Datenübertragung über DC-Leitung (Solaranlage)

[MrQ]

Hallo,
ich habe da gerade ein etwas kniffliges Problem. Ich möchte Daten über eine DC-Stromleitung übertragen. Das an sich ist ja noch recht einfach. Allerdings ist es die Stringleitung an einer Solaranlage. Ich habe daher keine Masseleitung zur Verfügung. Die Daten möchte ich zwischen den Modulen abgreifen (siehe Bild) oder über den Modulanschlüssen abgreifen.
Am Tag erzeugen die Module natürlich eine Spannung und einen Strom.
Hat jemand eine Idee, wie ich das realisieren könnte.

Gruß MrQ

[Besserwessi]

Die einfachste Methode wäre es wohl ein extra Kabel zu legen.

Die alternative Methode wäre mehr was für einen Funkamatuer und gerade mit dem Umrichter nicht ganz einfach. Man könnte in die Leitungen induktiv ein Signal einkopplen und auch wieder einlesen. Im einfachsten Fall einfach ein Ferritering um die Leitung. Beim Umrichter müßte dann wohl noch einiges an Entstörung dazu.

[MrQ]

Am Wechselrichter sollte das kein Problem sein, da am Eingang des Wechselrichters Tiefpassfilter sind.

[Besserwessi]

Die Filter am Wecshelrichter sind normalerweise nur so gut, dass keine externen Geräte per Funk gestört werden. Da ist dann noch die Abstrahlung dazwischen. Direkt auf der Leitung kann man entsprechend noch einiges an Störungen haben. Mit der Leistung zum Senden sollte man ja auch noch unter der Schwelle für Funkstörungen bleiben. Deshalb wird vermutlich ein zusätzlicher Filter nötig sein.

Die eine Frage die sich stellt ist, welche Datenrate wird gebraucht ? Danach richtet sich Welche Bandbreite das System nutzen muß und wie gut man andere Störungen unterdrücken kann.
Die 2 ten Frage ist, wecher DC Strom fleiß da maximal ?

[PICture]

Hallo!

In allgemeinem sieht das Übertragen der Daten an DC führender Leitung so wie im Code. Die Parameter von L und C sind, wie der Besserwessi schon geschrieben hat, von der Frequenz der Daten und größe des flessenden DC Stromes abhängig.

MfG
Daten Daten
Sender/ Sender/
Empfänger Empfänger
.-----. .-----.
| | | |
| |---+ | |---+
'-----' | '-----' |
| === | ===
--- GND --- GND
L --- C C --- L
.------------. ___ | | ___ .-------------.
| |-UUU-+----- - - - - ------+-UUU-| |
| Gleich- | | Gleich- |
| spannungs- | | spannungs- |
| quelle | | verbraucher |
| | | |
| |-----+----- - - - - ------+-----| |
'------------' | | '-------------'
=== ===
GND GND

[Besserwessi]

@Picture:
Die Leitungsführung ist hier ja wohl vorgegeben. Wenn man da was ändern will, könnte man auch gleich eine extra Datenleitung legen. Das wäre sicher die beste Methode.
Die Möglichkeit die man da hat, ist es jeweils über einen kleine "Transfromator" etwas ein oder Auszukopplen. Der "Transformator" wird dabei wohl so etwa wie ein Ferritering sein (ggf. auch geteilt) und dann ein paar mehr Windungen auf der Schaltungsseite.
Am Wecheselrichter wird man vermutlich noch etwas mhr Entstörung brauchen, mit einem Kondensator der das Signal verbindet.
Bei den Solarmodulen dürfte die intern Kapazität reichen, sonst auch noch ein Kondensator parallel.

[MrQ]

Hallo,
auf der DC-Leitung befinden sich bis zu 8-9 Ampere. Die Übertragungsrate soll bei maximal 1200 Baud liegen. Zur Not kann die aber auch noch geringer sein.

Gruß MrQ

[PICture]

Hallo!

Ich habe beim Reichelt geschaut, was für fertige Induktivitäten für Strom um 10 A gibt. Es gibt nur bis 5,6 µH, was bei 1200 Hz eine Impedanz um nur 0,05 Ohm hat, was einen Kurzschluss für Daten bedeutet.

Bei diesen erhältlichen fertigen Induktivitäten um z.B. 1 kOhm Impedanz zu haben, muss die Frequenz bis auf ca. 28 MHz (28 MBaud) erhöht werden.

Praktisch ist Verlegung eines getrenten Kabels für Datenübertragung am einfachsten.

MfG

[wolli_bolli]

Hallo an alle,
eine andere Möglichkeit wäre evt. Folgende:
An der Stelle wo der Sender ist, kommt ein Leistungsfet in die Leitung, der kurzzeitig (z.B. 0,1 ms) den Strom abschalten kann. Dies können die Empfänger merken, weil ja dann auch bei ihnen kein Strom mehr fließt. Auf diese Weise ließen sich Daten in den Stromfluss modulieren.
Die Kurzfristigen "Stromausfälle" müssten ja eigentlich von Pufferkondensatoren?! im Wechselrichter kompensiert werden.

Gruß, wolli_bolli

[Richard]

Moin Moin.

Man könnte noch nach Art einer Babyfonschaltung per
Modemchip Modulator/Demodulator Signale ein/Auskoppeln.
Das sollte auch mit höheren Frequenzen klappen.
Der Aufwand ist dann natürlich krass. :-( Oder man
nimmt so 2 Zigbee Funkmodule von Reichelt. Zigbee
weil dort das Protokoll schon intregiert ist und
falls später gewünscht auch vernetzt arbeiten kann.

Gruß Richard

[Artur]

Hi,
wenn du eine gemeinsame Masse hast - über Kondensator Signal einspeisen + Solarmodule jeweils mit Kondensator "Kurzschliesen" ( also zwischen dem + und - des Moduls) + über den Kondensator Signal auskoppeln.

Das geht aber nur wenn der gesamte Solar-Kreis KEINe Masseverbindung zur "Erde" hat , also vollkommen isoliert vom Rest ist

Gruss
Artur

[Richard]

Hi,
wenn du eine gemeinsame Masse hast - über Kondensator Signal einspeisen + Solarmodule jeweils mit Kondensator "Kurzschliesen" ( also zwischen dem + und - des Moduls) + über den Kondensator Signal auskoppeln.

Das geht aber nur wenn der gesamte Solar-Kreis KEINe Masseverbindung zur "Erde" hat , also vollkommen isoliert vom Rest ist

Gruss
Artur

Gute einfache und logische Idee! Steckernetzteil ohne Schutzleiter
sollte reichen. :-)

Trotzdem ist das Problem etwas seltsam. Ich habe, allerdings mit
SN75176 (Texas) RS 485 Treibern, etliche eigene Schaltungen + einige
Jahre Beruflich gearbeitet. Besonders bei den Eigenen Schaltungen
in der Werkstatt immer das gleiche Netzteil für Sender+Empfänger
benutzt. Keine Probleme. Auch danach im Einsats mit rund 800m
Datenleitung und Versorgung aus anderer(? nicht geprüft) Phase gab
es keinen Unterschied. Da scheint was in der Verdrahtung zu hakeln.

Gruß Richard

[Besserwessi]

Die Daten wird man nicht direkt mit den 1200 Hz für 1200 Baud einkoppeln. Wenn da bits hintereinander gleich sind, wäre die Frequenz sogar noch niedrieger. Man wird das schon Modulieren müssen. Vermutlich auf irgend etwas wie 125 kHz. Das sollte auch eine Spule mit 2 Wicklungen sein. Vermutlich so etwas wie eine Stromkompensierte Drossel, mit der original Wicklung zur Schaltung, und etwa 1 bis 5 Wicklungen mit einem Dicken Draht zusätzlich für den hohen Strom.
Wenn man das original Kabel nicht öffnen will, könnte man auch einen losen Schaltenkern nehmen und da das Kabel 1-2 mal durchführen.

[MrQ]

Ich habe keine gemeinsame Masse, daher geht die Kondensatorlösung nicht. Die Baudrate kann natürlich auch höher sein. 1200 Baud und weniger sind sozusagen die Mindestanforderungen.
Ich weiß auch, dass es mit Funklösungen unter Umständen einfacher ist, aber diese Lösung finde ich technisch sehr reizvoll. Besonders dann wenn nachher die Empfänger auch noch mit dem Solarstrom versorgt werden.
Gruß MrQ

[Artur]

Ich habe keine gemeinsame Masse, ... Besonders dann wenn nachher die Empfänger auch noch mit dem Solarstrom versorgt werden.
Gruß MrQ

???

OK - du hast keine gemeinsame Masse , dann bleibt nur noch drahtlos :Funk / IR / Lichtschranken (ja, auch damit kann man Daten rüberschieben). Sollen da Daten auch zurück geschickt werden ? So z.B. - "Piep" erhalten ?

Aber wenn du die Empfänger mit Solarstrom versorgen willst - dann muss du sowieso extra Versorgungs-Leitungen legen , oder wie soll da gehen ?

Also was hast du wirklich vor ? denn jetzt was Teures und kompliziertes zu basteln und danach dann doch kabel zu ziehen .

Oder hast du einfach nur keine Ahnung von der Elektrik/Elektronik ? Dann las die finger davon.
Sorry, aber kommt mir so vor - bei deinen Ausführungen.

[MrQ]

Ich denke, ich habe oben meine Anforderungen genau beschrieben.

Abgesehen davon, dass jedes Solarmodul bei Sonnenschein eine Spannung von etwa 50 Volt hat und ich dort über dem Modul eine diese auch abgreifen kann, ist das gar nicht meine Frage.

Ich will momentan einzig und allein Daten vom Sender zum Empfänger übertragen (ober die DC-Leitung) und später auch umgekehrt.
Das sowas geht kann man hier nachlesen : http://www.solaredge.com/

Ich glaube schon, das ich von mir behaupten kann Ahnung von Elektonik zu haben. Schließlich entwickle ich auch beruflich Hardware, allerdings in einem anderen Themengebiet (Netzwerk).

Gruß MrQ

[Artur]

...
Ich will momentan einzig und allein Daten vom Sender zum Empfänger übertragen (ober die DC-Leitung) und später auch umgekehrt.
Das sowas geht kann man hier nachlesen : http://www.solaredge.com/

...

Und wo steht das da die Module so geschaltet wie du das aufgezeichnet hast ?

Normal gehen die beiden Drähte vom Modul zum Steuerkasten , und das ist dann eine ganz andere Beschaltung.

Aber wenn du mehrer Module mit jeweils 50 V Gleichspannung in reihe Schalten möchtest , was sagt den die Gestzeslage dazu ?
War da nicht mal was , so in der Art "ab 48V DC blabla" ?

NetzwerkHardware und das was du jetzt vorhast sind vollkommen verschiedene Welten.

[MrQ]

1. Und wo steht das da die Module so geschaltet wie du das aufgezeichnet hast ?
...
2. Aber wenn du mehrer Module mit jeweils 50 V Gleichspannung in reihe Schalten möchtest , was sagt den die Gestzeslage dazu ?
War da nicht mal was , so in der Art "ab 48V DC blabla" ?

zu 1: http://www.solaredge.com/files/pdfs/se%20-%20solaredge%20architecture%20overview.pdf
Seite 2. Allerdings sind dort zwei Strings parallel geschaltet.
zu 2: Darüber hinaus ist der Aufbau einer Solaranlage grundsätzlich so. Es werden mehrere Module in Reihe zu einem sog. String geschaltet. Die Spannung des Strings wird Systemspannung genannt und darf bis zu 1000V betragen und liegt in 98% der Fälle zwischen 650V -1000V. Je nach Wechselrichter können mehrere Strings parallel geschaltet werden, um den Strom am Eingang des Wechselrichter zu erhöhen.

Was ich im Endstadium meiner Entwicklung will, ist - denke ich - auch klar. Ich will an jedem Modul die Spannungs messen und abfragen können.
Bevor ich mich um die anderen Dinge kümmere, muss die Datenübertragung stehen.



NetzwerkHardware und das was du jetzt vorhast sind vollkommen verschiedene Welten.

Und genau darum frage ich hier nach und bitte um Ideen, damit ich mich einfach zielgerichteter Informieren kann.

Gruß MrQ

[Thoralf]

@MrQ
nur so ne Idee: es gibt doch diese Netzwerkmodule, die die 220V-Leitung im Haus nutzen. Könnte sowas nicht auch prinzipiel geeignet sei?
Ich meine, ob Wechselspannung oder Gleichspannung verwendet wird, sollte eigentlich nicht die Rolle spielen. Die Module filtern zwar die 50Hz raus, ist hier aber nicht nötig. Die Filter sollten bei Gleichspannung nicht stören.
Ich kenn die Schaltung dieser Koppler nicht. Wenn da ein Trafo von der 220V-Seite zur Signalseite geht, sollte der die Signale übertragen, könnte dann aber bei Gleichspannungsanwendung quasi als zu kleiner Ohmscher Widerstand wirken und einen großen Strom ziehen.
Ist die Signalauskopplung kapazitiv, dann sollte es keine Probleme geben.
Der Vorteil, wenn die gingen, wäre, das man gleich ein richtiges Netzwerk hätte.
Und die Betriebsdaten der Zelen könnte ein kleiner µC messen und mit einem billigen Seriell-Netzwerk-Wandler an den PowerLAN-Modul übergeben.
Sicher ist es eine etwas aufwendigere Lösung, ist aber sehr weit ausbaubar.

Soll mal nur als Denkansatz dienen.

[Besserwessi]

Die powerlan mudule beuchen allerdings eine Massen. Das Prinzip der Modulation könnte da gleiche sein. Bei nur einer durchgehenden Leitung die man zu verfügung hat, wird man die Spannung nur seriell über eine Art Trafo einkoppeln können. Die schwierungkeit die man kreigt, ist es sicherzustellen, dass man nicht irgendwelche Grenzwert für Funkstörungen über schreitet. Die Einfacheren Lösungen wären sicher eine Funklösung oder halt ein extra Datenkabel.

Ganz so weit sollte das 2 te Kabel von der Rückleitung auch nicht entfernt sein, sonst steigt die Gefahr auch ducht einen entfernteren Blitzschlag noch viel Spannung in die Schaleife induziert zu bekommen.