Modifizierter Shelly 2.5 mit Polwende-Funktion (auch mit plus 2PM und 2PM Gen3)

Zuweilen ist ein Shelly 2.5 so geschädigt, daß eine Reparatur nicht mehr lohnt - z.B. wenn der Primärregler LNK304 defekt ist. Was tun mit einem solchen Shelly, der - versorgt mit 12V DC - noch hervorragend funktioniert? Einige Relais HF32FA-012-ZS1 mit Umschaltekontakt, die ich für einen anderen Versuch im Bestand hatte, verleiteten mich zu einer Modifikation des defekten Shelly auf 12V-Versorgung und integrierter Polwendeschaltung:

Dabei müssen lediglich die Relais ausgetauscht werden und die neu hinzugekommenen „NC“-Kontakte der Relais mit Klemme N verbunden werden. Das „lediglich“ erwies sich jedoch als beträchtliche Hürde: Bei einem der beiden Relais gelingt das sehr leicht. Weil die Relais jedoch um 180° verdreht eingebaut sind, passt der „footprint“ des Relais nicht mehr so richtig zur angestrebten Schaltung! Zwei Pins des Relais müssen vertauscht werden. Dies gelingt nur mittels Trennung von Leiterbahnen auf der Relaisbaugruppe:

Rechts kann man die beiden Trennstellen erkennen. Daß es im Shelly 2.5 eng zugeht - besonders zwischen dem Klemmenblock und der Relaisbaugruppe - weiß jeder, der schon einmal einen 2.5er geöffnet hat. So musste eine der Drahtkreuzungen unter das Relais verlegt werden. Auf der Lötseite konnte kein Schaltdraht verwendet werden, sondern nur Blankdraht und Kaptonfolie. Die Shunt-Widerstände sind an Ort und Stelle verblieben, wurden jedoch überbrückt.

So sieht es im Inneren des Shelly nach dem Zusammenbau aus:

Das 230V-Netzteil ist weitestgehend entfernt, denn die Relais mit Umschaltkontakt sind 2mm höher, als die NO-Ausführung. Daher muß der Platz hinter den Relais freigehalten werden. Allerdings konnte ein größerer Elko auf der 12V-Schiene eingebaut werden (470μF/16V).

Der fertige Shelly:

Zwischen den beiden Ausgängen O1 und O2 liegen jetzt, je nach gewählter Laufrichtung - plus oder minus 12V an. Der Ausgang darf mit 3A belastet werden (Datenblatt des Relais). Leider ist eine Kalibrierung nicht möglich, weil die Leistungsmessung bei Betrieb mit Gleichspannung nicht funktioniert.

Wer so etwas gebrauchen kann: PM an mich…

Na ja, die ursprüngliche Idee war ja, den Shelly pro 2 mit Umschaltekontakten auszurüsten:

Thema

Shelly pro 2 mit Umschaltkontakt (NO/NC)

Die (leider nicht mehr gefertigte) erste Ausgabe des Shelly pro 2 ist recht einfach auf Relais mit Umschaltekontakt umzurüsten:

Zuerst wird das Relais entfernt:

Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen.

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Eine zusätzliche Bohrung (1,2mm Durchmesser) muß angebracht werden, danach kann das Relais mit Umschaltekontakt…

thgoebel

9. August 2022 um 14:40

Leider hat die Serienversion keine dreiteiligen Klemmenblöcke mehr, so daß diese Idee für die „Katz“ war…

Natürlich sind Shelly plus 2PM auch auf Polwendefunktion umzubauen: Schließlich ist das Relaismodul identisch mit dem des Shelly 2.5. Allerdings hat, sich bei mehreren Umbauten gezeigt, daß das Tauschen der beiden NO-Relais gegen eine NO/NC-Typ nicht ausreicht. Der Grund liegt im kleineren Spulenwiderstand der Relais mit Umschaltekontakt und in der Dimensionierung der Relaistreiber. Hier die Schaltung der Relaistreiber - beide Kanäle sind identisch aufgebaut:

In rot: Bauteilbezeichnungen für Kanal 1, in grün: Kanal 2.

R ist das Relais, welches im Original einen Spulenwiderstand von 720Ω aufweist. Dafür ist die Treiberschaltung ausgelegt. Bereits mit diesem Spulenwiderstand schaltet Q5/Q6 nicht in Sättigung! Das Relais mit Umschaltekontakt hat weniger als den halben Spulenwiderstand - damit und dem 100kΩ-Basiswiderstand von Q5/Q6 muß das Relais mit einer Arbeitsspannung von rd. 9 bis 10V auskommen, was nicht immer ausreicht. Daher müssen R38 und R39 auf 47kΩ verkleinert werden. Bei SMD-Baugröße 0402 ist das eine Herausforderung, aber machbar:

Dies betrifft auch Umbauten von Shelly 2.5 - die Schaltung der Relaistreiber ist identisch!

Auf der gezeigten Leiterplatte wurden alle Bauteile entfernt, die für einen Betrieb als Polwender mit 12V-Versorgung nicht erforderlich sind: Bauteile des Primärwandlers und der Spannungsteiler für die Spannungsmessung, die bei Gleichspannung ohnehin nicht funktioniert.

Die Modifikation der Relaisbaugruppe ist bereits zu Beginn dieses Thread gezeigt worden. Allerdings habe ich jetzt eine Methode gefunden, den Aufbau platzsparender zu gestalten:

Die Verwendung von Cu-Folie spart einen Millimeter Aufbauhöhe auf beiden Seiten ein; Kapton-Folie sorgt für gute Isolierung.

Der „Gemeinsame“ Mittenkontakt des Umschalters wird ebenfalls mit Cu-Folie herausgeführt…

…und mit Klemme N verbunden:

Die 12V-Versorgung wird über die vorhandene Diode als Verpolungsschutz zum Pluspol des 330μF-Elkos geführt.

Die Symbol-Darstellung:

Und das fertige Produkt:

Eine kleine Schwäche der Realisierung mit Shelly plus 2PM sei nicht verschwiegen: Bei der Erfordernis, dauerhaft zu schalten (also nicht nur einen Linearantrieb zwischen den Endlagen zu verfahren), kann beim Shally plus 2PM der „Cover-Mode“ nicht genutzt werden! Dies liegt daran, daß die Laufzeit in der Konfiguration im Gegensatz zum Shelly 2.5 nicht mehr auf „unendlich“ gesetzt werden kann. Es muß daher der „Switch-Mode“ genutzt werden, was keinen wirklichen Nachteil darstellt: Bedingt durch die Schaltung, dürfen auch beide Relais auf „ein“ gesetzt werden. Für den angeschlossenen Antrieb heißt das ebenfalls „aus“ - es ist keine Beschädigung des Antriebs möglich.

Damit ergibt sich folgender Anschalteplan:

Die erforderlichen Endschalter im Motor sind nicht dargestellt. Der Plan ist auch für Shelly 2.5-Umbauten als Poswender gültig.

Nachtrag: Baut man einen kleinen Step-Down-Converter ein, so ist der Betrieb auch mit Spannungen zwischen 24V und 32V möglich.

Nachtrag 2: Auf Anfrage modifiziere ich gerne Shelly 2.5 bzw. Plus 2PM als Polwender.