Zentrale Stromversorgung für meinen Astro-Arbeitsplatz

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    • Zentrale Stromversorgung für meinen Astro-Arbeitsplatz

      Hallo liebe Sternfreunde,

      ich möchte hier eine Beschreibung für die zentrale Stromversorgung meines Astro-Arbeitsplatzes geben.
      Bevor ich beginne, stelle ich einige Hinweise und Warnungen voran:
      1. Ein Nachbau erfolgt immer auf eigene Gefahr hin. Die verwendeten Schaltungen zur Regelung/Stabilisierung der Ausgangsspannungen sind zwar alles Standard-Applikationsschaltungen für die jeweiligen IC's, dennoch können sich Fehler in der Schaltungsbeschreibung eingeschlichen haben.
      2. Das Gerät wird mit lebensgefählicher Netzspannung von 230V betrieben. Die Arbeiten hieran setzen eine Sachkundigkeit voraus. Das betrifft insbesondere sichere Löt-/Schaubverbindeungen sowie die Isolierung.
      3. Das Gerät ist für den Außenbetrieb in einer Einhausung (wie z.B. in dem Bild weiter unten) konzipiert. Den Betrieb ohne Einhausung empfehle ich ausdrücklich nicht (Temperatur, Taubildung).

      Ende des Jahres 2018 entstand bei mir der Wunsch, eine zentrale Stromversorgung für Astro-Zwecke zu bauen. Und zwar unter konsequenter Verwendung des Schutzkontaktes.
      Für diverse astrofotografische Geräte werden Stromversorgungen ohne Schutzkontakt angeboten. Bei den oft verwendeten Laptops mit Netzbetrieb sieht es nicht anders aus.
      Dies kann sehr schnell zu gefährlichen Stromschlägen führen, insbesondere, wenn man meint, während der Aufnahmenacht draußen kein festes Schuhwerk anhaben zu müssen.
      Diese Erfahrung habe ich selbst gemacht.
      Die Konzeption und der Bau erfolgte im Jahre 2019. Damals wusste ich überhaupt noch nicht, was ich künftig für Versorgungsspannungen brauchen würde.
      Klar war mir nur, dass es eine 5V sowie 12V-Versorgung werden würde.
      Ich habe das Ganze dann mit Bananen-Buchsen als Ausgängen aufgebaut. Mir war aber zu dem Zeitpunkt schon klar, dass ich die Astro-Geräte über Hohlstecker-Buchsen betreiben würde.
      Das hat sich als sehr gut erwiesen, weil der Umbau von Banane auf Hohlstecker sehr schnell zu machen ist, und kein Bohren am Gehäuse erforderlich ist.
      Meine Geräte habe ich nie über Bananenstecker betrieben, die Gafhr der Verpolung (insbes. nachts) ist einfach zu groß. Hingegen versorge ich die Heizmanschetten über die Bananen-Ausgänge.
      Heute habe ich an der Stromversorgung: 2 x 12V- Hohlstecker-Buchse 5,5 x 2,5 mm; 1 x 5V- Hohlstecker-Buchse 5,5 x 2,5 mm; 1 x 7,5V- Cinch-Buchse für Canon-DSLR, bei Bedarf kann ich aber schnell umrüsten.

      Das Gerät verfügt über jeweils einen Ausgang für +5V und +12V. Darüber hinaus habe ich zwei spannungsgeregelte Ausgänge für Spannungen bis +5V und +12V eingebaut, sowie einen 7,5V-Ausgang für den Betrieb einer Canon DSLR.
      Einen weiteren spannungsgeregelten Ausgang ist für die Beleuchtung des Arbeitsplatzes vorgesehen (über LED-Streifen-rot).

      Von Anfang an hatte ich eine Stromanzeige für die vier Kanäle 5V/12V sowie die beiden spannungsgeregelten Ausgänge vorgesehen.
      Hierfür habe ich eine Mikrorechnerlösung realisiert. Hierzu möchte ich anmerken:
      Die Hardware dazu läuft. Die Software muss hinsichtlich der Komparatorstrecke kalibriert werden. Dies war der Stand Anfang 2020.
      Im Februar 2020 war ich im Urlaub in Italien. Zurückgekehrt bin ich über ein Vierteljahr lang nicht in meiner Wohnung gewesen.
      Die Sache mit der Stromanzeige ist total in Vergessenheit geraten, zumal das Gerät ja einwandfrei funktionierte. Herbst 2023
      schließlich bin ich dann mit der Nase drauf gestoßen, dass das ja unfertig ist. Ich möchte in den nächsten Monaten aber diese Arbeiten abschließen.

      Herbst 2023 habe ich als zusätzliche Sicherheit für den Überspannungsschutz eine dreifache sog. Crowbar-Schaltung ergänzt.

      An dieser Stelle sei das Blockschaltbild für die zentrale Stromversorgung gegeben.




      Der Schutzkontakt ist mit der Gehäusemasse sowie dem Minuspol der Schaltnetzteile und der Regelelektronik verbunden.
      Die Schaltnetzteile sind übliche S-50-5 bzw. S-120-12 Typen der 10A-Klasse. Diese verfügen über einen Kurzschluss- sowie
      Überspannungsschutz.
      Als zusätzliche Sicherheit gegen Überspannungen dient eine dreifache Thyristor-Crowbar-Schaltung, Funktionsweise grob:
      bei Überspannung: --> Z-Diode wird leitend --> Thyristor zündet --> Spannung wird kurzgeschlossen --> Sicherung kommt.

      Bei den vier Spannungsreglern habe ich jeweils den verwendeten IC angegeben. Die Hardware hierfür sind Standard-Applikationen.

      Zwischen den Minuspolen der vier jeweiligen Ausgangsbuchsen und dem zentralen Minuspol liegen für den Stromabgriff jeweils vier
      Shunt-Widerstände. Sie sind so dimensioniert, dass bei Volllast ein Spannungsabfall von etwa 200mV entsteht. Sie dienen
      der Stromanzeige und sind hier bereits aufgeführt, auch wenn die dazugehörige Hard- und software in der Darstellung noch fehlt.

      Zur Unterdrückung von Störungen auf den Ausgängen habe ich die Leitungen von den Ausgangsbuchsen zu den Verbrauchern mit
      Klapp-Ferriten versehen. Ich hatte bis jetzt keinerlei Probleme im Betrieb.
      Trotzdem habe ich immer noch den zusätzlichen Einbau von geeignet umwickelten Ferritringen zur Störimpulsunterdrückung an den Ausgängen der Schaltnetzteile im Hinterkopf. Das war bis heute allerdings nicht notwendig gewesen.

      Die einzelnen Schaltungen möchte ich hier so nach und nach posten.


      Hier noch ein Blick auf die Einhausung:
      (Bild ließ sich nicht speichern, aber copy/paste funktionierte. Ich werde das Hochladen in den kommenden Tagen immer mal wieder testen.
      Irgendwann geht's schon)





      Ich wünsche Euch viele schöne klare Nächte

      Micha
      Ich bin Michael
      Mein Beobachtungsplatz ist der Balkon meiner Wohnung in der Hennigsdorfer Innenstadt.
      Der Balkon ist in der vierten (obersten) Etage eines Wohnhauses. Er liegt in fast perfekter Südlage mit sehr guter Horizontsicht.
      Meine besondere Leidenschaft gilt der Fotografie weit südlich stehender Objekte.

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von Micha314 ()

    • Hallo Ingo,

      das kommt ganz darauf an. Ich weiß natürlich nicht, was Du im Einzelnen so vorhast bei der Einrichtung des Astro-Arbeitsplatzes.
      Auf jeden Fall ist die Kontaktierung des Vermieters anzuraten.

      Ich wünsche Dir viele schöne klaare Nächte

      Micha
      Ich bin Michael
      Mein Beobachtungsplatz ist der Balkon meiner Wohnung in der Hennigsdorfer Innenstadt.
      Der Balkon ist in der vierten (obersten) Etage eines Wohnhauses. Er liegt in fast perfekter Südlage mit sehr guter Horizontsicht.
      Meine besondere Leidenschaft gilt der Fotografie weit südlich stehender Objekte.
    • Hallo Karsten,

      nein, gemessen habe ich die Stromaufnahme nicht.
      Ich kann aber von den worst-case-Szenarien ausgehen.
      Danach habe ich auf der 12V-Strecke:
      -3A für die ASI294 incl. Kühlung,
      -4A (Impuls!) für die EQ5,
      -1,5A für Heizband für 10"-CS.
      Die 4A für die EQ5 sind großzügig bemessen. So hoher Impulsstrom ist nur beim Start der Motoren bei GoTo vorstellbar.
      Was ich hier nicht weiß: Gibt es bei der EQ5 eine Beschleunigungsrampe? Das würde diesen Impulsstrom verringern.
      Die 3A für die ASI294 werden nur in sehr lauen Sommernächten "fällig" (Außentemperatur >20°C, Kühltemperatur -10°C).
      Der Strom für das große Heizband ist für mich noch Zukunftsmusik. Ich benutze das Teleskop im Augenblick nicht.

      Für die 5V-Strecke:
      -Stromversorgung für den USB-Hub. maximal 3A, das ist aber schon sehr großzügig.
      -2 Heizbänder (klein), je 1A

      Insbesondere die Impulsströme für die EQ5 kann ich jetzt nicht messen, hoffe aber, dass das die Stromverbrauchsanzeige hinbekommt
      (bin jedenfalls gespannt).

      *

      Weil es im Augenblick nicht möglich ist, hier Bilder abzuspeichern, möchte ich Folgendes zu dem Stromvesorgungsteil noch anmerken.
      Im Gerät habe ich konsequent sog. Masseschleifen vermeidet. Das sind ringförmig ausgeführte Masseverbindungen. Bei solchen Verbindungen
      wird man sich immer induktiv Störsignale einfangen.
      Die Masseverbindungen sind bei mir "sternförmig" ausgeführt, mit einem Hauptmassepunkt.
      Das gilt auch für die Masseverbindungen außerhalb des Stromversorgungsteiles. Wird aber manchmal schwierig nachvollziehbar sein.
      Ich möchte in dieser Hinsicht auch gerne mal zur Diskussion anregen.

      Ich wünsche Die viele schöne klare Nächte

      Micha
      Ich bin Michael
      Mein Beobachtungsplatz ist der Balkon meiner Wohnung in der Hennigsdorfer Innenstadt.
      Der Balkon ist in der vierten (obersten) Etage eines Wohnhauses. Er liegt in fast perfekter Südlage mit sehr guter Horizontsicht.
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    • Hallo Michael,

      eine sehr gelungene Konstruktion und auf Deine Bedürfnisse bestens zugeschnitten.
      Ich nutze nach wie vor die zu den jeweiligen Komponenten gekauften Netzteile, für draußen natürlich an RCD.

      Was mich interessiert: Du triffts ja sehr umfangreiche Maßnahmen gegen Störsignale aufgrund induktiver Koppelung (von induktiven und auch kapazitiven Störeinkoppelungen kann ich hier im Bereich Funkempfang auch ein Lied singen).
      Wie Du das innerhalb Deiner Versorgungseinheit gestaltest glaube ich zu verstehen.
      Wie realisierst Du aber die sternförmige Massezuführung außerhalb ?

      Wie machen sich Störsignale bei Dir im laufenden Astrobetrieb bemerkbar ?

      @ Ingo:
      Wo und wie planst Du denn Deinen Astroplatz einzurichten und inwieweit besteht da versicherungstechnische Relevanz ?
      Wie wirst Du ihn ausstatten ?
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .
    • Hallo Micha,


      Micha314 schrieb:

      Hallo Karsten,

      nein, gemessen habe ich die Stromaufnahme nicht.
      Ich kann aber von den worst-case-Szenarien ausgehen.
      Danach habe ich auf der 12V-Strecke:
      -3A für die ASI294 incl. Kühlung,
      -4A (Impuls!) für die EQ5,
      -1,5A für Heizband für 10"-CS.
      Die 4A für die EQ5 sind großzügig bemessen. So hoher Impulsstrom ist nur beim Start der Motoren bei GoTo vorstellbar.
      Was ich hier nicht weiß: Gibt es bei der EQ5 eine Beschleunigungsrampe? Das würde diesen Impulsstrom verringern.
      Die 3A für die ASI294 werden nur in sehr lauen Sommernächten "fällig" (Außentemperatur >20°C, Kühltemperatur -10°C).
      Der Strom für das große Heizband ist für mich noch Zukunftsmusik. Ich benutze das Teleskop im Augenblick nicht.

      Für die 5V-Strecke:
      -Stromversorgung für den USB-Hub. maximal 3A, das ist aber schon sehr großzügig.
      -2 Heizbänder (klein), je 1A
      vielen Dank für die ausführliche Antwort. In Linz bleibt uns hoffentlich Zeit darüber zu sprechen.
      Klaren Himmel wünschen

      Antina und Karsten

      astrokarsten.wix.com/farbe-des-universums/

      Astrobin
    • Hallo Martin,

      ja, die Störsignale führten anfangs wirklich zum Absturz der EQ5 (1 x pro Nacht)
      Das war bevor ich auf den Versorgungskabeln Klappferrite (nah am Verbraucher) angebracht hatte. Seitdem gab es keinen Absturz mehr.
      Ich hatte den Aufbau allerdings auch nur für zwei Nächte laufen.
      Sollte das nicht ausreichen, werde ich, wie beschrieben, geeignet umwickelte Ringferrite, dann in der Nähe des Verursachers einbauen.
      Anleitungen dazu gibt es im Netz. Ich habe dies Ferritringe schon da (35mm, guter Al-Wert).
      Das sollte dann auch Störungen, die vom Netz selber kommen, gut auffangen.

      Wegen der sternförmigen Masseverbindungen außerhalb der Stromversorgung mache ich mir selber noch Gedanken und bin für Hinweise sehr dankbar.
      Dazu möchte ich aber schon mal in ein paar Tagen ein Blockschaltbild zur Veranschauung bringen.
      Das Verhalten des zentralen USB-Hub wäre hier glaube ich auschlaggebend.

      Ich wünsche Dir viele schöne klare Nächte

      Micha
      Ich bin Michael
      Mein Beobachtungsplatz ist der Balkon meiner Wohnung in der Hennigsdorfer Innenstadt.
      Der Balkon ist in der vierten (obersten) Etage eines Wohnhauses. Er liegt in fast perfekter Südlage mit sehr guter Horizontsicht.
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    • Hallo Ingo,

      ich möchte mich hier der Antwort von Martin voll und ganz anschließen.

      Alles Gute

      Micha
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    • Mal an Alle,

      seit einiger Zeit kann ich hier zwar Bilder hochladen, aber nicht abspeichern.
      Fehlermeldung ist beim Standort:
      "Ein Fehler ist aufgetreten: Google maps kann auf dieser Seite nicht richtig geladen werden."
      Kann ich da selbst was tun, oder nicht?
      Das Problem besteht jetzt permanent.

      Viele Grüße

      Micha
      Ich bin Michael
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