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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Geeignete Pufferung der Betriebsspannung?


Autor: Markus (Gast)
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Hallo,

ich habe in meinem RC-Car einen uC und bald auch ein Xbee Pro (beides 
@3,3V über einen LM1086 Festspannungsregler). Ich fahre mit einem 7,2V 
Racing-Pack, von dem auch uC und Xbee versorgt werden. Beim 
Beschleunigen zieht der Motor allerdings so viel Strom, dass die 
Akkuspannung heftig zusammenbricht und uC + Xbee nichtmehr versorgt 
werden können.

Das Xbee Pro zieht im TX-Modus (ich sende alle 100ms einen String von 
ca. 10 Bytes) ca. 300mA. Im RX-Modus sind es noch 45mA. Mikrocontroller 
und andere Elektronik ziehen ca. 25mA.

Was gibt es also für Puffermöglichkeiten, die die Betriebsspannung für 
die Elektronik für 4-5sec (ich denke länger bricht die Spannung nicht 
zusammen) aufrecht erhält?

mfg Markus

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Diode als "Ventil" und Super/High/Wasauchimmercap (>1F) hinter ?!

Autor: Andreas K. (a-k)
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Goldcap/Supercap/Doppelschichtkondensator ab 1F für die 
Controller-Versorgung. Und eine Schotty-Diode davor.

Autor: Muff (Gast)
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Ein Buck-Boost-Converter (oder wie das heißt) könnte auch aus 
zusammengebrochener Spannung noch was holen :-)

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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Diode in Reihe zum MC. Parallel zu VCC des MC bzw. der Digitalelektronik 
einen Goldcap 5V 1F zusätzlich zum üblichen 100nF Keramikkondensator.
Du mußt ja evt. einige sec. überbrücken.
Besser: extra Spannungsversorgung der Elektronik.

Gruß
Andy

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Gröhl....ist ja wie ein Reflex :
Diode, Supercap....

Autor: Markus (Gast)
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An Goldcaps hab ich auch schon gedacht, allerdings mache ich mir etwas 
Sorgen über die große Stromaufnahme des Xbee Pro beim Senden. Das wären 
ja insgesamt über 300mA, kann ein Goldcap das liefern?
Ein eigener Akku für die Elektronik wäre natürlich am schönsten, 
allerdings würde das nicht gerade wenig zustäztliches Gewicht und Platz 
bedeuten.

mfg Markus

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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nochmal: Der Goldcap ist nur für die Elektronik. Deshalb ist auch die 
Diode vor der Elektronik vorgesehen !

Gruß
Andy

Autor: Andreas K. (a-k)
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Hast recht, ich war von den 25mA ausgegangen, nicht von den 300mA für's 
Insekt. Wenn du auf dieses Tierchen zu dem Zeitpunkt nicht verzichten 
kannst, dann wird das mit dem Kondensator schwierig.

Nun hat ein LT1086 eine Dropout-Spannung von 1,3V. Damit also dessen 
3,3V zusammenbrechen, müsste die Akkuspannung unter 4,6V fallen. Das 
scheint mit dann doch recht heftig. In dem Fall hilft nur ein separater 
Akku für die Elektronik oder der schon angeführte Schaltregler.

Oder du ersetzt den LT1086 durch einen Typ mit geringerem Dropout. LF33 
beispielsweise (0,4Vtyp).

Autor: Markus (Gast)
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Wie würde es denn mit einem kleinen Bleiakku als Puffer aussehen? Der 
müsste doch in der Lage sein, über 300mA für ein paar Sekunden zu 
liefern.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Hast du schon mal einen Bleiakku in Knopfzellengrösse gesehen?

Autor: Markus (Gast)
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Na so klein muss er ja auch wieder nicht sein. Gibts da nichts in der 
Größe einer Mignon Zelle?

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@ Markus

> 300mA
Da würde ich 10 GoldCaps parallel + 1000µF Elko emfehlen, 1F/5.5V 
(eigentlich nur ca. 25mA pro Stück)
wegen dem recht hohen Innenwiderstand.

Da LiIon Zellen recht billig sind und du eine gewisse Redundanz haben 
möchtest, würde ich solch eine + LoWDrop-Regler als 3.3V Versorgung 
verwenden.

Du musst bedenken dass du da einen E-Motor dran hast und der erzeugt 
erhebliche Störungen auf der Leitung.

Also mit RC, LC-Glied glätten wenn du die µC und Xbee Stromversorgung 
mit der Motor-Stromversorgung verbindest.



Wenn dein RC-Car sehr heiß wird könnte dir ein LiIon Akku aber um die 
Ohren fliegen.

Nimm besser LiPo ...

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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Hey Leute,
wozu wollt Ihr denn alle den Motor mit Goldcaps puffern ?
Die schon mehrmals erwähnte Diode vor die Elektronikversorgung, dahinter 
den Goldcap und man muß nur diese 25mA puffern.

Gruß
Andy

Autor: Markus (Gast)
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Der uC frisst 25mA, das Xbee normal 45mA, beim senden bis zu 300mA. Und 
das alles soll gepuffert werden.

Die 300mA Pulse sind aber recht kurz denke ich (kann noch nichts messen, 
die Module sind noch nicht da), es müssen wie gesagt nur alle 100ms 10 
Bytes gesendet werden.

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@ Andreas B.
Wenn der Motor richtig viel Strom zieht und die Akkus nicht mehr 100% 
voll sind, hat man ganz schnell den Fall dass die Spannung am Akku unter 
4V beträgt.

Bei wirklich nur kurzen 300mA Pulsen braucht man nur die 1000µF zum 
abblocken.

Ein LiPo-Akku mit 1 bis 2A/h ist bestimmt nicht verkehrt für diese 
Anwendung.

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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Sorry, aber ich verstehe immer noch nicht, auf was Ihr hier hinauswollt:
Wenn ich nur die Elektronik mit einem Goldcap puffere, dann habe ich 
doch erreicht, was ich wollte. Der MC stürzt nicht ab und läuft weiter.

Wozu soll ich denn die Motoren puffern ? Wenn dort die Spannung mal 
abfällt, läuft er eben etwas langsamer. Na und ?
Wenn das stört, ist der Akku definitiv zu klein.

@ATMega, da die Elektronik über eine Diode mit einem nachgeschalteten 
Goldcap am Akku hängt, interessiert hier die Spannung des Akkus hier 
nicht. Erst wenn der Goldcap sich entlädt (und da dauert bei 25mA einige 
Sekunden), ist die Spannung des Akkus wieder interessant. Und dann ist 
die Beschleunigungsphase auch beendet.

Ein größerer Akku täte hier auch nicht schaden, das ist schon wahr. Denn 
wenn die Spannung beim Beschleunigen schon zusammenbricht, kann es mit 
der Betriebsdauer des RC Cars nicht weit her sein ;)

Gruß
Andy

Autor: Markus (Gast)
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@Andreas B.

Die "Elektronik" besteht aus uC (25mA) und Xbee (normal 45mA, 
Spitzenweise(alle 100ms) 300mA). Diese Elektronik soll gepuffert werden. 
Und da 300mA für einen Goldcap wohl schwehr zu handeln sind, suche ich 
nach anderen Möglichkeiten, die Spannung für die Elektronik aufrecht zu 
erhalten (was mit der spannung am Motor passiert is mir völlig egal, die 
bricht eben nur für ein paar sec. zum beschleunigen ein).

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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Sorry, da habe ich wohl überlesen, daß die 300mA nicht von den Motoren 
kommen.
Na, dann lassen es mal im Durchschnitt hoch gerechnet 100mA werden. Das 
sind dann bei 10*tau (90% Betriebsspannung, auch hoch gerechnet) ca. 1s. 
Dann brauchst Du etwa 5F, wenn Du auf der sicheren Seite sein willst. 
300mA Spitze für einen Goldcap sollten eigentlich kein Problem 
darstellen. (Ultra Caps von Epcos machen dies mit Sicherheit)
Grundsätzlich würde ich trotzdem für die Elektronik extra Akkus 
vorsehen.

Gruß
Andy

Autor: Stefanie B. (sbs)
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ich würde die Puffer vor den Spannungsregler packen.

   VCC
    +                Spannungsregler
    |                     ____
    |                    |    |
    '--->|--o------o-----|    |-     Feste Spannung
            |      |     |____|
            | +    |       |
           ###    ---      |
           ---    ---      |
            |      |       |
            |      |       |
            '------o-------o
                           |
                          ===
                          GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)


Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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Die Idee ist gut. Dummerweise gibt es die Goldcaps nur bis 5,5V :-(

Gruß
Andy

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@ Andreas B.
Ja, das mit der Diode + Cap ist alles richtig, was du sagst.

> Erst wenn der Goldcap sich entlädt (und da dauert bei 25mA
> einige Sekunden)
Nur bei den 300mA (und sei es noch so kurz) muss ein Cap her (oder eben 
mehrere) die den Strom liefern können.

Sonst ist der GoldCap noch so gut wie voll, aber er kann sich nicht so 
schnell entladen. (muss man mal ausprobieren oder Datenblatt)

> Ein größerer Akku täte hier auch nicht schaden, ...
Beim elektro-Heli muss man ja auch abwägen ob er eine Stunde in der Luft 
bleiben kann und dafür sehr langsam und träge ist
oder
ob man nur 15 Minuten in der Luft bleiben kann und dafür noch ein paar 
Kunststücke zaubern kann.

> Die Idee ist gut. Dummerweise gibt es die Goldcaps nur bis 5,5V ...
Einfach 2 in Reihe, dann sind das 0.5F/11V :)


> Grundsätzlich würde ich trotzdem für die Elektronik
> extra Akkus vorsehen.
Find das auch besser ... sicherer, als mit diesen zusätzlichen 
Entstörmaßnahmen.

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Zudem wäre es schade die "mühsam" gepufferte Energie durch den Dropout 
des Reglers zu verbraten...

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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> Puffermöglichkeiten, die die Betriebsspannung für
> die Elektronik für 4-5sec (ich denke länger bricht die Spannung
> nicht zusammen) aufrecht erhält?

Du könntest mal den Strom die deine Elektronik zieht messen.
(zwischen Strommesser und Elektronik nen Kondensator, um den effektiven 
Wert bestimmen zu können)

Wenn der Motor wirklich so lange ( 5 sek.) Strom zieht ( meinetwegen: 
40mA )
t=5s
Uc=4,6V
U=7,2V
Rxbee=82,5 Ohm

Dann sind das "nur" 0,135F (135.000µF) das wären 14 von meinen 10.000µF 
Elkos, aber die wiegen bestimmt schon mehr als ein vernünftiger 
LiPo-Akku.

Oder (bei max. 40mA Last) kann man ja einen großen Elko nehmen und 2 (4 
wegen 7.2V) GoldCaps (2*25mA)


@ Snt Opfer
Okay, dann eben kein LowDrop, sondern ein StepDown Spannungswandler.

Autor: Seb H. (seppl)
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Wie wäre es denn mit einem Handyakku als Versorgung für die Elektronik?
Vielleicht über auch über Dioden gesteuert auch nur als "Backup". Sprich 
normal zieht die Elektronik aus dem Fahrakku, sobald da nichts mehr 
kommt springt der zweite Akku ein.

Also ich hätte hier einen alten Handyakku liegen der wohl schon geeignet 
wäre.... 3,7V 700mAh bei geringer Baugröße.

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