Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Mega8

[Bandit18]

Hallo, ich möchte einen Mega8 als Watchdog und zusätzliche Steuerung für meine C-Control II Station einsetzen.

Dazu ist es notwendig das der Mega8 auch bei Stromausfall (Sabotage der Alarmanlage) funktioniert.

Ich wollte den Mega8 an einem Steckernetzteil betreiben. Ich bräuchte nun eine Schaltung, die in dem Fall das der Strom ausfällt, automatisch auf eine 9V Baterie umschaltet, dies muß aber so schnell funktionieren, das der Mega 8 nicht aus und wieder eingeschaltet wird.

Besser wäre noch ein 9V Akku der im Normalbetrieb geladen wird und bei Stromausfall als Notstrom wie oben beschrieben dient.

Vielleicht gibt es ja eine fertige Schaltung oder jemand von Euch hat soetwas selbst in Betrieb.

Auch Teillösungen wie Schaltungen für die Akkuladung oder Vorschläge wie man das ganze anders lösen kann, sind herzlich willkommen.

Vielen Dank!

[cht]

Wie viel Strom zieht denn das Ganze? am einfachsten wäre wohl ein Relais mit Wechselschalter, dessen Spule am Netzteil angeschlossen ist. Solange das Relais anzieht, steht der Schalter auf "Netzteil", sobald dort die Spannung wegfällt, schaltet er auf "Batterie" um. Parallel zum mega16 noch einen dicken Kondensator (ca. >470µF) um die Schaltzeit zu überbrücken und gut is.
Schaltplan zeichne ich gerade, kommt gleich
mfG

cht

[cht]

So, hier kommt der Schaltplan für die USV. am Ausgang einfach einen 5V Regler und dann den mega8 anschließen.
mfG

cht

[Gottfreak]

Wenn der AVR mit einem Spannungsregler am Netzteil mit mehr als 9V Ausgangsspannung betrieben wird, könnte man auch einfach die 9V-Batterie mit einer Diode in Reihe parallel zum Ausgang des Gleichrichters anschließen. Die Diode verhindert, dass die Batterie geladen wird und lässt Strom fließen, wenn die Spannung aus dem Netzteil abfällt.

[Bandit18]

Hallo, vielen Dank für Eure schnellen Antworten.

@Gottfreak: Wie kann ich mir sicher sein das der Strom für den Betrieb des Mega8 aus dem Netzteil und nicht aus der Batterie kommt?

@cht: Die Art USV soll ja ersteinmal nur für den Mega 8, ein paar LED´s, 2 Sensoren (Temperatur, Heligkeit) und einem externen Speicherchip sein. Was die dann an Strom aufnehmen kann ich erst überprüfen, wenn das ganze Projekt um gesetzt wird. Im Moment versuche ich gerade ein Konzept aufzustellen und die auftrettenden Probleme und Fragen abzuklären. So dass ich dann später für die einzelnen Sachen schon Lösungsansätze habe. Ich denke das ich in naher Zukunft Euch öfter mit sollchen Fragen und Probleme nerven werde. Aber ich hoffe das ich mich rasch in die Materie einarbeite und nicht zu nervig werde aber jeder fängt ja mal an, oder?
Vielen Dank das Du Dir so viel Mühe machst und mir auch eine Schaltung zeichnest. Das ist wirklich lieb so habe ich es dann auch verstanden. Wie ist das mit dem Relais das ist dann ja ständig in Betrieb und es fließt Strom durch die Spule. Ist es nicht eine Frage der Zeit wann das Relais den Geist aufgibt, oder ist das unproblematisch?

Mir wäre ja ein Akku an der Stelle der Batterie lieber, dann muß ich nicht ständig überprüfen ob ich die Batterie auswechseln muß. Hat jemand eine Idee (Schaltung) für so eine Variante.

[Gottfreak]

@Gottfreak: Wie kann ich mir sicher sein das der Strom für den Betrieb des Mega8 aus dem Netzteil und nicht aus der Batterie kommt?

Solange die Spannung, die aus dem Netzteil kommt, höher ist als die Spannung aus der Batterie abzüglich des Abfalls an der Diode(also so um die 8,6V), lässt diese keinen Strom fließen(deswegen wird die Batterie weder ge- noch entladen solange das Netzteil Strom liefert.).

zu der Frage mit dem Relais: Ja, in der Schaltung von cht fließt immer Strom durch die Spule(ausser bei Stromausfall). Die Lebensdauer des Relais wird dadurch aber kaum beeinträchtigt(die wird in erster Linie durch die Anzahl der Schaltvorgänge bestimmt.). Der Stromverbrauch eines Relais, welches ständig an ist, erscheint mir aber für so eine Anwendung auch unangemessen.

Zur Verwendung eines Akkus:
Einfach ist es, wenn bei der Spannung, die das Netzteil liefert, der Akku in etwa voll ist: Einfach den Akku parallel zum Kondensator hinter dem Gleichrichter anschließen und zur Strombegrenzung ein Widerstand davor.
Ansonsten bietet sich eine für den jeweiligen Akkutyp geeignete Ladeschaltung an, die ganz normal aus dem Netzteil versorgt wird. Der Akku versorgt dann wiederum den Spannungsregler für den Rest der Schaltung.

Allgemein zu Akku VS Batterie: Ein Mega8 brauch wenige mA, passive Sensoren meist jeweils höchstens 1mA. Stromausfälle sind recht selten und meist von kurzer Dauer. Eine 9V-Batterie hält sich mindestens 3 Jahre(die ganz billigen). Daher lohnt sich der Einsatz von Akkus(hast du an einen bestimmten Typ gedacht?) meiner Ansicht nach kaum.

[Fränki]

Noch ein Hinweis zur Schaltung von CHT:
Das Relais oder besser der Relay-Strom muss sorgfältig dimensioniert werden: Nimmt man einfach ein 12V Relais so wird man feststellen das es noch bei ( je nach Typ ) 4V angezogen bleibt! Da ist der Rechner wohl schon aus!!! Das kann man aber durch einen Vorwiderstand vor der Relaisspule verbessern ( Wert Ausprobieren ~47..500 Ohm ). Damit das Relais dann trotzdem sicher einschaltet schaltet man noch einen ordentlichen Elko parallel zum Vorwiderstand (~100-1000µF)
Eigentlich find' ich den Schaltungsvorschlag von GottFreak besser: einfach Batterie mit Diode parallel zur Netzversorgung
Gruss Frank

[Mac Gyver]

@fränki:
wo hat manf denn was geschrieben?

mfg macgyver

[Fränki]

@ Mac Gyver: weis ich auch nicht :-( hab' mich irgendwie .... schäm... )
hast Recht, der heilige GOTTFREAK hat den Tip mit Batterie+ Diode gegeben...
Gruss Frank

[Lordcyber]

Hallo,
wie sieht es aus wenn ich nur ein 5V Netzteil habe und 9V Block als USV nutzen will.
Relais finde ich auch etwas zu sehr Spannung verschenkt.
Auch sollte der Atmega das merken das der Strom vom Backup kommt.

Bei mir ist dieser Atmega alleine Für den SMS Versand zuständig. Hängt ein altes Handy mit neuem Akku dran.
Bekommt die Daten die zu senden sind per I2C . Aber wenn er umschalltet auf USV Sollte er mir das auch mitteilen. Und wenn wieder alles OK ist.

Lässt sich das machen??

[Besserwessi]

Wieso eine 9 V batterie? 4,5 V würden dem Mega8 in der Regel auch schon reichen. Mehr als 6 V wird man wirklich kaum brauchen.
Die Umschaltung vor dem Spannungsregler ist aber etwas komplizierter, denn man erkennt dann ja erst an der zu niedrigen Spannung das die Netzspannung fehlt. Um der der Mega8 ist erst ab 4,5 V spezifieziert, das wird schon knapp für die einfache Schaltung mit 2 Dioden.

Ich würde 6 V Batterien (z.B. 4 x AA) vorschlagen und 2 Dioden vor einem Low drop Spannungsregler. Dann aber ein Netzteil mit Mindestens 5,7 V.

[Lordcyber]

Hallo,
hab mir das eben mal durchüberlegt.
Habe ja in meiner Schaltung 5 und 12V.
Könnte doch einfach die 12V nehmen und eben doch vor den Atmega eine 78l05 hängen.
Wenn ich jetzt Zwischen die 12V eine weitere Diode hänge und eine Abzweigung an einen Port per Wiederstand dann liegt da nur High an wenn der Saft vom Netzteil kommt.
Würde das gehen??

Warum der 9V Block, weil die Realtimeclock auch als Backup dienen soll.

Könnte mir, wenn das geht bitte, einen Schaltplan Zeichnen
Denn verstehe momentan nicht wie das mit der Diode gehen soll mit dem Umschalten vom Netzteil zum Backup.

[Besserwessi]

Das sollte so gehen. Das mit den 2 Dioden geht wie folgt: von jeder der beiden Spannungsquellen (Netz oder Battery) geht eine Diode zum Eingang des Spannungsreglers. Die Spannung am Eingang des SPannungsreglers ist dann etwa 0,6 V niedriger als die höhere der beiden Spannungsquellen. Der Strom wird von der jeweils höheren Spannungsquelle geliefert. Wenn die 12 V vom Netz da sind, ist das die Netzspannung, wenn nicht dann die Batterie.

Zum Testen ob das Netzteil geht, reicht ein einfacher Spannungsteiler, eine extra Diode braucht man da nicht.

[Lordcyber]

Man könnte dan doch auch eine zweiten Spannungsteiler von der Batterie abnehmen und den auf den A/D des Atmega zu leiten.
So würde angezeigt werden wann diese leer ist.

[Besserwessi]

Der Spannungsteiler zur batterie braucht leider immer etwas Strom und der ADC will es relativ niederohmig haben. Da müßte man schon noch mindestens einen Transistor zu, der den Spannungsteiler abschaltet.

[Gock]

Man könnte 2 "gleichgroße" Kondesatoren in Reihe schalten, anstelle der Widerstände. Die sind zwar ungenau, aber einmal geeicht würden sie einen Richtwert angeben.
Gruß

[avion23]

Vorschlag von mir:
Bleiakku mit 13.8V versorgen.
Vom Bleiakku aus 78S05 o.ä. für den mikrocontroller abzweigen.

Das hat den Vorteil, dass der Bleiakku immer geladen wird, nicht überladen wird, automatisc nach Stromausfall nachgeladen wird, nicht allzuviel Energie verschwendet wird und eine ausreichende überbrückungszeit (7.2Ah) vorhanden ist. Außerdem spart man sich alle Risiken durch Umschalten mit realais, Spannungsabfall und Dioden.

Ansonsten könnte man noch li-ion mit 2*3.7V verwenden, das wären dann 7.4V mit 8.2V Ladeschlusspannung. ist aber sehr viel teurer.

Das Hauptproblem: 9V sind höchstwahrscheinlich NiMh Zellen. NiMh kann man nicht wirklich mit Konstantstrom laden. Wenn dann C/20 und der Akku hält nur ein Jahr. Dazu wird der Akku relativ hochohmig bei Dauerladung und die 9V Blockzellen können eh nichts liefern.

[Lordcyber]

Vorschlag von mir:
Bleiakku mit 13.8V versorgen.
Vom Bleiakku aus 78S05 o.ä. für den mikrocontroller abzweigen.

Das hat den Vorteil, dass der Bleiakku immer geladen wird, nicht überladen wird, automatisc nach Stromausfall nachgeladen wird, nicht allzuviel Energie verschwendet wird und eine ausreichende überbrückungszeit (7.2Ah) vorhanden ist. Außerdem spart man sich alle Risiken durch Umschalten mit realais, Spannungsabfall und Dioden.


Das hätte doch mal was.
Vor allem wie gesagt könnte man damit auch anderen Sachen versorgen z.B. RTC.
Ein 6V würde da doch reichen, oder??

Da ich eh ein alter Desktop Case verbaue währe Platz weniger das Problem.

Wie geasgt habe im Case eigentlich nur 12V 40W Netzteil alles andere muß eh runtergeregelt werden für die Geräte.

[avion23]

reichen dir denn 6V um daraus den µC zu versorgen? wenn ja, wäre es perfekt. Die Ladespannung wäre 6.9V, diese kann dauerhaft am Bleiakku verbleiben, weil die Bleigelakkus genau für diesen Betrieb (alaramanlage, USV) ausgelegt sind. Damit hättest du noch etwas mehr Spannung zum regeln im regulären betrieb.
Ich stelle mir das so vor:
(Netzteil 40W 12V) <---> (Spannungsrelger 6,9V) <---> (Akku + Spannungsregler 5V) <--> (mikrocontroller)

12V Akku: http://www.pollin.de/shop/detail.php?pg=OA==&a=MzcyOTI3OTk=&w=ODk4OTc5&ts=0
6V Akku:
http://www.pollin.de/shop/detail.php?pg=OA==&a=MzM0OTI3OTk=&w=ODk4OTc5&ts=0
Oder bei einer Alarmanlagenfirma für umsonst.

[Der Papst]

reichen dir denn 6V um daraus den µC zu versorgen? wenn ja, wäre es perfekt. Die Ladespannung wäre 6.9V, diese kann dauerhaft am Bleiakku verbleiben, weil die Bleigelakkus genau für diesen Betrieb (alaramanlage, USV) ausgelegt sind. Damit hättest du noch etwas mehr Spannung zum regeln im regulären betrieb.
Ich stelle mir das so vor:
(Netzteil 40W 12V) <---> (Spannungsrelger 6,9V) <---> (Akku + Spannungsregler 5V) <--> (mikrocontroller)

12V Akku: http://www.pollin.de/shop/detail.php?pg=OA==&a=MzcyOTI3OTk=&w=ODk4OTc5&ts=0
6V Akku:
http://www.pollin.de/shop/detail.php?pg=OA==&a=MzM0OTI3OTk=&w=ODk4OTc5&ts=0
Oder bei einer Alarmanlagenfirma für umsonst.

Wollte ich gerade auch empfehlen, Blaisäureakkus sind zwar groß und schwer aber auch billig, für Daueraufladung geeignet (darum werden sie auch in USVs immer benutzt) und haben den Memoryeffekt umgekehrt: Sie sind empfindlich gegen vollständige Entladung und nicht gegen häufiges aufladen.

Warum willst du eigentlich 9V und nicht ein 6V-Netzteil mit 6V-Bleiakku und einen Festspannungsregler auf 5V?

[Lordcyber]

Habe ja gesagt das ich umgeschwenkt habe.
Viel Saft brauch ich ja nicht.
Das Handy hat eigenen Akku und währe dan nur die Schaltung zur Handy Ansteuerung und UhrenIC da dachte ich ist Bleiakku etwas Überdimensioniert.
Habe manche ICs drin die 12V brauchen.

[cni]

Hallo,

ich habe ähnliches vor:
12 V Netzteil, das unterbrechungsfrei 12V speißen soll!
Ich habe bereits einen Bleigelakku (12V 6,5 Ah)!
Wie schliesse ich das ganze dann an? Einfach den Akku mit ans Netzteil hängen? Oder eine extra Ladeschaltung bauen (wie sieht die dann aus?)?

[kater]

Ein Bleigelakku kannst du immer an 13.8V Ladespannung halten. Wenn er voll ist, höhrt der Strom automatisch auf zu fliessen.

[cni]

Und wenn ich nur 12V zur Verfügung habe?

[kater]

Dann wird der Akku nie richtig voll.

[Elefunty]

Wie wärs mit Memopuffern? (http://www.reichelt.de/?;ACTION=2;LA=3;GROUP=P53;GROUPID=1016;START=0;OFF SET=1000;SHOW=1)
die sind eigentlich genau dafür gedacht, oder etwa nicht?

Ele

P.S. Hoffentlich funzt der Reicheltlink, ansonsten suchen

[cni]

Dann wird der Akku nie richtig voll.
OK, aber generell kann man ihn direkt an das 12V Netz anschliessen (ohne Lade-Elektronik)?
Und wenn der Strom ausfällt, speißt er das 12V?
Oder braucht man doch eine Lade-Elektronik, die mit 12V funktioniert und erkennt, welche Zustände (12V da, 12V weg, Last abschalten, damit Akku nicht zu tief entläd, u.s.w.) da sind und darauf entsprechend reagiert?

[kater]

Ja kannste an 12V anschliessen. Eine Ladeschaltung brauchste nicht unbedingt, aber eine Abschaltung, die bei 10.8V den Akku vom Netz nimmt. Schaltplan etc. im inet.

[cni]

Wieso? Damit er nicht unter 10,8 V kommt wegen Tiefentladung?

[cni]

So, hab das ganze nun mal aufgebaut mit einem Pb-Akku-Lader und einem Tiefentlade-Schutz, den der µC Steuert (bei Akku unter 10,5V):
http://i34.tinypic.com/242wrxv.jpg
Ich hoffe, das klappt so und werde das ganze mal aufbauen!

[Besserwessi]

Der Controller wird direkt mit 12 V kaum lange laufen. etwa 5.5 V sind das maximum. Da wird man noch eine Spannungsregler brauchen.

Relais zum umschalten sind auch ziehmlich ineffektiv. Da braucht ein Relais ja schon mehr als der Controller. Außerdem gibts beim Umschalten immer einen kurzen Stromausfall von ein paar ms. Die Umschaltung besser mit Dioden / Transistoren machen.

[cni]

Ja, die Zeichnung für den µC ist auch nur exemplarisch, klar werden die 12V noch für den µC aufbereitet und auch der Ausgang des µC wird über ein Transistor gemacht!
Ich hab das ganze mal aufgebaut und die Versorgungsspannung des µC über einen großen Kondensator gepuffert!
Klappt prima!

Wie würde denn die "Umschaltung besser mit Dioden / Transistoren machen" aussehen?