Diode zur Spannungsreduktion

Entwicklung und Bau von Hardware aller Art, die im HM-Umfeld eingesetzt werden kann

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cmjay
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Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von cmjay » 10.02.2022, 10:38

Moin,
obwohl eher eine grundsätzliche Elektronik-Frage als AskSin/Selbstbau-bezogen stelle ich sie mal in diesem Forenbereich ein, weil sich hier die Kompetenz in Elektronik tummelt.

Ausgangslage:

Ich habe günstig ein paar gebrauchte HmIP-MOD-RC8 erstanden um damit meine zum Austausch anstehenden Rauchmelder Ei650C schnell und schmerzlos in die CCU einzubinden. Meine vor Jahren hier gepostete Integration Ei650C mit MySensors schmeiß ich raus. Mit einer 1/2AA Lithium Batterie passt das Arrangement gerade so in die vorhandene Aussparung für das Original EiElectronics Funkmodul.

-> Läuft.

Nun zum Problem:
Das HmIP-MOD-RC8 kann entweder mit Batterie 2-3,3VDC (-> Ruhestrom 10uA) oder mit Netzteil 3,5-12VDC (-> Ruhestrom 38uA) versorgt werden. Die Lithium Zelle hat mit 3,6V leider eine etwas zu hohe Spannung für den direkten Anschluß an die vorgesehene Batterieversorgung. Bin nicht sicher, ob der uC eine 10% Überspannung längerfristig abkann und will nicht riskieren, das Ding zu braten (bzw. weiß nicht, was der Step-up-Regler aus den 3,6V am Eingang macht). Also "Trick 17" aus dem Leitfaden für Behelfslösungen rausgekramt und eine Silizium-Diode (verfügbar IN4002, etc.) in Reihe mit dem Batteriepluspol geschaltet, um die Spannung um 0,3V (ohne Last) bis 0,7V (mit Nominallast) zu erniedrigen. Ich messe auch eine Reduktion auf 3,3V Klemmenspannung bei einer Diode in Reihe bzw. knapp 3V bei zwei in Reihe. Sollte also alles gut sein.

ABER:
Wenn ich das so an die 2-3,3VDC Batterieversorgungspins anschliesse, dann leuchtet nur kurz die Status-LED des RC8 grün auf und danach tut sich nichts mehr. Das Modul reagiert danach nicht mehr auf Drücken des Config-Tasters und sendet auch die Statusänderung der Eingänge nicht. Status-LED bleibt tot. Kurz: der RC8 scheint nicht richtig zu booten. Eine Strombegrenzung durch die Diode würde ich mal Ausschliessen, da der Maximalstrom des RC8 mit 40mA angegeben ist und z.B. die IN4002 mit 1A spezifiziert ist.

Bei alternativem Anschluß eines krachneuen AlkalineAA-Doppelpacks (ohne Diode) mit 3,3V an den Batteriepins tut alles wie es soll.
Bei Anschluß der 1/2AA Lithium (ohne Diode) an den Netzanschlußpins tut auch alles wie es soll.
Ich bin verwirrt ...

Kann mir bitte jemand aus dem Nebel heraus helfen?
Es kann leider nicht ganz ausgeschlossen werden, dass ich mich irre.
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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von TomMajor » 10.02.2022, 11:30

Die Strombegrenzung kann es wirklich nicht sein.
Probier es mal mit einer Schottky 1N5817, BATxx oder was du so da hast, Strom ist ja kein Thema.
Ansonsten, hast du den Schaltplan des HmIP-MOD-RC8 da?, dann schick mir den mal, dann werfe ich mal einen Blick auf die Eingangsschaltung DC.

OT: Die Ei650 Serie sind nach meinen Recherchen einer der besten Rauchmelder, Zuverlässigkeit usw. ich habe die installiert, Vernetzung steht noch aus, ich wollte dafür deren 600' Funkmodule nehmen, die dann an einen EI413, und der an ein HM-SCI-3-FM. Ein optionaler Hitzemelder würde auch noch in das System reinpassen.
Viele Grüße,
Tom

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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von jp112sdl » 10.02.2022, 11:38

TomMajor hat geschrieben:
10.02.2022, 11:30
ich wollte dafür deren 600' Funkmodule nehmen, die dann an einen EI413, und der an ein HM-SCI-3-FM
Oder machst es wie Psi : viewtopic.php?f=76&t=66993&p=679960#p679960

VG,
Jérôme ☕️

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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von HMSteve » 10.02.2022, 12:09

Hallo Tom,

habe mal in den Schaltplan des HM-MOD-EM-8bit geschaut, die sind ja vermutlich aehnlich. Batterieeingang geht ueber PTC-Sicherung, Fet als Verpolungsschutz und Ferritperle. Bei angelegter Batteriespannung wird ueber einen weiteren Fet zudem noch der Ausgang des fuer die alternative Speisung vorhandenen LDO abgetrennt. Soweit finde ich da keine Erklaerung fuer das Problem.
Jedoch ist ausserdem eine Schutzdiode PESD3V3S1UB verbaut. Mit den Teilen kenne ich mich gar nicht aus, jedoch duerften die doch nicht beim Anlegen von 3V so lange/so sehr leiten, dass der Spannungsabfall an der vorgeschalteten 1N4007 Probleme fuer den Bootvorgang der nachgelagerten Schaltung macht, oder koennte das in Deinen Augen eine Problemquelle sein?

Viele Gruesse,
Stephan

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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von klassisch » 10.02.2022, 12:31

Wie dort beschrieben, betreibe ich etliche HM-MOD-EM-8 zumindest zeitweise an 2 Energizer Li AA Zellen.
Ich habe eine 1N4148 davor geschaltet. Und das funktioniert. Die 1N400x ist aus meiner Sicht viel zu groß dafür.
Die Vorwärtsspannung ist in den Diagrammen der Datenblätter nur bis runter zu 10mA abgebildet. Bei der 1N4148 geht der abgebildete Bereich immerhin bis 100µA runter. Immer noch zu groß, aber kommt schon näher.
Ich habe mich da auch auf die energizer Li Baterien festgelegt. Die Duracell hatten noch höhere Leerlaufspannungen.
Ich versorge auch einige aqara zigbee Bewegungsmelder, die normalerweise für cr2450 ausgelegt sind, mit 2 Duracell Li AA Zellen. Ganz ohne Diode. Vielleicht etwas riskant, funktioniert aber.

cmjay
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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von cmjay » 10.02.2022, 13:03

Hi all,
erst mal Danke für eure hilfreichen Tipps und Erläuterungen!
Wenn ich eure Ausführungen richtig verstehe, dann liegt es also wahrscheinlich an der Wahl der falschen Diode für den Anwendungszweck.
Hatte ausser der 1N4002 noch andere probiert, die aber alle zum gleichen Ergebnis geführt haben. Deshalb dachte ich ganz naiv, dass es ein prinzipielles Problem / Denkfehler sein muss.
Ich muss mal schauen, ob ich eine 1N5817 oder 1N4148 (oder Vergleichbares) in meiner Grabbelkiste finden / identifizieren kann. Genügend verschiedene Sorten sind vorhanden (aus ausgemusterter Elektronik unseres Labors abgeknipst) - aber halt völliges Durcheinander und kaum identifizierbar ... :lol:
Ich habe eine 1N4148 davor geschaltet. Und das funktioniert.
Da bin ich zumindest beruhigt, dass es eine Lösung gibt - auch wenn ich mir die passenden Dioden erst besorgen müsste.
hast du den Schaltplan des HmIP-MOD-RC8 da?
Schaltplan hab ich leider keinen, aber wie Stephan schreibt sollte sich das HmIP-MOD-RC8 von der Beschaltung her wohl nicht wesentlich vom HM-MOD-EM-8bit unterscheiden.
Die Ei650 Serie sind nach meinen Recherchen einer der besten Rauchmelder, Zuverlässigkeit usw.
Kann ich nur bestätigen. Kein einziger Fehlalarm in Jahren. Deshalb habe ich die auch wieder für den Austausch gewählt.

Dann fang ich nach dem Home Office heut Abend mal an, die Grabbelkiste nach "Präziosen" zu durchwühlen und nacheinander durchzuprobieren ... :P
Es kann leider nicht ganz ausgeschlossen werden, dass ich mich irre.
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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von TomMajor » 10.02.2022, 17:17

Habe die DC Eingangsschaltung des HM-MOD-EM-8bit von Stephan bekommen. ich sehe nichts auf den ersten Blick warum 3,6V minus Uf Siliziumdiode nicht gehen sollten. Trotzdem würde ich es mal mit einer Schottky probieren.

Das Design der Eingangsschaltung wirkt leicht ungewöhnlich bis leicht dämlich, weiß nicht genau. Ich meine den Teil wo über 2 extra Mosfets der LDO des 12V-Teiles kompliziert "von hinten"getrennt wird wenn am Batt.teil was anliegt. Üblich wären z.B. 2 Schottkys für beide Pfade, Katoden verbinden und dann halt mit 3V am Controller zu arbeiten wenn man vorn 3,3V anlegt. Oder eine Lötbrücke wo man einmal entscheidet welchen Pfad man betreiben möchte und diese entspr. setzt.
Viele Grüße,
Tom

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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von TomMajor » 10.02.2022, 17:26

HMSteve hat geschrieben:
10.02.2022, 12:09

Jedoch ist ausserdem eine Schutzdiode PESD3V3S1UB verbaut. Mit den Teilen kenne ich mich gar nicht aus, jedoch duerften die doch nicht beim Anlegen von 3V so lange/so sehr leiten, dass der Spannungsabfall an der vorgeschalteten 1N4007 Probleme fuer den Bootvorgang der nachgelagerten Schaltung macht, oder koennte das in Deinen Augen eine Problemquelle sein?
Nein, die leitet erst ab ca. 5,6V. (5,2 .. 6) und da auch nur @5mA. In die Vollen geht sie erst ab 7V @1A 8)

Ist die Schaltung hinter der Ferritperle geeignet für 3,6V, also können uC und Funkmodul das ab? diesen Teil habe ich ja nicht gesehen.

Dann könnte cmjay nämlich auch die 3,6V direkt auf den Batt.eingang legen, wird keinem wehtun, die PESD3V3S1UB wird noch nicht leiten (kann man auch am Ruhestrom checken). Voraussetzung wäre halt uC und Funkmodul halten 3,6V aus.
Viele Grüße,
Tom

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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von HMSteve » 10.02.2022, 17:41

TomMajor hat geschrieben:
10.02.2022, 17:26
Ist die Schaltung hinter der Ferritperle geeignet für 3,6V, also können uC und Funkmodul das ab?
Tja, der STM8L151C8 kann ja 3.6V, beim TRX2 Funkmodul weiss ich das aber nicht sicher. Irgendwo las ich mal, da waere ein CC1120 drin, der koennte dann auch 3.6V.
Sind aber die 3.6V tatsaechlich die Ladeschlussspannung der Zelle, oder liegt die noch hoeher? Erschiene mir irgendwie grenzwertig, auch wenn's vermutlich lange gut geht.

Viele Gruesse,
Stephan

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Re: Diode zur Spannungsreduktion

Beitrag von klassisch » 10.02.2022, 17:46

Meine Gedanken waren damals etwa so:
Spannungsabfall an der Diode bei wenigen µA ungewiss. Aber falls die Spannung am Proz / Funkmodul leicht zu hoch wäre und eine Bauteil einen etwas höheren Strom zieht, dann kommt man in den Bereich der 100µA und da hat die Diode einen merlichen Spannungsabfall udn die Spannung passt wieder. Also gibt es zumindest keine Katastrophe allenfalls einen erhöhten Ruhestrom und damit Batterieverbrauch. Kann man mit dem Meßgerät untersuchen oder man merkt es an leeren Batterien.
Es gibt auch Spannungsregler mit geringem Ruhestrom. War mir aber damals zu viel Lötaufwand auf der Lochrasterplatine. Und mit der Diode ging es. Nicht elegant aber lief bei mir.

Kann natürlich sein, daß andere (neuere) Module mit einer anderen Programmierung die Spannung genauer überwachen und außerhalb des spezifizierten Spannungsbereichs dann in einen anderen Betriebszustand gehen.
Weil man z.B. eine bubbling idiot prevention eingebaut hat. Dann hat die Zustandsmaschine auch die entsprechenden Zustände und Zustadsübergänge und man kann das nicht nur für Unterspannung, sondern auch für Überspannung nutzen.
Der Bastler jammert zwar der verlorenen Verfügbarkeit nach, letztlich ist es aber nur konsequent, die Geräte ausserhalb des spezifizierten Bereichs in einen Shutdown mode o.ä. zu bringen. Bei sicherheitsrelevanten Elektroniken ist so etwas eh Pflicht.

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