ich habe eine Schaltung, die mit 5V betrieben werden soll. Die aktuelle Spannungsversorgung besteht aus vier 1,5V-Batterien. Anfangs beträgt die Gesamtspannung also 6V, die jedoch mit der Zeit abnimmt, wenn die Batterien an Kapazität verlieren. Sobald die Zellen etwa 1V erreichen, sollten sie ausgetauscht werden, sodass am Ende also nur noch ca.4V übrig bleiben.
Könnt ihr mir ein passendes Bauteil empfehlen, das die Spannung im Bereich von 4V - 6V auf konstante 5V umwandeln kann?
Könnt ihr mir ein passendes Bauteil empfehlen, das die Spannung im
Bereich von 4V - 6V auf konstante 5V umwandeln kann?
Da die Batteriespannung so ungeschickt gewählt ist, dass sowohl eine rauf als auch runter Wandlung nötig ist, ist die Lösung aufwändig.
Mit nur 3 Zellen eignet sich schon der MC34063 als step up, effizienter aber jeder LiIon Wandler aus PowerBanks wie MT3608 oder https://www.ebay.de/itm/272677907662
Könnt ihr mir ein passendes Bauteil empfehlen, das die Spannung im
Bereich von 4V - 6V auf konstante 5V umwandeln kann?
Dafür bräuchtest Du einen kombinierten Auf- und Abwärtswandler (Buck-Boost-Converter), das ist aufwendig.
Sinnvoller ist es, sich für eine Richtung zu entscheiden, und die Schaltung entweder mit einem Aufwärtswandler aus einer geringeren Spannung oder mit einem Abwärtswandler aus einer höheren Spannung zu versorgen.
Du willst keine Batterien verwenden, das ist bei diesem doch recht hohen Stromverbrauch eine reichliche Schweinerei.
Nimm Akkus.
Und Akkus gibt es kostengünstig als Fertiggerät mitsamt Ladeelektronik und 5V Ausgangsspannung -- als USB-Powerbank. Die verkraftet auch Deine 300 mA Last ohne Probleme.
Das geht mit einem so genannten Buck-Boost Wandler.
Meist ist es aber einfacher die Batteriespannung dauerhaft größer oder kleiner als die Zielspannung zu wählen, zB.
6 Zellen und Step Down Wandler oder 2 Zellen in Reihe mit Step Up
Wenn es sich um normale bürstenbehaftete Gleichstrommotoren handeln sollte, wäre es am sinnvollsten, diese mit einer versorgungsspannungsabhängigen PWM zu versorgen, so dass die Motorinduktivität ihr eigener Schaltregler ist. In einer ähnlichen Anwendung, die mit Batteriespannungen von 6 V bis 20 V zurechtkommen und eine kleine Pumpe versorgen muss, haben sich ca. 60 kHz PWM-Frequenz bewährt. Ich habe hierfür nach "akustischer Drehzahlmessung" experimentell eine Korrekturkurve für genau diesen Motortyp gebastelt und optimiert.
Wenn es sich also um bekannte, nicht ständig ausgewechselnde Motoren handeln sollte, bietet sich eine ähnliche Vorgehensweise an.
Und der Microcontroller auf dem RPi Pico kann auch locker mit 3,3 V versorgt werden. Nur bei den MOSFETs muss man dann geeignete Typen verwenden.
Wozu? Der Pi Pico hat doch bereits einen Buck/Boost-Converter (RT6150B) und kommt mit 1.8V-5.5V zurecht. Aus dem 3V3-Pin dürfte man sogar 300mA ziehen. Allerdings würde ich die Motore eh direkt aus den Batterien speisen, werden halt langsamer wenn die Spannung nachlässt - kann man ggf per Software nachregeln/kompensieren.
Da der Spannungsbereich nicht zwangsweise so gewählt werden muss, dass ein Buck/Boost Wandler nötig ist, werde ich wahrscheindlich auf einen 18650er Akku umsteigen und mithilfe von einem Laderegler DEBO1 3.7LI 1.0A und Boost-Converter MT3608 auch ein Wiederaufladen ermöglichen. Ist im Schaltplan ergänzt
Schaut mir eher aus, als ob generell das NMOS-Symbol verkehrt ist
(Bodydiode falschrum).
Da ist mir tatsächlich ein Fehler unterlaufen. Das ist ein PMOS, den ich gespiegelt statt rotiert habe. Jetzt ist es wieder richtig. Danke für den Hinweis :)
Wozu? Der Pi Pico hat doch bereits einen Buck/Boost-Converter (RT6150B)
und kommt mit 1.8V-5.5V zurecht. Aus dem 3V3-Pin dürfte man sogar 300mA
ziehen. Allerdings würde ich die Motore eh direkt aus den Batterien
speisen, werden halt langsamer wenn die Spannung nachlässt - kann man
ggf per Software nachregeln/kompensieren.
Da bei voll geladenen Batterien aber mehr als 5.5V anliegen und andere Bauteile wie z.B. ein LCD-Display auch vorhanden sind, würde ich gerne konstante 5V haben.
werde ich wahrscheindlich auf einen
18650er Akku umsteigen und mithilfe von einem Laderegler DEBO1 3.7LI
1.0A und Boost-Converter MT3608 auch ein Wiederaufladen ermöglichen.
Was spricht gegen meinen Vorschlag, einfach 'ne fertige USB-Powerbank von der Stange zu verwenden?
Was spricht gegen meinen Vorschlag, einfach 'ne fertige USB-Powerbank
von der Stange zu verwenden?
Im Prinzip nichts, ist ein guter Vorschlag. Ich will aber einfach etwas Erfahrung sammeln und die Bauteile in ein Platinendesign einbringen, um etwas selber machen :)
Da ist mir tatsächlich ein Fehler unterlaufen. Das ist ein PMOS, den ich
gespiegelt statt rotiert habe. Jetzt ist es wieder richtig.
Um den Minus Pol zu schalten brauchst du einen NMOS. Der AO3400 ist ein NMOS.
Ob die Body Diode jetzt richtig herum gezeichnet ist, kann ich in dem unscharfen PNG nicht erkennen. Exportiere Schaltpläne besser als PDF oder SVG, dann hast du eine Vektrografik die man beliebig vergrößern kann. Wenn es unbedingt PNG sein muss, dann mit mindestens 300 dpi.
Schaut mir eher aus, als ob generell das NMOS-Symbol verkehrt ist
(Bodydiode falschrum).
Jetzt ist es wieder richtig.
Nö, jetzt sind alle Symbole verkehrt, NMOS und PMOS.
Da bei voll geladenen Batterien aber mehr als 5.5V anliegen und andere
Bauteile wie z.B. ein LCD-Display auch vorhanden sind, würde ich gerne
konstante 5V haben.
Nun, ja, 3 AA würden dem Pico ja auch reichen. Wenn du aber unbedingt 5V haben willst (btw, ich seh kein LCD), würd ich alle Wandler direkt an Vbat klemmen und nicht unbedingt kaskadieren (also Pico an Vbat statt an 5V-Boost). Btw, nur weil du den Pico mit 5V betreibst, wird das kein 5V-Bauteil. Die I/O-Leitungen sind weiterhin 3.3V und das muß beim Anschluß an 5V-Peripherie berücksichtigt werden.
Und deinen Buchsen unten (J1-J5) fehlt ne Masse. Was hängt da eh dran, dass du denen die Versorgungspannung klauen musst?
PS: Und ich würd die Motoren trotzdem an Vbat klemmen ...
tw, nur weil du den Pico mit 5V betreibst, wird das kein
5V-Bauteil. Die I/O-Leitungen sind weiterhin 3.3V und das muß beim
Anschluß an 5V-Peripherie berücksichtigt werden.
Ja und, wo ist da jetzt konkret etwas falsch? 74HCT lassen sich mit 3,3V ansteuern.
tw, nur weil du den Pico mit 5V betreibst, wird das kein
5V-Bauteil. Die I/O-Leitungen sind weiterhin 3.3V und das muß beim
Anschluß an 5V-Peripherie berücksichtigt werden.
Ja und, wo ist da jetzt konkret etwas falsch?
Ich sagte, dass das berücksichtigt werden muß, z.B. bei der Peripherie an J1-J5 und J6 oder dem 4051 [edit](ok, beim 4051 hat Stefan das geprüft)[/edit].
Nachtrag: Bei Anschlüssen wie J1-J6, die 5V, GND und I/O-Leitungen haben, geht man üblicherweise davon aus, dass der I/O auch mit 5V geht. Dass das Board dann aber nur 3.3V verträgt (die Peripherie also einen eigenen 3.3V-Regler braucht), ist eher ungewöhnlich (naja, USB ...).
Ob die Body Diode jetzt richtig herum gezeichnet ist, kann ich in dem
unscharfen PNG nicht erkennen.
Das Schaltzeichen von dem FET ist sowieso nicht das schönste.
Wenn man den Gate-Anschluss als Zuleitung an die Gate-Elektrode nicht mittig, sondern am Source-seitigen Ende zeichnet ("L"-Form), wird das Symbol besser lesbar (Spalte "MOSFET enh." im verlinkten Artikel).
Und ich würd die Motoren trotzdem an Vbat klemmen ...
Da ich eine immer konstante Spannung für eine konstante Leistung der Motoren benötige, kann ich das nicht machen. An Batteriespannung würde diese sich ja mit abnehmender Kapazität ändern.
Um nicht doppelt Spannung zu wandeln, könnte man den Pi Pico an Vbat anschließen, das könnte ich noch ändern.
Nachtrag: Bei Anschlüssen wie J1-J6, die 5V, GND und I/O-Leitungen
haben, geht man üblicherweise davon aus, dass der I/O auch mit 5V geht.
Dass das Board dann aber nur 3.3V verträgt (die Peripherie also einen
eigenen 3.3V-Regler braucht), ist eher ungewöhnlich (naja, USB ...).
Das ist richtig. Ich habe an J1-J5 aber analoge Sensoren, die max. 3V zurückliefern und mit bis zu 5V betrieben werden können.
An J6 soll ein LCD-Display angeschlossen werden.
Der RP2040 läuft ja mit 1,8V bis 3,3V und auf der Platine sollte schon ein Spannungsregler drauf sein.
Die verwenden auf der gängigen Pico Platine, die hier so angeboten wird, den RT6150B-33GQW, das ist ein 3,3V Buck-Boost Konverter. Der läuft ab 1,8V bis 5,5V also sollte man da einfach einen LiIon-Akku ran packen können.
Schaltung_Entwurf.PNG
(170 KB)
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