Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte usw

Basteleien analog und digital mit Strom und Spannung.

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fogg
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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von fogg » Fr 5. Apr 2013, 02:23

Also für den mobilen Teil des Spaßes empfehle ich die Lithium-Thionylchlorid-Batterien mit 3,6 Volt Spannung (z.B. Tekcell bei Reichelt: http://www.reichelt.de/Lithium-Batterie ... LL+AA01-1A ). Die Spannung reicht für die meisten Projekte. Es gibt die Batterien auch kleiner (Formfaktor 1/2 AA) mit halber Kapazität. Die großen (AA Größe) haben nominell 2400 mAh, eine Lebensdauer von 10 Jahren (1-2% Selbstentladung pro Jahr) und eine sehr gleichmäßige Entladungskurve.

Im Datenblatt sieht man dann, dass bei sehr hohen oder sehr niedrigen Strömen die Kapazität niedriger ist. Für meine Cacheprojekte errechne ich da aber trotzdem eine Mindestlebensdauer (ohne Besuch) von 5-10 Jahren und zusätzlich rund 500-1000 Besuchen von 10 Minuten Benutzerzeit. Ich bin jetzt dazu übergegangen, auch einen Low-Battery-Check einzubauen. Aber eigentlich erwarte ich nicht, dass der jemals während der Cache-Lebenszeit zuschlägt.

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von Finckenbande » Fr 5. Apr 2013, 11:57

[quote="fogg" Ich bin jetzt dazu übergegangen, auch einen Low-Battery-Check einzubauen. Aber eigentlich erwarte ich nicht, dass der jemals während der Cache-Lebenszeit zuschlägt.[/quote]

Hallo,

abgesehen von den sicherlich interessanten Batterien, wenn es um autarke Stationen geht, interessiert mich, wie du den Low-Battery-Check realisierst ?! Ich hoffe, du baust auch mit Atmel, das ist nämlich meine bevorzugte Plattform.
Ich habe einmal eine Station mit einer 12V-Batterie gebaut, da habe ich an einem Spannungsteiler von mehreren 100kOhm einfach das Potenzial mit dem geeichten internen ADC gemessen. Da musste ich aber erst rumprobieren, um den richtigen Wert von ca. 11,4V "Niedrigspannung" als ADC-Wert zu bekommen (.. dann hat eine rote LED regelmässig geblitzt).

Am liebsten wäre es mir auch, wenn man das bei meiner derzeit bevorzugten Bauweise "bring deinen eigenen 9V-Block mit" mit einbauen würde und abfragt BEVOR die Station startet. Einige beschweren sich nämlich, das Stationen nicht gehen - das liegt aber immer dran, dass der 9V-Block schon zu leer war und nicht die bis zu 350mA an der Stationen versorgen kann. Da könnte man dann einbauen, dass vor Start z.B. noch grösser 8,3 V oder 8,5 V anliegen müssen. Dass ist zwar kein garant, das der Strom geliefert werden kann - aber bei gängigen 9V-Blöcken ja schon ...

Ich baue übrigens meist mit einem Gleichrichter und 7805 davor, damit man den )v-Block nur an zwei Stifte dranhalten muss ...

Aus meiner Sicht: Wenn man das mit der Rückmeldung als "Battery Low" irgendwie dem Cacher ins Listing schreibt, so dass die sich melden, wenn das eintritt, wäre das für mich als Owner deutlich wartungsärmer. Und dem begegne ich zur Zeit wie oben geschrieben mit "bring your own Strom" ...

Ich bion gespannt, ob einer (oder Du) etwas dazu beitragen kann ?!

Gruß

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chrysophylax
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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von chrysophylax » Fr 5. Apr 2013, 14:29

Die Atmels haben alle eine erträglich genau interne Referenz, die man mit dem AD-Wandler benutzen kann. Der AtTiny24A bringt z.B. eine 1,1V Referenz mit.

Wenn du jetzt noch einen Spannungsteiler 1k/10k davorschaltest, kannst du mit jedem beliebigen analogen Eingang und der 1,1V Referenz messen, wie voll dein 9V-Block ist.

8,3V* (1/11) = 0,754V am AD-Eingang bei Erreichen deiner gewünschten Unterspannungs-Schwelle.

(1/11) = Teilerverhältnis eines 1k-10k Spannungsteilers.

(0,754V/1,1V)*1024 = 702.

(0,754V/1,1V) = Verhältnis Messwert zu Maxwert bei interner Referenz,

*1024 = Maximalwert bei Auflösung 10 Bit.

Wenn dein AD-Wandler also bei Nutzung der internen Referenz und einer Auflösung von 10 Bit einen Wert kleiner als 700 zurückgibt, ist deine Wunsch-Mindestspannung unterschritten.

Wobei ich die Batteriespannung immer unter Last messen würde, Leerlaufspannungen haben relativ wenig Aussagekraft....

Wenn deine Besucher ihren Strom eh selbst mitbringen müssen, kann man seinen Spannungsteiler großzügig niederohmig definieren und muss sich keine Sorgen um Stromverbrauch machen....

chrysophylax.

P.S.: Ich weiß nicht, wie pissig die Atmel-AD-Wandler bei Übersteuerung reagieren, im Zweifelsfalle lieber auf etwas Auflösung verzichten und den Spannungsteiler noch großzügiger dimensionieren (1k-15k oder sowas) für den Fall, dass jemand seine Autobatterie mitbringt...

P.P.S.: Einem armen 9V-Block 350mA abverlangen ist aber auch arg heftig. Insbesondere wenn vorher von den 9V ein Gleichrichter aus Standard-Dioden bei 350mA nochmal 1,4V frisst und ein Feldwaldwiesen-7805 auch gerne mal anderthalb bis 2V zum Leben hat. Da wird es mit den 5V am Ausgang schon langsam knapp ;)

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von peter51d » Fr 5. Apr 2013, 15:41

Ich hatte an einer Station auch einen Gleichrichter mit nachgeschaltetem 7805.
Das hat dann mit den 9V Blöcken auch hin und wieder Probleme gemacht.
Bei einer fälligen Reparatur habe ich den Gleichrichter dann rausgeschmissen.
Der µC ist jetzt mit einer Diode gegen Verpolung geschützt und eine DuoLed zeigt dem geneigtem Dosensucher jetzt, ob er die Batterie richtig oder falschherum an die Kontakte hällt.
Gleichzeitig hatte es hier den Vorteil einer Betriebsanzeige, das das verbaute Soundmodul erst mit 2-3 sec verspätung startet.
Seit dem, gab es noch keine Rückmeldeungen darüber, das die Station nicht richtig Funktioniert.
Grüße aus dem Norden

peter51d

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von Finckenbande » Fr 5. Apr 2013, 17:39

Hallo,

beides natürlich valide herangehensweisen - Danke für die Tipps !!
Gerade das mit den Duo-LED´s muss ich mir mal anschauen, auf die Idee war ich nicht gekommen.
Das mit dem Teiler muss ich mal praktisch auf dem Breadboard nachbauen - könnte aber bei ADC-Atmels auch gerne zum Standard werden ...

@Chrysophydingsda (Tschuldigung - habe deine Seite gelesen ;-) : Das mit dem Teiler ist sicherlich gut bei mitgebrachtem Strom.
Aber wie könnte man das bei einer eingebauten Stromquelle möglichst "günstig" im Sinne Stromverbrauch regeln ?! Da ist ja alleine bei 100k (bzw. 10+100 = 110k) und 3,6V ein nicht ganz unerheblicher Dauer-Verlust-Strom von 36yA oder damit gut 3mAh pro Tag fällig ?! Da man dann den yC noch nicht dabei hat und auch die Auslösung der Station hat - irgendwie für mich gefühlt zuviel ...

Wie ist dazu noch die Meinung oder ein Tipp ??!

Sobald ich das mal nachgebaut habe, gebe ich auch mal Feedback in den Thread !

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von chrysophylax » Fr 5. Apr 2013, 17:59

Örrks, ich sehe gerade im Datenblatt, dass die interne Referenz eines AtTiny24A eine Genauigkeit von +/-10% hat - das ist ja ein phantastisches Schätzeisen.... Da macht der Feldwaldwiesen-7805 davor mit seinen üblicherweise +/-5% ja schon eine bessere Referenz....

Also bei Verwendung der internen Referenz entweder mit einer Genauigkeit von +/-10% leben oder vielleicht doch was Anderes als Bezugspunkt nehmen, wenn man da was hat ;)

Ich bin gerade mal durch das Datenblatt des Tiny24A geackert, Atmel scheint da keine elegante Möglichkeit vorgesehen zu haben, die eigene Betriebsspannung zu messen... PICs könnten das üblicherweise gleich über mehrere Möglichkeiten, entweder über einen eigenen speziellen MUX-Kanal (so wie beim Atmel das eingebaute Temperatur-Schätzeisen) direkt als Betriebsspannungs-Messung oder über Umwege durch Messung der ULPWU-Zeitdauer, je nachdem was einem lieber ist.

Wenn die interne Referenz allerdings eh nur +/-10% macht, dann müsste folgender Trick funktionieren, ohne dass seine "Nebeneffekte" das Messergebnis noch schlechter machen, als es eh schon aufgrund der Referenz ist: Bau dir einen Spannungsteiler irgendwo in der Gegend von 1:5 aus vernünftigen E-Werten (10k-51k oder 10k-56k oder sowas) und schalte ihn über einen PIO-Pin, AN DEM SONST NICHTS ANDERES HÄNGEN DARF ein. Die Sättigungsspannung des Ausgangstreibers dürfte bei dem bißchen Strom und der Ungenauigkeit der Referenz eher vernachlässigbar sein. Dann hast du deinen Querstrom nur, wenn du deinen "Messapparillo" auch eingeschaltet hast und sonst nicht.

Generell sollte die Quellimpedanz am AD-Pin nicht größer als 10k sein, sonst ruiniert der Sample&Hold das Messergebnis nochmal, Widerstände >10k im Massezweig des Spannungsteilers sind also nur empfehlenswert, wenn man auch noch zusätzlich einen Glättungskondensator ("Kerko oder Foko egal was >1nF") direkt an den Pin packt.

+/-10%.... da komm ich echt nicht drüber weg.... Da würd ich mir ja noch eher ne externe Referenz in 1%ig kaufen oder notfalls aus ner LED bauen oder sowas..... tztztz....

chrysophylax.

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von fogg » Fr 5. Apr 2013, 20:33

Um die Messung durchzuführen, braucht man keinen externen Spannungsteiler und muss auch keinen Pin opfern. Man kann einfach intern die Bandgap-Spannung auf einen Eingang des MUX für den ADC legen und dann gegenüber der Versorgungsspannung messen.

Zum Thema Ungenauigkeit: Zum Glück ist es ja für jeden einzelnen Prozessor ein systematischer Fehler, den man durch Kalibrierung ziemlich weg bekommt (dafür gibt es ja Software). Ich hatte nach Parameteranpassung einen Fehler von rund 0,1 Volt bei 3,6 Volt Versorgungsspannung (bei 20 Grad Celsius). Ob das jetzt driftet, weiß ich natürlich nicht.

Schließlich ist es bei der Entladungskurve der Lithium-Batterien auch ziemlich wurscht, ob man +/- 10% hat. Wenn die Spannung absackt, sackt sie ziemlich schnell ab.

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von Finckenbande » Fr 5. Apr 2013, 20:51

fogg hat geschrieben:Um die Messung durchzuführen, braucht man keinen externen Spannungsteiler und muss auch keinen Pin opfern. Man kann einfach intern die Bandgap-Spannung auf einen Eingang des MUX für den ADC legen und dann gegenüber der Versorgungsspannung messen.
Also verstanden: man misst die externe Spannung gegenüber einer internen Spannung über eine Bandgap-Diode, die immer einen festen Spannungswert (bzw, -Abfall) hat.
Aber: wie macht man das bei einem Atmel ?!
Ich habe das noch nicht in den Datenblättern gefunden und auch noch nicht in Bascom (das benutze ich, weil ich einfach faul bin) umgesetzt gesehn ?! Wobei: wenn es mit dem Controller geht, werde ich auch die Umsetzung in Bascom finden ...

Danke !!

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von Finckenbande » Fr 5. Apr 2013, 20:54

chrysophylax hat geschrieben: Wenn die interne Referenz allerdings eh nur +/-10% macht, dann müsste folgender Trick funktionieren, ohne dass seine "Nebeneffekte" das Messergebnis noch schlechter machen, als es eh schon aufgrund der Referenz ist: Bau dir einen Spannungsteiler irgendwo in der Gegend von 1:5 aus vernünftigen E-Werten (10k-51k oder 10k-56k oder sowas) und schalte ihn über einen PIO-Pin, AN DEM SONST NICHTS ANDERES HÄNGEN DARF ein. Die Sättigungsspannung des Ausgangstreibers dürfte bei dem bißchen Strom und der Ungenauigkeit der Referenz eher vernachlässigbar sein. Dann hast du deinen Querstrom nur, wenn du deinen "Messapparillo" auch eingeschaltet hast und sonst nicht.
Wenn Ich Dich verstanden habe, dann soll ich einen Spannungsteiler 1:5 gegen die zu messende Spannung legen und am "Mittelabgriff" dann den IO-Pin. Aber: selbst wenn ich nicht messe, kann ich doch die Spannung nicht hindern, an den beiden Widerständen abzufallen - und damit auch den Strom zu produzieren (der hochohmige Eingang ist quasi egal, ob er misst oder rein passiv ist ...)
ODER !? (ich lasse mich gerne belehren !!!)

Danke für die rege Beteiligung !!

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Re: Stromversorgung: Alles über Netzteile, Akkus, Ladegeräte

Beitrag von fogg » Fr 5. Apr 2013, 21:08

Ich habe das noch nicht in den Datenblättern gefunden und auch noch nicht in Bascom (das benutze ich, weil ich einfach faul bin) umgesetzt gesehn ?! Wobei: wenn es mit dem Controller geht, werde ich auch die Umsetzung in Bascom finden ...
Im Attiny24/44/84-Datenblatt http://www.atmel.com/Images/doc8006.pdf Abschnitt 16.13.1: Das ADMUX-Register. Bei Bascom muss ich passen.

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