Guten Tag zusammen,
ich bastele derzeit an einer kleinen Elektronik - ein Arduino Nano + ein
kleiner Sensor - und möchte diese gerne in einem Gehäuse unterbringen.
Nun stellt sich mir die Frage der Stromversorgung.
Anforderungen:
- netzunabhängig, also Batterie / Akku o.Ä.
- aufladbar über mikro USB
- so klein wie möglich
- 5V Ausgangsspannung
Meine Idee ist es, eine kleine Powerbank auszuschlachten (Gehäuse
entfernen) und diese dafür zu nutzen.
Spricht da was dagegen?
Gibt es Alternativen, die mehr Sinn machen?
Wolf schrieb:> Gibt es Alternativen, die mehr Sinn machen?
Erst einmal macht es Sinn darüber nachzudenken...
- welchen Strom nimmt die Schaltung auf?
- wie lange sollen die Akkus die Schaltung versorgen?
(als Antwort bitte nicht: „solange wie möglich“)
Wolf schrieb:> Anforderungen:> - netzunabhängig, also Batterie / Akku o.Ä.> - aufladbar über mikro USB
Aufladbar...nicht bei Versorgung über Batterien.
Wolf schrieb:> Meine Idee ist es, eine kleine Powerbank auszuschlachten (Gehäuse> entfernen) und diese dafür zu nutzen.
Wieso ausschlachten? Das Teil erfüllt doch eigentlich alle Deine
Anforderungen. 5 Volt kommen raus und die Aufladung erfolgt über einen
USB-Anschluss.
Jörg R. schrieb:> Wolf schrieb:> - welchen Strom nimmt die Schaltung auf?> - wie lange sollen die Akkus die Schaltung versorgen?
Die Schaltung nimmt im Mittel wenige mA (ca. 10-20) auf. Halten sollte
das Ganze am besten 3-4 Tage.
> Wolf schrieb:>> Meine Idee ist es, eine kleine Powerbank auszuschlachten (Gehäuse>> entfernen) und diese dafür zu nutzen.>> Wieso ausschlachten? Das Teil erfüllt doch eigentlich alle Deine> Anforderungen. 5 Volt kommen raus und die Aufladung erfolgt über einen> USB-Anschluss.
Weil ich kein Gehäuse in ein Gehäuse bauen möchte.
Wolf schrieb:> Jörg R. schrieb:>> Wolf schrieb:>>> - welchen Strom nimmt die Schaltung auf?>> - wie lange sollen die Akkus die Schaltung versorgen?>> Die Schaltung nimmt im Mittel wenige mA (ca. 10-20) auf. Halten sollte> das Ganze am besten 3-4 Tage.
Dann benötigst Du ca. 9,6 Wh an Energie. Dabei werden 20mA Stromaufnahme
und 4 Tage Laufzeit zugrunde gelegt, also das Maximum deiner Werte. Bei
angenommenen 85% Wirkungsgrad des StepUp sind daher ca. 12 Wh auf der
Akkuseite erforderlich. Ein Akku mit 3Ah erreicht dies nicht ganz. Da
ich aber deine Maximalwerte als Berechnung genommen habe sollte ein Akku
mit 3Ah reichen. Mehr ist natürlich besser, und mehr haben die meisten
Powerbanks auch.
Ich würde auch die Spannung lieber per StepUp auf 5 V bringen, anstatt
von 2 Akkus in Serie runter auf 5V. Einfach weil das Laden dann
komplizierter wäre.
>> Wolf schrieb:>>> Meine Idee ist es, eine kleine Powerbank auszuschlachten (Gehäuse>>> entfernen) und diese dafür zu nutzen.>>>> Wieso ausschlachten? Das Teil erfüllt doch eigentlich alle Deine>> Anforderungen. 5 Volt kommen raus und die Aufladung erfolgt über einen>> USB-Anschluss.>> Weil ich kein Gehäuse in ein Gehäuse bauen möchte.
Gut, aber das kannst Du ja machen wie es Dir am besten gefällt.
Ich würde übrigens keine Powerbank zerlegen. Ein oder 2 Akkus, ein
TP4056 Modul mit Protection zum Laden und zum Schutz der/des Akku(s) und
ein StepUp-Modul um auf die 5V zu kommen.
Zu beachten bei einer Powerbank: bei Entnahme eines nur sehr geringen
Stromes schalten sich viele Modelle nach einer Weile ab, da dies als
Nicht-Benutzung interpretiert wird. Ein Arduino Nano zieht jedenfalls zu
wenig Strom bei meinen Powerbanks, nach ca. 30 Sekunden geht alles aus.
Wolf schrieb:> Die Schaltung nimmt im Mittel wenige mA (ca. 10-20) auf. Halten sollte> das Ganze am besten 3-4 Tage.
Ach herrje, nimm einen Netztrafo.
Das ist so viel Strom, als würde die ganze Zeit eine LED mit voller
Helligkeit leuchten.
Lerne erst mal, wie man stromsparende Schaltungen aufbaut. Sensoren nur
temporär mit (hochgewandeltem) Strom versorgt, den uC schlafen legt, mit
den 2.5-4.2V einer LiIon direkt auskommt.
Eine PowerBank eignet sich nicht als 5V Quelle, weil die einen
Spannungswandler enthält, der schon alleine durch seinen
Eigenstromverbrauch den Akku in 3-4 Tagen leersaugt. Daher schaltet der
sich ab, wenn 'kein' Strom benötigt wird. 20mA sind da meist 'kein'
Strom.
Wolf schrieb:> Weil ich kein Gehäuse in ein Gehäuse bauen möchte.
Bei Li Zellen ist eine Feuerhemmung sicher kein Nachteil. Auch die
Gefahr eines Kurzschlusses ist geringer.
Wolf schrieb:> ich bastele derzeit an einer kleinen Elektronik - ein Arduino Nano + ein> kleiner Sensor - und möchte diese gerne in einem Gehäuse unterbringen.> Nun stellt sich mir die Frage der Stromversorgung.>> Anforderungen:> - netzunabhängig, also Batterie / Akku o.Ä.> - aufladbar über mikro USB> - so klein wie möglich> - 5V Ausgangsspannung
Das ist eine - zumindest in der Kombination - unsinnige Liste an
Forderungen. Aufladbar bedeutet zwingend Akku. Da hast du schon mal
keine Wahl. 5V bedeutet, daß irgendeine Art von Spannungsregler
beteiligt ist, denn kein Akku liefert konstante 5V.
Andererseits stelle ich die 5V durchaus in Frage. Ein Arduino nano
braucht mitnichten konstante 5V. Der ATMega328 da drin kommt mit
Spannungen von 1.8V bis 5.5V zurecht (ok, bei 1.8V nicht mit 16MHz, aber
braucht man denn 16MHz überhaupt?). Den Rest der Schaltung kennst bis
jetzt nur du. Wenn es um lange Laufzeit bei gleichzeitig kleiner
Baugröße geht, ist es besser, die Schaltung so auszulegen, daß sie
direkt mit der Akkuspannung läuft. Z.B. mit den 4.2V bis 3.0V eines Li
Akkus.
Und bei "so klein wie möglich" rollen sich mir die Zehennägel hoch. Die
erste Anforderung ist bei Akkubetrieb immer die Laufzeit. Daraus und aus
dem Strombedarf ergibt sich dann die erforderliche Akkugröße.
> Meine Idee ist es, eine kleine Powerbank auszuschlachten (Gehäuse> entfernen) und diese dafür zu nutzen.> Spricht da was dagegen?
Es ist ein pragmatischer Ansatz. Relativ wenig eigene Arbeit
erforderlich. Andererseits ist das ziemlich sicher nicht das Optimum.
Z.B. können viele Powerbanks nicht gleichzeitig laden und Spannung
abgeben. Die Qualität der verbauten Komponenten (vor allem der Akkus)
ist oft schlecht. Bei zu geringem Strom schalten viele Powerbanks ab.
> Gibt es Alternativen, die mehr Sinn machen?
Einen Li-Ion bzw. LiPo Akku. Laderegler a'la TP4056. Falls wirklich
nötig ein Stepup auf 5V. Gibts notfalls alles fertig als Modul.
Wolf schrieb:> Die Schaltung nimmt im Mittel wenige mA (ca. 10-20) auf. Halten sollte> das Ganze am besten 3-4 Tage.
20mA über 4 Tage ist eine Menge Holz. Knapp 10Wh. Eine Li-Akkuzelle mit
3Ah würde knapp reichen. Als Powerbank würde man dann eher zu einem 5Ah
Modell greifen wollen (meist mit 5000mAh beworben, weil größere Zahl).
Jörg R. schrieb:> Ich würde auch die Spannung lieber per StepUp auf 5 V bringen, anstatt> von 2 Akkus in Serie runter auf 5V. Einfach weil das Laden dann> komplizierter wäre.
Ich würde prüfen, ob es möglich ist, Arduino und Sensor direkt an einem
LiIon Akku zu betreiben.
Aber je weniger konkret die realen Randbedingungen bekannt sind, um so
komplizierter wird die Mimik, damit sie für alle Eventualitäten
gewappnet ist.
Wolf schrieb:> Ich benötige also:>> 1. Akku (https://www.ebay.de/i/133144348978)> 2. TP4056> (Ebay-Artikel Nr. 193058617843)> 3. ggf. Step Up Modul>> Den Akku und das Lademodul würde ich gemäß folgender Abbildung> verbinden:> https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/61vLrPiL-hL._SL1500_.jpg>> Sieht eigentlich alles easy aus, soweit.>> Fällt euch nochwas ein, was ich beachten sollte?
Den Akku bekommst Du auch bei einem deutschen Händler, zum ähnlichen
Preis.
Dein verlinktes TP4056 passt nicht zu deiner Abbildung mit der
Verschaltung. Wobei dein TP4056 schon passt, denn der Akku hat wohl eine
eingebaute Schutzschaltung gegen Unterspannung.
Stepup musst du prüfen. Es wurde ja geschrieben das der Nano ggf. direkt
am Akku betrieben werden kann. Den Rest deiner Elektronik kennen wir
nicht.
Jörg R. schrieb:> Stepup musst du prüfen. Es wurde ja geschrieben das der Nano ggf. direkt> am Akku betrieben werden kann. Den Rest deiner Elektronik kennen wir> nicht.
Der Rest meiner Schaltung ist ein einfacher Sensor, mit 3,3-5V zu
betreiben -> also passt.
Ich möchte den Fokus nochmal auf die Größe legen. Es gibt solche Akkus
wie den von mir rausgesuchten (2Ah, 3,7V) nicht zufällig nochmal in
einer deutlich kleineren Abmessung?
Wolf schrieb:> Es gibt solche Akkus> wie den von mir rausgesuchten (2Ah, 3,7V) nicht zufällig nochmal in> einer deutlich kleineren Abmessung?
Das weiß ich jetzt nicht. Meiner Erfahrung nach sind Akkus mit
außergewöhnlich hoher Kapazität meistens weniger langlebig.
Versuche eher, die Stromaufnahme deiner Schaltung zu senken. Wenn du uns
mehr zur Anwendung schreibst, können wir Dir dabei sicher behilflich
sein.
Frank G. schrieb:> Ich habe so etwas:
da ist nen AMS1117 LDO drin: 5mA typ Eigenverbraucht + 5mA Mindestlast
typ. macht 10mA Dauerverbrauch an Batterie, das ist nur mäßig gut.
Wolf schrieb:> Fällt euch nochwas ein, was ich beachten sollte?
nimm ein TP4056 Modul mit Battery Protection. Außer an der Beschreibung
erkennbar an BAT +/- sowie OUT+/- sowie noch 1-2 kleinen extra ICs.
Wolf schrieb:> Ich möchte den Fokus nochmal auf die Größe legen. Es gibt solche Akkus> wie den von mir rausgesuchten (2Ah, 3,7V) nicht zufällig nochmal in> einer deutlich kleineren Abmessung?
wenn du den freundlichen Chinesen fragst druckt der dir da auch 2kAh
drauf, genauso wie du 18650er mit 9900mAh kaufen kannst. Real wirds aber
schwierig, das Volumen bleibt immer ähnlich, eventuell kleinere Zellen
parallel schalten wenn du die besser anordnen kannst.
Was für einen Sensor hast du denn? da könnte man eventuell die Spannung
über einen GPIO oder PMos schalten bzw. den Sensor schlafen legen.
Messung mit 100Hz - 1kHz sollte wahrscheinlich mehr als ausreichend
sein, in der zwischenzeit kann auch der Arduino schlafen. dann entfernst
du noch ggfs. den integrierten LDO, Power LED und ähnliche
Stromverschwender, dann solltest du im Sleep Mode auf deutlich unter 1mA
kommen.
