler 7805 (Kann ich auch Step-Down verwenden oder ?)
    Current Shunt Monitor INA138 x3
    Diode 1N4148 x2
    Single Differential Comparator TL331
    Step Down LM2576S
    Drosselspule ? 100µ
    MEGA88P
    AVR ISP

    Einmal editiert, zuletzt von NanoDev (7. August 2013 um 00:43)

  • Der 7805 ist nur für die Versorgung des Atmel und der Messwandler, da sparst Du mit einem Schaltwandler nicht viel. Der Pi wird über den LM2576 versorgt.

    Über Datei-Export-Partlist kannst Du in Eagle eine Teileliste erstellen lassen.


    Part Value Device Package Library Sheet

    C1 100n C-EUC1206 C1206 rcl 1
    C2 100n C-EUC1206 C1206 rcl 1
    C3 CPOL-EU150CLZ-1010 150CLZ-1010 rcl 1
    C4 CPOL-EU150CLZ-1010 150CLZ-1010 rcl 1
    C5 27p C-EUC1206 C1206 rcl 1
    C6 27p C-EUC1206 C1206 rcl 1
    C7 100n C-EUC1206 C1206 rcl 1
    D1 SB540 SCHOTTKY-DIODEDO201T15 DO201T15 diode 1
    D2 SB540 SCHOTTKY-DIODEDO201T15 DO201T15 diode 1
    D3 1N4148 1N4148DO35-7 DO35-7 diode 1
    D4 1N4148 1N4148DO35-7 DO35-7 diode 1
    F1 SHK20L SHK20L fuse 1
    F2 SHK20L SHK20L fuse 1
    IC1 7805 LT1129CST5 SOT223 linear-technology 1
    IC2 MEGA88P MEGA8-AI TQFP32-08 atmel 1
    IC3 INA138 INA138 SOT23-5 burr-brown 1
    IC4 INA138 INA138 SOT23-5 burr-brown 1
    IC5 INA138 INA138 SOT23-5 burr-brown 1
    IC6 LM2576S LM2576S TO263-5 v-reg-3 1
    IC7 TL331 TL331 DBV-R-PDSO-G5 linear 1
    JP1 AVR ISP PINHD-2X3/90 2X03/90 pinhead 1
    L1 100µ DR127 DR127 inductors 1
    LED1 LED3MM LED3MM 0-svo 1
    LED2 LED3MM LED3MM 0-svo 1
    LED3 LED3MM LED3MM 0-svo 1
    Q1 4Mhz CRYSTALHC49UP HC49UP crystal 1
    R1 R-EU_0309/12 0309/12 resistor 1
    R2 R-EU_0309/12 0309/12 resistor 1
    R3 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R4 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R5 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R6 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R7 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R8 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R9 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R10 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R11 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R12 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R13 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R14 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    R15 R-EU_R0805 R0805 resistor 1
    S1 Reset BUTTON_6X6_SMD 6X6_BUTTON_SMD 0-svo 1
    S2 10-XX B3F-10XX switch-omron 1
    S3 10-XX B3F-10XX switch-omron 1
    SER PINHD-1X4/90 1X04/90 pinhead 1
    X1 W237-113 W237-113 con-wago-500 1
    X2 W237-113 W237-113 con-wago-500 1
    X3 W237-113 W237-113 con-wago-500 1

    AVR ISP ist nur eine 10polige Steckleiste zum Anschluß für einen Programmieradapter für den Mega88

  • der Vorschlag von Oliver sieht funktionierend und erprobt aus, wäre mir nur zu umständlich.

    2x 5V Erzeugung, überflüssig, 1x 5V dazu reicht ein fertiger RECOM 785 mit 1A oder 1,5A nach belieben zum PI,
    es entfallen: IC1, IC6, D1, L1

    C1 + C4 am Eingang vom RECOM C2 und C3 am Ausgang

    in meiner Vorstellung würde der Atmel mit dem internen Takt laufen, C6, C5 und Q1 entfallen.

    Dem Reseteingang würde ich trotzdem einen pullup 15knach Vcc und Kondensator 470nF nach GND spendieren.
    Den AVR würde ich gleich mit 3,3V laufen lassen, spannungmäßig gleich auf PI Niveau

    mit einem mega32 hätte ich 2 programierbare diffenrenzial ADC 0+1 , 2+3 für die beiden Ströme, sollte hinreichend genau sein (wars bei mir immer)
    es entfallen IC3, IC4, IC5, IC7

    um noch mehr Verlustleistung zu sparen würde ich den PI 3,3V Regler sein Ausgangsbein anheben und die 5V und 3,3V über GPIO einspeisen,
    die 3,3V Erzeugung mit einem RECOM 7833 in 1A oder 1,5A erzeugen, nach Bedarf

    bei der gesparten Menge an Bauteilen wäre das leicht auf einer Lochraster Platine zu verdrahten.

    LG jar

    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)


  • der Vorschlag von Oliver sieht funktionierend und erprobt aus, wäre mir nur zu umständlich.

    2x 5V Erzeugung, überflüssig

    Schön daß Du mal wieder Schaltungen korrigieren willst, die Du nicht verstanden hast.
    Und warum bist Du schon wieder von meiner Igno-Liste runter? Eigendlich hätte ich das garnicht sehen dürfen.

    Mit dem Fehlenden Pullup an Reset hast Du allerdings Recht.

    Zitat


    Und hast du einen Tipp wo ich alle Teile bekomme Reichelt hat nicht alle.


    Die Teile solltest Du alle bei Farnell oder Digikey bekommen.

    Einmal editiert, zuletzt von orb (7. August 2013 um 11:40)


  • Schön daß Du mal wieder Schaltungen korrigieren willst, die Du nicht verstanden hast.
    Und warum bist Du schon wieder von meiner Igno-Liste runter? Eigendlich hätte ich das garnicht sehen dürfen.

    Mit dem Fehlenden Pullup an Reset hast Du allerdings Recht.

    na denn war das ja wenigstens gut das du es gesehen hast ;)

    OK zwei 5V Regler um den PI Regler abzuschalten, manchmal verstehe ich Schaltungen doch.....

    aber ehrlich, wozu 2 Regler, wenn ich die 5V vom PI abschalten will gibts doch auch Schalter

    (schade Oliver das du so unversöhnlich bist, irgenwann könnte es ja auch mal gut sein, soll ich mich hier nochmals für alles -wenn ich nur wüsste was ? - entschuldigen ?)

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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (7. August 2013 um 14:24)


  • Die Teile solltest Du alle bei Farnell oder Digikey bekommen.

    Und jetzt bitte noch eine Erklärung für die dei noch nie sowas bestellt haben bitte :)
    Ich habe keine ahnung was ich dort suchen soll und wenn ich was finde dann kommen dort 40 verschiedene :(


  • Moin

    Hat hier schon jemand einen fertigen Schaltplan für so ein Projekt? (leider funktioniert der Link von orb nicht mehr)

    nicht so aus dem Stehgreif, bin gerade bei einem andern Plan

    hat NanoDev den nicht gesichert ?

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