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Engineering: the art of making what you want from things you can get.

Nachtstrom-Schalter

30. August 2009

Update: Mein Opa hat sich eine zweite Version dieser Schaltung gewünscht. Daher werde ich wahrscheinlich in der nächsten Zeit eine Schaltung und ein Platinenlayout davon erstellen. Dabei werde ich dann auch den Quellcode veröffentlichen.

Diese Schaltung war für meinen Opa gedacht, der seine Kühltruhe mit "Nachtstrom" versorgen wollte, sobald dieser verfügbar war. Sein einziges Problem bei der Sache war, dass er in der Früh immer vergaß, die Truhe an die normale Steckdose umzustecken.

Außerdem kann diese Schaltung zwischen zwei unterschiedlichen Stromquellen umschalten, um das Risiko eines Stromausfalls zu vermindern (wenn eine Stromquelle ausfällt, schaltet die Schaltung die Last auf die andere Stromquelle um.

Meine erste Lösung wären zwei SPDT¹-Relais und ein kleiner Trafo gewesen. Bei der Inventur in der Werkstatt stellte ich aber leider fest, dass ich keine SPDT-Relais mehr hatte. Nachdem die Schaltung so schnell wie möglich gebaut werden sollte (Sachen, die ich vor mir herschiebe, werden nie fertig), beschloss ich, die Schaltung mit zwei SPST²-Relais zu bauen.

Dabei musste ein Kompromiss gefunden werden:

• Da ich die Phase auf einer bestimmten Leitung annehme, müssen beide Stecker polungsrichtig in die Steckdose gesteckt werden.
• Da die Schaltung mit einem (oder zwei) verkehrt eingesteckten Steckern nicht wie gewünscht funktioniert, muss dieser Zustand erkannt und angezeigt werden.

Ich habe einen AVR-Mikrocontroller (Überraschung!) verwendet, um verschiedene Versorungszustände zu erkennen und die Relais entsprechend zu steuern. Die neue Schaltung beruht auf dem Prinzip, dass der Stromzähler nur den Stromfluss auf der Phase misst. Daher kann man die Last zwischen der Nachtphase und dem normalen Neutralleiter anschließen; dabei wird nur am Nachtstromzähler Strom verbraucht.

Die Schaltung wird direkt von der Phase versorgt. Der Stromfluss wird von einem "kapazitiven Widerstand" (sprich: Kondensator) begrenzt (Stichwort: Kondensatornetzteil), gleichgerichtet, durch eine 24 V Zenerdiode begrenzt und mit einem Elko geglättet. Eine stromführende Phase wird sehr einfach erkannt: sie kann direkt über einen 1 MΩ Widerstand an den I/O Port des ATmega8-Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Begrenzungsdioden an den I/O-Ports leiten die Überspannung ab und begrenzen damit die Eingangsspannung auf die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers.

Wenn die Nachtphase Strom führt, wird das Relais der normalen Phase abgeschaltet, 2 Sekunden gewartet und das Relais der Nachtphase eingeschaltet. Wenn kein Nachtstrom mehr verfügbar ist, werden die Relais in der umgekehrten Reihenfolge (Nachtrelais aus, 2 Sek. Verzögerung, Normalrelais ein).

¹SPDT: single-pole, double-throw (einpolig, Umschalter)

²SPST: single-pole, single-throw (einpolig, Einschalter)

Zuletzt geändert: 30. August 2009

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