Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik SIM800L v2 Modul Spannungstoleranz Frage


von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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Servuz,

ich baue gerade an einem Fallenmelder, bin Jäger.
Ich habe mir das SIM800L v2 Modul bestellt, also das mit einem 5V 
Eingang und nicht den 4,2 wie beim Vorgänger.

Ich steuere das Modul mit einem Arduino Nano.
Die Stromversorgung hängt über einen Reed Kontakt in Reihe mit einem 
N.C. Relaiskontakt am System. Wenn die Falle auslöst, fließt Strom und 
der Arduino sendet mit dem GSM Modul eine SMS, danach schaltet er das 
N.C. Relais, wodurch der Stromkreis durchtrennt wird und das System 
ausschaltet.
So ist das Ganze extrem effizient und ich würde es gerne mit vier 
Alkaline Zellen betreiben. Dann hab ich jedoch 6V. Beim Nano wird ja zu 
7-12V geraten am VIN Pin. Sprich, ich könnte mit den AA Zellen auch hoch 
auf 9V gehn. Aber dann brauch ich ja meine 5V für das GSM Modul und 
dieses zieht bis zu 3A, ich bezweifle mal, dass der Spannungswandler am 
Arduino das mitmacht. Sollte ich jetzt nen separaten 5V Buck Converter 
bestellen oder geht alles viel einfacher? Ich hab leider nicht viel 
Erfahrung mit diesem Modul und lese viel über Probleme mit diesem Teil 
was die Versorgungsspannungen angeht, finde aber auch keine 
aussagekräftigen Daten.
Bin ratlos, was ich wie tun soll um beide Module ordentlich mit AA 
Batterien betreiben zu können. Kann mir jemand weiterhelfen? Bin sehr 
fit im Programmieren, aber was die Elektronik angeht noch etwas grün 
hinter den Ohren.

: Bearbeitet durch User
von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> So ist das Ganze extrem effizient und ich würde es gerne mit vier
> Alkaline Zellen betreiben.

Primärzellen sind eine schlechte Idee. Nimm Akkus, die sind für so etwas 
gedacht.

FadeBeatz O. schrieb:
> Beim Nano wird ja zu 7-12V geraten am VIN Pin.

"Geraten"? Wenn man unbedingt den Spannungsbräter darauf nutzen will, 
dann muss man eine Spannung anlegen, die mindestens um die "dropout 
voltage" des Spannungsbräters höher liegt als die gewünschte 
Ausgangsspannung. Die Differenz zwischen der Eingangs- und 
Ausgangsspannung wird in sinnlose Abwärme umgewandelt.

FadeBeatz O. schrieb:
> Aber dann brauch ich ja meine 5V für das GSM Modul und
> dieses zieht bis zu 3A, ich bezweifle mal, dass der Spannungswandler am
> Arduino das mitmacht.

In der Tat, das wird er nicht tun.

FadeBeatz O. schrieb:
> Sollte ich jetzt nen separaten 5V Buck Converter
> bestellen

Ja, und zwar einen, mit dem Du alles versorgst. Idealerweise einen, der 
direkt aus einem Akku gespeist wird (dann kann es auch ein 
Boost-Konverter sein).

So etwas gibt es übrigens kostengünstig als Fertiggerät, das nennt sich 
dann "USB Power Bank". Das kombiniert einen leistungsfähigen Akku und 
einen Boost-Converter und eine Ladeschaltung für den Akku.

Das ist allemal besser als sinnlos Primärzellen zu verballern.

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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Von Lithiumzellen wollte ich halt eher Abstand halten, wegen den 
Temperaturen und wie sieht es mit Tiefentladung aus bei solchen 
Powerbanks? Wenn die ne Weile rumliegen? Da sind Alkalizellen doch 
besser oder irre ich mich?

Alkaline-Zellen sollen da doch robuster sein oder was genau spricht 
dagegen?
Halten würden sie ja ewig bei dem geringen Stromverbrauch.
Noch einen BoostConverter zu verwenden, wäre ja keine große Sache.

: Bearbeitet durch User
von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> Alkaline-Zellen sollen da doch robuster sein

Primärzellen sind wegen der entstehenden Müllmenge ein Problem. Und sie 
sind nur sehr beschränkt für Hochstromanwendungen geeignet.

FadeBeatz O. schrieb:
> wegen den Temperaturen.

Welche? Hast Du mal am gewünschten Aufstellungsort gemessen?

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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im Sommer doch über 30 und im Winter Minusgrade.

Bzgl des Mülls, deswegen das N.C. Relais. So hält die Batterie fast 
ewig.

von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> Bzgl des Mülls, deswegen das N.C. Relais. So hält die Batterie fast
> ewig.

Aha. Na, wenn Du meinst. Dann weißt Du es ja doch besser; warum fragst 
Du dann überhaupt?

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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Ich lass mich ja gerne beraten, aber ich hab bei Lithium meine Bedenken 
bzgl Selbstentladung (vor allem bei Powerbanks) und Temperaturtoleranz.

von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> aber ich hab bei Lithium meine Bedenken
> bzgl Selbstentladung (vor allem bei Powerbanks)

Basierend auf welchen Erfahrungen?

FadeBeatz O. schrieb:
> Temperaturtoleranz

Zum Thema Temperatur habe ich Dir vorhin schon eine Frage gestellt.

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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anhand von Powerbanks, die ich hatte, die leer waren, wenn sie ein paar 
Tage rumlagen.

Und dass Lithiumzellen bei niedrigen Temperaturen ihre Kapazität stark 
verringern ist ja allgemein bekannt, deswegen meine Bedenken.

Vielleicht gibt es ja auch eine ganz andere Akkutechnologie, die 
robuster ist, die du mir empfehlen kannst? Das Ganze soll halt 
Temperaturen in allen Bereichen standhalten können, und sich nicht 
selbst entladen. Daher dachte ich an Alkalinen.

von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> anhand von Powerbanks, die ich hatte, die leer waren, wenn sie ein paar
> Tage rumlagen.

Aha. Ich hab' welche, die ein Jahr herumliegen können, und dann immer 
noch Ladung haben.

So verhält sich ein Lidl-Billigheimer und eine von "Anker", beide mit 
angeblichen 10 Ah (was eine bewusste Lüge ist, da sich diese Angabe 
nicht auf die Ausgangsspannung bezieht, sondern auf den verbauten Akku).

FadeBeatz O. schrieb:
> Das Ganze soll halt
> Temperaturen in allen Bereichen standhalten können

Du willst eine Universallösung für den Betrieb auf dem Mars?

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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meine waren auch nicht gerade billig und hatten samsung zellen.

und wieso auf dem Mars? bei lithium zellen reichen ja schon leichte 
minus grade um die Kapazität stark zu beeinträchtigen und wenn die mal 
bei 35 grad in der sonne liegen ist das auch nicht gesund denke ich.

von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> bei lithium zellen reichen ja schon leichte
> minus grade um die Kapazität stark zu beeinträchtigen

Hast Du Dir mal die Spezifikation von Deinen geliebten 
Wegwerf-Alkaline-Zellen angesehen?

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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ja -20 bis +60 Grad Celsius.

max. Stromabgabe bis zu 3A bei guten Vartas.

: Bearbeitet durch User
von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> meine waren auch nicht gerade billig und hatten samsung zellen.

Die Zellen sind nur ein Teil, die Elektronik ein anderer. Taugt die 
nichts, können die Zellen so gut sein wie sie wollen.

Wie lange ist das her, und wie alt waren die Powerbanks?


FadeBeatz O. schrieb:
> max. Stromabgabe bis zu 3A bei guten Vartas.

Und, wie ist dann die Kapazität? Sieh Dir mal die Entladekennlinien von 
Alkalizellen bei verschiedenen Entladeströmen an.

Dein frenetischer Glaube an die Eignung von Alkali-Wegwerfzellen ist 
schon beeindruckend, der Rest der Welt nutzt erfolgreich LiIon-Akkus 
(die es auch mit erheblich größeren Kapazitäten gibt als 
Alkali-Wegwerfzellen).

Unabhängig von der verwendeten Batterie- oder Akkutechnik solltest Du 
auf jeden Einsatz von Linearreglern verzichten, sondern mit 
Schaltreglern auf die benötigten 5V wandeln. Entweder mit einem 
Abwärtwandler ("Buck") von einer höheren Spannung, oder mit einem 
Aufwärtswandler ("Boost") von einer niedrigeren Spannung. Für 
Hochstromanwendungen ist das dann eher ungünstig, denn der von der 
Batterie resp. dem Akku abverlangte Strom ist entsprechend höher als der 
bei 5V fließende Strom.

Bei einem Abwärtswandler musst Du aber mehrere Zellen in Reihe schalten, 
um eine ausreichend hohe Spannung zu erhalten. Reihenschaltung von 
Zellen ist problematisch, da bei Schwankungen in der 
Entladecharakteristik zwischen den Einzelzellen bereits eine einzelne 
Zelle für einen Totalausfall des Gesamtpakets sorgen kann.

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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Dass linear regler nur im Audiobereich Sinn machen ist mir bewusst. Zur 
Alkaline, hast du mein Prinzip mit dem Relais verstanden? Die würden 
wahrscheinlich Jahre halten. Und mal alle 6 Monate der Sicherheit halber 
neue Alkalizellen zu kaufen damit kann ich gut leben. Irgendwie scheinst 
du das mit den Temperaturempfindlichkeiten zu überlesen oder zu 
ignorieren. Mir ist bewusst, dass Lithium ansonsten hier das non plus 
Ultra wäre. Aber gerade das ist doch ein Grund, kein Lithium zu 
verwenden. Von der Waldbrandgefahr, falls eine Zelle zu viel Sonnenlicht 
bekommt, ganz zu schweigen. Ich habe schon etliche Fallenmelder gesehn, 
und niemand hat da lithium verwendet, fast alle nehmen Bleigelakkus, 
weil sie nicht auf den Stromverbrauch achten wollen bzw das Teil im 
Dauerbetrieb befeuern, oder Alkalinebatterien. Habe sogar in einem 
anderen Forum gefragt, wo jemand das so gemacht hat, leider scheint der 
User nicht mehr aktiv zu sein. Meine eigentliche Frage bezog sich ja 
auch eher auf die Empfindlichkeit des GSM Moduls, ob es Sinn macht es 
mit mehr zellen über einen buck converter zu betreiben oder ob es evtl 
sogar mit 4.5V laufen würde.

von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> Zur
> Alkaline, hast du mein Prinzip mit dem Relais verstanden? Die würden
> wahrscheinlich Jahre halten.

Dein Arduino verbraucht gar keinen Strom? Und ein Relais? Echt jetzt? 
Sowas macht man mit einem geeigneten Mosfet. Der kostet weniger, ist 
einfacher anzusteuern, und verbraucht weniger Strom.

FadeBeatz O. schrieb:
> Meine eigentliche Frage bezog sich ja
> auch eher auf die Empfindlichkeit des GSM Moduls, ob es Sinn macht es
> mit mehr zellen über einen buck converter zu betreiben oder ob es evtl
> sogar mit 4.5V laufen würde.

Sieh ins Datenblatt des GSM-Moduls. Da steht drin, welche Spannung es 
braucht.

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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du hast es offensichtlich nicht verstanden.. sowohl der arduino als auch 
das gsm modul sind komplett stromlos solange die falle scharf ist. es 
fließt absolut gar kein strom durch den nc kontakt vom relais. erst wenn 
die falle auslöst und der reed kontakt schließt, fließt strom, die sms 
wird gesendet und der arduino schaltet das relais wodurch der nc kontakt 
geöffnet wird und der stromkreis unterbrochen. auch als suicide switch 
bekannt. ich denke jetzt sollte auch der grund für ein relais klar sein. 
ein mosfet macht hier keinen sinn.

somit wird nur strom verbraucht, wenn die falle auslöst und die sms 
gesendet wird. das ganze dauert ca. 5-15 sekunden. alles klar?

von Harald K. (kirnbichler)


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FadeBeatz O. schrieb:
> ich denke jetzt sollte auch der grund für ein relais klar sein.
> ein mosfet macht hier keinen sinn.

Wenn Du das so gut weißt, ist ja gut. Du scheinst ja insgesamt sehr 
beratungsresistent zu sein, viel Erfolg dann noch.

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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ist das dein argument auf meine Erklärung zur Funktionsweise? muss dir 
nicht peinlich sein wenn du es bisher nicht verstanden hattest, steh 
einfach dazu wie ein normaler mensch und lass uns weiter reden. 
Vielleicht kannst du mir jetzt besser helfen da du die Sachlage nun 
besser verstehst.

von Harald K. (kirnbichler)


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Mir ist nichts peinlich, nur Dein vollständiges Ignorieren von 
Ratschlägen geht mir auf den Sack. Daher gebe ich Dir jetzt keine mehr.

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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Also so einer bist du naja schade da kann man wohl nix machen.
Wenn du eine simple Relaisschaltung nicht verstehst, bist du wohl auch 
der Falsche hier um mir Ratschläge zu geben.

von Gerald B. (gerald_b)


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Warum willst du auf Biegen und Brechen 5V verwenden?
Der ATMGA 328 läuft auch mit 3,3V wenn man ihn mit 8 MHz Takt laufen 
lässt. Das SIM 800 Modul wurde genau für LiPo entwickelt und ein Relais 
ist auch kein Stromsparwunder, wenn es anziehen muß. Nimm einen 
Logilevel FET, den nahe an den SIM 800 und vor den FET einen low ESR 
Elko mit 1000µ. Achte darauf, das der bei Minusgraden ebenfalls einen 
geringen Innenwiderstand hat. Notfalls mehrere 100µ KerKos parallel, 
denen macht Kälte nichts aus.

von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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Richtig die Version 1 dieses Boards wurde für Lipo entwickelt. Aber 
nicht für einen Einsatzraum von ca. -10 bis +35 Grad.

Lithium + Kälte = Elektrolyt wird dicker und zäher. Spannung fällt.
Lithium + Hitze = im schlimmsten Fall Brandgefahr.

Ich arbeite viel mit Lithiumzellen. Aber in diesem Fall ist mir das 
einfach ein zu hohes Risiko.

Zum Relais: der Stromverbrauch liegt im mA Bereich und es wird nur für 
den Bruchteil einer Sekunde geschaltet, weil dadurch ja sofort die 
Stromzufuhr unterbrochen wird und die Spule direkt wieder fallen lässt. 
(ist das mit dem N.C. Kontakt wirklich so schwer zu verstehen?).
Die Batterie würde Jahre halten.

Das mit den Keramikkondensatoren an den VIN Pins werd ich mir zu Herzen 
nehmen, danke für den Tipp.

von Harald A. (embedded)


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Nach den ganzen Exkursen zu Versorgungsstrategien vlt. mal wieder zurück 
zum Thema. SIM800L V2, ist es das Modul hier?
https://de.aliexpress.com/item/1005004608749820.html

Darauf ist ja das normale SIM800L, vermutlich haben die nur eine dicke 
Siliziumdiode in Reihe geschaltet, um die 5V Fähigkeit herzustellen. 
Dann wäre die Beantwortung deiner Frage: nein, das Modul wird eher nicht 
6V-tolerant sein. So ein Standard LM2596 Modul halte ich bei 6V aber 
auch für ungeeignet. Dann müsstest Du schon auf die 9V gehen.

Tatsächlich ist es so, dass Mobilfunkmodule allesamt sehr anspruchsvoll 
in Bezug auf die Versorgung sind. Nicht nur, dass die sowieso schon 
einen recht hohen Strom ziehen, die Versorgung muss auch hohe Peakströme 
liefern können. Besser wird es erst mit speziellen IOT-Modulen wie LTE-M 
CAT M1 und NB-IOT.

: Bearbeitet durch User
von FadeBeatz O. (fadebeatz_o)


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Danke dir :) Endlich jemand der lesen kann und versteht was ich meine.

Ich hab das v2 Modul richtig.
Habe mittlerweile alles mit 6 Alkalinezellen getestet und einem buck 
converter der für 5A ausgelegt ist. Funktioniert tadellos. Bei 1 Balken 
Empfang zieht das Modul 2.4 A

Ich verwende Varta Industrial Pro Zellen falls es jemanden interessiert.

: Bearbeitet durch User
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