FRITZ!Box mit unterbrechungsfreier Stromversorgung – einfach und sehr effektiv

Die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) der FRITZ!Box habe ich gemäß Projekt einiger Arduino-Hannover-Teilnehmer nachgebaut. Einfach ein Netzteil (13,5 V/3 A) anstelle des FRITZ!Box-Netzteils nutzen und parallel einen 12-V-Bleiakku, der in seiner Zuleitung mit einer Feinsicherung abgesichert ist, anschließen. Das System bietet für mich verschiedene Vorteile:

  • Bei Stromausfall kann noch per DECT-Mobiltelefon telefoniert werden
  • Bei Stromausfall kann die Alarmanlage per Wähleinheit einen Notruf absetzen
  • Bei Stromausfall kann per Laptop weiterhin das Internet genutzt werden
  • Der ESP32 (Beispiel „ECO Power“-Board mit Batterie) kann weiterhin MQTT-Nachrichten per Internet absetzen. Das „ECO Power“-Board schaltet per Stromausfall automatisch auf Batteriebetrieb um (CR123-Zelle)

Technische Vorteile meiner FRITZ!Box-USV

Das Netzteil betreibt die FRITZ!Box und lädt nebenbei noch den Akku auf, was recht effektiv ist. Über den Bleiakku (12 V/12 Ah) kann die FRITZ!Box 7490 ca. 12-24 Stunden betrieben werden.

Schaltplan

Standard USV-Alternative mit 230 V bringt Nachteile

Eine energietechnisch ineffiziente Lösung per Standard 230-V-USV entfällt. Diese würde die Netzspannung zunächst auf 24 Volt wandeln, um die UPS-Akkus zu laden, parallel würde ein Inverter die 24-V-Akkuspannung auf 230-V-Netzspannung transformieren, welche dann per FRITZ!Box-Netzteil wiederum auf 12 V heruntergesetzt wird. Diese Herangehensweise ist, wie sich vermutlich jeder gut vorstellen kann, mit beträchtlichen energetischen Verlusten behaftet.

Meine USV HP T750 G2 UPS
Akku 1x 12 V/12 Ah 2x 12 V/12 Ah
Laufzeit FRITZ!Box min. 13 Stunden ca. 5 Stunden
Stromverbrauch (Akku voll) 10,9 Watt 25 Watt
Stromkosten/Jahr (29 ct/kWh) 27,69 € 63,51 €

Die Tabelle zeigt, dass meine FRITZ!Box-Lösung sehr effizient ist. Umgerechnet auf eine identische Akkuleistung ist die Laufzeit meiner USV im Vergleich zur HP-USV mehr als fünfmal so lang!

Der mechanische Aufbau meiner FRITZ!Box-USV

Ziel war es, das gesamte USV-System möglichst mobil zu halten, um es leicht abbauen und für etwaige Wartungsarbeiten auf einen Werktisch legen zu können. Hierfür habe ich einfach Filzgleiter unter den Akku geklebt. Das Netzteil habe ich mit einem Kabelbinder oben auf dem Akku befestigt. Zusätzlich wurden zwei Kanten des Netzteils per Heißklebepistole fixiert, sodass es nicht wackelt. Die Kabel zwischen Netzteil, Hohlstecker und Akku wurden zusammengelötet (alle Minus- sowie alle Plusleitungen zusammen) und dann mittels Schrumpfschlauch geschützt. Der Sicherungshalter und die Flachsteckhülsen wurden ebenfalls per Schrumpfschlauch geschützt, sodass keine stromführenden 12-V-Leitungen aus Versehen Kurzschlüsse verursachen können. Das fertige Modul habe ich dann auf einen Regalplatz an die Wand neben die FRITZ!Box gestellt, wobei ein kleiner Metallwinkel verhindert, dass der Akku vom Regel rutscht. (Die 230-V-Kabelführung ist mittlerweile mit Kabelschellen fixiert!)

Die Ladung den Bleiakkus geschieht ohne zusätzlichen Regler, da die 13,5 V vom Netzteil den Bleiakku laden und, wenn dieser voll ist, die Spannung als Erhaltungsladung des Akkus dient. Einen Schutz bei Tiefentladung habe ich bisher nicht realisiert, das lässt sich zukünftig sicherlich noch verbessern. Für meine Anwendung kann ich gut damit leben.

Bauteile

Die Bauteile für Lösung kommen zusammen auf ca. 25,- € (Akku und Kleinteile). Ein Netzteil 13,5 V/3 A kommt mit ca. 15,- € noch dazu – davon habe ich aber noch ausreichend liegen. Meine vorhandenen Netzteile liefern mit angeschlossener FRITZ!Box noch 13,6 V, was zum Aufladen sowie als Erhaltungsspannung für den Akku optimal ist.

Wichtiger Hinweis: Die Spannung des Netzteils sollte zwischen 13,6 V und 13,8 V liegen.

Teileliste (Bezugsquelle: Pollin Electronic GmbH)

Bezeichnung Artikel-Nr. Kommentar
Blei-Akkumulator 94-271198 12 V/12 Ah
Hohlstecker 94-450499 Außen 5,5 mm, innen 2,5 mm, lange Version
Sicherungshalter 94-260778 Für Feinsicherung 5×20 mm
Feinsicherung (3 A, Träge) 94-260211 5×20 mm
Sortiment Flachsteckhülsen 94-800171 Es werden nur 2 Flachstecker (6,3 mm) benötigt
Silikonlitze 1,5 mm2 (rot) 94-562007 Nur 30 cm Kabel notwendig, den Rest verwende ich anderweitig
Silikonlitze 1,5 mm2 (blau) 94-562009 Nur 30 cm Kabel notwendig, den Rest verwende ich anderweitig
Schrumpfschlauch 1 cm 440138 Ø 1 cm, wird ca. 50% kleiner
Netzteil (13,5 V/3 A) – (davon haben ich noch ausreichend auf Lager, daher keine Bestellung)

 

Teilnehmer, die zu unseren Arduino-Hannover-Treffen kommen und die FRITZ!Box-USV nachbauen, können von mir solch ein Netzteil kostenlos erhalten.

Q&A

Q: Wird ein Tiefentladeschutz benötigt?
A: Ein Tiefentladeschutz wäre schön, macht das Ganze aber aufwendiger und teurer. Bei der FRITZ!Box gehe ich davon aus, dass diese permanent durchläuft und ein Stromausfall nicht länger als 14 Stunden andauert; somit wird der Akku nicht tiefentladen. Sollte dies trotzdem einmal passieren, kann die Kapazität abnehmen bzw. der Akku über einen längeren Zeitraum Schaden nehmen. Ein neuer Akku kostet 20,- € und dieser muss sowieso ca. alle 5 Jahre ausgetauscht werden. Bei Kapazitätsverlust oder defektem Akku tausche ich diesen einfach aus.

Q: Ist ein regelmäßiger Funktionstest sinnvoll?
A: Ich persönlich werde die Lösung ca. alle 6 Monate testen, indem ich bei voll geladenem Akku den Netzstecker abziehe, sodass die FRITZ!Box per Akku läuft. Bei uns fallen eine nicht funktionierende Internetverbindung und Telefon sofort auf. Damit stelle ich fest, wie lange der Akku gelaufen ist und stecke den Netzstecker ein. Das mache ich am besten tagsüber, wenn ich zuhause bin, damit ich die Akkulaufzeit notieren und den Netzstecker zeitnah wieder einstecken kann.

Q: Was ist bei einen längeren Stromausfall zu tun?
A: Sollte der Stromausfall so lange dauern, dass der Akku schon leer ist oder abzusehen ist, dass der Strom länger ausbleibt, entnehme ich einfach die Sicherung um einer Tiefentladung vorzubeugen. Wenn der Strom wiederkommt, läuft die FRITZ!Box sofort weiter. Ich stecke dann die Sicherung wieder ein, damit der Akku geladen wird. Wie gesagt, im Notfall nehme ich einen Akkuaustausch (20,- €) in Kauf.

Q: Kann die FRITZ!Box die 13,6 V auf Dauer vertragen oder nur mit angeschlossenem Akku?
A: Die FRITZ!Box kann mit höheren Spannungen als 12 V betrieben werden, 15% mehr (13,8 V) sind überhaupt kein Problem. Die Lösung kann auch ohne Akku betrieben werden, falls dieser mal nicht verfügbar ist oder nicht funktioniert.

40 Gedanken zu „FRITZ!Box mit unterbrechungsfreier Stromversorgung – einfach und sehr effektiv

  1. Schöne Low-Tech-Lösung, aber macht sie so wirklich sinn? Wenn der Strom im Haus ausfallen sollten (unwahrscheinlich), drückt man die Sicherung wieder rein und wenn der Strom in der gesamten Straße ausfällt, dann wird in Zeiten von MiniDLAMs im KVz am Straßenrand Internet und Telefon auch ausfallen. Müsste aus meiner Sicht also mind. noch Backup per LTE etc. her.

    • Ich finde die Lösung genial einfach!

      Wer einen Hybrid-Anschluss hat, hat ohnehin LTE als Backup. Wer kein Hybrid hat, profitiert im Regelfall auch davon, dass die Multifunktionsgehäuse eine eigene USV-Versorgung haben. Die KVz sind soweit mir bekannt im Regelfall passiv ausgelegt. Wäre aber super, wenn dazu mal ein Telekom-Insider was näheres schreibt, damit man evlt. sogar verschiedene Ausfall-Szenarien real berücksichtigen kann.

  2. Also, die KVZ mit ihren Outdoor-DSLAM haben nur eine Kurzzeit-USV. Die überbrückt nur ein paar Sekunden, da die meisten Stromausfälle nicht länger dauern. Danach geht auch mit so einer USV das kabelgebundene Internet und Telefon nicht mehr.

    Was mich bei der Lösung noch etwas stört:
    – wie präzise regelt das Netzteil seine Ausgangsspannung auch bei geringer Last? Sollte man vorher prüfen.
    – es gibt keine Strombegrenzung. Ist der Akku leer und kehrt dann die Netzspannung zurück, wird evtl. das Netzteil überlastet oder der Akku nimmt durch zu hohen Ladestrom Schaden.
    – schwere Sachen sollte man nicht über Kopfhöhe montieren 😉

    • Das Netzteil regelt sehr gut, sowohl ohne Last wie auch unter hoher Last.
      Das Netzteil hat eine Strombegrenzung wie fast alle Schaltnetzteile.
      Soweit alles kein Problem, soll ja auch eine einfache Lösung sein.
      Danke für das Feedback.

  3. Hallo,

    ich habe keine Ahnung von Strom –

    – wofür ist die Feinsicherung zum Akku?
    – wieso addiert sich der Strom nicht (Netzteil 13 V+Akku 12 V = 25 V an Fritzbox)?

    Gruß,

    Maja

    • Die Feinsicherung stellt sicher, daß es kein Problem mit der Fritzbox gibt, falls diese einen Fehler hat. Der Akku kann sehr viel Strom liefern, daher lieber eine Sicherung.
      Der Akku hat ca. 12V und wird mit 13.5V geladen, daher sind es ca. 13V.
      PS: Wenn ich zwei Batterien parallel nehme, bleibt die Spannung gleich, so wie hier. Bei der Reihenschaltung addiert sich die Spannung.

  4. Hi, klingt nach einer tollen Lösung die ich mir auch zusammenbauen werde!
    Bei uns fliegt ab und zu mal der FI raus, weil die Verkabelung im Garten Schrott ist (vom Vorbesitzer). Wenn dann die FritzBox weiterläuft und ein raspi mit iobroker den ich auch an die Batterie hänge, kann der mir eine Push Nachricht schicken, dass schnell jemand den Strom wieder einschalten soll bevor der Gefrierschrank auftaut 😀

    Allerdings sind alle Netzteile die ich bei mir rumliegen habe entweder 12V oder 18V-19.5V 🙁
    13.5V scheint wohl eher untypisch zu sein? Mit einem step-down Wandler müsste es aber gehen.

  5. Danke für die Anleitung!
    Ich habe sie exakt so nachgebaut und anfänglich war auch alles in Ordnung, nur nach relativ kurzer Zeit (halber Tag, oder wenige Stunden) verliert die Fritzbox 7590 den Sync und macht so allerhand Blödsinn.
    Rückkehr zum normalen Steckernetzteil ohne USV behebt das Problem.
    Doof. Ich konnte mit einfachen Bordmitteln nicht feststellen, woran das liegen könnte.
    Fällt Ihnen etwas ein?
    Bin ehrlich gesagt nicht wirklich fit im Finden von Problemen. Einfaches Spannung messen am Ausgang des DIY USV hat nichts für mich Auffälliges gezeigt.

      • Danke! es ist definitiv ein Netzteil mit den beschriebenen Eigenschaften.
        13,5V / 3A.
        Ich habe die Spannung auch gemessen.
        Gerne kann ich gleich mal den Link schicken. Muss erstmal suchen….
        Das Fritzbox Netzteil nutze ich nur aktuell wieder, weil es funktioniert. Ich hatte es nicht als Ladenetzteil für den Akku genutzt.

  6. Hallo,
    super Idee. So was habe ich gesucht.
    Eine Frage zum Ladegerät. Würde da auch eines aus dem KFZ-Handel gehen? Da habe ich noch ein kleines mit 3A rumliegen.

    Danke,
    Peter

    • Die Spannung des Netzteils sollte zwischen 13,6 V und 13,8 V liegen, wie ob im Text beschrieben. Ein KZF Ladegerät ist ein Netzteil, also nicht zu empfehlen.

  7. Hallo,
    ich denke daran die Akkuladung mit meiner Solaranlage zu verknüpfen, so dass der Akku bei positiver Bilanz geladen wird und ansonsten die Anlage (FritzBox, Switch) über den Akku läuft.
    Würde halt etwas mehr Infrastruktur bedeuten, evtl. größerer Akku.
    Ein RasPi ist dafür bereits als Monitor am arbeiten.

  8. Hey Helmut 🙂

    Mega gute Arbeit! Sie haben es gut getestet und deshalb möchte ich es auch genauso nachbauen. Den Blei-Akkumulator nachzukaufen und die Schaltung ist easy, doch es hagelt einfach an diesem blöden Netzteil, da ich schon genau das gleiche haben möchte, da es von Ihnen gut getestet wurde und ich sehe nirgends den Hersteller. Da 13,5 V und 3 Ah nötig sind, bleibt ansonsten ja nur eines dieser universal Netzteile und die haben leider ALLE einige Meldungen darüber, dass es nach paar Monaten Schrott ist! Viel zu riskant und am Ende wäre dann nicht mal ein Stromausfall gewesen und mein Fritzbox-Netzteil hätte einfach weiterhin wie immer wunderbar funktioniert. Also, wären Sie so nett mir zu schreiben, was genau auf dem Netzteil draufsteht? Und wenn Sie mir sogar genau das gleiche Netzteil besorgen könnten, dann würde ich Ihnen eine menge Geld bezahlen.

    Entspannte Grüße
    Alex

  9. Die Lösung erscheint mir noch nicht perfekt, da der Akku keine Ladebegrenzung hat. Dauert der Stromausfall länger, so hat das Netzteil bei Wiederkehr der Spannung neben der Fritzboxversorgung auch den Akku wieder zu laden. Hat dieser über den längeren Stromausfall einen starken Nachladebedarf, kann das Netzteil überlastet werden. Wie kann man das verhindern?

    • Das verwendete Schaltnetzteil bei mir hat gemäß Aufdruck 13.5V, 3.1A = 42 Watt (Sino American Electronic Co., Ltd, HW 14397). Das Fritzbox Netzteil hat ca. 12V 2.5A (30 Watt). Die Fritzbox nutzt bei mir allerdings nur ca. 15 Watt, ist abhängig von den angeschlossenen Ports und den Einstellungen.
      Die Akku-Aufladung bei mir hat über mehrere Entladezyklen (Haus ohne Strom für 10 Stunden) ohne Probleme funktioniert. Meine verwendeten Netzteile liefern im Betrieb ca. 13.6V (bei vollem Akku). Somit hat der Akku seine Erhaltungsspannung und die Fritzbox regelt die 13.6V runter auf die benötigten internen Spannungen (3.3V usw.).

      Das Problem mit dem starken Nachladebedarf sehe ich nicht, sondern eher das Problem der Tiefentladung wenn der Strom für lange Zeit weg ist (sagen wir mal viele Tage), dann kann der Akku kaputt gehen und es sind 30 Euro futsch für den neuen Akku. Bleiakkus sollten sowie regelmäßig erneuert werden.

      Aufgrund von mehrfachen Umbauarbeiten der Elektroverteilung (E-Auto usw.) hatten wir in den letzten zwei Jahren ca. 5 mal für 6-10 Stunden keinen Strom. Die Fritzbox funktionierte weiter bis der Akku leer war. Sobald der Strom wieder vorhanden war, startete die Firtzbox und der Akku wurde geladen.

      Klar, die Lösung ist nicht perfekt, aber super einfach, somit können es viele für wenig Geld nachbauen. Ich bin sehr zufrieden damit.

  10. Also ich habe die Schaltung von Helmut nachgebaut.
    Danke Helmut.
    Aber mir ging bei einer Tiefentladung des Akkus wegen Überbelastung das Netzteil kaputt.
    Aber hier gibt es gute Bausätze, dass bei einer bestimmten niederer Spannung der Stromkreis getrennt wird.
    Ich verwende übrigens seit dem, das Cetek Ladegerät mit 5 Ah.
    Funktioniert schon über Monaten einwandfrei.
    Ich habe auch einen Spannungswandler für den Homatic IP Router integriert.
    Egal was passiert, ich bekomme bei Stromausfall definitiv eine Meldung auf das Handy
    Grüße

    • Ein Batterieladegerät die das Cetek Ladegerät kommt hier bestimmt falsch zur Anwendung. Ich habe ein Schaltnetzteil empfohlen, dieses ist auch für den Betrieb der Fritzbox geeignet (Restwelligkeit usw.).

  11. HI Helmut, gerade in der aktuellen Situation eine Hammer Bauanleitung, Danke.
    Ich habe das nachgebaut und in Ermangelung Deines Netzteils (habe ich nicht gefunden) dieses hier verwendet:

    goobay Universal-Steckernetzteil 53999
    Technische Daten :
    – Eingang: 100…240 V~,50/60 Hz, 3 A max.
    – Ausgang: DC 5V / 6V / 7,5V / 9V / 12V / 13,5V / 15V, 3 A, 36 W max.
    – Spannungsstabilisierung: ja
    – Farbe: schwarz.
    – Kabellänge : 1,8 m

    Dazu folgenden Akku:
    QuatPower Blei-Akkumulator LB12-12, 12 V-/12 Ah
    Technische Daten:
    Nennspannung 12 V-
    Kapazität (bis 10,5 V-) 12 Ah
    max. Entladestrom 53,25 (5 Minuten)
    6,3 mm Flachsteck-Anschluss
    Betriebstemperatur-Bereich -15…+40 °C

    Nach den Zusammenbau läuft alles prima, auch wenn ich das Netzteil ziehe, bleibt die Fritz!Box an. Nach 2-6 Stunden verliert die Fritz!Box plötzlich DSL und WLAN & Dect und geht in einen „Neustartzustand“ (PowerDSL Leuchte blinkt) kommt da der nicht mehr von selbst raus, es erfolgt kein Reconnect zum Netz, die Box hat zwar Strom ist ansonsten aber ohne Funktion.

    Eine Idee warum es dazu kommt ?
    Hat jemand der anderen Nutzer eventuell Netzteile die Problemlos laufen, dann könnten wir eine kleine Liste machen was passt.

    Lieben Dank, euch eine schöne Woche.

  12. Hi zusammen!
    Ich habe das gleiche Netzteil verwendet, Ausgangsspannung ohne angeschlossene Verbraucher 13,5V.
    Allerdings funktioniert es mit meinem Bleiakku (UPLUS 12V, 12Ah von Pollin Elektronik) nicht.
    Das Netzteil schafft es nicht, den Akku bei angeschlossener Fritzbox auf Spannung zu halten. Nebenbei erwähnt: Es ist ein ganz leises Piepsen im Netzteil im Abstand von ca. 1 Sekunde wahrzunehmen.

    Allerdings verstehe ich es nicht ganz. Auch wenn ich den vollgeladenen Bleiakku parallel an Fritzbox und Netzteil anschließe, sinkt die Systemspannung über Stunden auf ca. 11,8V, bis ich den Versuch abbreche, um den Akku vor Tiefentladung zu schützen.

    Ohne Fritzbox wird der Akku vom Netzteil geladen.

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