Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dc dc wandler bei schwankender Eingangsspannung


von Olovskos B. (olovskos)


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Hallo,

Ich möchte eine Platine bauen, die "prinzipiell" mit 18V versorgt wird. 
Diese 18V will ich auf 5V runter regeln. An sich kein Problem ABER die 
Spannung kann auf 24v hoch gehen und auch auf 15V runter fallen da die 
Versorgung auch Daten übertragt. (bzw. nur bestimmte Ereignisse 
signalisiert). Kann ein dc dc wandler unter diesen Voraussetzungen wie 
gewünscht arbeiten? Also das die Ausgangsspannung immer 5V beträgt? Ich 
weiß es gibt Stabilisatoren aber die sind oft sehr teuer und wenn ich 
nach dcdc Stabilisator im Netz suche, werden viele günstige Geräte aus 
Fernost angeboten, aber irgendwie trau ich dem braten nicht.

Danke für die Hilfe

: Verschoben durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Olovskos B. schrieb:

> DieSpannung kann auf 24v hoch gehen und auch auf 15V runter fallen
> sKann ein dc dc wandler unter diesen Voraussetzungen wie
> gewünscht arbeiten? Also das die Ausgangsspannung immer 5V beträgt?

Ja, Du wirst allerdings gewisse Schwankungen der Ausgangsspannung
(typischerweise im mV-Bereich) messen können.

von Franz F. (franzman)


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Hallo,

kommt drauf an, wie schnell sich deine Spannung ändert.
Wenn diese ein paar mal pro Sekunde schwankt, schafft das jeder normale 
Regler.
Wenn die Frequenz an der Eingangsspannung gravierend höher ist, sollte 
die Schaltreglerfrequenz schon um einiges höher sein, aus dem Bauch 
heraus hätt ich mal gesagt Faktor 100 oder so.
Bei Linearreglern hast du normalerweise eine PSRR in dB angegeben. Diese 
sagt dir, wie stark Störungen vom Eingang bis zum Ausgang durchkommen.

mfg

von Joe F. (easylife)


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Der Regler wird in jedem Fall angemessen groß dimensionierte 
Eingangskondensatoren haben wollen.
Um damit deine Datenübertragung nicht zu beeinflussen, solltest du ein 
"Rückwärtsentladen" bei einem 24V/15V Sprung verhindern (Diode).
Der Treiber des Datensignals muss natürlich kräftig genug sein um die 
Kondensatoren bei einem 15V/24V Sprung schnell genug laden zu können.

: Bearbeitet durch User
von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Olovskos B. schrieb:
> Ich möchte eine Platine bauen,
Du solltest prinzipiell beschreiben, was du eigentlich vor hast.

> die "prinzipiell" mit 18V versorgt wird.
> Diese 18V will ich auf 5V runter regeln. An sich kein Problem ABER die
> Spannung kann auf 24v hoch gehen und auch auf 15V runter fallen da die
> Versorgung auch Daten übertragt. (bzw. nur bestimmte Ereignisse
> signalisiert).
Warum gibst du keine Infos über die konkreten Bedingungen?
Normal wird am Eingang einer Stromversorgung die Spannung mit Elkos gut 
geglätted. Das könnte hier aber zu Problemen führen, je nachdem, welches 
Timing die Signale haben.

> Kann ein dc dc wandler unter diesen Voraussetzungen wie
> gewünscht arbeiten?
Brauchst du überhaupt einen DCDC-Wandler? Was verstehst du darunter?
Ich denke, du brauchst nur einen Spannungsregler.
Nenn die konkreten Bedingungen (welche Last, Stromverbrauch).

> Also das die Ausgangsspannung immer 5V beträgt?
Normal kein Problem, sofern der DCDC-Wandler (oder 
Spannungsstabilisierung) dafür ausgelegt ist (ist keinesfalls immer so)

> Ich weiß es gibt Stabilisatoren aber die sind oft sehr teuer
Unsinn! Worüber redest du eigentlich?

> und wenn ich
> nach dcdc Stabilisator im Netz suche, werden viele günstige Geräte aus
> Fernost angeboten, aber irgendwie trau ich dem braten nicht.
Das ist etwas wirres Zeug.
Das zeigt: Du hast keinen Plan, wie etwas zu bewerkstelligen ist, fragst 
aber nach Lösungen die aus kruden Ideen entwachsen sind.

Erkläre was das eigentliche Ziel ist, und du wirst hilfreiche Antworten 
bekommen.

Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Olovskos B. (olovskos)


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U. M. schrieb:

> Erkläre was das eigentliche Ziel ist, und du wirst hilfreiche Antworten
> bekommen.


Vielen Dank erstmal für die Antworten, was ich tun möchte: Ich habe eine 
Siedle 1+n Klingelanlage. Ich möchte hiervon die 1 und 7 Klemme 
abgreifen und selber auswerten. Klemme 1 ist Gnd, ruhespannung auf 
Klemme 7 sind 18V.  Wenn geklingelt wird, steigt die Spannung auf 24V an 
und danach auf 15V und anschließend wieder auf 18V. Ich möchte dieses 
Ereignis mit einem Mcu auswerten und den Mcu auch gleichzeitig über 
diese 18V betreiben.
Zusätzlich,  aber das wäre erst der nächste Schritt, liegt auf der 
Klemme 7 das analoge Audio Signal von der Anlage an. (eben bei 18V, also 
ca. 17-19V) diese möchte ich auch mit dem Mcu (oder wahrscheinlich dann 
eher mit nem DSP oder einem SoC) auswerten und das Audio Signal ausgeben 
und anschließend auch Audio von einem Mikrofon über den DSP auf die 18V 
stiften um den Ton über die Türanlage aus zu geben.
Das ist das Ziel.

Danke :)

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Olovskos B. schrieb:
> Vielen Dank erstmal für die Antworten, was ich tun möchte: Ich habe eine
> Siedle 1+n Klingelanlage. Ich möchte hiervon die 1 und 7 Klemme
> abgreifen und selber auswerten. Klemme 1 ist Gnd, ruhespannung auf
> Klemme 7 sind 18V.  Wenn geklingelt wird, steigt die Spannung auf 24V an
> und danach auf 15V und anschließend wieder auf 18V. Ich möchte dieses
> Ereignis mit einem Mcu auswerten und den Mcu auch gleichzeitig über
> diese 18V betreiben.
Ok, hast du Kenntnis über die Belastbarkeit dieser Spannung?
Hast du schon eine Abschätzung, wieviel Strom dein uC braucht.
Wenn das nur eine Signalspannung ist, kann es sein, dass das nicht 
reicht.

Warum wilst du den uC von diesem Signal speisen?

Je nach Stromverbrauch sollte man auch das Spannungsreglerkonzept 
planen.
Wenn der uC mit nur paar mA auskommt, dann reicht ein einfacher 
Linearregler. Für angenommen 10mW als Mittelwert würden auf dem Regler 
ca. (18V-5V) x 10mA = 130mW verheizt. Das ist nicht schön (Wirkungsgrad 
ca. 30%) aber noch völlig unkritisch.

Bei höheren Strömen macht ein Step-Down-Schaltregler mehr Spaß.
Der hat dann immer ca. 85% Wirkunggrad.

Jeder Spannungregler wird ab ca. 8V arbeiten.
Nach oben sind bei Spannungsspitzen bis ca. 30V auch kein Problem.
Die Spannungsregelung muß aber gegen Überspannung geschützt werden.
Sonst wäre diese desöfteren z.B. nach Gewitter kaputt.

Es kann sein, dass auch ein DCDC-Wandler zweckmäßig ist, wenn  man eine 
galvanische Trennung haben möchte.

Auch eine Signalauswertung sollte man gegen Überspannungen robust 
machen.

> Zusätzlich,  aber das wäre erst der nächste Schritt, liegt auf der
> Klemme 7 das analoge Audio Signal von der Anlage an. (eben bei 18V, also
> ca. 17-19V) diese möchte ich auch mit dem Mcu (oder wahrscheinlich dann
> eher mit nem DSP oder einem SoC) auswerten und das Audio Signal ausgeben
Was willst du denn "auswerten".
> und anschließend auch Audio von einem Mikrofon über den DSP auf die 18V
> stiften um den Ton über die Türanlage aus zu geben.
Wenn das Signal analog ist, dann weiß ich nicht, wozu du da einen DSP 
brauchen solltest. Das Signal wird über einen Kondensator ausgekoppelt 
und man kann dann damit machen, was man will (z.B. verstärken und auf 
Lausprecher geben).
Umgekehrt macht man es ähnlich, über Verstärker auf Leitung einkoppeln.

Ich habe keine Kenntnis, wei solche Anlage konkret funktioniert, aber 
ich vermute, du hast da noch einige Schwächen in deinem Konzept.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Olovskos B. (olovskos)


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U. M. schrieb:

> Ich habe keine Kenntnis, wei solche Anlage konkret funktioniert, aber
> ich vermute, du hast da noch einige Schwächen in deinem Konzept.
> Gruß Öletronika

Ich nehme diese 18V, weil es das einzige ist, was in dieser Anlage zur 
Verfügung steht und ich keine separate Versorgung benutzen werde.
MCU war wohl zu verallgemeinert. Es geht darum, das Analoge Signal mit 
einem SoC abzugreifen (hat einen Mic Eingang) dann das Audio Signal via 
IP zu senden und von der Gegenstelle die Sprache dann an die 
Klingelanlage zu senden. Auch das Klingeln soll abgegriffen werden und 
weiter geleitet werden.

Software ist kein Problem nur bei der Hardware sind ein paar Fragen 
offen. Es beschränkt sich also auf die folgenden 3 Fragen:

1. Kann der DC-DC Wandler mit den gegebenen Spannungen auf 5V regeln. -> 
wurde ja schon beantwortet.
2. Wie bekomme ich die 18±1V auf 2,5±1V.
3. Wie bekomme ich die 2,5±1V auf 18±1V.

Ich bin nicht völlig unfähig was Schaltungen betrifft dennoch wollte ich 
hier mal fragen ob mir der ein oder andere helfen kann, damit ich nicht 
Tage/Wochenlang alles kleckerweise zusammensuche, wenn es doch hier 
bestimmt leute gibt, die sofort wissen wie sowas zu bewerkstelligen ist 
:)

EDIT
mir fehlt einfach die Zeit

: Bearbeitet durch User
von THOR (Gast)


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U. M. schrieb:
> Ich habe keine Kenntnis, wei solche Anlage konkret funktioniert, aber
> ich vermute, du hast da noch einige Schwächen in deinem Konzept.
> Gruß Öletronika

Was für ein Konzept. Es gibt nur ne Zielvorstellung bisher.

von THOR (Gast)


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Olovskos B. schrieb:
> EDIT
> mir fehlt einfach die Zeit

Dann lässt man das normal nen Handwerker machen. Die haben die Zeit und 
brauchen dein Geld.

von Olovskos B. (olovskos)


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THOR schrieb:
> Dann lässt man das normal nen Handwerker machen. Die haben die Zeit und
> brauchen dein Geld.

Auch irgend nen brauchbaren Tipp oder nur noch mehr solche Weisheiten? 
Für sowas bist du im Netz unterwegs?

Ich stelle eine Frage und zwar: "Wie bekomme ich das Signal auf DSP 
verträgliche Pegel und wie wieder zurück?" - und erhoffe mir eine 
Antwort.

Nennt mir nur ein IC oder Bauteil mit dem das zu realisieren ist und die 
Datenblätter kann ich dann schon alleine wühlen.

DANKE!

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Olovskos B. schrieb:
> 1. Kann der DC-DC Wandler mit den gegebenen Spannungen auf 5V regeln. ->
> wurde ja schon beantwortet.
Ja, aber prüfe, ob die Spannung überhaupt belasbar ist.
Klemme mal Versuchsweise einen Widerstand (z.B. 2,2k) von 18V gegen Mase

> 2. Wie bekomme ich die 18±1V auf 2,5±1V.
Du meinst damit das analoge Signal?
Das wird über einen Kondensator (z.b. 1uF) ausgekoppelt und damm mit 
einem OPV auf den gewünschten Pegel gebracht.
Bei Versorgung mit 0-5V ist ein Rail-to-Rail-Typ zweckmäßig.
Damit der OPV zwischen 0-5V aussteuert, wird der Arbeitspunkt eben auf 
2,5V gelegt.
Hier ist eine Prinzipschaltung dafür:
https://www.mikrocontroller.net/wikifiles/a/a1/Op-verstaerker-offset.png

> 3. Wie bekomme ich die 2,5±1V auf 18±1V.
Das ganze genau umgekehrt.
Der OPV-ausgang wird dann auf die 18V-Leitung über ein C ausgekoppelt.
Hier ist ein größeres C sicher notwendig (z.B. 100....1000uF).
Je nachdem welche Impedanz die 18V-Leitung hat, muß der Ausgang mehr 
oder weniger Ausgangsleistung bringen.

Das ganze aber
ohne Gewähr, weil ich nicht weiß, wie diese Siedle-Anlage intern 
funktioniert und mit welchen Impedanzen und Störungen zu Rechnen ist
Kann auch sein, dass da Übertrager (Audiotrafos) statt kapazitiver 
Kopplung besser ist.

Zum Testen würde ich mal das Signal über einen Kondensator (z.B. 100uF) 
auf einen Kopfhörer auskoppeln. Je nach Kopfhörertyp ruhig noch ca. 
1kOhm in Reihe zum Kopfhörer schalten.
Gruß Öletronika

von Joe F. (easylife)


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Olovskos B. schrieb:
> Nennt mir nur ein IC oder Bauteil mit dem das zu realisieren ist

So einfach ist das leider nicht...

Hier ein paar Threads, die sich mit genau diesem Thema befasst haben und 
für dich von Interesse sein dürften:

Beitrag "Eingangskondensator dämpft Audio auf Busleitung"
Beitrag "Siedle In-Home-Bus Protokoll"
Beitrag "[Referenz] Siedle Vario Bus Protokoll, COM611 Codetastatur"
Beitrag "Klingelanlage: Siedle "1+n" Protokoll"

: Bearbeitet durch User
von Olovskos B. (olovskos)


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U. M. schrieb:
> Hallo,
>> Olovskos B. schrieb:
>> 1. Kann der DC-DC Wandler mit den gegebenen Spannungen auf 5V regeln. ->
>> wurde ja schon beantwortet.
> Ja, aber prüfe, ob die Spannung überhaupt belasbar ist...

Vielen Dank schonmal hierfür, damit hab ich schonmal eine Richtung :)

Ja ich hab die Anlage hier liegen und werd das alles durchtesten, mir 
ging es halt nur darum das mir jemand ein paar Hinweise gibt.

Auch an JOE F. vielen Dank.

Die Threads habe ich schon alle gelesen. Leider gibt es nicht so viel 
über das 1+N Protokol. Im Systemhandbuch steht wie das Klingelevent 
ausgelöst wird, aber zu Audio hab ich noch nicht so viel gefunden. Das 
einzige was ich habe ist das was ich auf dem Oszi gesehen habe und das 
war eben dieses Klingelevent und das AudioSignal. Da sich aber Klemme 7 
auf 18V Ruhespannung liegt, war die Frage eben wie ich diese runter 
leveln kann aber hier hat U.M. mir ja jetzt ein paar hinweise gegeben.

Ich werde mich die nächste Zeit wahrscheinlich sehr viel mit der Siedle 
Station beschäftigen und dann auch auf jeden Fall hier meine Ergebnisse 
posten, da es wohl doch 2-3 Leute gibt, die sich hierfür interessieren 
:)

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