Überwachung der Stromversorgung

  • Go to Best Answer
  • Spricht meiner Meinung nach nichts dagegen.
    3,3 V Versorgung und GND ist da. SDA/SCL und die beiden Eingänge.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Vielen Dank!


    Was ich bisher gefunden habe, waren Schaltungen mit denen mit dem INA219 und einem Pi externe Verbraucher überwacht werden (z. B. hier). Mit meiner Schaltung möchte ich ja den Pi selber überwachen.

  • Wie genau geht denn das? Kann man anhand des Stromverbrauchs auch darauf schliessen, was der Raspberry gerade macht?

    Klar, ein If-Befehl in Python hat ja eine ganz andere Warp-Signatur als das Eintippen eines großen Y im Editor... :lol:

    Naja, in engen Grenzen kannst du vielleicht sagen, ob gerade der Video-Decoder unter Volllast läuft oder der Pi im Idle-Modus ist. Aber viel weiter wirst du da nicht kommen. Evtl. gibts tatsächich Aktivitäten, die erkennbare Stromverbrauchs-Muster Zeigen - Senden von WLAN-Paketen zum Beispiel. Bei einem Mikrocontroller kann man sowas leicht am Stromverbrauch sehen.
    Aber bei einem Pi mit komplexem Betriebssystem und der ganzen Peripherie drumherum ist es unwahrscheinlich, sowas genauer zu erkennen.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Kann man anhand des Stromverbrauchs auch darauf schliessen, was der Raspberry gerade macht?

    Nicht ganz, aber wenn der Stromverbrauch höher ist als er sollte,

    kann man daraus schließen das ein Programm Amok läuft oder sich etwas anderes tut.

    Oder wenn eine Aufgabe beendet wurde.


    Kann man das aber auch mit Load, der Temperatur oder beim Netzwerkverkehr sehen.


    MfG


    Jürgen


    Edit: Schreibfehler korrigiert

  • Mir geht es primär lediglich darum zu erfahren, wann die Stromversorgung über die Akkus in die Knie geht. Ich denke, dass sollte man am Spannungsverlauf erkennen können.


    Der RasPi wird als 'Tripmaster' bei Oldtimer Rallyes eingesetzt und muss dafür rd. 12 Stunden dauerlaufen können. Er macht dabei nicht viel (einmal pro Sekunde ein GPS-Modul auslesen, danach Position, Geschwindigkeit und Strecke abspeichern und über einen Webserver per WebSocket an zwei Clients ausgeben) und soll 'kabellos' irgendwo im Auto platziert werden können, wo er die Satelliten sehen kann. Da es im Team Fahrer*in/Beifahrer*in genug zu tun (und zu diskutieren ;) gibt, muss 'Stress mit der Hardware' vermieden werden; der RasPi soll einfach nur zuverlässig machen, was er soll.


    Was mich wundert ist, dass die Frage nach dem Monitoring des Verbrauchs des RasPi schon seit Jahren gestellt wird und immer darauf verwiesen wird, dass es nicht ohne weiteres geht und dass der RasPi selbst nur das 'under-voltage' Signal liefert. Vlt bin ich auch zu dumm zum suchen, aber eine Lösung oder Tutorial habe ich bislang nicht gefunden.


    Gruß


    Manfred


    PS: Ich komme erst (über)nächste Woche dazu, die obige Schaltung auszuprobieren, ich melde mich mit dem Ergebnis

  • Ja, bei Lithium Ionen und -Polymer Akkus kann man aufgrund der Akkuspannung halbwegs den Ladezustand ablesen. Die Strommessung, ist in diesem Fall eigentlich nicht notwendig - da wäre der Softwareaufwand größer (Stichwort Coulomb Counter). Aber in diesem Fall muss ich meine letzte Aussage revidieren bzw. ergänzen:

    In Deinem Verdrahtungsplan ist Battery Pack (Affiliate-Link) (Affiliate-Link) nicht genauer gezeichnet. Das ist aber in diesem Fall entscheidend: Du darfst nämlich nicht die Spannung messen, mit der der Raspberry versorgt wird - diese wird nämlich von diesem Board auf 5V geregelt, bis der Akku nicht mehr genug Spannung liefert, dann ist von einer Sekunde auf die andere Schluss (Tiefentladeschutz). Bis da hin wirst Du also immer 5V messen - unabhängig vom Akkufüllstand.


    Damit Du den Akkufüllstand bestimmen kannst musst Du die Akkuspannung messen! Richtwerte: 4,2V: 100% voll, zwischen 3 und 3,5V ist meist Schluss (Tiefentladeschluss). Deine Schaltung hat dafür auch einen (nicht bestückten) Stecker vorgesehen - er ist mit "It could be the pin to test the battery for the system" beschriftet. In diesem Fall kannst Du aber den Strom nicht mehr messen, dazu müsste ja der Strom über den Shunt geleitet werden, was in diesem Fall aber nicht möglich ist. Wenn Du Akkustrom und -Spannung messen möchtest, müsstest Du das Messmodul in die Plus-Leitung des Akkus "einschleusen"


    Damit Du 12 Stunden durchkommst brauchst Du bei angenommenen 2W für den PI eine Leistung von mindestens 24Wh. Das sind nicht ganz 7Ah! Da sind aber Verluste für die Spannungsaufbereitung für den PI noch gar nicht berücksichtigt.


    Warum kaufst Du nicht einfach eine Powerbank mit Anzeige des Füllstandes (Beispiel) (Affiliate-Link)? Ich sehe keinen Mehrnutzen, wenn der PI weiß, dass gleich der Strom weg ist - außer Du planst ihn in diesem Fall noch rechtzeitig automatisch herunter zu fahren.

    Ein Hinweis noch - die 5V könnten etwas knapp werden und dazu führen, dass besagte under voltage Signal liefert...

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

    Freue mich über jeden like :thumbup:

  • Mir geht es primär lediglich darum zu erfahren, wann die Stromversorgung über die Akkus in die Knie geht.

    Hast Du schonmal an eine USV gedacht?

    Die S.USV und die PIUSV+ fahren den RPi zuverlässig herunter, wenn die Akkuspannung den kritischen Bereich erreicht.

    Und beide kann man auslesen, die S.USV bringt das von Haus aus mit, die PIUSV+ kann man über den I2C-Bus auslesen.


    MfG


    Jürgen


    Edit: Schreibfehler

  • Ja, das habe ich und mich erst einmal dagegen entschieden, weil ich die Stromversorgung gerne unkompliziert laden möchte. Hier liegt auch schon ein StromPi (Affiliate-Link) rum, der aus demselben Grund das Projekt wieder verlassen hat.


    Grundsätzlich läuft dieses Projekt schon seit rund zwei Jahren und nach einigen "Sackgassen" habe ich jetzt ein Gehäuse, in dem ich alle Komponenten vergleichsweise kompakt untergebracht habe. Heißt im Umkehrschluss: Ich habe nicht mehr allzu viel Platz, wenn ich nicht alles wieder umschmeiße.


    Warum kaufst Du nicht einfach eine Powerbank mit Anzeige des Füllstandes (Beispiel) (Affiliate-Link)? Ich sehe keinen Mehrnutzen, wenn der PI weiß, dass gleich der Strom weg ist - außer Du planst ihn in diesem Fall noch rechtzeitig automatisch herunter zu fahren.

    Genau das mache ich zurzeit; damit hängt aber ein zusätzliches Teil am Gehäuse des Tripmasters und ist mit einem Kabel verbunden (was auch der zweite Grund war, den StromPi auszusortieren): Hebe ich 'im Eifer des Rallye-Gefechts' das Gehäuse hoch, reißt mir u.U. was ab oder raus. Deswegen möchte ich den Tripmaster so autark wie möglich machen.


    Der Tripmaster liegt während der Rallye irgendwo im Auto (meistens auf der Rückbank), wo er gute Sicht auf die Satelliten hat und nicht im Weg ist. Ich habe zwar die Füllstandsanzeige meines Battery Packs mit kleinen Lichtleitern aus dem Gehäuse geführt, aber das bringt mir nichts, wenn ich keinen 'Sichtkontakt' dazu habe; gleiches gilt für die Füllstandsanzeige meiner Powerbank.


    Meine Idee ist, dass ich den Ladezustand auf meinen Clients anzeige und dann noch die Gelegenheit habe, notfalls kurz rechts ran zu fahren und ein Ladekabel an den Tripmaster zu machen. Falls das nicht gehen sollte, dann könnte ich den Pi wenigstens sauber (automatisch) herunterfahren.


    In Deinem Verdrahtungsplan ist Battery Pack (Affiliate-Link) (Affiliate-Link) nicht genauer gezeichnet. Das ist aber in diesem Fall entscheidend: Du darfst nämlich nicht die Spannung messen, mit der der Raspberry versorgt wird - diese wird nämlich von diesem Board auf 5V geregelt, bis der Akku nicht mehr genug Spannung liefert, dann ist von einer Sekunde auf die andere Schluss (Tiefentladeschutz). Bis da hin wirst Du also immer 5V messen - unabhängig vom Akkufüllstand.

    Du hast natürlich Recht, dass in meinem Fritzing das Battery Pack nicht auf seinem Bord mit Steuerelektronik eingezeichnet ist. Was ich nicht bedacht/gewusst habe ist, dass diese Elektronik die Spannungsversorgung des RasPi konstant bei 5V hält - und dann mehr oder weniger unvermittelt abschmiert.


    Damit Du den Akkufüllstand bestimmen kannst musst Du die Akkuspannung messen! Richtwerte: 4,2V: 100% voll, zwischen 3 und 3,5V ist meist Schluss (Tiefentladeschluss). Deine Schaltung hat dafür auch einen (nicht bestückten) Stecker vorgesehen - er ist mit "It could be the pin to test the battery for the system" beschriftet. In diesem Fall kannst Du aber den Strom nicht mehr messen, dazu müsste ja der Strom über den Shunt geleitet werden, was in diesem Fall aber nicht möglich ist. Wenn Du Akkustrom und -Spannung messen möchtest, müsstest Du das Messmodul in die Plus-Leitung des Akkus "einschleusen"

    Die Messung der Stromstärke wäre ein gern mitgenommenes Feature, aber darauf kann ich in meinem Fall erst einmal verzichten. Die Spannung wäre mir wichtig: In meinem ersten Beitrag im Forum hatte ich genau nach dem von Dir angesprochenen Stecker gefragt.


    Diesen möchte ich natürlich auch gern nutzen, habe aber keine Ahnung, ob das mit dem angesprochenen INA 219 (Affiliate-Link) (Affiliate-Link) überhaupt geht: Messe ich die Spannung des LiPo Packs wenn ich den Pin BAT des Steckers mit Vin+ und GND mit Vin- des Boards verbinde?

    • Best Answer

    Ja, laut der von mir verlinkten Anleitung in Beitrag #3 kann man die Busspannung bis 26V messen und ausgeben. Was VBUS ist, ist nicht gerade selbsterklärend: Am schönsten sieht man auf Seite 21 im Schaltplan, dass VBus Standardmäßig auf VIN+ hängt. Du kannst also die Spannung von VIN+ gegen GND auslesen...


    Messe ich die Spannung des LiPo Packs wenn ich den Pin BAT des Steckers mit Vin+ und GND mit Vin- des Boards verbinde?

    NEIN! Dann misst Du, wenn überhaupt den Kurzschlussstrom bzw. die Kurzschlussspannung des Akkus!

    Wie oben beschrieben, wird die Spannung zwischen VIN+ und GND gemessen. Du brauchst also nur VIN+ an den BAT Pin hängen. GND bekommst Du schon über den Raspberry. VIN- bleibt offen solange Du nur die Spannung messen möchtest...

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

    Freue mich über jeden like :thumbup:

  • Siehst Du, deswegen brauche ich das Forum, weil ich weder Elektroniker noch Informatiker bin. Das ist bei mir wie in der Küche: Ich kann toll Rezepte nachkochen, habe aber keine Ahnung, warum es schmeckt :)


    Um sicher zu gehen, dass ich Dein "Rezept" verstanden habe, noch mal zwei Fritzings; diesmal mit einer genaueren Darstellung des Battery Packs mit den vier Ausgängen "neg", "pos", "BAT" und "GND".


    Zur Messung der Akkuspannung:




    Zur Messung der Stromstärke:



    Beide könnte man kombinieren, wenn man einen INA3221 (Affiliate-Link) benutzt, der bis zu drei Kanäle überwachen kann.


    Richtig?

  • Ja, das passt so.

    Ich kenne den INA3221 nicht im Detail. Ich werde mir auch nicht das Datenblatt ansehen, bevor Du es gemacht hast. Wenn es Dich tatsächlich interessiert, suche Dir eine für Dich passende Beschreibung und versuche, ob Du Deine Fragen beantworten kannst. Wenn Du wo konkret nicht weiter kommst , helfe ich gerne.
    Wieso ist eigentlich die Stromstärke so wichtig? Und warum die, die in den Raspberry rein fließt?

    Wenn Du nämlich die Stromstärke des Akkus wissen willst, brauchst Du nämlich nur den einen INA219 (wie gesagt müsstest Du die Leitung des Akkus aber unterbrechen um Strom zu messen).

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

    Freue mich über jeden like :thumbup:

  • Mir geht es primär lediglich darum zu erfahren, wann die Stromversorgung über die Akkus in die Knie geht. Ich denke, dass sollte man am Spannungsverlauf erkennen können.


    Die Messung der Stromstärke wäre ein gern mitgenommenes Feature, aber darauf kann ich in meinem Fall erst einmal verzichten. Die Spannung wäre mir wichtig


    Die Stromstärke ist für mein Vorhaben unwichtig, es ging mir nur um die Vollständigkeit :)


    PS: Ich komme erst (über)nächste Woche dazu, die obige Schaltung auszuprobieren, ich melde mich mit dem Ergebnis


    ... und genau das mache ich jetzt


    Bis hierhin tausend Dank für Deine/Eure Hilfe!! :danke_ATDE:

  • Hallo,


    so, wie versprochen das Ergebnis:


    Das INA219 Modul habe ich direkt am Board des Akkupacks befestigt und entsprechend meines letzten Beitrags verkabelt:



    Dann die Schnittstelle aktiviert, die Python-Bibliotheken installiert und in meinen Tripmaster-Client eine Anzeige integriert:



    Schließlich den Akku voll geladen und dann die Spannung bis zum bitteren Ende geloggt:



    Richtwerte: 4,2V: 100% voll, zwischen 3 und 3,5V ist meist Schluss (Tiefentladeschluss)

    Genauso sieht's aus :)

    Unter 3,2V geht der Akku rapide in die Knie, weswegen die Anwendung jetzt genau bei dieser Spannung den RasPi automatisch herunterfährt.


    Wunderbar! :love:


    Noch 1000 :danke_ATDE:oben drauf

  • Der RasPi wird als 'Tripmaster' bei Oldtimer Rallyes eingesetzt und muss dafür rd. 12 Stunden dauerlaufen können. Er macht dabei nicht viel (einmal pro Sekunde ein GPS-Modul auslesen, danach Position, Geschwindigkeit und Strecke abspeichern und über einen Webserver per WebSocket an zwei Clients ausgeben) und soll 'kabellos' irgendwo im Auto platziert werden können, wo er die Satelliten sehen kann. Da es im Team Fahrer*in/Beifahrer*in genug zu tun (und zu diskutieren ;) gibt, muss 'Stress mit der Hardware' vermieden werden; der RasPi soll einfach nur zuverlässig machen, was er soll.

    Auch wenn das Problem schon gelöst ist, wäre es nicht besser, wenn man hierfür z.B. einen ESP8266/ESP32 nehmen würde? Die Dinger laufen sehr lange im Batteriebetrieb, sind innerhalb kürzester Zeit einsatzbereit und haben keine Probleme damit, wenn plötzlich der Strom ausfällt.

    Kelvin