Akku-Betrieb ... ein paar grundlegende Dinge.

  • Moinsen Foren-Mitglieder und solche, die es werden wollen,
    ich wollte mal mit Euch klären, wie ich am besten mit einem Akku in Form einer, z.B. -> solchen, <- Powerbank mit 20.000 mAh ( naja ... we'll see :) ) als Stromquelle verfahre.
    Diese Powerbank besteht ja vermutlich aus mehreren 18650 Li-Ionen-Akkus deren Spannung wohl mit einem Step-Up-Konverter auf 5V aufgeblasen wird.
    Angeschlossen sollen neben einem Raspi noch ein paar Arduinos, diverse Sensoren, kleine Schrittmotoren und evtl. noch Micro-Servos werden.
    Jetzt, wo ich mir mal so im Groben den Aufbau des Konstrukts überlege (das soll so eine Art "Forschungs-Roboter" als Machbarkeits-Studie für mich selbst werden), tüftle ich gerade an der Stromversorgung dieses Vehikels herum.
    Da ich neben 5V auch 3V3 brauche, ist mindestens ein passender Spannungswandler schon mal Pflicht.
    Jetzt frage ich mich allerdings, ob es sinnvoll ist, auch der Stromzufuhr vom Akku ( +5V ) einen Spannungsregler zu verpassen.
    Ausserdem glaube ich, dass Stütz-Elkos für beide Stromkreise keine schlechte Idee wären.

    Fragen an unsere Elektronik-Cracks mit ihren funkensprühenden Erfahrungswerten und an alle, die sich berufen fühlen :

    • Stütz-Elkos ja oder nein?
    • wenn ja, würden 47 µF reichen oder sollten die grösser sein?
    • Spannungsregler auch für die 5V?
    • Gibts noch was zu beachten?

    Ach ja: und evtl. hat ja jemand von Euch noch ein paar Erfahrungs-Werte mit solchen Power-Banks parat.
    Zum Beispiel wäre das Entlade-Verhalten interessant oder auch ein paar Grenzwerte, z.B. wie ich aufgrund der Spannung auf die Restkapazität der Powerbank schliessen kann.
    Die hat zwar vier Leuchdioden zur Anzeige der Rest-Kapazität ... das dürfte aber wohl eher eine Sisyphus-Aufgabe werden.

    Naja ... ich bin mal gespannt auf Eure Tipps bzw. Erfahrungen.
    In diesem Sinne: noch einen guten Morgen und einen schönen Tag ;)
    -ds-

  • Fragen an unsere Elektronik-Cracks mit ihren funkensprühenden Erfahrungswerten und an alle, die sich berufen fühlen :

    • Stütz-Elkos ja oder nein?
    • wenn ja, würden 47 µF reichen oder sollten die grösser sein?
    • Spannungsregler auch für die 5V?
    • Gibts noch was zu beachten?

    Guten morgen,

    also
    Elkos würd ich auch verbauen, die 47µF sollten ausreichend sein.
    Spannungsregler eher nicht, da die 5V eigentlich genormt sein sollten.

    Oh das sind Li-Polymer.... keine Li-Ionen-Akkus.
    Die kapazität der Powerbank:
    Die Spannung jedes Akkus einzeln messen, den Durchschnitt der Spannung ausrechnen. Die Kapazität ist (nährungsweise) linear mit dem Spannungsbereich. Spannungsbereich 4,2V bis 3V pro Akkuzelle.
    Lipos haben einen Spannungsbereich der nicht unterschritten werden darf, sonst werden diese beschädigt.

    mfg

    Seme

    Einmal editiert, zuletzt von Semetex (16. Juni 2015 um 08:55)

  • Ich kenne Powerbänke mit einer oder zwei Zellen. Bei einer ist logischerweise ein Stepupwandler drin, bei der anderen ein Stepdown. Beide nehmen es allerdings mit der Spannung nicht so genau, bei meinen Versuchen hatte ich beinahe immer unser beliebtes Regenbogenquadrat. Zusätzlich muss man rausfinden, auf wieviel Ampere die Wandler ausgelegt sind. Zusammenbrüche hast Du bei Akkus eher selten, insofern wäre ein Stützkondensator nicht notwendig. Evtl wäre ausserhalb ein Widerange Stepup günstig, der Grundsätzlich aus allem was dakommt 5V macht. Kleines Problem bei den Powerbänken die ich kenne, ist der Unterspannungsschutz. Die Schalten sich einfach ohne Vorwarnung aus, das ist ungesund wir wir wissen. Ich nutze für meine Projekte nur noch 12V Bleigel Akkus, Vorteil ist die einfache Ladeschaltung und die hohe Stromabgabe, Nachteil natürlich das Gewicht. Zudem nutze ich immer getrennte Akkus für Fahrwerk und Elektronik.

  • Stützakku ja oder nein - ich weis nicht, ob das die richtige Fragestellung ist?! Sicherlich gilt's beim Akku nix zu glätten und Spannungseinbrüche können nur entstehen, wenn große Lasten sehr schnell geschaltet werden (z.B. kapazitive Lasten). Ich sag mal ganz schwammig aus dem Bauch heraus - der Kleinsignalsteuerungsteil (Raspi, Sensorik + Kleinkram) wird keine Stützung benötigen. Und den Lastteil würde ich sternförmig vom Akku mit separaten Zuleitungen ziehen, damit evtl. Lastspitzen nicht über den Kleinsteuerungsteil geschlauft werden. Insofern ist die Art der Verkabelung vermutlich wichtiger, als generell nach einem Stützkondensator zu fragen.Das geht so ein wenig in die gleiche Richtung, wie was raspiprojekt schreibt, wenn er Last und Steuerung auf zwei Akkus verteilt...

  • Mensch stimmt ... das hatte ich so jetzt gar nicht bedacht. Logisch würde es Sinn machen einen Akku für die Elektronik und einen eigenen für Antrieb usw. zu verwenden.
    Naja ... ich bin ja flexibel und gerade dabei das mal auszutüfteln. Vielleicht noch einen zweiten 20.000 mAh Akku dazu (wobei ich die 20.000 mAh auch erst glaube, wenn ich sie gesehen habe :lol: ).

    Ja ... macht wohl Sinn ...

    schnasseldag: Du meinst also keine Stützelkos? Ich denke mal, schaden können sie nicht, oder?
    Ich kann halt das Last-Verhalten dieser 18650-Akku-Packs nicht abschätzen ...
    Es kommen hier wohl keine Modellbau-Motoren zum Einsatz die gerne mal 20 A ziehen ;) ...
    das dürfte eher ziemlich moderat hergehen ...
    Was da jetzt alles zum Einsatz kommen soll, würde ich halt ganz gerne erst mal offen lassen.
    Ein Pro Mini mit Nokia-Display zieht so etwa 70 mA ... grob überschlagen wären das ca. 1000 mA für den RPi und die Prozessoren. Dann vielleicht noch 500 mA für diverse Sensoren dazu ...
    Na ich denke mal, mit noch so einem 20.000 mAh Teil bin ich da auf der sicheren Seite.

    Hat sich jedenfalls schon rentiert, das mal öffentlich zu durchdenken ... wie meistens halt ;) ...
    Na mal sehen, was sonst noch hier dazu kommt.

    cheers und danke schon mal für die ersten Antworten,
    -ds-


  • schnasseldag: Du meinst also keine Stützelkos? Ich denke mal, schaden können sie nicht, oder?


    Na schaden kann ein Elko nie. Auch ein 100nF Blockkondensator parallel schadet auf Leitungen selten. Ich wollte eher dafür sensibilisieren, daß auch der Art der Stromverteilung eine nicht zu unterschätzende Bedeutung zukommt. Das fängt mit einfachen Leitungsquerschnitten an, geht mit der Topologie weiter (Stern, Linie...) und hört bei hübschen Erdschleifen auf.
    Wenn einem AD-Wandler der GND durch das Schalten starker Lasten (Relais) weggezogen wird, weil die GND-Führung nicht gut getrennt ist (AGND von GND nicht entkoppelt), dann mißt er Murks. Da hilft es nix, sonstwas für hochauflösende Wandler auf dem Board sitzen zu haben, wenn man dann alles durch unüberlegte Stromführung wieder zunichte macht. Verleg' mal eine AD-Wandler Eingangsleitung in der Nähe eines digitalen Signals und nimm ein Histogramm von 1000 Samples auf. Du wirst echt staunen... :no_sad:

    Du könntest z.B. auch den Kleinsignalteil hinter eine Diode setzen (sofern der Spannungsabfall verträglich ist) und dann Deinen Kondensator dahinter. Falls Dir der Lastteil dann den Akku (oder was auch immer sich vor der Diode befindet) kurzzeitig in die Knie zwingt, dann läuft die Steuerung noch aus dem Kondensator ohne Ihren Strom "rückwärts" wieder dem Lastteil "zur Verfügung zu stellen".

    Ach, Du machst das schon. :thumbs1:

  • Na ich find's schon interessant, auch mal andere Perspektiven und/oder Lösungs-Ansätze nachzuvollziehen.
    Ich kann mir gut vorstellen, dass so ein Für- und Wider-Thread auch für andere Teilnehmer interessant ist.
    Naja ... wie gesagt ... das wird wohl auf zwei Akkus rauslaufen.
    Das 20.000 mAh Teil hätte sogar einen Anschluss mit 5V/2.1A und einen mit 5V/1A. Inwiefern die aber jetzt voneinander unabhängig arbeiten ... :s k.A. ... wohl eher nicht.
    Das mit dem AD-Wandler ... da wird wohl auch mindestens ein im Pro Mini integrierter mit verwendet (wegen Versorgungsspannung/Restkapazität) ... da gab's wohl auch noch was mit einer Drossel (also keiner Amsel!).

    Aber das geht jetzt für den Moment schon wieder zu weit ins Detail.
    Ich halt Euch da auf dem laufenden, was mein Forschungsprojekt betrifft. Das wird aber mit Sicherheit eine sehr langwierige Geschichte (ich werde wohl alle Einzelteile selbst anfertigen und nicht auf einen Bausatz/ein Fertig-Chassis zurückgreifen).
    Aber das ist jetzt schon wieder OT :) ....

    cu,
    -ds-


  • Na ich find's schon interessant, auch mal andere Perspektiven und/oder Lösungs-Ansätze nachzuvollziehen.
    Ich kann mir gut vorstellen, dass so ein Für- und Wider-Thread auch für andere Teilnehmer interessant ist.

    Ähm, die Idee mit Diode und Kondensator kam mir eigentlich in einem gänzlich anderen Kontext. Und zwar, als ich mal überlegte, was denn an einer SPS so alles viel schöner ist, als beim Raspi. Und da sprang mich sofort die verfügbare Remanenz der Funktionsbausteine an. Also Remanenz bedeutet das Speichern von Betriebszuständen beim Stromausfall. Es ist nämlich schon sehr komfortabel, wenn ein technischer Prozeß nach einem Stromausfall wieder sauber einfädelt... Nix blöder als Du bist im Urlaub, dann Stromausfall und Deine Heizung steht im Schornsteinfegermode, obwohl doch draußen Sommer ist und 30°C im Schatten. :no_sad:

    So, und wie macht man das mit dem Raspi?

    Man nehme einen AD-Wandler, messe zyklisch die Betriebspannung am Netzteil (ggf. per Spannungsteiler - so alle 1-2ms) und betreibe den Raspi hinter einer Diode mit Kondensator. Bricht der Saft am Netzteil zusammen, dann merkt das der AD-Wandler und ruft natürlich per registriertem Callback die Notspeicherroutine auf, die alle Werte ... ja wohin denn speichert? Nein, nicht in's Flash, das ist nämlich viel zu stromhungrig und Angaben zur minimalen Betriebspannung machen die Hersteller-Schlawiner ja auch nicht... Nein, man speichert das in das wunderhübsche 24C32 Eeprom. Und wo bekommt man dieses wunderhübsche Eeprom her? Na klar doch, von dem noch viel wunderhübscheren DS3231 RTC Memory Modul. Selbstredend, daß selbiges wiederum aus dem 5er-Pack aus Freising stammt... :bravo2: (und so schließt sich der Kreis des heutigen Tages).
    Sind die Werte erst mal im Eeprom gelatcht, dann reicht die Spannung zum durchschreiben selbst dann noch, wenn der Raspi schon lange im Schlaf der Gerechten ruht.

    Schöne Grüße

    schnasseldag

  • Hallo,

    ich habe gerade folgenden Tread gestartet:

    villamarinella
    18. Juni 2015 um 09:03

    Hallo,
    es gibt hier Unmengen von Batteriepacks, siehe hier:

    http://www.seedcamera.com/components/com...b258d0.jpg

    Soweit so gut, nur, wenn die geladen werden über die kleine USB Buchse wird dem raspi der Strom abgestellt.
    In so einem pack sind nur 5 oder 6 "Monozellen" die alle miteinander verbunden sind und von denen zwei stabile Kable ( rot / schwarz ) an die Platine gehen in der sich die USB Ports und die LED´s befinden.

    Kann man das umgehen? Oder kann ich die Dinger komplett vergessen, nur womit betreibe ich dann Raspi mit "Akku" wie Laptop?

    VM


    VM

  • Da die "Powerbank" ja noch nicht mal stabile 5V liefert, hat sich dieser Thread erst mal erledigt.
    Im Test -> hier zu finden <- hat sich das ja unter normalen Last-Bedingungen leider gezeigt.

    Ich denke, wenn meine Überlegungen richtig sind, könnte -> Folgethread <- für den einen oder anderen durchaus interessant sein.

    cheers,
    -ds-

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