1y ago

Wie kann ich kostengünstig Gleichspannung auf etwa 24V begrenzen?

Ich hoffe, dass ich das hier fragen darf. Für ein Hobbyprojekt habe ich die gesamte Schiffselektrik einer 60 Jahre alten Motoryacht von meinem Kumpel in einer Woche komplett erneuert und LED-Streifen und so billige hübsche LED-Steuerknöpfe eingebaut. Die wollen 24V und dimmen die LED-Streifen PWM-gesteuert. Das Problem ist, dass die Lichtmaschine mehr als 24V liefert, genauer gesagt 27V und wegen Regelproblemen manchmal sogar 30V in der Spitze. Das halten diese billigen Regler nicht lange aus und die ersten Knöpfe sind schon wieder kaputt, andere gehen noch. Da sie aber ja ach so schön sind, sollen sie mit den gleichen Schaltern ersetzt werden.

Nun dachte ich, ich könnte einfach einen DC-DC-Wandler nehmen und so die Spannung auf 24V konstant begrenzen. Allerdings hängen an den Sicherungskreisen starke Verbraucher mit schwachen Verbrauchern und den LED Streifen zusammen, da ich das nicht bedacht habe. D.h. entweder ich finde einen DC-DC Wandler mit 1500W - allein 100W sind schon richtig teuer - oder ich packe möglichst billige kleine DC-DC Wandler mit bis 36V variablen Eingang und fixen 24V Ausgang vor jeden LED-Steuerknopf, wofür ich wieder viele schöne alte Holzteile abschrauben darf.... ohh was für ein Spaß... (nicht wirklich).

Was ich herausgefunden habe ist, dass ich nicht 1000%ig genaue 24V brauche. Es können auch 22~25 Volt sein, ohne dass die Knöpfe kaputt gehen. Die Regler müssen unter Volllast maximal 10 Watt aushalten (gemessen bei 24V über Labornetzteil), was an der Länge der LED-Streifen pro Schalter liegt.

Gibt es brauchbare DC-DC-Wandler fertig zu kaufen, die ich dann für alle 12 LED-Tasten einzeln einbauen kann? Oder gibt es da eine bessere Lösung? Oder würde es sich lohnen, selbst eine Platine zu löten, die meine Aufgabe erfüllt? Wenn ja, wie? Leiterplatten löten kann ich, aber Leiterplatten und Schaltungen entwerfen nicht.

Ne günstige Lösung wäre gut, da ich diese 12 mal kaufen / bauen und teilweise wasserfest machen muss. Hab schon einiges auf Amazon recherchiert, aber so wirklich fündig bin ich nicht geworden. 20W Module für 25€ sind zu teuer weil mal 12 in diesem Fall und günstige Module für 3€/Stück scheinen fast nichts auszuhalten oder haben die falschen Eingangsspannungen oder sind Buck-Converter, die hochregeln, ich habe jedoch variable Spannungen über 24V als Eingang... tja.

UPDATE

Ich habe nun eine Kauflösung und eine Selberbaulösung in der Hand sowie für die Zukunft Ideen, es gleich richtig zu machen - z.B. das "Echt-24V-Netz".

Vielen Dank euch allen!

20 comments

Wieviel Watt pro LED Schaltung?
Wieviel Watt für deine 12 LED Schaltungen zusammen?
Ein separates "echt-24-Volt" -Netz wird vermutlich billiger als 12 kleine.
Bei sehr kleiner Leistung kann man auch über eine Z-Diode nachdenken, und den Rest abfackeln.
- Leider kann ich baubedingt keine neuen Kabel mehr ziehen, sonst wäre die Idee mit einem Echt-24V-Netz eine schlaue Lösung. Sind zu viele Tischlerarbeiten bereits geschehen und die von mir vorgeschlagenen Leerrohre wurden abgelehnt... tja. Ansonsten käme ich kombiniert auf grob 40 Watt im Normalbetrieb und grob 80 Watt wenn alles auf Volllast läuft. Aber bei Volllast strahlt's da drin auch wie in nem Solarium, ist also nur selten so in Gebrauch. Wie gesagt, andere 24V-Verbraucher hängen leider mit im Schaltkreis am Sicherungskasten wie z.B. ein paar alte Glühdraht-Deckenleuchten, Luftabzugshaube, 24V-Kühlschrank, ...
  Zur Leistung pro Kreis: Die LED-Streifen sind verschieden lang, der Regler mit den meisten/längsten LED-Streifen zieht wie beschrieben 10 Watt bei Volllast, gemessen bei 24V mit einem Labornetzteil als Stromquelle. Ich würde die Lösung gerne auf 20 Watt pro Schaltkreis auslegen wegen Expansionsplänen (Zitat: "Das sieht so schön aus! Kannst du da und da noch einen Streifen hinzufügen?").
  
  Selberbauen klingt noch machbar, bei einem Teilepreis um 5€. Achtung, bei den Kondensatoren nimmst du keine 25V sondern 36V Typen. Beim Kühlkörper nicht sparen und immer ein Glimmerscheibchen unterlegen.
  Anleitung: https://www.tech-ecke.de/index_quereinstieg.htm?/elektronik/spannungsregler.htm
  Bauteile Beispiele: https://www.pollin.de/p/spannungsregler-78s24-170209
  https://www.pollin.de/p/fischer-elektronik-kuehlkoerper-sk-104-38-1-sts-430079
  https://www.pollin.de/p/fischer-elektronik-isoliersatz-fuer-to220-4-teilig-442504

Eventuell ein 100 bis 300 Watt DCDC Konverter und dann eine 24V Batterie als Puffer für die starken Verbraucher.
Mehr Komponenten fürs Verbauen und Kaufen, müsste auch noch durchgerechnet werden, wie Lange die anderen Verbraucher eingeschaltet sind (Wenn dauerhaft über dem Max des DCDC entnommen wird entlädt sich die Batterie).
Außerdem bitte Vorsicht bei Battereien, sind gefährlicher als man annimmt (Kurzschlussstrom und Brand).
- Hab theoretisch n Peak von ca. 1500 Watt wenn absolut alles eingeschaltet würde. Dafür muss ich es auslegen. Im Mittel bei normaler Fahrt sind meistens 200-400 Watt dauerhaft im Spiel, sobald die Glühbirnen-Signalleuchten zugeschaltet werden (Umbau dort zu teuer weil Vorschriften). Abends nach diversen Lastspitzen bis 1000 Watt durch Kochen und dank diverser Glühbirnen immer noch 200-300 Watt konstant. Nachts dann nur noch so 50-100 Watt. Ich find's witzig, dass die LED-Streifen kombiniert so viel verbrauchen wie diese eine 40-Watt Funzel im Salon alleine zieht, die nur schlecht Licht macht.
  Keine Sorge wegen der Batterien: Die beiden 12V Camper-Batterien in Serie sind ordentlich verbaut, mechanisch gesichert und abgedeckt, mit Hauptschalter, Resetfähige Sicherung und Not-Aus Schaltung via Trennrelais und mehreren Not-Aus Schaltern gegen Kurzschlüsse gesichert bevor es überhaupt zum ersten Sicherungsbrett geht und jedes einzelne sonstige Kabel (hier exakt 2) hat direkt bei der Batterie eine Schmelzsicherung erhalten, sodass ein unabsichtlicher Batteriekurzschluss physikalisch fast unmöglich ist.
  Lustige Anekdote: Hab bei einem absichtlichen Kurzschlusstest zwecks Reset-Sicherung prüfen ne Mutter an das dicke Testkabel punktgeschweißt. Die Mutter sollte den Kurzschlusspunkt schützen.
  
  Wenn schon eine Batterie vorhanden ist (ist eigentlich eh logisch), dann brauchts meiner Ansicht keine zweite :) - Und die Leerlaufspannung bei vollen Blei-Akkus ist ja gern 27V (oder mehr beim Laden). Somit ist das stimmig mit deinen Angaben.
  Damit ist meine Idee mit dem DCDC Konverter nicht sinnvoll. Ich schließe mich dann schon anderen Kommentaren an und schlage eine kleine DCDC Wandlung direkt bei den LEDs vor. Da gibt es mehrere Varianten, die mir akut einfallen, Schaltregler, Linearregler, Widerstand und Z-Dioden. Bei Reglern könnte es probleme geben, wenn die Eingangsspannung zu klein ist. Die brauchen je nach Typ eine gewisse Mindestspannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang (also zB min 26V für 24V Ausgang).
  Bei Lösungen, welche die Resternergie thermisch Entsorgen (alles ausser Schaltregler), bitte auf die Brandgefahr achten - eigentlich immer die Brandgefahr berücksichtigen :)
  Zur Anekdote: Ja, diese Batterien liefern einen ordentlichen Kurzschlussstrom. Da reicht auch die kurze Zeit, bis die Sicherung auslöst :)

Also eine saubere Lösung wäre sicherlich, die an einen separaten Stromkreis mit regulierter Spannung anzuschließen.
Wenn es nur eine LED im Schalter ist, könnte man vielleicht auch einfach einen Widerstand mit der LED in Reihe löten und den Rest verheizen. Dann wird die LED etwas dunkler aber hält ein paar Volt mehr aus... Ohne gleich einen ganzen DC-DC-Wandler zu bemühen. Wenn da aber noch alles hinter dem Schalter mit dranhängt, wird das wohl eher nichts.
Edit: Hab den Amazon Link angeklickt. Vergiss meine Idee. Da ist ja die Dimmer-Elektronik eingebaut und der LED-Streifen hängt auch dran.

Such doch mal nach BEC aus dem RC Modellbau. Die gibt es einstellbar und müssen variable Eingangsspannung verarbeiten.
- Sah gut aus, jedoch liefern die meisten BECs nur 5V bis 7,8V Ausgangsspannung.
  AAABER... als relevantes Suchergebnis (danke für den Tipp!) bin ich hierüber gestolpert. Könnte das Modul hier vielleicht genau das machen, was ich will? Leistung sieht auch gut aus.
  
  Die Dinger hab ich auch bei meinem Vater im alten Wohnmobil verbaut. Funktionieren tadellos. War aber eine Sauarbeit fast jede Lampe einzeln damit zu bestücken.
  
  Die sehen sinnvoll aus. Strom ~~scheint auch 3A zu sein. Stimmt also mit den Dimmer-Schaltern überein.~~ (2.5A Dauer mit zusätzlicher Heatsink, sagt die Produktbeschreibung.) Ist nur die Frage wie warm die werden, nachdem sie wasserdicht gemacht worden sind. Das könnte einen Strich durch die Rechnung machen. Wenn das passt, denke ich ist es die günstigste Lösung bei all den Rahmenbedingungen.

Die Frage wäre hier besser aufgehoben: Mikrocontroller.net/forum/fahrzeugelektronik
Die Spannung eines 24V-LKW-Bordnetzes liegt die meiste Zeit bei 20-30 Volt. Kurze Spitzen von ±100 Volt kommen auch vor! Kann man hier nachlesen, einfach die Werte vom 12V KFZ verdoppeln: Mikrocontroller.net/articles/KFZ
Das erklärt auch den Preisaufschlag von KFZ-Elektronik.
Die kopierten LM2596 (von eine Kauflösung) halten 45 Volt aus. Das reicht, wenn die Lima Z-Dioden eingebaut hat und kein Relais ohne Freilauf im Bordnetz nahe der LED/Dimmer ist.
Die LM7824 halten auch nur 40 Volt aus, das kommt im Bordnetze regelmäßig vor.

Nachtwache hat es schon geschrieben: Z-Dioden als Schaltung vor die LEDs. Die Z-Diode dabei in Sperrichtung. Kann aber nicht viel Strom.
Oder normale Diode ohne Schaltung in Durchlassrichtung vor die LEDs. Dort würden dann 0,7V pro Diode abfallen. Die Diode muss so gewählt werden, dass sie den Strom der nachgeschalteten Verbraucher verkraftet. Dazu gerne noch ein Elko von + zu -, der die Spannung etwas glättet, wenn deine Lichtmaschine so ruppig ist.

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