Stromversorgung des Shelly 1L

  • Möchte einen Shelly 1L zerlegen (insbesondere die Relais-Subplatine), um hinter das Geheimnis der Funktionsweise zu kommen: Wie erhält der ESP8266 mit samt dem Relais seine Betriebsspannung, wenn der 1L ohne N angeschlossen ist und das Relais aktiviert ist? Eine Überschlagsmessung hat ergeben, daß in diesem Betriebszustand über den Klemmen L und O etwa 10V AC anstehen. Dies dürfte als Betriebsspannung ausreichen. Aber welche Schaltmittel sind erforderlich, um das zu erreichen? Und wie wird diese Spannung bei höheren Lastströmen begrenzt?

    Daher meine Bitte: Wer einen defekten Shelly 1L in der Schublade liegen hat, bitte melden! Zahle mindestens das Porto!


    Herzlichen Dank und schöne Grüße, Thomas

    „Habt Geduld. Alle Dinge sind schwierig, bevor sie einfach werden!“ (aus Frankreich)


    „Wer die Vergangenheit nicht kennt, versteht die Gegenwart nicht und kann die Zukunft nicht gestalten.“ (August Bebel, 1840-1913)

  • thgoebel

    Changed the title of the thread from “Suche defekten Shelly Dimmer2” to “Suche defekten Shelly 1L”.
  • Danke, SebMai ! Leider bin ich FB-los - und möchte es auch bleiben. Mal sehen, was das Forum noch ans Ufer spült…

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  • Wie erhält der ESP8266 mit samt dem Relais seine Betriebsspannung, wenn der 1L ohne N angeschlossen ist und das Relais aktiviert ist?

    Hm... Der Shelly kann nur 4A in Dauerlast schalten und dass da alles Potentialfrei ist, sehe ich nirgends - könnte also sein, dass da kein Relais sondern nur Leistungstransistor/en die Schaltleistung verrichten.


    Wild guess:


    - Im Zustand "Relais geöffnet" bedient sich die Mimik an dem bisserl, was die Last dank Wechselspannung durchreicht.

    - Wenn "Relais geschlossen" läuft alles über einen kleinen Leistungstransistor (ggf. PWM Moduliert) und lebt selber am dadurch erzeugten Spannungsabfall.


    Ich kenn das noch von irgendwoher mit Doppelrelais und Trafos.

  • Der Dimmer 2 ist ohne N ähnlich.

    Da ist ein Shunt für den Spannungsabfall drin..

    Wie beim "Anzapfen AC" Klngelschaltung.

    Den 1L habe ich nicht, Dimmer 2 ungenutzt/neu.

    Edited once, last by DIYROLLY: (kontrolliert, das war der 10Ohm Schutzwiederstand..) ().

  • Wild guess:


    - Im Zustand "Relais geöffnet" bedient sich die Mimik an dem bisserl, was die Last dank Wechselspannung durchreicht.

    - Wenn "Relais geschlossen" läuft alles über einen kleinen Leistungstransistor (ggf. PWM Moduliert) und lebt selber am dadurch erzeugten Spannungsabfall.

    Gute Vermutung! Und wie das genau funktioniert, möchte ich herausfinden. Dazu müsste man die Relais-Subplatine auslöten und untersuchen. Und richtig: Auf diesem Stückchen Elektronik befinden sich u.a. auch zwei Power-Mosfets…

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  • Da ist ein Shunt für den Spannungsabfall drin..

    Ersetze „Shunt“ durch „elektronisch geregelten Shunt“. Dann wird ein Schuh draus…

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  • Daß ein einfacher ohmscher Shunt im Stromweg nicht funktionieren wird, zeigt eine einfache Überschlagsrechnung:


    Der Shelly 1L soll Lasten von 20W bis 1000W schalten können - ohne N-Leiter.

    Bei einer Last von 1kW sollen am Shunt 10V abfallen. Dazu benötigen wir bei einem Strom von 5A einen 2Ω-Widerstand. Dieser erzeugt eine Verlustleistung von 50W(!)

    Bei Mindestlast (20W) fließt ein Strom von 100mA. 10V gewünschter Spannungsabfall erfordern einen Shunt von 100Ω, an dem 1W Verlustleistung abfallen.


    Es ist also die große Leistungsbandbreite und die umgesetzte Wärme im Shelly, die einen ohmschen Shunt scheitern lassen.

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  • Sixtus Freebyte hatte den richtigen Riecher, wie die Versorgungsspannung für den ESP8266 und das Relais bei geschlossenem Relaiskontakt erzeugt wird! Aber schauen wir uns das Oszillogramm von Strom und Spannung an:


    Gemessen wurde in folgendem Versuchsaufbau:

    IMG_1597 - Kopie.jpg


    Am Shelly 1L wurde eine Glühlampe 100W angeschlossen. Gemessen wurde der Strom in die Last mit einer Stromzange Tektronix A6302/AM503 und die Spannung über den Klemmen L und O, galvanisch getrennt vom Oszilloskop mit Tektronix Isolator A6902A.


    SCR42.PNG


    Der blaue Graph ist der Stromverlauf; der gelbe Graph die Spannung über den Klemmen L und O. In der gelben Kurve erkennen wir kurze, rechteckförmige Spannungsspitzen: Zu diesen Zeitpunkten wird die Betriebsspannung für den Shelly abgezweigt, indem der Drain-Source-Widerstand eines Transistors im Stromweg kurzzeitig vergrößert wird. In der Tat lässt sich dieses Verfahren als "PWM-Shunt" bezeichnen. Interessant ist, daß es auch eine Rückwirkung auf den Lampenstrom gibt - der bricht zu den Zeitpunkten, an denen der Shelly Strom entnimmt, kurz ein. Die Frequenz des PWM-Signals ist nicht netzsynchron - daher musste der dargestellte Graph "eingefroren" werden (single shot).


    Bitte die Überschwinger im gelben Graph zu entschuldigen - habe leider übersehen, den Isolator A6902A zu kompensieren!


    Zum Abschluß noch die Einzeldarstellungen mit Meßwerten:


    SCR43.PNG


    SCR44.PNG


    (Für die Moderation: Möchte vorschlagen, nach geraumer Zeit bzw. wenn ich einen defekten Shelly 1L gefunden habe, diesen Thread aus "Suche" zu entfernen und nach "Shelly inside" zu verschieben. Vielen Dank im voraus!)

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    Edited 4 times, last by thgoebel ().

  • Danke, 66er , für das Verschieben! Allerdings ging mir das etwas zu schnell - auf diese Weise werde ich wohl keinen defekten Shelly 1L finden. Aber vielleicht sollte ich das Vorhaben, die interne Schaltung aufzunehmen, auch aufgeben: Betriebsgeheimnis von Allterco? :saint:

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  • Ich habe die Oszillogramme nicht erstellt. ;)

  • thgoebel

    Changed the title of the thread from “Suche defekten Shelly 1L” to “Stromversorgung des Shelly 1L”.
  • Gemessen wurde in folgendem Versuchsaufbau:

    Oh, auf die Rückseite einer Solostimme gezaubert :)


    Du darfst nicht vergessen, dass schon das olle 1-Wire Protokoll es erlaubte, via Integration über einen Kondensator auf dem Chip (also nix Grosses) aus den vorbeirauschenden Datenpaketen sich eine Betriebsspannung abzuleiten.


    Und so recht verstehe ich auch nicht, wie Du auf die geforderten 10V Spannung kommst: die ESP32-Mimik arbeitet zwischen 3.2-3.6V bei einem typischen Stromverbrauch von < 100µA (Power/Wakeup auch gerne mal 200mA für paar Sekunden). Kleiner Powercap sollte reichen, das eine Watt zu puffern.


    Meine Vermutung im Praxiseinsatz: Ohne N-Anschluss und geschlossenem Relais könnte der 1L wackelig werden wenn man den Shelly ständig aufweckt (zB. bei gemächlicher Konfiguration übers Webinterface - das kommt mir bekannt vor, die Batterie-Shellies sind da ähnlich wenn sie mal im kalten Gewächshaus konfiguriert werden und die Batterien schlapp machen).


    Übrigens: Auf das PWM bin ich gekommen weil der 1L bei induktiver/kapazitiver Last keinen Bypass braucht - Rechtecksignale kitzeln da immer was raus und ich vermute, dass sich der Hersteller um die EMV-Ordnung genauso wenig schert wie es ein Berliner Taxifahrer mit der StVO tut :)


    Bernd

  • […]

    Und so recht verstehe ich auch nicht, wie Du auf die geforderten 10V Spannung kommst: die ESP32-Mimik arbeitet zwischen 3.2-3.6V bei einem typischen Stromverbrauch von < 100µA (Power/Wakeup auch gerne mal 200mA für paar Sekunden). Kleiner Powercap sollte reichen, das eine Watt zu puffern.

    Das Relais muß dauerhaft angezogen bleiben! Es ist ein 12V-Relais - denke, daß es bei Unterschreitung von rd. 9V abfallen wird. Und mit 100μA ist IMHO kein WLAN zu betreiben…


    Die ESP8266 in den netzgespeisten Aktoren „schlafen“ übrigens nie. Im Forum gibt es ellenlange Debatten, ob der Stromverbrauch von rd. 1W toleriert werden kann… :)

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  • Die ESP8266 in den netzgespeisten Aktoren „schlafen“ übrigens nie. Im Forum gibt es ellenlange Debatten, ob der Stromverbrauch von rd. 1W toleriert werden kann…

    Sicher dass im 1L noch der alte ESP8266 werkelt? In den neuen Shellies ist es wohl ein ESP32 - der hat ein BT-Modul integriert.


    Und selbst vom ESP8266 gibt es abgespeckte, low-power Versionen von der SMD-Rolle.


    Das mit den 12V fürs Relais kann ich mir jetzt aber auch nicht erklären, sicher dass es eines für 12V ist?


    Auslöten und mal ans Labornetzteil anschliessen :)


    Bernd

  • Nein, Bernd: Das ist alles wohlbekannt und doppelt geprüft! Die „normalen“ Shellies (mit obligatorischem N-Potential) sind von mehreren Forumsmitgliedern untersucht und mittlerweile wohlverstanden. Die dort verbauten Bauteile können wir im Schlaf runterbeten…

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  • Und so recht verstehe ich auch nicht, wie Du auf die geforderten 10V Spannung kommst: die ESP32-Mimik arbeitet zwischen 3.2-3.6V bei einem typischen Stromverbrauch von < 100µA (Power/Wakeup auch gerne mal 200mA für paar Sekunden). Kleiner Powercap sollte reichen, das eine Watt zu puffern.

    Das ist eher ein Witz ;)

    1 Wire ist doch ne ganz andere Geschichte?

    Dann beschäftige Dich mal mit Shellys, oder hier viel lesen.

    Die Supercaps kannst mit den ESP "abhaken" (getestet)

    In den "alten" 230V Shellys ist der selbe ESP drin, die "Plus" sind anders.

    Und thgoebel hat Recht, wir haben hier mit mehren Usern "rumgemessen" und die wichtigen Bauteile sind bekannt.

    Es sind bisher beim Shelly 1, Shelly 2.5 und 1PM 12V Relais verbaut worden.

    Natürlich nur wenn der schalten kann..

    Die Sache mit dem"Stromanzapfen" ist nicht ganz klar.

    Das möchte er rausfnden.

    Ich schaue mir morgen mal den Dimmer 2 genaurer dahingehend an.

    Edited once, last by DIYROLLY: (Shellys geändert) ().