Shelly pro 3 Teardown; Stromaufnahme und Betrieb mit Kleinspannung

    Ein neues Test-Objekt ist vergangene Woche eingetroffen: Ein Shelly pro 3.

    Innen sieht er so aus:

    IMG_0058.JPEG

    Die Ansicht von der Seite lässt drei Baugruppen erkennen:

    Das "Relay Board" (links), das "Main Board" (horizontal) und das "Buttons Board" (rechts).

    Hier das "Relay Board" in voller Größe:

    IMG_0047.JPEG

    Links die drei Relais (dazu später mehr) mit den Anschlußklemmen für die Relaiskontakte. In der Mitte die beiden Step-down Regler, rechts oben die Klemmen für die Spannungsversorgung und die drei Schalteingänge und unten rechts die LAN-Buchse.

    Eine 5- und eine 20-polige Steckverbindung dienen zum Anschluß an das "Main Board".

    Der erste Step-down Regler erzeugt die 12V Versorgung für die Relais: Es ist ein BP2522 D verbaut - eine verstärkte Ausführung der bisher in allen Generation-2-Shellies eingesetzten Regler-ICs. Jede der drei Relaisspulen hat 240 Ω und nimmt daher 50mA bei 12V Betriebsspannung auf. Das fordert den Primärregler heraus - mit einem Typ, der max 120mA liefern kann, kommt man hier nicht weiter...

    IMG_0050.JPEG

    Der zweite Step-down Regler erzeugt aus den 12V die Betriebsspannung für den Prozessor und die Logik (3,3V). Der trägt den SMD-Code S47Bcj4. Hierzu ist kein Datenblatt aufzutreiben...

    Das Relay Board von unten:

    IMG_0048.JPEG

    Links oben die Schaltungsteile für die SW-Eingänge. Standard-Schaltung - wie üblich, funktionieren alle Tricks, die in "Shelly Inside" besprochen wurden, auch mit diesem Typ.

    In höherer Auflösung:

    IMG_0051.JPEG

    Links unten der Übertrager zur galvanischen Trennung der LAN-Buchse. Rechts die aufwendig gestalteten Footprints der drei Relais: Mit Leiterplatten-Ausschnitten zur Vergrößerung der Luftstrecken und Durchkontaktierung zur Querschnittserhöhung der Leiterbahnen von den Kontakten zu den Klemmen. Die Relaiskontakte sind natürlich potentialfrei!

    Jetzt zu den Relais selbst:

    IMG_0049.JPEG

    Hier wurde endlich mal drei "ordentliche" Relais verwendet - Platz genug ist ja vorhanden! Jedes Relais kann laut Papierform einen 1,5 PS Einphasenmotor schalten. Oder 16A Gleichstrom!

    Jetzt zum "Main Board":

    IMG_0052.JPEG

    Auf der Oberseite der Leiterplatte sind die (wenigen) Logik-ICs untergebracht:

    Links oben der ESP32, der die Bezeichnung ESP32-DOWD-Q6 trägt. Wenn ich mich nicht täusche, ist in allen Generation-2-Shellies, die ich bisher geöffnet habe, dieser Typ anzutreffen.Direkt darunter der cFeon-Chip QH64A-104HIP (U4) - ein 64Mx1 Flash-Memory. Rechts, auf Position U5, der LAN-Chip SMSC B720A. Mit der Pos.-Nr. U6: Ein 3-pin IC mit dem SMD-Code H1UB - bisher nicht identifizierbar!

    Und schließlich rechts unten das TVS-Array zum Schutz des LAN-Chips vor netzgeführten Überspannungen. Die WLAN-Antenne ganz oben wäre noch zu erwähnen: Sie wurde nahe an der Oberkante des DIN-Schienengehäuses angeordnet, um bestmöglichen Empfang zu ereichen.

    Die Rückseite des "Mein Boards" ist nicht weiter spannend: "Hühnerfutter" (passive SMD-Bauteile) und die Steckverbinder:

    IMG_0053.JPEG

    Schlußendlich das "Button Board":

    IMG_0054.JPEG

    6 LEDs, die mittlere (beim Taster) dreifarbig, samt ihren Treiber-Transistoren...

    Die Rückseite des "Button Boards" ist wirklich öde:

    IMG_0055.JPEG

    Jetzt muß ich den nächsten Beitrag anbrechen, weil die Zahl von 10 Dateien erreicht wurde! Gleich geht's weiter...

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

    „Nothing in life is to be feared, it is only to be understood.“ (Marie Curie, 1867-1934)

    „Es reicht nicht“, rief Schiller, „Gedankenfreiheit zu fordern, man muß auch denken können, sonst fordert man Gedankenlosigkeitsfreiheit und die ist die Freiheit zur Dummheit, welche wiederum die schlimmste Unfreiheit überhaupt ist!“
    (Aus „Besuch aus Weimar“ von Gert Heidenreich, Schriftsteller, *1944 in Eberswalde)

    4 Mal editiert, zuletzt von thgoebel (29. November 2022 um 09:07)

    Der Thread-Titel hat ja versprochen, daß ich noch etwas über die Stromaufnahme sage:

    Die Schaltungsanordnung der Netzteile für 12V DC und 3,3V DC ist ja sehr, sehr ähnlich zu den bekannten Shellies. Daher wurde die Strom- und Leistungsaufnahme mit Gleichspannung (DC) ermittelt, weil die Messung mit Wechselspannung fälschlich zu hohe Werte liefert: Der hohe Crestfaktor des Laststroms ist dafür verantwortlich - er liegt über 7!

    Hier die Tabelle der Meßwerte:

    Stromaufnahme.jpg

    Gemessen wurde

    (a) in Abhängigkeit vom ECO-Mode und

    (b) mit Aktivierung der Relais

    Mit aktiviertem Eco-Mode schwankt die Stromaufnahme relativ stark. Daher habe ich das Minimum und das Maximum der Stromaufnahme gemessen. Bei der berechnung der Leistungsaufnahme habe ich dem Mittelwert aus beiden Werten genommen. Das kann fehlerbehaftet sein, weil der Zeitverlauf der Stromaufnahme nicht bestimmt wurde.

    Aus der Tabelle ist weiter zu entnehmen, daß auch dieser Shelly mit 24V DC zu betreiben ist: Plus 24V wird (wie üblich) an Klemme N angeschlossen; Minus 24V respektive GND an Klemme L. Die Schalteingänge schalten dann gegen GND. Es fließt der übliche Strom von 34µA aus Klemme SW nach Klemme L.

    Auch ein Betrieb mit 12V DC ist möglich, erfordert jedoch einen kleinen Schaltungseingriff: Man lötet die Sicherung (F1) aus und einseitig eine Diode (Schutz gegen Verpolung der Speisespannung) an Stelle der Sicherung ein, Das freie Ende der Diode (Kathode/Ring) wird mit einem kurzen Draht mit dem Pluspol des NV-Elko 330µF/16V verbunden. Die Tabelle zeigt uns, daß in dieser Betriebsart die niedrigste Leistungsaufnahme möglich ist.

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    (Aus „Besuch aus Weimar“ von Gert Heidenreich, Schriftsteller, *1944 in Eberswalde)

    Die aktuelle HW-Version des Shelly pro 3 hat eine Art „Snubber“ parallel zu den Relaiskontakten:

    AB368585-F1AD-4DC0-9B6C-F546B0331539.jpeg

    Die drei Bauelemente zeigen bei einer Messung eine Kapazität von 1nF. Bisschen wenig für einen Snubber…

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    (Aus „Besuch aus Weimar“ von Gert Heidenreich, Schriftsteller, *1944 in Eberswalde)

    Einmal editiert, zuletzt von thgoebel (7. September 2023 um 15:16)

    Danke für den Hinweis auf die Snubber Kondensatoren. Diese haben bei meiner Installation den Effekt gehabt, dass 12V AC bei geöffneten Kontakten anliegen, was bei der SG Ready Anwendung verhindert, dass die Wärmepumpe 0V auf den SG Ready Eingängen bekommt, wenn die Kontakte offen sind. Nachdem ich diese Kondensatoren entfernt habe, funktioniert die SG Ready Anbindung der Wärmepumpe einwandfrei.

    Einmal editiert, zuletzt von hahD4eiV (20. September 2023 um 12:15)

    Hallo zusammen,
    mir ist heute mein Shelly PRO 3 in Rauch aufgegangen.

    Kennt ihr dieses Problem ? wie zuverlässig sind die ?
    immerhin sind sie nicht billig.
    Die eingebaute 1A Sicherung ist noch ganz, ein Schaltregler mit ein paar Spulen (L) sind explodiert.
    Anbei ein Paar Bilder.

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