Hardware

Stromversorgung und Absicherung

Kleinspannung überall, wo man hinfasst. Netzspannung dort, wo sie technisch sinnvoll ist, in einem eigenen Gehäuse und galvanisch vom Bus getrennt.

Auf dieser Seite

Drei Spannungen

230 V, Steckdose mit FI Netzteil 24 V Hub Bus: 24 V für Elektronik und Sensoren Sensormodule Lastversorgung 12 V Leistung Pumpen, Lüfter, Ventile Antrieb Linearantriebe eigenes Gehäuse Netz 230 V je Ausgang abgesichert Tankheizung, Heizmatten, Licht galvanisch getrennt 230 V 24 V 12 V
Wer was versorgt. Das Buskabel führt nur 24 V für Elektronik und Sensoren, Lasten haben eigene Zuleitungen.
Spannung Wofür Schaltet über
24 V Bus, Module, Sensoren, die beiden Ausgänge des Hubs MOSFETs: verschleißfrei, leise, stufenlos
12 oder 24 V Pumpen, Lüfter, Licht, Ventile, Linearantriebe MOSFETs und H-Brücken, mit eigener Lastversorgung am Modul
230 V Tankheizung, Heizmatten, Licht potentialfreie Relais im Relaismodul, je Ausgang abgesichert, mit Leistungsmessung

Das Relaismodul sitzt in einem eigenen Gehäuse. Seine Busseite ist galvanisch vom Netz getrennt.

Das Leistungsmodul DC hat eine eigene Lastversorgung. Die Nennspannung wird je Ausgang eingestellt, 12 oder 24 V. Seine Ausgänge ziehen nichts vom Bus. Das Beet des Projekts nutzt 12 V, weil Pumpen, Antriebe und LED-Streifen von 2019 damit laufen.

Versorgung am Modul

Jedes Modul nimmt seine Versorgung vom Bus. Der Weg ist entschieden, eine Teilenummer noch nicht:

  1. Sicherung je Modul. Ein Kurzschluss im Modul oder in seiner Sensorleitung trennt nur dieses Modul, nicht den Bus und nicht den Hub.
  2. Verpolschutz. Ein vertauschtes Kabel oder ein falsch gesteckter Verteiler zerstört weder Wandler noch Board.
  3. Abwärtswandler von 24 V auf 5 V. Er speist den 5-V-Pin des ESP32-C3 SuperMini, dessen Regler macht daraus 3,3 V für Chip, Transceiver und Sensoren. Ein Wandler statt eines Längsreglers, weil von 24 auf 5 V sonst der größte Teil der Leistung als Wärme im Gehäuse bliebe.

Ein Spannungsteiler 1 : 11 vor dem Wandler führt die Busspannung an GPIO 0. So misst jedes Modul den Bus an seiner Stelle, mit dem Spannungsfall auf der Leitung, und meldet ihn als „Versorgung am Modul“. Leistungsmodul DC und Antriebsmodul bekommen ihre Lasten weiter über eine eigene Zuleitung, ihre Elektronik läuft auf demselben Weg vom Bus.

Auf dem Steckbrett speist ein 5-V-Netzteil den 5-V-Pin direkt, ohne Wandler und meist ohne Spannungsteiler. In den Einstellungen des Hubs steht dann „Erwartete Versorgung“ auf 5 V statt 24 V. Werte unter 3 V an einem Modul, das damit den Bus misst, zeigt die Oberfläche als „nicht gemessen“, ohne Warnung. Mehr unter Versorgung.

Schutz, der ohne Software wirkt

Die Software ist die erste Sicherung, nie die einzige.

Schutz Wirkt gegen Sitzt
Temperaturschalter in Reihe Heizung, die nicht mehr abschaltet, etwa nach einem Absturz der Firmware an jeder Heizung
Thermostat am Heizstab überhitztes Wasser im Tank am Heizstab
Schmelzsicherung oder Leitungsschutzschalter Kurzschluss und Überlast an jedem Ausgang, bei 230 V Pflicht
Fehlerstromschutzschalter Fehlerströme an der Steckdose, vorhanden

Gegen einen überlaufenden Tank und gegen Trockenlauf der Pumpen schützt die Software, über den Füllstand. Das steht unter Tank und Wasser.

Schutz in der Software

Darüber liegt die Selbstüberwachung. Sie reagiert schneller und genauer als eine Schmelzsicherung und sagt, was los ist.

Ebene Schutz
Modul elektronische Sicherung je Ausgang, maximale Laufzeit, sicherer Zustand ohne Hub
Hub Wirkungsüberwachung, Summenprüfung des Stroms, Lastabwurf bei Unterspannung, Verriegelungen, Windschutz

Mehr unter Selbstüberwachung.

Einbau

  • Gehäuse IP65 mit Kabelverschraubungen und Druckausgleichselement gegen Kondenswasser.
  • Elektronik im Holzbeet vom Erdreich getrennt montieren, Kabel von unten einführen.
  • Nach dem Einschalten ist alles aus, und die Klappen sind zu, bis der Hub gültige Messwerte hat.
  • Der Schaltkasten hält sich mit Heizmatte und Lüfter selbst trocken und frostfrei. Das steht unter Hub.

Strommessung an jeder Stelle

Messstelle Sitzt im Erkennt
Jeder Gleichstrom-Ausgang Leistungs- oder Antriebsmodul Kabelbruch, Defekt, Blockade, Kurzschluss, schleichenden Verschleiß, beim Antrieb die Endlage
Jedes Relais Relaismodul defekte Tankheizung, ausgefallene Leuchte. Liefert zugleich den Energieverbrauch.
Versorgungsspannung jedem Modul Spannungsabfall auf dem Buskabel, schlechte Steckverbindung
Sensorversorgung eigene Modulplatine, später Sensor ab, Sensor defekt, Feuchtigkeit im Stecker. Module mit ESP32-C3 haben keine schaltbare Sensorversorgung.
Gesamtstrom Hub oder Einspeisemodul Überlastung. Weicht die Summe aller Ausgänge vom Gesamtstrom ab, fließt irgendwo Strom, wo keiner fließen soll.

Jede Messung sitzt in dem Modul, zu dem sie gehört.

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