Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl

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Geschrieben von Theodor Wadelow am 16. April 2019 14:55:27:

Als Antwort auf: Re: Schaltung des Ausgangs eines solarbetriebenen Akkus geschrieben von Jürgen Kallies am 12. April 2019 21:24:30:

Hallo Jürgen,

> Nachtrag: Deinen Entwurf des Hysterese-Schalters habe ich verstanden, Theo.
Wow. Von wenig Physik zu "Schaltplan verstanden" in wenigen Tagen, ganz alleine: Ich bin beeindruckt!
Einmal eine grundlegende Wissenschaft verstanden und schon kann es auch mit den anderen Wissenschaften klappen.
Meinen Glückwunsch zum Einstieg in die Elektronik.

> Könntest Du mir ein freies Schaltplan-Zeichenprogramm empfehlen. Ich wollte
> mich schon immer mal darum kümmern. Danke.
Ja, das kommt sehr darauf an, was Du machen möchtest. Ich benutze:
a) LTSpice
www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
zum Zeichnen und Simulieren einfacher Schaltungen.
Das Problem ist die geringe Verfügbarkeit real exisistierender Bauteile. Für einen ersten Aufbau deiner Schaltung würde ich Dir z.B. einen LM311 Komparator oder einen TL081 Operationsverstärker empfehlen, die sind im 8-Pin DIP-Gehäuse verfügbar. Diese "klassischen" Bauteile sind aber in der Regel nicht in LTSpice verfügbar. Man kann sich einige Bauteile aus im Internet kursierenden Spice-Bibliotheken zusammenbauen, aber das zum-Laufen-bringen ist zeitraubend und die Qualität der Modelle nicht klar.
Die Simulationen erfordern Fingerspitzengefühl (massive Systeme gekoppelter linearer Differentialgleichungen); nicht alles was in der Simulation geht geht in der Wirklichkeit und andersherum. Man muss also etwa wissen was man erwartet und was man der Simulation glaubt. Einige Tricks verbessern dann das Simulationsergebnis, siehe z.B. die angenommenen 10 Milliohm Innenwiderstand der Spannungsversorgung (Rser=10m) in der Simulation. So ein Innenwiderstand ist in der Realität auch zu erwarten, würde aber in einer einfachen Berechnung der Schaltung nicht berücksichtigt.

b) KiCAD. Kann Schaltplan + Platinenlayout.
ht tp://kicad-pcb.org/
Wird jetzt u.a. vom Forschungszenzrum CERN (bei Genf) als offizielles Tool verwendet.
Ich habe damit schon Platinen entworfen und in Kleinserie gefertigt. Funktioniert, aber die Einarbeitung ist zeitraubend und die Dokumentation begrenzt/mangelhaft/veraltet. Zum Teil musste ich Videos im Internet gucken um einige Funktionen zu verstehen. Es sind sehr viele Bauteile verfügbar, allerdings (wie ich finde) viele nur in "komischen" Größen die ich so nicht verwenden würde. Dann muss man z.B. die echten Gehäuse aus dem Datenblatt bestmöglich in KiCAD abzeichnen um damit arbeiten zu können. Die Kooperative Herangehensweise an die Bauteilebibliothek(en) führt zu Uneinheitlichkeit in der Darstellung; das verschreckt einige Benutzer sehr.

c) LaTex/CircuiTikZ; wenn man (als Mathematiker [?]) schon LaTex kann, wäre
ht tp://texdoc.net/texmf-dist/doc/latex/circuitikz/circuitikzmanual.pdf
(Beispiele ab Seite 55) eine sehr naheliegende Option. Die Darstellungsqualität ist wie immer bei TeX exzellent, man ist aber auf eher grundlegende Schaltungen beschränkt.

Was mit persönlich fehlt sind Tools um die Dateiformate der drei Programme umzuwandeln. Aus einer LTSpice-Simulation mit dem Schaltplan(!) nach KiCAD gehen, dort ein PCB machen und mit dem Schaltplan(!) nach TeX/CircuiTikZ gehen um die Dokumentation zu erstellen.

Oh, und wenn du die von mir vorgeschlagene Schaltung tatsächlich realisieren willst, man könnte über die Bauteileauswahl nochmal sprechen.
Was Du "am Besten" nimmst kommt auf die Quelle deiner Bauteile an (bestellen bei Reichelt?) und z.B. auf die zu erwartenden Spannungen und Ströme.
Wie Du sagtest, "21 Volt" an einem 12V Akku wäre sehr hoch. Sicher daß da kein Messfehler vorliegt?
Wieviel Strom zieht die Teichpumpe (z.B. lt. Typenschild)?

Als Komparator kämme dann z.B. ein LM311 (auf dem Testbrett) zum Einsatz:
www.reichelt.de/komparator-1-fach-dip-8-lm-311-dip-p10454.html

, mit einem IRFU9024 Mosfet
www.reichelt.de/mosfet-p-ch-55v-11a-38w-to-251aa-irfu-9024n-p41735.html

als Ausgangsschalter bis z.B. 2A oder 4A oder so.

Diese Details betreffend die Auswahl der Bauteile nach Eignung, Beschaffbarkeit und Verarbeitbarkeit
bespreche ich gerne, das wird aber mehrfache Kommunikation erfordern.
Der LM311 ist für Dauereinsatz am Akku übrigens nur begrenzt geeignet, weil er permanent 5mA Strom im "Standby" verbraucht.
Das zieht den Akku langsam leer auch wenn die Pumpe nicht läuft.
Da gäbe es, wenn die Schaltung an- und für sich gefällt, dann modernere Komparatoren mit kleinem Betriebsstrom.
Die modernen Bauteile gibt's allerdings zumeist nicht mehr in dem netten (alten) "DIP"-Gehäuse das man auf Steckbrettern bequem testen kann.

Und was Du nochmal dringend überlegen solltest, ist die vorgeschlagene periodische Einschaltung mit verlängerten Einschaltzeiten bei guter Stromversorgung.
Ich denke nämlich dass damit die Filter- und Belüftungsfunktion besser erfüllt wird als mit der rein spannungsbasierten Einschaltung.
Bei der o.a. Schaltung geht die Pumpe nämlich nie an, wenn der Akku nur wenig geladen ist. Dagegen läuft die Pumpe bei vollem Akku dauernd,
ohne mögliche Akkukapazität (bzw. Laufzeit) für die sonnenarmen Tage aufzusparen,

-Theo

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