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Gestern flatterte ein Shelly pro 2 auf meinen Labortisch. Musste sofort geöffnet werden:
Man erkennt den modularen Aufbau: Auf einer Basis-Leiterplatte sitzen, steckbar, links die beiden Relais-Baugruppen. Beide sind identisch aufgebaut und lassen sich somit vertauschen. Rechts unten das Netzteil (dazu später mehr) und rechts oben die kleine Baugruppe für die beiden SW-Eingänge.
Eine „Explosionsdarstellung“ aller Baugruppen:
Die Basis-Leiterplatte:
Oben rechts der LAN-Chip: LAN8720A von SMSC (U11). Ein 10/100 Ethernet-Transceiver. In gerader Linie weiter unten SLVU2.8-4, ein 4-Fach TVS-Dioden-Array zum Schutz des LAN-Chips gegen transiente Spannungsspitzen. Darunter der Isolationsübertrager LP2019ANL, der für die galvanische Trennung der LAN-Buchse sorgt.
Links oben ein bisher nicht identifizierter 16-Pin-IC (U10) mit dem Aufdruck 13YL, zweite Zeile 11J. Vermutlich ein Peripherie-Baustein für den Prozessor.
Links unten U7, der zweite Step-Down-Converter. Er macht aus den 12V, die die Netzteil-Baugruppe anliefert, die 3,3V Betriebsspannung für den Prozessor.
Die Rückseite der Basis-Leiterplatte:
Oben in der Mitte der ESP32, mit der Bezeichnung ESP32-DOWDQ6. Darunter der cFeon QH64A-104HIP Flash-Speicher.
Die Baugruppe mit den Eingängen:
Keine Besonderheiten - Standardschaltung! Alle bisher eruierten Schaltungstricks („Bukowski-Draht“ etc.) sind auch mit diesem Shelly anwendbar.
Die Relaisbaugruppe:
Wie bereits erwähnt, sind beide Relaisbaugruppen identisch. Ein Hongfa HF32FV-16/12-HLTF(590) ist verbaut:
Ob ein Snubber nicht auch noch Platz gefunden hätte?
Das Netzteil:
Die Netzteil-Baugruppe enthält nur den 12V-Teil - der Buck Converter für die Erzeugung der 3,3V aus den 12V ist auf der Basis-LP untergebracht (U7, SMD-Code BCEAQ).
Die Schaltung des Netzteils habe ich extrahiert:
Auch hier nichts ungewöhnliches: Der von Shellies der plus- und pro-Serie bekannte Step-Down-Converter BP2522 (dessen Außenbeschaltung nicht dargestellt ist) erledigt die Arbeit. Statt des bei der Shelly-Generation 1 genutzten Sicherungswiderstands (10Ω) wird eine Pico-Fuse (hier in SMD-Bauform) eingesetzt.
Der Shelly pro 2 wird wohl, wie üblich, auch mit 24V DC gespeist werden können, dachte ich, und begann die Meßreihe. Aber Pustekuchen - ein stabiler Betrieb (mit aktivierten Relais) war erst ab 32V DC zu beobachten. Rätselraten über die Ursache: Weicht doch die Schaltung und die benutzten Bauteile nicht von der anderer Shellies der 2. Generation ab? Gleichspannungsmessungen bestätigten, daß es nicht mit der Höhe der Versorgungsspannung auf der 12V-Schiene zusammenhängt: Mit 10,3 V Fremdspeisung läuft der Shelly noch prima. Bei Versorgung mit 24V über die Klemmen N (plus) und L (GND) hingegen nicht.
Genaueres Hinschauen ergab, daß es das WLAN ist, was bei Spannungen kleiner 32V nicht mehr arbeitet. Störungen durch das Primär-Netzteil, was bei Eingangsspannungen kleiner 32V in einem ungünstigen Arbeitspunkt läuft, sind die Ursache! Ein 220nF-Kerko parallel zum NV-Elko (330μF/16V) beseitigte das Problem:
Der passt prima an die Lötaugen des NV-Elkos. Im Schaltbild des Netzteils habe ich den zusätzlichen Kondensator gestrichelt eingezeichnet. Mit dem zusätzlichen Kondensator läuft der Shelly ab 22V DC (Relais eingeschaltet, Auto-On).
Lerneffekt: Manche WLAN-Aussetzer, die bei anderen Shellies beobachtet wurden (z.B. das schlechte WLAN-Verhalten von Shelly 1 an Garagentorantrieben, die mit 24V DC gespeist werden) könnten damit zusammenhängen! Das probeweise Hinzufügen eines Kerko ist einfach zu bewerkstelligen und gibt augenblicklich Antwort auf die Frage nach der Fehlerursache!
