Bau eines Einschaltmodules mit Strommessung


Ich habe vor einigen Jahren eine Lösung gesucht, eine Einschaltelektronik mit ausreichend Anschlüssen und einer Strom-Messung zu bauen. Nach einigen Recherchen bin ich dabei auf den BTS443 gestoßen. Dies ist ein leistungsstarker elektronischer Schalter, der zudem in der Lage ist, einen Teil des Stromes umzuleiten und so über einen ‚Messwiderstand‘ den Strom messbar zu machen. Für Experten, es handelt sich um einen Smart Highside Power Switch.
Dabei sind die Leistungsdaten dieses kleinen Monsters für uns schon herausragend und fast schon oversized.

Ich habe für den Betrieb an der Blauzahn einen Schaltbild entwickelt, welches zum Nachbau einladen soll:

Ki-BZ-Power-Nano Schaltbild

Es werden nicht viele Bauteile benötigt, allerdings ist der Baustein etwas fummelig zu löten. Die hier vorgestellte Variante ist die kleinste. Ich habe insgesamt drei verschiedene Versionen gebaut:

alle drei Einschaltplatinen

Von oben nach unten: Maxi, Standard und Nano (hier noch mit altem Aufkleber und im Gehäuse).

Oben auf dem Foto seht ihr die drei Versionen, die ich bis jetzt gebaut habe. Der Maxi ist mit seinen Dauerplus-Klemmen zwar bequem aber, … eben Maxi, in jeder Beziehung.

Die LED1 auf dem Schaltbild ist mit ihrem Vorwiderstand R3 nur für die Anzeige des Schaltzustandes da, sie ist für die Schaltung unerheblich, ich nutze sie meist nicht.Ich habe das Layout so angepasst, dass der Eingang bzw. die Zuleitung vom Akku auf der einen Seite und der Ausgang auf der anderen Seite der Platine liegen. Der Ausgang ist bei der Nano-Version als 0,75 qmm Silikon-Kabel rot/schwarz, der Auswerter-Anschuss als 0,35 qmm Silikon-Kabel rot/schwarz ausgeführt. Ebenso die beiden Leitungen für das Einschalten (grün) und die Strom-Messung (blau).

Dies ist die kleinste Variante, ich habe sie in einigen Modellen nur mit Schrumpfschlauch eingschweißt, auch ohne Gehäuse verbaut.

Die Großansicht mit Gehäuse

Liste der Anschlüsse:

  • IN+
    Anschluss an den Fahrakku plus
  • IN-
    Anschluss an den Fahrakku minus
  • RX+
    An dieses rote dünne Kabel schließe ich die Plusleitung (Batt+) vom Auswerter an. Hier gibt es Dauerstrom, damit der Auswerter auch bei ausgeschalteten Verbauchern Kontakt zur Außenwelt hat.
  • RX-
    An dieses schwarze dünne Kabel schließe ich die Minusleitung (Batt-) vom Auswerter an.
  • OUT+
    Hieran kommt der Klemmenblock für den geschalteten Plusausgang. Nur die Plusleitung ist geschaltet, siehe Schaltbild.
  • OUT-
    Hieran kommt der Klemmenblock für die Masse des Modells.
  • A(Strom)
    Hier habe ich immer ein blaues Kabel mit Servostecker für den Anschluss an S(T) des Auswerters.
    Anschluss S(T) muss auf aus stehen, die korrekten Parameter sind
    Schalt-/Nullp. auf +10%
    Scalierung auf +10%
    Alle anderen Parameter lasst ihr auf der Standardeinstellung. In der Master.RX0 Konfig auf Blauzahn.info sind dies Parameter schon eingestellt, hier muss dann nur unter Ebenen der Anschluss aktiviert werden. Weitere Infos zur Funktion des zentralen Strom-Mess-Eingangs findet ihr hier: …click
  • S(Ein)
    Dieses Kabel ist bei mir immer grün. Ebenfalls mit einem Servostecker versehen kommt dieser an Anschluss M des Auswerters. Ich habe M gewählt, weil dann die beiden Anschlüsse des Einschaltbausteines nebeneinander stecken. Ihr könnt natürlich auch jeden anderen Anschluss nehmen. Der Anschluss sollte im Modus Schaltf. memo laufen. Mit dem Geber hier, könnt Ihr die Spannung an den Klemmen Out+ / Out- ein- und ausschalten.

So sieht die Platine der Nano-Version ’nackig‘ aus. Es ist schon etwas eng, wobei sie so klein auch nicht sein muss.
Bei dieser ist die Leuchtdiode (hier in grün) verbaut. In der Regel verwende ich sie nicht.

Ki-Power-Standard

Die Größere Ansicht der Standardvariante. Der graue Rahmen ist gefräst, die beiden Wago-Klemmen erst Rücken an Rücken verklebt und eingesteckt!

Ki-Power-Standard von unten

Die Ansicht der Standard-Variante von unten, Auch die Platine ist nur eingesteckt.

Gehäuseteile

Hier sieht man die Gehäuse der Standard- und Nano-Version ohne Platine.
Wenn man die Standard-Version mit LED aufbaut, leuchtet der ganze Wago-Block. Bei der Nano Version habe ich auch eine mit Loch für die LED.

Noch ein paar Erklärungen meinerseits:
Die Einstellungen sind so dimensioniert, dass die Stromanzeige des Auswerters auch bei abgeschaltetem Ausgang 0,2A lautet. Dies ist der kleinste Strom, der anzeigbar ist. Bevorzugt man eine Anzeige von 0% bei ausgeschaltetem Ausgang, so muss man im Anschluss S(T) den Schalt-/Nullp. kleiner machen. Ich persönlich empfinde das aber als irritierend.
Da der Strom, der an RX+ entnommen wird, mit dieser Schaltung nicht gemessen werden kann, habe ich diesen durch die oben beschriebene Vorgehensweise „eingepreist“.
Die Ausgänge sind kurzschlussfest, die Eingänge nur deshalb nicht, weil der Auswerter an RX+ das nicht überleben würde.

Eine letzte Sache noch: Es gibt keine Götter der Elektronik – allenfalls Nerds und Fuzzys, bzw. Weichlöter und Messgeräte-Junkies. Wenn du an die Götter der Elektronik glaubst, sind solche Basteleien vielleicht eher nichts für dich. Du solltest wissen, was du tust. 

Viel Spaß beim Nachbauen!