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Thema: Sicher aber günstig von 220V auf 3,3V

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von forivinx
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    Sicher aber günstig von 220V auf 3,3V

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    Ich habe vor demnächst diverse Geräte, Steckdosen und Lichtschalter mit Relais zu versehen, die ich über WLAN-gesteuerte Arduinos schalten kann.
    Mein Problem ist, dass diese WLAN-Arduinos mit 3,3V DC laufen... und nicht mit 220V AC.
    Ich brauche also irgendeine Art Trafo. Aber was nehme ich da am besten?

    Ich habe überlegt, ob man nicht vielleicht diese Handyauflagegeräte für 50 Cent auseinandernehmen könnte und die mit einem Widerstand von 5 auf 3,3V bringen könnte.
    Wenn ich das Gehäuse entferne, würde das ganze mit Arduino und Relais glaube ich gerade so hinter meine Steckdosen passen.

    Aber irgendwie ist mir das alles nicht so ganz geheuer. Wie sichert man sowas denn am besten ab?

    Ein Elektriker den ich gefragt habe, konnte mir auch nicht wirklich weiterhelfen, er meinte nur, dass ich möglichst dicke Kabel nehmen soll für den 220V kram...
    Er würde mir die Sachen übrigens auch anschließen, aber er kann natürlich für nichts garantieren, weil er keine Ahnung von diesem Elektro-Kleinkram hat.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Vergiss es. Nimm es mir nicht übel, aber aus deinem Posting lese ich nahezu vollständige Ahnungslosigkeit heraus. Nicht nur bei dir, sondern auch bei deinem Elektriker.

    Ob dein Elektriker dir das überhaupt anschliessen darf wage ich auch zu bezweifeln. Er wird sich mit seinr Schaltberechtigung für den Niederspannungsbereich vielleicht auf der sicheren Seite wähnen (wie es meiner Erfahrung nach viele seiner Zunft tun), ich glaube aber nicht daß er eine EVU-Zulassung hat-und damit hat er selber an einer Hausinstallation genauso viel zu schaffen wie du. Nämlich nichts. Außer er arbeitet in einer Firma, wo jemand anderes diese EVU-Zulassung hat und seine Arbeit formal beaufsichtigt.

    Bis hierher alles nur Behauptungen und Anschuldigungen, was insbesondere die Kompetenz deines Elektrikers angeht. Die Begründung will ich dir aber nicht schuldig bleiben:
    Ein Elektriker den ich gefragt habe, konnte mir auch nicht wirklich weiterhelfen, er meinte nur, dass ich möglichst dicke Kabel nehmen soll für den 220V kram...
    Erstens beträgt der Effektivwert der haushaltsüblichen Netzspannung 230V, und das seit mittlerweile schon vielen Jahren. Allerdings ist das nur der Effektivwert, der Spitzenwert (Spitze einer Sinushalbwelle) liegt übrigens bei ca. 325V. Plusminus der üblichen Toleranzwerte natürlich.
    Zweitens ist die Dicke der Leitung für die Tatsache, daß du Netzspannung anschließen willst, völlig egal. Wichtig ist vielmehr die Isolierung der Kabel, die müssen für die Spannung ausgelegt sein, und die Isolierung muß durch Beschädigung von außen geschützt werden (dafür ist der Leitungsmantel da). Der Querschnitt der Kabel richtet sich vielmehr danach, wieviel Leistung du übertagen willst. Ein WLAN-Arduino wird aber auch mit Relais kaum nennenswert viel Leistung beziehen, die Leitungen werden also vermutlich sehr dünn ausfallen dürfen.

    Er würde mir die Sachen übrigens auch anschließen, aber er kann natürlich für nichts garantieren, weil er keine Ahnung von diesem Elektro-Kleinkram hat.
    Niemand, der etwas vom E-Handwerk versteht, würde dir deine eigene Bastelei anklemmen. Denn sollte irgendetwas passieren, sitzt er mit im Boot. Auch wenn er dir sagt daß er für nichts garantiert, würde er sich mitschuldig und haftbar, eventuell gar strafbar machen. Da er mit seiner Ausbildung (hat er doch?) um die Risiken, Gefahren und Vorschriften zu wissen hat, wäre sein Handeln nämlich Vorsatz.

    Übrigens: Die Naturgesetze, die für die Berechnung des Leitugnsqurschnitts relevant sind, sind zum Einen das ohmsche Gesetz, und zum anderen das des el.Widerstands in Abhängigkeit von Länge, Querschnitt und spezifischem el. Widerstand des Materials. Diese Dinge sind absolute Grundlagen in der Elektrotechnik, haben sich seit Jahrzehnten nicht geändert und werden sich vermutlich so auch nicht mehr ändern. Ein Elektriker, der diese nicht beherrscht (und das scheint mir bei deinem Elektriker der Fall zu sein) hat in der Elektrotechnik absolut nichts verloren, und an Hausinstallationen schon gar nicht. Ich würde dir raten, diesen Mann nicht mehr um Rat zu fragen.

    Nochwas zu deinem Vorhaben: ein Vorwiderstand hilft dir rein gar nichts. Die Spannung, die an deiner Schaltung anliegt, richtet sich dann nach dem Strom, der gerade fließt. Du kannst einen Widerstand schon so berechnen, daß bei einem definierten Strom 3,3V an deiner Schaltung anliegen. Aber wenn deine Schaltung dann weniger Strom benötigt (weil dein Modul in den Ruhemodus wechselt, ein Relais nicht mehr anzieht, ...) liegen wieder deine 5V an.
    Geändert von White_Fox (27.02.2016 um 18:43 Uhr)

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von forivinx
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    Na ja, der Elektriker würde das natürlich unter der Hand machen... Steckdosen und Lichtschalter hat er schon den einen oder anderen bei mir eingebaut. Er ist übrigens Elektriker für Energie und Gebäude sonstwas. Ich glaube die machen nicht wirklich was anderes als das. Er zumindest.
    Die Idee mit dem Widerstand war übrigens nicht seine, sondern meine.

    Also dass die Versicherung nicht zahlt, wenn mir die Bude abfackelt ist mir klar.
    Aber ich denke wenn man sich vorher ausreichend informiert, kann da nicht viel schiefgehen.

    Könnte ich statt einem Widerstand viellecht einen Stepdown verwenden?

    Und wäre es vielleicht sinnvoll einen Temperatursensor in den Schalter zu bauen der Alarm schlägt, wenn es heiß wird? Außerdem könnte ich ja noch Alarm schlagen lassen, wenn das Arduino nicht mehr auf regelmäßige Anfragen reagiert. So zur Sicherheit halt.

    Was genau müsste so ein Gerät in Deutschland eigentlich können bzw aushalten? Also was würde getestet werden, damit jemand die Erlaubnis bekäme so etwas in Deutschland zu verkaufen?

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo ihr Beiden,
    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Zweitens ist die Dicke der Leitung für die Tatsache, daß du Netzspannung anschließen willst, völlig egal. Wichtig ist vielmehr die Isolierung der Kabel, die müssen für die Spannung ausgelegt sein, und die Isolierung muß durch Beschädigung von außen geschützt werden (dafür ist der Leitungsmantel da). Der Querschnitt der Kabel richtet sich vielmehr danach, wieviel Leistung du übertagen willst. Ein WLAN-Arduino wird aber auch mit Relais kaum nennenswert viel Leistung beziehen, die Leitungen werden also vermutlich sehr dünn ausfallen dürfen.
    Das stimmt so nicht, zumindest nicht nach den Vorschriften!
    Der Leitungsquerschnitt richtet sich nach dem vorgeschalteten Leitungsschutzschalter (LS, vulgo Sicherung).
    Bei einem Kurzschluss im Eingangskreis des Netzteils, soll der LS auslösen und nicht das Drähtchen durchbrennen.

    Die Aufgabe des LS liegt vor allem darin zu verhindern, dass die Leitung (durch-)brennt.
    Der Leiterquerschnitt richtet sich deshalb nach dem Nennstrom des LS und der Verlegeart, also wie gut der Leiter seine Wärme abgeben kann.

    Das Ohm'sche Gesetz kommt nur dahingehend zum tragen, dass zwischen Hausanschluss und z.B. einer Steckdose, bei maximaler Belastung, der Spannungsabfall nicht über 3% liegen darf. Diese Vorschrift ist aber erst so 10 Jahre alt. Vorher wurde nur der Strom und die Verlegeart angewendet.

    Eine weitere Forderung ist noch, dass bei 16A Absicherung und einem satten Kurzschluss, weit über 100A fliessen müssen, damit der LS auch schnell und sicher auslöst. So ein LS darf sich beim 1.45-fachen Nennstrom 1h Zeit lassen, bis er unterbricht. Im Bereich unter 1s dann der Auslösestrom kurzeitig wesentlich höher, hier unterscheiden sich dann die Charakteristiken wesentlich. Der Grund sind die Anlaufströme von Motoren, Netzteilen und auch Glühlampen. Der Kaltwiderstand einer Glühlampe ist etwa 10-15 mal kleiner als im Betrieb.

    Dünne Drähte darf man nur verwenden, wenn da ein zusätzlicher LS vorhanden ist. Also z.B. eine 200mA Feinsicherung. Dann kann man ab der Feinsicherung einen Querschnitt für 200mA verwenden.

    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Übrigens: Die Naturgesetze, die für die Berechnung des Leitugnsqurschnitts relevant sind, sind zum Einen das ohmsche Gesetz, und zum anderen das des el.Widerstands in Abhängigkeit von Länge, Querschnitt und spezifischem el. Widerstand des Materials. Diese Dinge sind absolute Grundlagen in der Elektrotechnik, haben sich seit Jahrzehnten nicht geändert und werden sich vermutlich so auch nicht mehr ändern. Ein Elektriker, der diese nicht beherrscht (und das scheint mir bei deinem Elektriker der Fall zu sein) hat in der Elektrotechnik absolut nichts verloren, und an Hausinstallationen schon gar nicht. Ich würde dir raten, diesen Mann nicht mehr um Rat zu fragen.
    Herr Ohm lebte von 1789 bis 1854, sein Gesetz fand er 1826. Die Grundlagen sind also seit 190 Jahren bekannt.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  5. #5
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    Kauf doch einfach ein Steckernetzteil mit 3,3V Ausgang (oder 5V USB plus Regler dahinter), die Auswahl ist groß genug ...

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von forivinx
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    Direkt einen 3,3V Adapter kaufen könnte ich natürlich machen, aber die Dinger sind um ein vielfaches teurer als die 5V Teile... Das günstigste was ich finden konnte war das hier und das kostet fast das 10-fache. Was meinst du denn mit "Regler". Wäre das so ein Stepdown?

    Auf meinen Relais steht übrigens nur 10A drauf und jetzt lese ich hier was von 100A.. stellen meine Relais also eine Gefahr da?

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo,
    Zitat Zitat von forivinx Beitrag anzeigen
    Direkt einen 3,3V Adapter kaufen könnte ich natürlich machen, aber die Dinger sind um ein vielfaches teurer als die 5V Teile... Das günstigste was ich finden konnte war das hier und das kostet fast das 10-fache. Was meinst du denn mit "Regler". Wäre das so ein Stepdown?
    Je nachdem reicht auch ein 78L33.


    Zitat Zitat von forivinx Beitrag anzeigen
    Auf meinen Relais steht übrigens nur 10A drauf und jetzt lese ich hier was von 100A.. stellen meine Relais also eine Gefahr da?
    Tja, Elektrotechnik ist halt nicht so einfach!

    Die 10A sind der Maximale Strom, welcher dein Relais schalten kann!

    So ein einfacher Schalter hat viele Kennwerte.
    - Da gibt es einen Kontaktwiderstand. Dieser begrenzt den maximalen Strom über den Kontakt durch die Erwärmung.
    - Den schaltbaren Strom. Dieser ist kleiner, als der maximale Strom bei geschlossenem Kontakt. Meistens wird dieser für Ohm'sche Lasten angegeben. Bei Induktiven oder kapazitiven Lasten wird dieser kleiner. Das Problem sind die Funken(Lichtbögen welche beim Schalten entstehen und den Kontakt abbrennen. Er kann sich auch noch mit der geschalteten Spannung verändern.
    - Maximale Spannung. Hier spielen vor allem die Kontaktabstände eine Rolle, damit der geöffnete Kontakt sicher isoliert.
    - Die Kontaktmaterialien, sie legen z.B. auch die Ströme fest. Man kann nicht mit dem selben Material µA und A schalten.

    Dann gibt es noch unterschiedliche Klassen.
    Schütze sind von der Funktion auch Relais, müssen aber bestimmte Bedingungen erfüllen. Ein Schütz muss auch bei verschweissten Kontakten und gebrochener Feder den Stromkreis sicher unterbrechen können. Auch darf ein abgebrochenes Teil nicht die Kontakte überbrücken können.
    Trennrelais müssen in jedem Fall die Isolationsfestigkeit zwischen Kontakten und Spule einhalten, auch wenn z.B. die Spule komplett verschmort ist.

    Ob dein Relais jetzt gefährlich ist, kann ich nicht mit Bestimmtheit sagen, da fehlen ein paar Angaben?
    Es besteht auf alle Fälle due Gefahr, dass die Kontakte bei einem Kurzschluss verschweissen und du das Relais austauschen musst.

    Wenn du eine Steckdose Schaltest und diese mit 16A abgesichert ist, kann das Relais verschmoren und auch einen Brand auslösen.
    Bei einer Steckdose weiss Keiner was da eingesteckt wird.
    Ein 16A LS darf sich beim 1.45-fachen Nennstrom eine Stunde Zeit lassen, bis er abschaltet. Dein Relais wird dann eine Stunde lang mit 23.2A betrieben. Bei mehr als dem doppelten Strom können die Kontakte schon sehr heiss werden und auch Brände auslösen.
    Um sicher zu gehen, müsstest du noch ein 10A Feinsicherung vor dieses Relais schalten.

    Bei einer Steckdose weisst du nie, wer da was schnell mal einsteckt!

    Wenn du eine Steckdose schalten willst, müsstest du eigentlich einen Kleinschütz verwenden. Zudem muss das Relais eigentlich noch ein VDE, oder gleichwertiges, Zeichen tragen. Nur mit "10A 250V/AC" hat es noch keine gültige Zulassung. Relais mit Zulassung sind dann aber etwas teurer, bieten aber eine gewisse Sicherheit! Bei der Zulassung wird z.B. auch die Brandgefahr getestet, die verwendeten Kunststoffe müssen selbstverlöschend sein.

    Ich kann dir garantieren, dass auch die Chinesen kein normgerechtes Relais für 59 Cent bauen können! Zumal hier noch Leiterplatte, zusätzliche Bauteile und die Arbeit im Preis enthalten sind.

    Mit diesem Relais steht du in jedem Fall mit einem Bein im Gefängnis. Falls etwas passiert wird dann auch die Versicherung nichts zahlen, bzw. den ganzen Schaden bei dir holen, nur weil das Relais keine gültige Zulassung hat. Im besten Fall zahlst du bis an dein Lebensende die Schulden ab, im schlechtesten sitzt du wegen fahrlässiger Tötung hinter vergitterten Fenstern.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Hallo Peter
    Das stimmt so nicht, zumindest nicht nach den Vorschriften!
    Der Leitungsquerschnitt richtet sich nach dem vorgeschalteten Leitungsschutzschalter (LS, vulgo Sicherung).
    Bei einem Kurzschluss im Eingangskreis des Netzteils, soll der LS auslösen und nicht das Drähtchen durchbrennen.
    Das ist selbstverständlich richtig. Aber den LS könnte man notfalls auch anpassen. In so einer Dose (ich bin von einer normalen UP-Dose ausgegangen) ist nicht unendlich viel Platz für zusätzliche Einbauten, einfach nur möglichst dicke Leitungen zu nehmen führt an dieser Stelle möglicherweise zu Platz- und Montageproblemen und damit unter Umständen zu Fehlern. Sich dazu ein paar Gedanken zu machen halte ich nicht für verkehrt. Zudem sind mir Pauschalaussagen grundsätzlich nie geheuer. "Nimm möglichst dicke Kabel"-wozu soll er denn z.B. eine 2,5mm²-Leitung nehmen, wenn womöglich bereits eine 1,5mm²-Leitung gezogen wurde?

    Wenn ich nochmal zu meiner Aussage von ganz oben zurückkommen darf: Ich habe die Aussage mit dem Querschnitt auf die Leitung NACH dem Netzteil angewendet. Wenn ich in einer Dose sowas realisieren wollte, würde ich so wenig Leitung wie möglich (wg. Platz) verwenden, d.h. keine neue Leitung einziehen, sondern einen Stich von der bestehenden Leitung machen, diesen so kurz wie möglich (etwa die Länge einer Aderendhülse) halten und dem Netzteil noch einen Überstromschutz spendieren.
    Ob das normgerecht wäre kann ich jetzt so auch nicht sagen, müßte ich mich erstmal wieder in die Norm einlesen, allerdings wäre das meine erste Überlegung. Möglichst dicke Kabel zu verwenden macht so keinen Sinn.

  9. #9
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    Hallo,
    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Das ist selbstverständlich richtig. Aber den LS könnte man notfalls auch anpassen. In so einer Dose (ich bin von einer normalen UP-Dose ausgegangen) ist nicht unendlich viel Platz für zusätzliche Einbauten, einfach nur möglichst dicke Leitungen zu nehmen führt an dieser Stelle möglicherweise zu Platz- und Montageproblemen und damit unter Umständen zu Fehlern. Sich dazu ein paar Gedanken zu machen halte ich nicht für verkehrt. Zudem sind mir Pauschalaussagen grundsätzlich nie geheuer. "Nimm möglichst dicke Kabel"-wozu soll er denn z.B. eine 2,5mm²-Leitung nehmen, wenn womöglich bereits eine 1,5mm²-Leitung gezogen wurde?
    Ich habe da auch keine andere Aussage gemacht!
    .. richtet sich nach dem vorgeschalteten LS... schliesst ja nicht aus, den LS anzupassen.

    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Wenn ich nochmal zu meiner Aussage von ganz oben zurückkommen darf: Ich habe die Aussage mit dem Querschnitt auf die Leitung NACH dem Netzteil angewendet.
    Woran geht dies hervor?
    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Erstens beträgt der Effektivwert der haushaltsüblichen Netzspannung 230V, und das seit mittlerweile schon vielen Jahren. Allerdings ist das nur der Effektivwert, der Spitzenwert (Spitze einer Sinushalbwelle) liegt übrigens bei ca. 325V. Plusminus der üblichen Toleranzwerte natürlich.
    Zweitens ist die Dicke der Leitung für die Tatsache, daß du Netzspannung anschließen willst, völlig egal. Wichtig ist vielmehr die Isolierung der Kabel, die müssen für die Spannung ausgelegt sein, und die Isolierung muß durch Beschädigung von außen geschützt werden (dafür ist der Leitungsmantel da). Der Querschnitt der Kabel richtet sich vielmehr danach, wieviel Leistung du übertagen willst. Ein WLAN-Arduino wird aber auch mit Relais kaum nennenswert viel Leistung beziehen, die Leitungen werden also vermutlich sehr dünn ausfallen dürfen.
    Ich lese hier nichts von NACH dem Netzteil??!!

    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Wenn ich in einer Dose sowas realisieren wollte, würde ich so wenig Leitung wie möglich (wg. Platz) verwenden, d.h. keine neue Leitung einziehen, sondern einen Stich von der bestehenden Leitung machen, diesen so kurz wie möglich (etwa die Länge einer Aderendhülse) halten und dem Netzteil noch einen Überstromschutz spendieren.
    Ob das normgerecht wäre kann ich jetzt so auch nicht sagen, müßte ich mich erstmal wieder in die Norm einlesen, allerdings wäre das meine erste Überlegung. Möglichst dicke Kabel zu verwenden macht so keinen Sinn.
    Für Kleinspannung (<=50V AC und <=120V DC) gelten andere Vorschriften, bzw. gar keine (< 25V AC bzw. <60V DC) was den Berührungsschutz angeht. Da braucht es auch keine VDE o.Ä Zulassungen.
    Allerdings gibt es einige Vorschriften über die Trennung der Stromkreise. Zwischen Klein- und Niederspannung (bis 1'000V AC bzw. 1'550 V DC) müssen Minimalabstände eingehalten werden und/oder zusätzliche Isolationen vorhanden sein. z.B. dürfen Klein- und Niederspannungs-Kabel nur im selben Kabelkanal untergebracht werden, wenn dieser eine Trennwand hat und somit eine räumliche Trennung gewährleistet wird. Ohne Trennwand unterliegen auch die Kleinspannungskreise den Vorschriften für Niederspannung.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  10. #10
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    Zitat Zitat von Peter(TOO) Beitrag anzeigen
    Mit diesem Relais steht du in jedem Fall mit einem Bein im Gefängnis. Falls etwas passiert wird dann auch die Versicherung nichts zahlen, bzw. den ganzen Schaden bei dir holen, nur weil das Relais keine gültige Zulassung hat. Im besten Fall zahlst du bis an dein Lebensende die Schulden ab, im schlechtesten sitzt du wegen fahrlässiger Tötung hinter vergitterten Fenstern.

    MfG Peter(TOO)
    Eigentlich wollte ich da auch etwas beisteuern. Da es aber nun um Gefängnis, fahrlässige Tötung, und am Ende noch um Mord durch ein Relais geht, halte ich mich da raus.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

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