Ich möchte einen Arduino (Wemos D1 Mini) mit 5 oder 3,3 V von meinem Garagentoröffner mit Strom versorgen, der 24 VDC zur Verfügung hat.
Soweit ich weiß, kann dies auf folgende Weise gelöst werden:
Was sind die Vor-/Nachteile von jedem von diesen?
Ich mache mir Sorgen wegen der Hitze, und ich will die Garage nicht abbrennen. Ich habe nicht gemessen, wie viel Strom mein Arduino zieht, aber ich denke, es ist sehr wenig wie 250 mA oder weniger (?). Ich verwende nur das eingebaute Wi-Fi-Modul und keine externen Sensoren/Relais.
Dies ist die effizienteste Lösung, bietet eine gute Conversion-Rate, ist jedoch etwas komplexer und auch teurer. Obwohl Sie Module finden können, die bereits mit Komponenten verlötet sind, ersparen Sie sich die Mühe, alles zu berechnen.
Dies ist weniger effizient, es fungiert im Grunde als geregelter Widerstand und leitet die nicht verbrauchte Leistung durch Erhitzen ab. Benötigen Sie normalerweise nur 3 Komponenten, den Spannungsregler und 2 Kondensatoren, und es ist billiger als 1.
Funktioniert bei Ihnen nicht, Spannungsteiler ist nicht geregelt und hängt von der Last ab, daher kann die resultierende Spannung variieren.
Für Ihren Fall würde ich ein bereits zusammengebautes DC / DC-Abwärtswandlermodul wie dieses kaufen .
Beachten Sie, dass es auch Spannungswandler auf Kondensatorbasis gibt.
Ein Punkt, der bei der Wahl eines DC/DC-Abwärtswandlers oder eines Linearreglers zu berücksichtigen ist, ist die Qualität des Ausgangs. Aufgrund ihrer Funktionsweise haben DC-Wandler immer eine gewisse hochfrequente Welligkeit am Ausgang, während Linearregler extrem glatt sind.
DC-Wandler sind also sehr effizient, aber laut, und Linearregler sind sehr glatt, aber ineffizient (sie "verschwenden" im Grunde die Spannungsdifferenz als Wärme; sie verringern eine sehr große Wärmemenge von 24 V → 5 V).
Ob die Welligkeit eine Rolle spielt oder ob Sie den DC-Wandlerausgang ausreichend glätten können, hängt von dem Gerät ab, das Sie mit Strom versorgen. In Ihrem Fall, einem Arduino ohne Sensoren, spielt es keine Rolle, dass die Stromschiene etwas laut ist.
Aber in anderen Fällen, wenn Sie Sensoren haben, die von der genauen Eingangsspannung abhängen, oder andere Geräte, die empfindlich auf Welligkeit reagieren, kann dies eine Rolle spielen. Bei sehr empfindlichen Geräten müssen Sie möglicherweise sogar eine Kombination aus einem DC-Wandler verwenden, um die Spannung auf nahe an Ihr Ziel zu senken, und dann einen Linearregler mit niedrigem Dropout verwenden, um die endgültige stabile Spannung zu erhalten, ohne viel Effizienz in der Linearität zu verlieren Stufe (da es nur ein kleiner Schritt nach unten ist, anstatt ein großer Schritt nach unten).
Variante 3 geht gar nicht. Es kombiniert alle Nachteile der Ineffizienz des Linearreglers (Sie leiten die Spannungsdifferenz in den Widerständen ab) mit einer ungeregelten Ausgangsspannung, die je nach Last variiert. Die Last variiert erheblich, je nachdem, was der Arduino tut, und insbesondere, ob das WiFi-Modul Daten sendet oder nicht.
Stellen Sie zunächst sicher, dass Ihre Garage 24 VDC verwendet. Eine häufigere Steuerspannung in der Verkabelung von Privathaushalten ist 24 VAC, die in Türklingeln und Thermostaten zu sehen ist. Wechselspannung ist ein großes Durcheinander für ein Gleichstromgerät, aber es funktioniert mit Transformatoren!
Da es Teil eines Gebäudes ist, muss es den elektrischen Vorschriften angemessen entsprechen . Glücklicherweise sind diese Codes bei Geräten mit niedriger Spannung (30 V) und geringem Stromverbrauch (<55 W) ziemlich einfach. Sie müssen geeignete Gehäuse verwenden und die Verkabelung nach den niedrigen Standards der Türklingel- oder Thermostatverkabelung durchführen (z. B. ordentlich und fachmännisch, seien Sie nicht dumm, bemühen Sie sich, es aus dem Weg zu heften, und verwenden Sie keine Stromkabel als Aufhänger.) Also in einem Code-Kontext:
ist eine großartige Möglichkeit, damit umzugehen. Der Konverter erzeugt weniger als ein Watt Restwärme und ist klein, sodass er problemlos in eine herkömmliche, billige 4-Zoll- oder 120-mm-Quadrat-Anschlussdose aus Stahl passt. Die Wärmeleitfähigkeit des Stahls und die Größe der Box sorgen dafür Wärmeableitung, seine Stromaufnahme wird sicherlich innerhalb des Bereichs liegen, der vom Öffner verfügbar ist.
Der Code erfordert die Verwendung von "zugelassenen" Geräten, was im Allgemeinen bedeutet, dass sie UL-gelistet sind. "Ausrüstung bedeutet "keine Komponenten": Der Unterschied besteht darin, dass die Ausrüstung eine Kennzeichnung / Anleitung hat, die ihre Verwendung durch den Verbraucher beschreibt, und UL-getestet und so gelistet ist. Aber auch hier sind die Regeln für Niederspannungssachen <55 W gelockert. Der Punkt dabei ist, Bevorzugen Sie einen DC-DC, der eher wie ein fertiges Produkt verpackt ist , dh das Schraubklemmen und ein Gehäuse hat, anstatt Drähte, die schlampig auf eine Einheit gelötet sind, die für die Leiterplattenmontage bestimmt ist.Wenn es ordentlich genug verpackt ist, benötigen Sie möglicherweise nicht einmal eine Stahlverbindung Box, um es zu verstecken.
Ich habe ziemlich viel mit Widerstandsleitern gearbeitet. Zum Beispiel verwenden Westinghouse HL-Traktionsantriebsgeräte (das L steht für Netzbetrieb, nicht Batterie) eine Widerstandsleiter, um ungefähr 80 V aus einer Netzspannung von 600 V zu synthetisieren. Der untere Widerstand zwischen Last und GND verhindert, dass die Spannung nach oben in Richtung 600 V schwebt, wenn die Last keinen Strom zieht.
Die Spannung variiert jedoch erheblich, da der untere Widerstand mit zwischen 0 und 15 Schützen in einem 5-Wagen-Zug parallel geschaltet ist. Diese Variation der Spannung ist die Achillesferse der Widerstandsleitern. Sie mildern dies ab, indem Sie die oberen und unteren Bypass-Widerstände größer machen (in Watt und physischer Größe, kleiner in Ohm). Für jeden vernünftigen Arbeitsbereich wird die überwiegende Mehrheit der Energie in der Widerstandsleiter verbraucht, nicht in der Last.
In Ihrer Anwendung müssen Sie Ihre Widerstandsleiter so spezifizieren, dass Ihre Spannung bei Lastabzügen zwischen 0 A und 250 mA (oder was auch immer sich herausstellt) zwischen 3,3 V und 5 V bleibt . Die Mathematik ist nicht übermäßig kompliziert, aber das ist ein schmaler Bereich, von dem ich erwarte, dass er eine ziemlich enorme Widerstandsleiter erfordert. Sie werden also viel Wärme erzeugen und benötigen einen geeigneten Sicherheitskäfig für die Widerstandsbank. Ich gehe davon aus, dass dies die Versorgungskapazität der Stromversorgung des Garagentoröffners übersteigen wird. Es kann sogar die gesetzliche Grenze von 55 W für gelockerte Regeln für die Niederspannungsverkabelung überschreiten! Alles in allem sind Leitern einfach nichts für Dinge mit engen Spannungsanforderungen.
So etwas wie ein 7805-Regler ist eine Widerstandsleiter - aber wenn der untere Ausgleichswiderstand gelöscht ist, nur der Arduino als unterer Widerstand und der Regler als "intelligenter" oberer Widerstand, der seinen Widerstand im laufenden Betrieb ändert, um den Laststrom zu verfolgen. Die gesamte Schaltung fließt, was auch immer der Arduino zeichnet, was bis zu 250 mA beträgt, sagen Sie.
Der Spannungsregler muss die Differenz zwischen Versorgungsspannung und Ausgangsspannung abbauen, zB 19-20,7 Volt x Schaltungsstrom. Bei 250mA wären das zB ca. 5 Watt. Das muss entsprechend gekühlt werden. Zu viel, um eine 4x4-Stahlbox als Ad-hoc-Kühlkörper zu verwenden.
Fast alle Spannungsregler sind für externe Kühlkörper ausgelegt, sodass Sie ein großes Verpackungsproblem haben, wenn es darum geht, es wie "kein Wissenschaftsprojekt" aussehen zu lassen. Und Sie müssen sich mit der ultimativen Wärmeabfuhr auseinandersetzen: Der Kühlkörper muss sich mit der Umgebungsluft austauschen, und Sie können die Anschlussdose nicht einfach heiß werden lassen.
Einige Garagentoröffner haben eine Steckdose (Netzsteckdose zB NEMA 5-15). Wenn nicht die Steckdose, eine vorgestanzte Aussparung, wo eine Steckdose installiert werden könnte. Das könntest du nachrüsten.
Oder Sie montieren eine Duplex-Steckdose am Eingang des Garagentoröffners, geben ihm ein Netzkabel, und jetzt haben Sie eine offene Steckdose.
Stecken Sie dort eine Wandwarze ein und fertig.
Eine Option, auf die (soweit ich sehen kann) nicht hingewiesen wurde, ist, dass Sie nicht darauf beschränkt sind, nur eine Option auszuwählen. Insbesondere ein Buck-Regler, gefolgt von einem Linearregler, kann Ihnen die besten Eigenschaften von beiden bieten.
Ich würde einen Abwärtsregler vorschlagen, um die Spannung von 24 V auf beispielsweise 9 V zu senken und dann die 9 V in einen Linearregler auf 5 V einzuspeisen. Bei 250 mA verbraucht der Linearregler nur 1 W (9-5 = 4 V x 250 mA). Somit erledigt der Buck-Regler die meiste Arbeit, und der Linearregler liefert einen welligkeitsfreien Ausgang.
Mike65535