Raspi4 mit Solar und Batterie als Backup Raspi Netzteil umschaltung per Relay funktioniert nicht

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  • Hallo

    ich habe für die Stromversorgung des Raspi eine 50 W 12V Solarreglung mit Batterie. Leider bekomme ich die Umschaltung per Relay und GPIO nicht hin. Ohne Last schaltet der PI die Relays wenn die Versorgungsspannung über die Relays läuft schaltet das Relay nicht mehr. Was mache ich falsch ?

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  • Ich würde mal primär auf einen Konstruktionsfehler tippen. Um wieviele Relais geht es denn? Sekundär kommen so Dinge in Frage, wie:

    - Relaiskontakte haben keinen Durchgang bzw. sind verbrannt

    - die Umschaltung dauert zu lang

    - Ladesschaltung für Kondensator fehlt ggf. ist dieser nicht voll geladen o. unterdimensioniert

    - Netzteil zu schwach bzw. es erkennt bei der Umschaltung quasi einen Kurzschluss und schaltet ab

    Normalerweiser würde man so etwas mit MosFET's lösen.

  • Last ist in diesem Fall der Raspberry PI selbst (siehe Skizze)

    Ich schalte ( möchte schalten) per Node Red wenn die Batteriespannung unter 11,9 V sinkt. Da soll auf das Raspi Netzteil umgeschaltet werden. Am Powereingang der Raspi habe ich einen 1 F Kondensator gehängt da mit während des Umschaltens die Spannung nicht einbricht.

    Wenn die Batteriespannung über 14 V geht soll wieder auf die Batterie (Solar) zurück geschaltet werden.

    Der DC DC Wandler macht aus den 11 - 14 Volt 5,1 V

  • je nach Sonnentagen schafft es das Solarpanel nicht genügend Strom zu erzeugen. Im Winter reicht es auf alle fälle nicht. Ich habe 3 x INA219 in den Stromkreisen verbaut die messen Strom und Spannung. Das heißt ich weiß wann die Batterie geladen wird und wann sie entladen wird.

    Ich denke das Problem ist, das an den Kontakten der Relays immer Spannung von beiden Seiten anliegt. Was ich aber auch brauche damit der PI rund um die Uhr läuft.

  • Relays sind es zwei als Wechselkontakt. ein Relay schaltet + und das ander -

    Es sollten zwei Relais sein, K.A. warum nun in der Schaltung wieder von einem Relais die Rede ist. Das wird wohl wieder so eine Geschichte, wo jedes kleinste Detail erfragt werden muss. Ich hab ja schon einige mögliche Fehlerquellen genannt. Vielleicht müsste der TO einfach mal grob überschlagen, wie hoch der Einschaltstrom von einem 1F Kondensator ohne Ladeschaltung bzw. Strombegrenzung ist, dazu noch den Strom addieren, den der RPi braucht. Dann sollte man mal schauen, ob die Relais, das Netzteil bzw. der DC/DC Wandler lt. ihrer Spezifikation damit klar kommen. ( Das ist aber nur eine mögliche Fehlerursache )

  • Spräche eigentlich was dagegen, Netzteil und Solarpanel jeweils mit einer Diode gegen Rückspeisung zu schützen und dann das Netzteil einfach zuzuschalten, wenn die Spannung vom Panel zu gering ist?

    Ansonsten gibts doch sicher auch fertige Laderegler für sowas, die zwischen Panel, Akku und Netzteil umschalten.

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  • Die Stromversorgung der Relais (2 Stück für jede Phase einen Wechselkontakt) kommt vom Raspi. . Ich habe es mit 5V und mit 3,3V vom Raspi versucht. Beides bringt nichts. Es sind offiziell 5V Relais. Ohne Last schalten sie aber mit beiden Spannungen. Wenn ich Freilaufdioden einsetze verliere ich da nicht zuviel Spannung ?

    Ich werde mal versuchen den Kondensator zu entfernen und sehen ob sich was ändert.

    Da ich kein Oszilloskop kann ich nicht sehen wie sich die Spannung verhält.

  • Freilaufdiode ist hier das falsche Wort. Spannungsverlust hast du da natürlich. Ggf. müsstest du die Schaltung vor einen Spannungsregler/Wandler bauen. Also Statt 5-V-Netzteil eins mit 6 Volt und die Solarspannung auch auf 6 V, die beiden zusammenschalten und dahinter einen Regler auf 5 Volt.
    Wieso schaltest du eingentlich zwei Relais? GND kannst du doch auch ohne Relais zusammenschalten.

    Du sagst, ohne Last geht es, mit Last nicht? Was passiert da genau? Lässt sich das Relais nicht einschalten oder nicht ausschalten? Oder bricht dir der Pi zusammen, wenn du umschaltest?

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  • Die Stromversorgung der Relais (2 Stück für jede Phase einen Wechselkontakt) kommt vom Raspi. . Ich habe es mit 5V und mit 3,3V vom Raspi versucht. Beides bringt nichts. Es sind offiziell 5V Relais. Ohne Last schalten sie aber mit beiden Spannungen. Wenn ich Freilaufdioden einsetze verliere ich da nicht zuviel Spannung ?

    Ich werde mal versuchen den Kondensator zu entfernen und sehen ob sich was ändert.

    Da ich kein Oszilloskop kann ich nicht sehen wie sich die Spannung verhält.

    Wenn Du denn Kondensator entfernst, wird es genauso nicht funktionieren. Da brauchst Du kein Oszilloskop um zu sehen wie sich die Spannung verhält, die ist beim Umschalten der Relais weg und der RPi ist spannungslos. Für einen Kondensator mit dieser Kapazität, brauchst Du zum Aufladen eine Strombegrenzung / Ladeschaltung, da der Ladestrom kurzzeitig sehr hoch ist, was vermutlich dein Netzteil (Typ?) nicht schafft. Man könnte statt der Relais auch Dioden verwenden, hat dann damit aber wg. des Spannungsabfall auch unnötige Verlustleistung (Wärme). Eine bessere Variante wäre eine elektronische Schaltung, welche zweimal eine "ideale Diode" mit 2 Transistoren und einem MOSFET nachbildet. Es braucht auch keinen RPi um eine "quasi unterbrechungsfreie" Umschaltung zwischen zwei Spannungsquellen zu realisieren. Aber irgendwo must Du ja die Schaltung mit dem Kondensator und den Relais ja haben, vielleicht waren dort noch einige Details in der Schaltung, welche Du einfach weggelassen hast.

  • Wo und wie wird die Spannung ermittelt, die zum Schalten der Relais gemessen wird?

    Was für Relais sind das?

    Für jeden Zwei ein Schließer, so dass das jeweilige Relais die Solarspannung und die Netzspannung schließen?

    Bedenke, dass der Strom, den die Relais zum Anziehen brauchen, beim Anziehen recht hoch sein kann. Auch, dass dieser Strom, wenn er aus den Solarmodulen kommt, bei der Berechnung der 'Lebenszeit' der Akkuladung berücksichtigt werden muss.

    Computer ..... grrrrrr

  • Bedenke, dass der Strom, den die Relais zum Anziehen brauchen, beim Anziehen recht hoch sein kann. Auch, dass dieser Strom, wenn er aus den Solarmodulen kommt, bei der Berechnung der 'Lebenszeit' der Akkuladung berücksichtigt werden muss.

    Sinnvollerweise wird man die Relais so verschalten, dass sie bei Solar/Akkubetrieb auf NC schalten, also die Spulen stromlos sind, und bei Netzbetrieb auf den NO-Kontakt gehen. Wenn man die ca. 140 mA für zwei Relaisspulen auch noch sparen will, gibts bistabile Relais. Oder man macht das mit SSR oder Mosfets oder ähnlichem.

    Wenn ich Freilaufdioden einsetze verliere ich da nicht zuviel Spannung ?

    Es gibt Dioden für solche Fälle (hier zum Beispiel) mit wenigen mV Spannungsabfall.

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  • Moinsen

    Wenn ich Freilaufdioden einsetze verliere ich da nicht zuviel Spannung ?

    Freilaufdioden werden entgegen der Hauptstromflussrichtung verbaut. Das bedeutet das diese im normalen Betrieb absolut Funktionslos sind !
    Freilaufdioden dienen ausschließlich dazu, um die Selbstinduktionsspannung einer Induktiven Last nach dessen Abschaltung zu eliminieren, und dient damit ausschließlich dem Schutz des schaltenden Halbleiterbauelementes. -> Transistor / MOSFET.

    Franky

    Edited 2 times, last by Franky07 (April 26, 2024 at 11:26 AM).

  • So jetzt habe ich ein wenig rumprobiert. Das Relay ist ein 5 V high Level Relay siehe Foto


    Das habe ich testweise an die 5 V vom DC / DC Wandler angeschlossen und händisch den Schalteingang auch auf die Plus 5V vom DC DC Wandler gelegt. Dann schaltet das Relay auch. Nur reset der Raspi dann bei jedem Schaltvorgang. Auch mit dem Kondensator am Powereingang des Raspi.

    Ich habe den Schaltplan mal ergänzt. Aber mit einem Relay läuft sich so eine Unterbrechungsfreie umschaltung für den Raspi wohl nicht realisieren. Welche Bauteile / Schaltung müsste ich denn nutzen damit ich eine Unterbrechungsfrei Versorgung bekomme und der Raspi nicht bei einer Umschaltung einen Reset macht.

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