Stromversorgung für Einplatinencomputer (aus=stromlos)

[Hiran C. (hiran)]

Hallo allerseits.

Nachdem die meisten Schaltungen für Microkontroller oder 
Einplatinencomputer eine Dauerstromversorgung vorsehen mache ich mir 
Gedanken, wie ich ein Gerät richtig stromlos bekomme - inklusive 
Netzteil. Die Idee ist, einerseits Strom zu sparen und andererseits zu 
wissen dass im Gerät keine Spannungen sind, die beim Arbeiten daran 
stören könnten. Auch ein Stromausfall würde sich so nicht auswirken.

Ich finde leider keinen Hinweis, dass sich jemand sowas schon gebaut 
hat, also schildere ich mal die Idee und das Problem:

Ich möchte also, dass sich der Mikrocontroller selber vom Netz trennen 
kann. Das geht mittls einem Relais, welches ausgeschaltet wird und damit 
sowohl L als auch N vom Netzteil trennt. Zum Einschalten müsste man per 
Taster das Relais schalten oder überbrücken, bis das Netzteil die 
Spannung wieder aufgebaut hat und das Relais wieder zieht. Jetzt kann 
man den Taster loslassen und das System läuft, bis der Mikrokontroller 
es wieder ausschaltet.
Bis hier sieht alles einfach aus: Man braucht lediglich ein Relais mit 2 
Schließern sowie einen Taster mit 2 Schließern.

Ich möchte aber auch, dass es fßür den Benutzer sehr intuitiv wird. Im 
laufenden Betrieb soll also ein Druck auf denselben Taster das System 
zum Runterfahren benachrichtigen, damit es alles nötie macht um dann dan 
Relais auszuschalten.

Und jetzt kommts: Der Taster müsste jetzt also auf einen einzigen Druck 
sowohl L, N als auch eine Leitung für den GPIO schliessen. 230V und 3.3V 
gleichzeitig. Leider finde ich keine Taster für 230V mit mindestens 3 
Schließern.

Hat jemand eine Idee wie man sowas besser/einfacher bauen kann? Welcher 
Hersteller, welcher Händler hat passende Teile bereit?

(das ganze Setup verhält sich ähnlich wie bei ACPI, ausser dass ein 
langer Tastendruck doch noch die Netzspannung kappt)

[Dietrich L. (dietrichl)]

Mal eine Idee:

         +------------------o/o------+
         |                   :       |
       o-+--|<|-|<|-|<|--+-------o/o-+-> 
         |               |   :    :
         +------|>|------+   :    :
         |               |   :    :
230V in  +--R---|<|------+   :  Relais  230V out
             LED Opto-       :    :
             Koppler       Taste  :
                             :    :
       o-+-----------------------o/o-+->
         |                   :       |
         +------------------o/o------+

Der Optokoppler schaltet dann ein, wenn das Relais "Ein" und die Taste 
nicht gedrückt ist. Das Signal am Ausgang des Optokopplers steht dem µC 
zur Verfügung, um mit passender Software-Logik abschalten zu können.

Vielleicht braucht man ober mehr Dioden oder eine Zenerdiode, damit die 
Spannung für die LED des Optokopplers ausreicht. Ich nehme mal an, dass 
da keine großen Ströme fließen und die Verlustleistung an den Diode 
erträglich ist.

[Thomas W. (goaty)]

Hier ein Taster:

https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Schurter%20PDFs/EMF,AF.pdf

Oder sowas:
https://www.mouser.de/datasheet/2/140/D16_P16_L16-345993.pdf

[MaWin (Gast)]

Hiran C. schrieb:
> Hat jemand eine Idee wie man sowas besser/einfacher bauen kann?

Versuche es mit einem SCHALTER statt einem Taster, manche Netzteile 
haben dem Schalter schon eingebaut.

Intuitiv, 0 Strom wenn aus, optisch ist der Schaltzustand meist gut 
erkennbar.

Runtrrfahren müssen uC nicht, und wenn was ins EEPROM zu retten ist, 
kann das in der Zeit erfolgen, die die Siebelkos noch Spannung liefern.

[Hiran C. (hiran)]

Ui, so viele konstruktive Antworten in so kurzer Zeit. :-)

@MaWin: Ich habe mich wohl nicht klar ausgedrückt. Ein uC braucht 
wirklich wenig Zeit/Strom. Gerade hier finde ich das Verhältnis von 
Nutzstrom zu Verlust im Netzteil zu hoch.

Aber mein Einplatinencomputer ist eigentlich ein Raspberry, und der soll 
dann doch irgendwie seine Programme parken, die Buffer ausleeren und die 
SD-Karte in einen guten Zustand hinterlassen.



@Thomas.W: Danke, es gibt ja doch Hersteller für solche Taster! :-)
Damit wäre mein Plan zumindest nicht zum Scheitern verurteilt. Die 
untere Idee finde ich zwar etwas eleganter, aber anscheinend braucht es 
dazu noch mehr Beschaltung.



@dietrichl: Die Idee mit dem Optokoppler finde ich super. Immerhin hatte 
ich doch Bedenken, an einem Bauteil (Taster) 230V und 3.3V zu haben bzw 
eine Leitung von 'vor dem Netzteil' nach 'hinter dem Netzteil' zu 
ziehen.

Ich bin nicht geübt im Lesen von Ascii-Schaltplänen, aber wenn ich das 
richtig verstehe leuchtet der Optokoppler immer nur bei einer Halbwelle. 
Würde das nicht evtl zum 'Messen der Netzfrequenz' führen?

Wegen Verlustleistung: ich habe mal vor Jahren eine LED mit 
Vorwiderstand direkt an 230 V geklemmt und mich über die Temperatur des 
Widerstandes gewundert. Erst mit einer low current LED (2mA) wurde diese 
Leistung erträglich.

https://www.mikrocontroller.net/articles/LED#Direktbetrieb_an_230V
Da steht was von von Strombegrenzung, Gleichrichtern und Elkos. Mal 
sehen wie das alles zusammenarbeitet. Vermutlich ist die richtige 
Dimensionierung der Trick...

[Sebastian S. (amateur)]

Eine low-tec Möglichkeit!

Ein Relais mit einem Schließer (ev. Wechsler) hält sich nach 
tasterbetätigung selber. Klassische Selbsthaltung.
In dem Versorgungskreis des Relais ist ein zweites Relais mit einem 
Öffner (ev. Wechsler). Dieses wird vom µP aus betätigt und trennt die 
Selbsthaltung.
Das erste Relais muss den Arbeitsstrom der Schaltung aushalten, das 
Zweite nur den Steuerstrom des Ersten.

Für die Erbsenzähler: Wird der Einschalttaster gehalten ist’s nichts mit 
ausschalten. Macht aber in 84,6% aller Fälle nichts.

Oder so.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Hiran C. schrieb:
>
> @MaWin: Ich habe mich wohl nicht klar ausgedrückt. Ein uC braucht
> wirklich wenig Zeit/Strom. Gerade hier finde ich das Verhältnis von
> Nutzstrom zu Verlust im Netzteil zu hoch.

Ich glaube, du hast MaWin nicht verstanden. Vermutlich noch nicht mal 
richtig gelesen. Er sagte: nimm einen Schalter. Keinen Taster, einen 
stinknormalen Schalter, der entweder auf EIN oder auf AUS steht.

Ein Taster hat keinen Vorteil, den ich erkennen könnte. Und was soll 
eigentlich "intuitiv" daran sein, den gleichen Taster für das Ein- und 
für das Ausschalten zu verwenden? Mit zwei Tastern, einem für EIN und 
einem für AUS hättest du von Anfang an kein Problem gehabt.

> Aber mein Einplatinencomputer ist eigentlich ein Raspberry

Ach. Da schreibst du seitenweise sinnfreies Blabla in den 
Eröffnungspost, aber diese Information läßt du weg. Sehr sinnig.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Sebastian S. schrieb:
> Eine low-tec Möglichkeit!
>
> Ein Relais mit einem Schließer (ev. Wechsler) hält sich nach
> tasterbetätigung selber. Klassische Selbsthaltung.
> In dem Versorgungskreis des Relais ist ein zweites Relais mit einem
> Öffner (ev. Wechsler). Dieses wird vom µP aus betätigt und trennt die
> Selbsthaltung.

Wozu der Aufwand mit dem zweiten Relais? Man würde das erste Relais 
einfach nicht direkt an die Versorgungsspannung klemmen, sondern über 
einen Transistor. Sobald der µC aus dem Reset kommt (das dauert ein paar 
Millisekunden) schaltet er als erstes den Transistor durch. Und wenn er 
sich abschalten will, dann wieder aus.

Allerdings: das "Problem" des TE ist ja, daß er unbedingt den gleichen 
Taster für EIN wie für AUS verwenden will. Und dann noch beide Pole der 
Netzspannung trennen (er ist wohl ein Esoteriker). Dabei hilft ihm deine 
Idee auch nicht weiter.

Apropos low-tech. In meinem Plattenspieler aus der Tätärä steckt eine 
ganz ähnliche Mimik. Relais auf der Netzseite, das abgeschaltet wird 
wenn die Plattenseite fertig abgespielt ist. Da gibt es aber keinen 
netzspannungsfesten Taster zum einschalten, sondern der Einschaltknopf 
drückt einfach über eine (isolierende, natürlich) Schubstange auf den 
Anker des Relais. Einfach und effektiv.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Hiran C. schrieb:
> Ich bin nicht geübt im Lesen von Ascii-Schaltplänen, aber wenn ich das
> richtig verstehe leuchtet der Optokoppler immer nur bei einer Halbwelle.
> Würde das nicht evtl zum 'Messen der Netzfrequenz' führen?

Ja, am Ausgang des Optokopplers hast du Pulse mit 50Hz. Das Signal musst 
du dann per Hardware (RC-Tiefpass) oder per Software filtern.

Aber du brauchst in der Software sowieso Logik, um zu unterscheiden, ob 
der Tastendruck zum Einschalten oder zum Ausschalten gehört. Also so 
eine Art Zustandsmaschine, die auch Zeiten messen kann.

[Hiran C. (hiran)]

@Dietrich L.: Gut, damit hab ich die Schaltung zumindest verstanden. :-)

@Axel S.: Es tut mir immer noch leid, dass ich mich nicht klar 
ausgedrückt habe. Ich habe vieles - auch meine gesamte 
Familiengeschichte - weggelassen.

Es handelt sich immer noch um einen Raspberry. Ob der so schnell 
aufwacht und erstmal einen Transistor am GPIO durchschaltet weiss ich 
nicht.  Aber so lange müsste man die Taste drücken.

Daran, dass der Taster das Relais mechanisch schaltet habe ich auch 
schon gedacht. Ist aber auch im Eröffnungspost untergegangen, und ich 
finde es nicht schlimm. Damit wäre es nämlich nicht möglich, denselben 
Taster zum Ausschalten zu benutzen. Ah, doch, eigentlich schon. Aber...

Sebastian S.: Nur ein Taster, zwei Relais (und ein entsprechender 
Treiber für den Raspi) reichen? Das klingt sehr überschaubar. Ich glaub 
das bau ich.


Danke an Alle für die Diskussion. Hat mir sehr geholfen. :-)

[Hiran C. (hiran)]

Ah, und für die Anti-Esoteriker:

Ich will beide Leitungen kappen, weil ich keine Spannung im 
ausgeschalteten System haben will. Immerhin kann ich nicht vorhersagen, 
wie herum der Schukostecker in die Steckdose kommt - also auf welcher 
der Leitungen die Phase ist.

Vielleicht bin ich ein wenig vorsichtig, weil ich sowas schon überlebt 
habe aber nicht nochmal rausfordern will.