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Thema: Energie-Management

  1. #1
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    Energie-Management

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    Hallo Robotiker,


    was macht Ihr, wenn euer System aus vielen Teilsystemen besteht, die stromversorungsmäßig eigentlich nichts miteinander zu tun haben, Ihr aber trotzdem am Ende einen Stecker in eine Steckdose schieben wollt? Nehmen wir beispielsweise ein System aus einem LED-Netzwerk, einpaar ICs, und einpaar Motoren. Die LEDs brauchen Konstantstrom, die ICs brauchen eine Spannungsquelle, und die Motoren brauchen wiederum eine eigene Spannungsquelle. Wie bringt man das alles unter einen Hut?

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Zitat Zitat von amrosik Beitrag anzeigen
    Wie bringt man das alles unter einen Hut?
    Ich habe das immer per Netztrafo mit nötiger Anzahl Wicklungen und Spannungsregler (z.B. IC mit Kühlkörper) gelöst.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo,
    Zitat Zitat von amrosik Beitrag anzeigen
    Wie bringt man das alles unter einen Hut?
    Wie schon geschrieben wurde, hat man früher einfach passende 50Hz-Trafos wickeln lassen.
    Wenn man nur 2 Spannungen braucht, gibt es jede Menge Universaltrafos mit 2 identischen Sekundärwicklungen. Für Einzelstücke kann man einen Trafo mit etwas zu hoher Spannung nehmen und bei der äusseren Wicklung passend Windungen abwickeln.

    Bei den Schaltnetzteilen hat man dann auch Trafos mit mehren Sekundärwicklungen verwendet. Wegen der hohen Frequenz braucht man wesentlich weniger Windungen, da konnte man auch einfach selber wickeln. Allerdings ist der Rest der Schaltung nicht unbedingt einfach!

    Heute gibt es jede Menge fertige günstige DC/DC Wandler, im Prinzip auch Schaltnetzteile. Oder man baut einen Wandler selbst, ist heute auch recht einfach, besonders wenn man keine galvanische Trennung braucht. Die Wandler habe recht hohe Wirkungsgrade, von Teilweise über 95%.
    Man nimmt also ein zentrales Netzteil und erzeugt die anderen Spannungen mit DC/DC-Wandlern daraus.

    Motoren steuert man heute meist sowieso über PWM an, dann ist die Spannung gar nicht so wichtig, da geht ein 6V Motor auch problemlos an 24V, man ist also heute in der Spannungswahl recht frei.
    Bei den LEDs ist es ähnlich, man baut die Stromquelle als Schaltnetzteil.
    Früher gab es eben nur einfache Linearregler, dabei wird die Spannungsdifferenz einfach nur verheizt Bei Schaltreglern hat man dieses Problem nicht mehr wirklich.

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

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hallo, Ich benötige zum Beispiel +5 Volt für meinen LED-Kram
    dann 3,3 Volt für dem Prozessor und 24 Volt für die Motoren.
    Dazu nehme ich ein Schaltnetzteil mit 24 Volt welches den gesamten Strom liefern kann.
    Schaltnetzteile mit einer einfacher Ausgangsspannung sind meist am günstigsten.

    Die +5Volt Led Spannung erzeuge ich mit eine Step Down Converter.

    Die 3,3 Volt für den Prozessor mit einem Linearregler der aus den 5 Volt die 3,3 Volt erzeugt.

    Das sieht dann zum Beispiel so aus:Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Versorgung_1.jpg
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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Ich habe mehrere Netzteile die ich nacheinander einstecke (die Leitungen zur Schaltung). Massen sind immer verbunden bzw am jeweiligen Teil angeschlossen wenn es getrennte Schaltungsteile gibt. Spannungen stelle ich, wenn nötig bzw möglich davor ein

    Je nach Schaltung verwende ich das beste Netzteil. Ich besitze ein Netzteil einstellbar bis ca. 20V (mit LM317), ein, in der Fachschule gebautes Netzteil mit fixen 5V (7805) und einstellbaren Spannung bis ca. 20V (LM317). Diese besitzen keine einstellbare Strombegrenzung. Dann habe ich noch ein Labornetzteil mit echten 0-30V (bei den anderen fängt es bei ca. 1V an => wegen LM317) bei bis zu 10A und für hohe Leistungen ein MRGN-900 mit 900W.

    Bei manchen Schaltungen werden die Spannungen direkt auf der Platine erzeugt.

    Wenn du alle Spannungen auf einmal einschalten willst könntest du eine Schaltung mit Relais bzw kleinen Schützen bauen.

    Mir wäre das aber zu aufwendig. Ich muss aber darauf achten das durch fehlen einer Spannung nichts zerstört wird. Z.b. Wenn durch fehlen einer 5V Spannung ein Fet floatet und die Spannung an der Last anliegt. Wenn möglich baue ich im Vorfeld einen Schutz (beim Fet Beispiel einen Pulldown Widerstand) oder achte beim einstecken auf die richtige Reihenfolge.

    MfG Hannes
    Geändert von 021aet04 (04.06.2016 um 20:13 Uhr)

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Die LEDs brauchen Konstantstrom -> je nach Anordnung der LEDs nimmt man die Summe der Vorwärtsspannungen aller in REIHE geschalteten LEDs und rechnet noch 20% Spannung mit drauf, da hängt man dann die Konstantstromquelle rein um die Verlustleistung zu minimieren ... die Spannung entnimmt man einem Spannungswandler aus der nächst höheren Spannungsquelle oder einen passenden Trafo + Gleichrichter wie Oben beschrieben

    die ICs brauchen eine Spannungsquelle -> je nach benötigter Spannung über Spannungswandler von der nächst höheren Spannungsquelle oder siehe Oben

    und die Motoren brauchen wiederum eine eigene Spannungsquelle -> Jaaaaa die sollten schon irgendwie etwas getrennter sein, die machen hübsch Musik auf der Versorgung (je nach Leistung) und könnten eigene Drähte bekommen so weit weg wie möglich von der Elektronik Versorgung

    EDIT: Was zum verdammten Geier hab ich da für ein Buchstabensalat produziert .... Schreibfehler bereinigt
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
    nicht.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Naja...wie sich das halt so eingebürgert hat:
    -Linearregler (evt. sogar mehrere) für digitalen Kleinkram
    -LEDs bekommen keinen Konstantstrom, sondern einen Vorwiderling

    Bei meinem derzeitigen Projekt habe ich für die Energieversorgung ein 12V-Netz (eher 11-15V) zur Verfügung, brauche aber 8V, 5V und 3,3V. Linearregler sind klein und praktisch...

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    -LEDs bekommen keinen Konstantstrom, sondern einen Vorwiderling
    Kommt auf die Leistungsklasse darauf an. Standard LEDs (bis 20mA) bekommen einen Vorwiderstand, darüber verwendet man eine KSQ.

    MfG Hannes

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo Hannes,
    Zitat Zitat von 021aet04 Beitrag anzeigen
    Ich muss aber darauf achten das durch fehlen einer Spannung nichts zerstört wird. Z.b. Wenn durch fehlen einer 5V Spannung ein Fet floatet und die Spannung an der Last anliegt. Wenn möglich baue ich im Vorfeld einen Schutz (beim Fet Beispiel einen Pulldown Widerstand) oder achte beim einstecken auf die richtige Reihenfolge.
    Das war früher noch kritischer!
    Die EPROMs hatten bis zu den 16KBit-Varianten noch alle drei Versorgungsspannungen (+5V, +12V und -5V). Da gab es im Datenblatt Vorschriften in welcher Reihenfolge die Spannungen angelegt werden mussten, bzw. das z.B. die +12V nie kleiner als die +5V werden durften. Mit ein Problem war, dass man diese Bedingungen im µs-Bereich einhalten musste.
    Bei Missachtung gingen im besten Fall nur die Daten flöten und im schlechtesten wurde das IC zerstört.

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

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Das wusste ich noch nicht, aber darauf muss man auch in der Schaltung achten. Dann muss man z.b. Mit Transistoren die Spannungen "freischalten". Also z.b. Mit den +5V wird -5V geschaltet und die -5V die +12V. Somit wäre die Reihenfolge auch egal.
    Ich habe am Freitag so eine Schaltung gesehen, das war aber nur für die Kontrolle das +-15V vorhanden sind (bei einem Thyristorsteller aus den 1980er Jahren). Habe den Antrieb reparieren müssen.

    MfG Hannes

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