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Die Basis der ganzen Elektronik besteht aus einem Arduino Nano zum Aufstecken auf eine Treiberplatine.
Arduino ist für den Moment ganz praktisch, beim Aliexpress auch nicht allzu teuer und die Ausschussrate ist akzeptabel.
Die Plattform bietet neben der vereinfachten Programmierung in dieser Anwendung folgendes:
- 8 analoge 10bit INPUT: Werden direkt auf Klemmen verbunden und stellen ein 8 Kanal INPUT Array bereit.
- Serielle Schnittstelle und D02: RS485 für symetrische Busverbindung
- GPIO D3-D9: Gate eingänge eines 7-Kanal MOSFET Array mit max. 0.6A/Kanal bei I_max: 2.5A
- D10: Leistungsmosfet, I_max > 5A
- D11: Sensor-Stromversorgung, BJC 5V npn
- D12: OneWire Anschluss
- D13: BJC 5V npn
Okay, so also bin ich beim ersten Schritt angelangt, habe nach einigen Lochrasterversuchen einen prototypen bei jlcpcb machen lassen. Das mindeste ist 5 Stk. was zwar noch einen hohen Stückpreis (ca. 20 Euro, ohne Klemmen, Stecker und Jumper) zur Folge hat. Zudem habe ich den Power MOSFET falsch beschaltet, den einen oder anderen Fehler bei den GND Lötstellen gemacht, ... das Bauteile Layout hat auch noch Verbesserungspotential. ![]()
GRUNDSÄTZLICHES zum Thema Elektrische Anlagen:
*** Vorschriften
** Elektrische Niederspannungs-Installationen dürfen nur von einem ausgebildeten Elektrofachmann unter fachkundiger Aufsicht eines Elektomeister ausgeführt werden
Ich bin zertifizierter Elektro-Installateur, ich darf für einen Chef jederzeit bei Kunden sämtliche Elektrotechnischen Arbeiten ausführen, ABER: Ich darf nicht ohne einen Chef mit Meisterzertifikat, ausser bei mir zuhause wenn ich Eigentümer bin
** Geltungsbereich NIN: Die ganzen Vorschriften und Normen beginnen bei einer Nennspannung von >= 50V AC und >= 110V DC
** Spannungen kleiner als die eben genannten Werte gelten als Sicherheitskleinspannung, und es gelten die NIN nicht.
***
Das heisst für uns als Hobbyelektriker: Wir machen nichts im Niederspannungsbereich!!!
Brauchen wir auch gar nicht, daher entschied ich mich für eine Speisung von einer kleinen Insel-PV.
Ich verwende 2x 12V 20WP Module, einen mppt und einen kleinen Akku. Abgesichert ist der (+) der Last mit 3A
Das ergibt eine Maximal-Nennleistung von 36W. Würde man 24V verwenden liessen sich bis 70W sicher nutzen.
Das MOSFET Array verträgt < 30V, der LL-MOSFET nach Datenblatt <60V.
Er ist so gewählt, dass er bei 5A etwas Wärme abgeben muss, was auf der Platine (nicht GND
).
Für die Anwendung spielt es keine Rolle, welche Spannung an den Power-IN Klemmen (+/-) anliegt, solange sie die Platine die Wärmeentwicklung bei Last verträgt.
Am Labormessgerät habe ich jeweils von 9V bis 26V lastfrei auf korrekte Spannungswerte gemessen, und vertraue auf die genannten Angaben. Das heisst wiederum, die Sensorik und Logik kann im genannten Spannungsfeld betrieben werden. Der Anwender muss aber sicherstellen, dass die angeschlossenen Ventile, LED, Motoren oder was auch immer zur Versorgungsspannung passt.
Für den Rechner, die Sensoren sowie den RS485 Transceiver braucht es stabile 5V. Diese stellt ein Buck Konverter bereit, dessen Leistungsgrenze ich noch nie wirklich getestet habe.
Für mich aber im Moment auch nicht wichtig, solange er der Anforderung an die gewünschte Spannung und Leistung gerecht wird,
Das Board bieten also eine Kleine Leistungs- und Logikstromversorgung, Anschlüsse und Treiberelektronik für den direkten Anschluss an Kommunikation und Verbraucher.
Den ganzen Service muss auf einem Arduino mit entsprechender Software implementiert werden, was wahrscheinlich einige Blogeinträge geben wird. Ansonsten denke ich, es sollte klar sein was das Board kann und wo seine physikalischen Grenzen liegen.
Ich will es als unabhängigen rs485 Bus Service Controller haben, wovon ich dann von einem Master befehle erteilen kann, welche das Programm mittels der angeschlossenen Elektronik umsetzt und dem Master wiederum als Antwort über den Bus ausgibt.
damit bis zu 6 Verbraucher mit I-max 0.5A betreiben, wobei aber unbedingt die Leistungsgrenze des Mosfet Array eingehalten werden muss. Besser wohl nicht gleichzeitig über 2A belasten. Jedoch lassen sich LED innen wie aussen Leuchten sehr flexibel steuern.
Der Einzel-N-Kanal-l-level Mosfet soll die max. Platinenleistung, die durch die Feinsicherung mit 3A begrenzt wird locker verarbeiten können. Heisst für mich schlussendlich nur, das ich selber verantwortlich dafür bin, wenn ich mehr Strom verbrauchen will als die Platine zulässt. Heisst aber auch: NIEMALS eine stärkere Sicherung einsetzen. Auch wenn wir uns "nur" in Sicherheitskleinspannung bewegen, können Geräte und Leitungen bei Überlastung brennen. Alles ist so gebaut, dass es bis zu 3A sicher und ohne kritische Wärmeentwicklung verbaut werden kann. Darüber erfolgt früher oder später garantiert ein durchbrennen, natürlich so geplant, dass zuerst die Versorgungsleitung durchbrennt und im Schadenfall hoffentlich sich so zusätzlich zur Feinsicherung selber von der Speisung trennen würde. **Bei korrekter Sicherung sollte das allerdings niemals vorkommen**
Also, dann mal zur Platine als solches:
Anmerkung zum Board: Ursprünglich wurde die Platine für eine Bewässerungsanlage gedacht, daher sind die Bezeichnungen noch etwas sehr auf diesen Anwendungsfall entstanden, jedoch sollen weitere Boards generischere Anschlussbezeichner erhalten_
Mir fallen als erstes jetzt einige Fehler auf, und ich denke, ich werde mal etwas über die Elektronik nachdenken müssen.
Ich denke, geübte Elektroniker haben den Fehler beim Power MOSFET bemerkt, und daher funzt der Pumpenanschluss nicht ganz wie gewünscht ![]()
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Für mich ist eigentlich klar was zu tun ist, auf der anderen Seite würden mich natürlich Eure Fragen sehr interessieren.
Oder gibt es auch Erfahrungen mit anderen Elektroniklösungen?
Beste Grüsse: Mike