Homematic Batterie-Sensor mit Spannungswandler

21.11.2017

Batteriebetriebene Aktoren und Sensoren ermöglichen die einfache Selbstmontage von Geräten ohne Verlegen von Leitungen oder andere Veränderungen am Haus. Allerdings darf man dafür regelmäßig die Batterien wechseln. Das geht bei einer größeren Anzahl von Geräten ins Geld und man hat immer wieder den Aufwand des Batterie-Wechsels. Außerdem wird die Umwelt durch die leeren Batterien belastet. Dieser Beitrag zeigt, wie man am Beispiel eines Homematic HM-SCI-3-FM Tastersensors die Batterien durch eine Spannungswandler-Schaltung ersetzen kann, wenn man zufällig eine geeignete Gleichstromquelle in der Nähe hat.

Die Ausgangssituation

An der Ladestation des Rasenmäherroboters kommt ein Homematic Tastsensor HM-SCI-3-FM zum Einsatz. Dieser ermittelt wie bereits in einem früheren Beitrag beschrieben über einen Anschlag-Taster, ob der Roboter in seiner Ladestation steht. Weil der Sensor innerhalb des Gehäuses der Ladestation untergebracht ist, erweist sich der Wechsel der Knopfzelle des Sensors als besonders aufwändig. Hinzu kommt, dass Knopfzellen eine geringe Kapazität haben und bei Kälte im Außenbereich noch schneller leer gehen. Dabei hat die Ladestation des Rasenmäherroboters eine permanente Stromversorgung von 21,5 Volt Gleichspannung, die den geringen Leistungsbedarf des Sensors problemlos zusätzlich verkraften würde.

Die Lösung: Ein Spannungswandler LM2596

Nach kurzer Recherche findet sich eine praktikable Lösung in einem fertig montierten Spannungswandler des Typs LM2596 (Amazon Link). Dieser wird als kleine Platine geliefert und wandelt eingehende Gleichspannungen bis zu 30 Volt in eine beliebige Ausgangsgleichspannung, die über eine Stellschraube leicht einstellbar ist. In dem Fall stehen also 21,5 Volt von der Ladestation zur Verfügung und 3 Volt werden benötigt. Der Spannungswandler erlaubt eine Stromentnahme von 2A, was viel mehr ist, als benötigt wird. Durch den guten Wirkungsgrad der Baugruppe von bis zu 92% ergibt sich eine nur geringe Leistungsaufnahme durch den Wandler selbst. Als Ersatz für eine Knopfzelle ist das Teil vermutlich völlig überdimensioniert, aber dafür ist es preiswert und sofort verwendbar ohne tiefere Elektronik-Kenntnisse.
Zur richtigen Einstellung der Ausgangsspannung wird der Spannungswandler an ein Labornetzteil angeschlossen, welches auf 21,5 Volt Gleichspannung eingestellt wird. Mit einem Labormessgerät wird die Ausgangsspannung abgenommen. Diese beträgt bei Auslieferung des Wandlers bei ca. 5 Volt. Durch Drehen der kleinen Schraube gegen den Uhrzeigersinn wird die Spannung reduziert, bis auf dem Messgerät 3 Volt zu lesen sind.

Erst dann sollte der Spannungswandler test halber mit dem Sensor verbunden werden. Dadurch kann man eine versehentliche Überspannung am Eingang des Sensors vermeiden.

Nach der Funktionsprüfung wird die kleine Platine des Spannungswandlers mit dem Sensor in das bereits vorhandene Kunststoffgehäuse befestigt. Dadurch die die beiden Bauteile vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt, wenn das Teil wieder in die Ladestation des Rasenmähers montiert wird.

Zum Schluss wird das Ganze über ein kurzes Kabel an die Zuleitung der Stromversorgung der Ladestation angelötet. In diesem Fall wurde noch eine wasserdichte Niederspannungs-Steckverbindung dazwischen befestigt, um bei Wartungsarbeiten am Sensor die Stromversorgung einfach trennen zu können.
Somit kann nun der Tastsensor über mehrere Monate und hoffentlich Jahre betrieben werden, ohne lästiges Batterie-Wechseln.

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