Please keep up in mind that ALL Shellies with energy metering are counting AC only! Energy metering for DC current and voltage isn’t possible. Hence, you’ll have to install the current clamps and the Shelly EM at the AC (consumer) side of your converter(s).
Beiträge von thgoebel
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Im Beitrag Klick! wurde gezeigt, wie ein Shelly Bypass sein junges Leben auf dem Labortisch aushauchte. Vermutete ich zunächst (und vorschnell!), das defekte Leuchtmittel sei die Ursache des Ausfall des Bypasses gewesen (Sorry für diese übereilte Handlung!), so stellt sich bei theoretischen Überlegungen und bei der Inspektion der aufgezeichneten Oszillogramme heraus, daß die Fehlerursache in der Verwendung eines Trenntrafos liegen muß.
Im Folgenden möchte ich diese Vermutung begründen.
Der Meßaufbau:
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Als Leuchtmittel war eine LED mit E27-Sockel vom Typ "BELLALUX 7W" eingesetzt. Die Strommessungen erfolgten mit der Tektronix-Stromzange A6302/AM503.
Dieses Oszillogramm hätte meine gesteigerte Aufmerksamkeit erregen müssen:
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Dargestellt ist die Spannung über dem Bypass/Leuchtmittel. Shelly 1L ist eingeschaltet. Man erkennt eine hohe Spannungsspitze (592Vp), die fast den Grenzwert des MOSFET 7N65 erreicht (650 Vmax). Eine gedämpfte Schwingung folgt – das deutet auf eine Induktivität im Lastkreis hin!
Die Übersicht zeigt, zu welchem Zeitpunkt das oben gezeigte Detail im Verlauf einer Periode der Netzfrequenz auftritt:
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Der gelbe Graph zeigt die Spannung U1 über dem Bypass; der blaue den Strom IBP durch den Bypass. Man erkennt, daß der Transistor im Bypass zu Beginn jeder Halbwelle für etwa 1,5ms leitet, um den Shelly 1L mit Betriebsstrom zu versorgen. Beim Abschalten des Transistors im Bypass entsteht, wie oben gezeigt, eine hohe Spannungsspitze über dem Bypass und eine Stromspitze durch den Bypass, die wir uns jetzt näher ansehen:
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Beachtenswert ist die Abfallzeit des Stroms von knapp 180ns - die Ursache der Spannungsspitze!
Fehlermechanismus
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Das Prinzipschaltbild zeigt, daß die Streuinduktivität LS im Stromlauf liegt. Die Wirkung wird etwas gedämpft durch den Wicklungswiderstand Rw. Das parallel zum Bypass geschaltete Leuchtmittel dämpft die Spannungsspitze und das Überschwingen ebenfalls. Fehlt diese Dämpfung, weil das Leuchtmittel entfernt wird oder durchbrennt, wird die Spannungsspitze größer, der MOSFET T2 im Bypass bricht durch und wird dauerhaft leitend. Weil T1 im Shelly 1L vollständig durchgeschaltet ist, liegt die volle Netzspannung über dem Bypass an. Der Sicherungswiderstand von 2Ω/2W im Bypass kann die Komponenten im Bypass nicht schützen: Die Gleichrichterbrücke (4 St. 1N4007) legiert durch, der Shunt (0,22Ω) brennt ab. Exitus des Bypass…
Der Shelly 1L bleibt nur deshalb heil, weil T1 sehr niederohmig ist.
Eine Abhilfe durch VDR oder TVS-Diode im Bypass würde den Bypass retten, jedoch den vorgeschalteten Shelly 1L bzw. Dimmer ins Verderben reißen. Folglich hat Allterco auf solche Schutzmaßnahmen verzichtet und „opfert“ die preislich günstigste Komponente.
Lerneffekt
Induktivitäten im Stromkreis Shelly 1L/Dimmer – Bypass sind zu vermeiden! Dabei ist eine zum Bypass parallelgeschaltete Induktivität in der Theorie weniger gefährlich, weil diese durch den Transistor T2 im Bypass kurzgeschlossen wird. Dadurch kann der Strom weiterfließen – Spannungspitzen werden vermieden. Fatal war die Streuinduktivität des Trenntransformators! Das Lehrgeld (5€ für den Bypass) ist jedoch zu verschmerzen…
Funktionsablauf
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Dargestellt sind die wesentlichen Bauteile eines Bypass. Wie oben gezeigt, leitet Transistor T2 im Bypass zu Beginn jeder Halbwelle. Im Shelly 1L (Schalter S geschlossen) wird T1 auf einen mittleren Widerstand eingestellt, damit ein Spannungsabfall entsteht, der über zwei Dioden direkt die 12V-Schiene im Shelly speist. Bei Erreichen des Sollwerts wird T1 wieder vollständig durchgeschaltet. Jetzt muß T2 im Bypass öffnen, damit die parallelgeschaltete Last auf Sollstromstärke kommt.
Dieses Wechselspiel findet in den ersten Millisekunden jeder Halbwelle statt.
Wenn ein Ersatz für den defekten Shelly eingetroffen ist, möchte ich die gleichen Messungen OHNE Trenntrafo vornehmen - und bin gespannt, ob sich die Theorie bestätigen wird.
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Bitte beim "Recycling" auf die korrekte Polung achten! Im Zweifel mit Multimeter nachmessen...
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Generell gibt es sowas nicht, jeder Eingang einer Schalteinrichtung liefert eine Spannung die auf ein Bezugspotential ausgerichtet ist um deren Änderung beim schalten als Zustandsgrösse zu erfassen.
Der „alte“ Shelly 4Pro hat vier Schalteingänge mit Optokopplern. Die sind wirklich potentialfrei! Siehe hier…
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Wenn diese Dioden nicht vorhanden wären, würde der Antrieb - auch im Normalfall ohne Shelly - nicht korrekt funktionieren!
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Die Postulate „Das darf nicht sein“ habe mich dazu bewegt, eine Nachtschicht einzulegen. Nach der Inspektion der gestern angefertigten Oszillogramme und theoretischen Überlegungen (mit steht ja derzeit kein Bypass für praktische Tests zur Verfügung) komme ich zur Überzeugung, daß der Defekt an meinem Bypass von der Streuinduktivität des aus Sicherheitsgründen verwendeten Trenntrafos herrührt: Der Bypass sorgt ja dafür, daß der im gleichen Stromkreis liegende Shelly 1L/Dimmer genügend Strom für den Eigenbedarf erhält. Dazu schließt der im Bypass befindliche Transistor, und zwar vorwiegend im Phasenanschnitt. Danach schaltet der Transistor ab. Befindet sich eine Induktivität im Stromkreis (in meinem Fall die Streuinduktivität des Trenntrafos), entstehen hohe Spannungsspitzen, die zur Zerstörung des Bypass führen.
Im Normalfall - ohne Trenntrafo - sollte das nicht auftreten!
Diese Theorie werde in „Shelly inside“ (nach dem Frühstück) für die, die es interessiert, noch weiter belegen. Die Moderation bitte ich, diesen Thread nach „Shelly inside“ zu verschieben. Danke!
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Der Shelly war eingeschaltet. Daher wurde der Strom durch den Shelly 1L nur die beiden MOSFETs im Strompfad L-O begrenzt. Diese beiden scheinen voll durchgeschaltet gewesen zu sein, während der MOSFET im Bypass offenbar auf einem mittleren Punkt seiner Kennlinie betrieben wurde.
Und nein: Habe kein Ticket aufgemacht und sollte das vielleicht auch nicht tun. Schließlich ist der Bypass auf dem Labortisch gestorben…
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Der ist passend. Aber jedes Steckernetzteil einer abgelegten FRITZ!Box tut es auch…
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Wenn das Leuchtmittel defekt ist, fließt der Strom über den eingeschalteten Shelly ausschließlich über den Bypass. Das hat er offensichtlich nicht vertragen…
Zur Fehlerursache: Anders als bei „normalem“ Einsatz des Shelly 1L und des Bypass, war die Anordnung nicht aus der Steckdose gespeist, sondern aus einem Trenntrafo. Dies deshalb, weil ich den Strom durch Last und Bypass oszillografiert habe, außerdem die Spannung über Last und Bypass. Die Impedanz des Netzes war daher höher als im Normalfall. Leider habe ich (noch) keinen Ersatz für den Bypass, so daß ich keinen Vergleichstest machen kann. Bei einem Preis von rd. 5€ wird mir das auch ein wenig kostspielig. Wie bereits erwähnt, werde ich morgen Grundschaltbild und Oszillogramme posten.
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Leider nein - der hat einen Wechselspannungs-Ausgang.
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Bei dem abgebildeten Shelly 2.5 handelt es sich um ein repariertes Exemplar, was bei User maddoxxxx seinen Dienst am Rollladen quittiert hatte. (Siehe hier). Habe die ersetzten Bauteile nicht mit RoHS-zertifiziertem Lötzinn eingelötet. Daher kommt wohl der von Dir bemerkte abweichende optische Zustand der Lötstellen.
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Mögliche Layout-Änderungen kann ich nicht beurteilen - habe nur diese Sorte 2.5er!
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DIYROLLY - Du hast recht: Der Kondensator auf der 12V-Schiene hat „nur“ 100μF! Habe in den letzten Tagen zuviel Shelly 1L gesehen…
Dann reiche ich mal Fotos von meinem 12V-Umbau nach:
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Hier wurde der Sicherungswiderstand bereits entfernt - die Diode als Verpolungsschutz ist bereits eingelötet (roter Kreis). Das zweite, offene Lötauge (links daneben) bleibt unbelegt.
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Die Diode auf der Bauteileseite (roter Pfeil). Der (rote) Draht ist bereits angelötet und mit einer gelben Tülle isoliert.
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Dieses Bild kennen wir bereits von DIYROLLY : Der Pluspol des 100μF-Kondensators wird mit dem roten Draht verbunden. Fast fertig.
Jetzt muß man noch den Deckel beschriften: „NICHT an Netzspannung anschließen!“ Klemme N mit Plus-Symbol, Klemme L mit Minus/GND beschriften.
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Das sollte nicht sein! (Verbieten „du darfst nicht!“ hilft in diesem Fall nicht.)
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Eine kleine Verbesserung: Lötet man den Sicherungswiderstand aus, läßt sich auf dem frei gewordenen Platz eine Diode einseitig einlöten (Anode an Lötauge zur Klemme N). Die freie Kathode der Diode wird mit dem von DIYROLLY angegebenen Draht zum Pluspol des
330μF-100μF-Kondensators verbunden. Fazit: Verpolungsschutz ist gegeben, Draht aus dem Shelly ist verschwunden! -
Heute kam mein erster Bypass per Post. Habe ihn für Testzwecke geordert und auch gleich damit begonnen. Soweit, so gut - die Ergebnisse folgen im Bereich „Shelly inside“…
Leider habe ich während der Tests eine LED-Glühlampe gegen eine normale 40W-„Birne“ austauschen wollen. Die war leider durchgebrannt (schon vorher). Lag halt so defekt in der Bastelkiste rum. Eingeschraubt, Strom eingeschaltet, Shelly 1L aktiviert. Peng!
Der Bypass sieht jetzt so aus:
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Innen hat alle vier Dioden der Graetz-Brücke erwischt (eine, D5, ist verdampft). Der MOSFET ist durchgeschlagen und ein 0,22Ω-Shunt hat jetzt unendlich hohen Widerstand. Der Sicherungswiderstand (1Ω) ist heil geblieben. Irreparabel…
Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen. Daher mein eindringliche Warnung: Beim Auswechseln von Leuchtmitteln vorher auf Funktion prüfen! Falls eine Glühlampe im laufenden Betrieb durchbrennt: Pech gehabt…
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Zum Thema „Finder-Hutschienenrelais“:
Stimmt! Falls jedoch auf Experimentier-(Lochraster-)Leiterplatte aufgebaut wird, gibt es klitzekleine Printrelais mit 2 Umschaltern. Bietet sich ja an, weil im Kleinspannungsbereich gearbeitet wird…
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Brilliant argumentation! But you ignored Shelly 1PM has an integrated energy metering, which uses a shunt resistor to determine the value of the flowing current. The more current, the more heat…
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Dazu muss der Shelly 1 dann 2 Relais mit jeweils einem Umschaltkontakt ansteuern.
Gute Idee!
Alternativ zu zwei Relais mit 1xU würde ein Relais mit 2xU (z.B. Finder Koppelrelais 2U/8A 12V DC Kontakt hartvergoldet 49.52.7.012.5050) passen - und ein wenig Strom sparen… 
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Well done! And many thanks for your feedback!
