ich baue gerade eine kleine, autarke NFC-Jukebox auf Basis einer bestehenden Bluetooth-Box.
Grundidee
Möglichst einfache Bedienung ohne Display und ohne viele Tasten:
NFC-Tag auflegen → bestimmter Track startet
Mechanischer Drehregler für die Lautstärke
Taste mit LED zum Einschalten
Langes Drücken der Taste → Einschalten
Der gewählte Track wird z. B. 3× abgespielt
Danach geht die Anlage automatisch in den Sleep-Modus
Was bereits funktioniert:
Wemos D1 Mini (ESP8266)
PN532 über I²C
NFC-Tags werden zuverlässig gelesen
DFPlayer Mini + microSD
MP3-Wiedergabe funktioniert
Die Software-Logik (NFC → bestimmter Track → Wiederholungen → Sleep) ist praktisch fertig
XY-MOS ist bereits angeschlossen und schaltet den Wemos D1 Mini ein/aus
Die Software-Seite und die Einschaltsteuerung funktionieren also schon.
Aktuelle Herausforderung:
Ursprünglich wollte ich die fertige Elektronik der Bluetooth-Box weiterverwenden. Die ist allerdings defekt. Deshalb brauche ich jetzt einen separaten Verstärker.
Zusätzlich muss die Stromversorgung der gesamten Anlage sauber gelöst werden.
Aktuelle Situation:
Akku: 7,2 V (2S Li-Ion)
Wemos, PN532 und DFPlayer benötigen 5 V
Der in Frage kommende Verstärker braucht ca. 12–24 V
Der XY-MOS schaltet bereits den Wemos
Meine Hauptfragen zur Stromversorgung:
Wie baue ich am besten die Stromversorgung von 7,2 V auf, sodass ich gleichzeitig
stabile 5 V für die digitale Seite und
12–24 V für den Verstärker bekomme?
Wie organisiere ich die Versorgung von Verstärker und Digitalteil so, dass im Sleep-Modus des Wemos wirklich nur minimaler Ruhestrom fließt?
Zusätzliche Frage zur energieeffizienten Ein-/Ausschaltung:
Wie kann ich das Ein- und Ausschalten der gesamten Anlage (Verstärker + Digitalteil) möglichst stromsparend realisieren?
Mein Ziel ist ein sehr geringer Ruhestrom, wenn die Jukebox im Sleep-Modus ist bzw. komplett ausgeschaltet wurde.
Ideen, die ich bisher habe:
Der XY-MOS schaltet bereits den Wemos.
Der Verstärker und die DC-DC-Wandler sollten möglichst komplett vom Akku getrennt werden, wenn die Anlage „aus“ ist.
Eventuell ein weiterer MOSFET oder ein Load-Switch, der vom Wemos gesteuert wird und den Verstärker + Boost-Wandler freischaltet.
Oder ein einzelner High-Side-Switch, der die komplette Last (5 V + Verstärker) steuert.
Was wäre hier die sauberste und energieeffizienteste Lösung?
Ich freue mich über Tipps zu:
geeigneten Verstärkern (klein, effizient)
DC-DC-Wandlern (Buck/Boost)
einer sinnvollen Gesamtschaltung der Stromversorgung
und besonders zur stromsparenden Ein-/Ausschaltlogik
Wie baue ich am besten die Stromversorgung von 7,2 V
Das von 2P auf 1P umzubauen wäre keine Option?
Macht das Aufladen einfacher, DFPlayer geht bis ca. 3V runter, der ESP ist auch 3.3V, der PNY m.W. auch.
Low-Drop-Regler von 4.2V…3.3V -> 3.3V könnte reichen, und wie weit unter 3.3V das noch funktioniert wäre zu testen, aber viel Kapazität geht "da unten" nicht verloren.
Für den Verstärker: Wieviel Leistung willst du, was sind die Eckdaten der Lautsprecher? 4Ω? 8Ω?
Zum Akku: Ich habe bereits einen fertigen Buck-Wandler von 7,2 V auf 5 V. Damit ist die Versorgung der digitalen Seite (Wemos, PN532, DFPlayer) unproblematisch.
Die Lautsprecher in der Box sind 2 × 14 W, vermutlich 4 Ω. Deshalb brauche ich eher einen Verstärker, der mit mindestens 12 V (besser 15–19 V) arbeitet, um vernünftige Lautstärke und Leistung zu bekommen.
Ein reiner 1S-Betrieb (3,7 V) wäre für den Verstärker daher eher ungünstig, weil der Boost-Wandler dann einen sehr hohen Übersetzungsverhältnis hätte und der Wirkungsgrad schlechter wäre.
Aktuell tendiere ich deshalb eher dazu, bei 2S (7,2 V) zu bleiben und folgende Struktur zu nutzen:
7,2 V → Buck → 5 V (für die digitale Seite) – habe ich schon
7,2 V → Boost → 12–19 V (für den Verstärker)
Beide Wandler werden über MOSFETs komplett abgeschaltet, wenn die Anlage im Sleep ist bzw. ausgeschaltet wird
Gibt es aus deiner Sicht bessere Alternativen (z. B. spezielle Class-D-Verstärker, die schon ab 7–8 V gut laufen und trotzdem genug Leistung bringen)?
Oder hättest du Empfehlungen für kompakte und effiziente Boost-Module 7,2 V → 12/15/19 V?
Zusätzlich habe ich noch eine Powerbank auf Basis von 21700-Zellen (5000 mAh) als mögliche Stromquelle.
Das würde das Thema Laden deutlich vereinfachen, da die Powerbank bereits ein fertiges Ladesystem hat.
Allerdings gibt sie nur 5 V bei maximal 1,5 A aus.
Für die digitale Seite (Wemos, PN532, DFPlayer) würde das theoretisch reichen, aber für einen Verstärker mit 12 V und mehr Leistung ist der Strom zu gering und die Spannung zu niedrig.
Deshalb stellt sich die Frage, ob man von dieser Powerbank noch zusätzlich boostet, oder ob es sinnvoller ist, bei dem 7,2-V-Akku (2S) zu bleiben.
ich habe die Konzeption des Projekts etwas geändert.
Ursprünglich wollte ich eine komplett eigenständige Lösung mit separatem Verstärker und DC-DC-Wandlern aus dem 7,2-V-Akku bauen. Nach einer Kostenkalkulation habe ich festgestellt, dass das nicht wirtschaftlich ist.
Deshalb vereinfache ich jetzt:
Ich kaufe eine fertige Bluetooth-Box für ca. 20 €
Die Stromversorgung hole ich von ihrem Akku / ihrer Elektronik
Das Audiosignal gebe ich über AUX IN ein
Meine eigene Elektronik (Wemos D1 Mini + PN532 + DFPlayer) bleibt bestehen
Die zentrale Frage ist jetzt:
Wie organisiere ich das Ein- und Ausschalten der gesamten Anlage so, dass der Ruhestrom minimal ist?
Aktuell habe ich:
Einen Taster mit LED
Einen XY-MOS, der bereits die Versorgung des Wemos schalten kann
Gewünschtes Verhalten:
Beim Drücken des Tasters schaltet sich die gesamte Elektronik (Wemos + DFPlayer + PN532) ein
Nach Ende der Tracks geht das System selbstständig in den Deep-Sleep bzw. schaltet sich komplett ab
Im ausgeschalteten Zustand soll der Stromverbrauch so nah wie möglich bei null liegen
Hat jemand gute Tipps für eine möglichst sparsame Power-Management-Lösung in dieser Konstellation?
Insbesondere: Sollte man auch die Box selbst komplett abschalten, oder reicht es, nur den digitalen Teil zu trennen?
Ich würde ja versuchen, das ganze rein per Sleep-Mode etc. zu lösen, ohne Taste, aber da ist der PN532 leider nicht ganz der richtige Chip (Hat zwar ensprechende Stromspar-Modi, aber keinen der durch's anhalten eines Tags zum Wakeup führt)
Option wäre da z.B. einen PN5180 zu verwenden, der hat Low Power Card Detection (LPCD), und könnte deinen µC aufwecken, sobald ein Tag erkannt wird.
Braucht dann so 200 - 500µA im Schnitt (kurze 60µS Peaks mit 7.5mA alle paar 100ms)
aber wenn du mit der extra Wakeup-Taste fein bist, und der "Stromverbrauch so nah wie möglich bei null liegen" soll, kannst du überlegen ob der "Hard Power Down"-Modus vom PN532 noch akzeptabel ist, oder ob du lieber den Strom ganz abdrehst.
Auch den Querstrom von mglw. auf den China-Breakout-Boards verbauten LDO berücksichtigen.
Die Lautsprecher in der Box sind 2 × 14 W, vermutlich 4 Ω. Deshalb
brauche ich eher einen Verstärker, der mit mindestens 12 V (besser 15–19
V) arbeitet, um vernünftige Lautstärke und Leistung zu bekommen.
Es gibt spezielle Class-D-Verstärker-ICs mit integriertem Step-Up, extra für Bluetooth-Boxen...
Such mal nach (Heroic Technology) HT81696 (2×25W bei 7.2V Eingangsspannung oder 2×10W bei 3.7V)
Oder (Elite Semiconductor) AD52067 (2×15W, Versorgung 2.9V bis 12V)
Aber: Ob du diese ICs im "Langnasen-Land" irgendwo kriegen kannst?
Eher westlich:
Renesas DA7202: Mono, nur 9 Watt, läuft von 4.5 bis 9V
Von TI gibt's sicher auch was, hab aber am ersten Blick nur Verstärker mit I²S-Input gefunden, TAS5760LD z.B.
Den PN5180 werde ich nicht nehmen – er kostet auf Amazon ungefähr die Hälfte einer fertigen Bluetooth-Box, und aus China bestellen lohnt sich mit den neuen Regelungen aktuell nicht.
Zum Stromverbrauch:
Am liebsten hätte ich, dass die gesamte Elektronik (Wemos + PN532 + DFPlayer) komplett abgeschaltet wird, damit der Ruhestrom möglichst nahe null liegt.
Falls das zu kompliziert wird, wäre ein guter Sleep-Modus auch in Ordnung.
Aktueller Stand:
Der Wemos ist momentan dauerhaft mit Strom versorgt.
Er empfängt das Signal von der Taste und schaltet darüber den XY-MOS ein (der dann die weiteren Verbraucher versorgt).
Ich möchte das so umbauen, dass der Wemos selbst auch abgeschaltet werden kann, damit im Ruhezustand wirklich fast kein Strom fließt.
Such hier im Forum nach "Selbsthaltung", Problem ist ja nix neues, finden sich ettliche Beispiele mit zwei Transistoren.
Tastendruck schaltet Strom an, µC wacht auf, und schaltet einen GPIO um den Strom an zu lassen.
Wenn der µC fertig ist, schaltet er den GPIO wieder aus.
