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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kondensator als Spannungsquelle


Autor: Gerald D. (saleru)
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Hallo allerseits!

Folgendes Szenario:
Es gibt eine 12V Spannungsquelle in form eines Akkus/Batterie.
Diese Spannungsquelle ist an einen Spannungsregler (7805er) 
angeschlossen und wird dort auf 5V heruntergeregelt.
Mit diesen 5V soll ein atmega8 betrieben werden (im anhang dargestellt 
als led mit vorwiederstand, weil es eigentliche egal ist was dran hängt)

Bei Abklemmen des Akkus soll der atmega8 noch 5sec weiterlaufen incl 
allen angeschlossenen Gerätschaften (ca 150mA). Mit dem Schaltbild das 
ich im Anhang angehängt habe wäre dazu ein kondensator mit 330mF 
notwendig damit das funktioniert.

Problem:
Der Kondensator wenn voll geladen hat 12V nach 3sec ist er auf 7V 
herunten und alles was unter 7V ist kann der spannungsregler nicht mehr 
auf genau 5V (die sind zwingend erforderlich) regeln.
Wie wäre es möglich die verbleibenden 0-7V im kondensator ebenfalls auf 
7V hochzuregeln so dass der spannungsregler bis zum schluss mit seinen 
mindestens 7V vom kondensator versorgt wird?

Ich hoffe ich konnte mich verständlich ausdrücken und stoße hier nicht 
auf einen haufen fragezeichen :)

Danke fürs lesen!

lg,
Gerald

Autor: ??? (Gast)
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Ein 7805 ist sowieso die ganz falsche Wahl. Und 150mA ist viel zuviel. 
Und 5V ist auch nicht noetig. Ein Mega8L arbeitet auf 2.7V runter.

Der gesammte stromverbrauch sollte mit einem Meg8 weniger als 20mA sein.
Dann einen LP2951-5 einsetzten, dann einen Mega8L einsetzen und das 
Ganze schaut anders aus.

Autor: Peter R. (pnu)
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Schon ein moderner Spannungsregler vom low-drop-Typ wäre eine Hilfe, so 
etwas arbeitet noch bis auf wenige 100mV Längsspannung richtig.

Eine noch bessere aber aufwändigere Lösung wäre ein Schaltwandler, der 
aus einer Spannung im Bereich von ca.15V bis ca.6V mit wesentlich 
weniger Leistungsverlust als ein 7805 die konstanten 5V erzeugt.

Autor: faustian (Gast)
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330mF? millifarad? Das geht allenfalls mit einem 
Goldcap/Aerogel/Doppelschichtkondensator (siehe Xbox-Uhr), ausser es 
darf Tornistergross werden ;)

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Wenn der Mega die Spannung vor dem Regler misst, sollte er bei Bedarf 
alle Stromverbraucher abschalten können. Dann kann er noch schlafen 
gehen und dann kommst Du mit einem sparsamen Regler mit 1000µF aus.

Autor: Gerald D. (saleru)
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??? schrieb:
> Ein 7805 ist sowieso die ganz falsche Wahl. Und 150mA ist viel zuviel.
> Und 5V ist auch nicht noetig. Ein Mega8L arbeitet auf 2.7V runter.
>
> Der gesammte stromverbrauch sollte mit einem Meg8 weniger als 20mA sein.
> Dann einen LP2951-5 einsetzten, dann einen Mega8L einsetzen und das
> Ganze schaut anders aus.

Du kannst doch keine antwort auf eine frage geben indem du die frage 
umgestaltest. Die Ausgangsbedingungen sind nicht wirklich verhandelbar. 
Fakt ist dass es ein 7805er spannungsregler ist und fakt ist auch dass 
150mA gezogen werden und mindestens 5V benötigt werden.
Ich suche nach einer Antwort die es ermöglicht die verbleibende Ladung 
im kondensator ebenfalls zu nutzen, also mehr als 40% wirkungsgrad zu 
erzielen.

Autor: öhm (Gast)
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und 2 C mit je 300 mF parallel...

Autor: Gerald D. (saleru)
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Travel Rec. schrieb:
> Wenn der Mega die Spannung vor dem Regler misst, sollte er bei Bedarf
> alle Stromverbraucher abschalten können. Dann kann er noch schlafen
> gehen und dann kommst Du mit einem sparsamen Regler mit 1000µF aus.

es geht nicht darum was ich mit dem atmega alles machen kann ... es geht 
darum wie ich die 5v aufrecht erhalten kann bei einem verbrauch von 
150mA und nicht bei 60% kondensatorladung schon ne spannung von unter 7V 
rausbekomme.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Anstelle des Kondensators ein paar kleine Akkus

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Bedenke, das die gespeicherte Energie im Kondensator quadratisch wächst 
mit der Spannung am Kodensator!! Soll heißen, da bleibt dann nicht mehr 
viel unter 7V.
Es kann Sinn machen, den Kondensator per Schaltregler auf wesentlich 
höhere Spannung zu bringen, selbst wenn dieser dann eine niedriger 
Kapazität aufgrund begrenzter Baugröße hat.

Die 5 Ohm in Reihe zum Kondi sind eh unrealistisch. Ein typischer 
0,5F/12V hat maximal 5mOhm!

Gruß -
Abdul

Autor: Sebastian Neuhuber (Gast)
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nimm einen größeren condensator

Autor: Peter R. (pnu)
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Hallo Gerald !!!

Deine Antwort an ??? ist im Ton ja wohl das Letzte.

Er hat weder mit Dir noch etwas zu verhandeln, noch ist ihm verboten 
Lösungen vorzuschlagen, die er für gut hält.

Fakt ist es, es ist Blödsinn, bei dem geschilderten Problem einen 7805 
einzusetzen.

usw.

Autor: Gerald D. (saleru)
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Abdul K. schrieb:
> Bedenke, das die gespeicherte Energie im Kondensator quadratisch wächst
> mit der Spannung am Kodensator!! Soll heißen, da bleibt dann nicht mehr
> viel unter 7V.
> Es kann Sinn machen, den Kondensator per Schaltregler auf wesentlich
> höhere Spannung zu bringen, selbst wenn dieser dann eine niedriger
> Kapazität aufgrund begrenzter Baugröße hat.
>
> Die 5 Ohm in Reihe zum Kondi sind eh unrealistisch. Ein typischer
> 0,5F/12V hat maximal 5mOhm!
>
> Gruß -
> Abdul

also an das hab ich überhaupt nicht gedacht! Also die batterie per step 
up hochzuregeln um den kondensator mit höherer spannung zu laden :) 
danke für den vorschlag

wegen der 5 Ohm ... die sind dazu da dass mir die drähte nicht 
durchschmoren wenn beim anklemmen der batterie dann gleich mal 100amps 
in den kondensator reinzischen wollen :)

Autor: Gerald D. (saleru)
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Peter R. schrieb:
> Hallo Gerald !!!
>
> Deine Antwort an ??? ist im Ton ja wohl das Letzte.
>
> Er hat weder mit Dir noch etwas zu verhandeln, noch ist ihm verboten
> Lösungen vorzuschlagen, die er für gut hält.
>
> Fakt ist es, es ist Blödsinn, bei dem geschilderten Problem einen 7805
> einzusetzen.
>
> usw.

Ja das mag sein ... aber da ist nunmal ein solcher drinnen. da kann ich 
nix dran ändern :(
mich hats nur geärgert dass er meine fragestellung verworfen hat und 
meinte alles was ich schrieb sei blödsinn.

Autor: Gerald D. (saleru)
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Danke euch für die Antworten! Das mit dem hochregeln der 
Spannungsversorgung hats gebracht :D Mit 80% wirkungsgrad lässt sichs 
fein leben :)

lg,
Gerald

Autor: Elektroniker (Gast)
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Ich häng mich grad mal hier mit rein, das Thema passt für mein Problem 
auch ganz gut.

Ich hab in meinem Anrufbeantworter auch nen dicken Kondensator mit 1 F 
5,5 V eingebaut um die Uhrzeit und die Sprachdaten bei Stromausfall zu 
puffern.
Normalerweise sind dafür 2 AA Zellen vorgesehen die ich sparen wollte.
Mit Akkus ging es leider nicht, weil 2,4 V zu niedrig waren. Es mussten 
zwingend Primärzellen mit 3V sein was mir nicht gefiel.
Der eingebaute Prozessor / Ram hat eine Versorgungsspannung von 3,3 V, 
im Pufferbetrieb wurde einfach vom Batteriefach über eine Schottky Diode 
die Spannung genommen. Mit Primärzellen lief der Prozessor/Ram mit ca 
2,8 V, was ihm noch ausreichte, bei Akkus und 2 V wars zu wenig.

Also habe ich den Kondensator eingebaut.
Ich lade den Kondensator über einen 470 Ohm Widerstand und 5,1 V Z-Diode 
auf.
Über einen weiteren Widerstand mit 470 Ohm und und eine 3,3 V Z-Diode 
gehe ich auf die Batterieklemmen.
Es reicht, um etwa 30-40 Sekunden zu puffern ohne Datenverlust. Also 
wirklich nur für kurze Stromausfälle.

Nun dachte ich mir ich kann die Pufferzeit deutlich verlängern, wenn ich 
statt des Kondensators Akkus einbaue, und einen Spannungswandler 2,4 V 
-> 3,3 V einbaue. Aber wo gibts Schaltreglermodule mit 2,4 V 
Eingangsspannung und 3,3 V Ausgangsspannung die einfach so angeschlossen 
werden können? Mit der Dimensionierung und Aufbau eines Schaltreglers 
mithilfe eines passenden IC's traue ich mir nicht zu weil ich keine 
großen Erfahrungen habe.
Das Laden der Akkus würde ich weiterhin aus den 9 V über einen größeren 
Vorwiderstand und Z-Diode machen. Widerstand vielleicht 1 kOhm und 2,7 V 
Z-Diode. Ich mache mir Sorgen, ob eine Dauerladung, wenn auch mit 
geringem Strom, den Akkus schaden könnte.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Deine Akkus werden ca. 1 Jahr so durchhalten. Ist unangebrachte Ladeart.

Ideal wäre es, wenn der Wandler von 2*0,8V auf deine gewünschten 3,3V 
kommt, da bei 0,8V ein Akku praktisch leer ist und auch nicht mehr 
weiter entladen werden darf!

Meß doch erstmal den Stromverbrauch im Standby des Geräts. Dann kannst 
du dir die passende Schaltung suchen.


Gruß -
Abdul

Autor: Andreas K. (derandi)
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Die Primärzellen für den AB will er also sparen. Wie lange haben die 
Batterien im Schnitt so gehalten?
Wenn die nur bei Stromausfall belastet wurden müssen die nicht viel 
herhalten, gut möglich das der Eigenumbau samt laufender Kosten mehr 
kostet als ein Sack billiger Batterien.

Autor: Jens G. (jensig)
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also wenn Du es wie Abdul K. gemacht hast, wirst Du keinen 
Gesamtwirkungsgrad von 80% haben. Wenn der C spannungsmäßig extrem hoch 
(gegenüber den 5V) aufgeladen wurde, hast Du einen ziemlichen 
Spannungsabfall über den Regler, was den Wirkungsgrad eher gegen 0 
drückt. Sinnvoller (wirkungsgradtechnisch) wäre es, nach dem C einen 
StepUp-Schaltregler zu schalten, der die C-Spannung bis zum letzten 
Tropfen auf 5V+Drop hochpumpt.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Nein. Per Stepup vorm C und danach per Step-Down runter. Mir wegen auch 
nur so weit runter, wie der unbedingt vorhandene 7805 zuläßt.
Das gilt bei Verwendung normaler Kondis, weil:
E=0.5*C*V*V

Bei neumodischen SuperCaps ist das anders. Es müssen dann aber welche 
sein, die sehr niedrige ESR haben. Also nicht die billigen!
Gilt bei denen obige Formel überhaupt? Würde vorher in deren Datenblatt 
schauen. Die Formel ist nämlich nur für die Energiespeicherung auf 
elektrostatische Weise. Ein Akku z.B. wäre so falsch beschrieben!


Gruß -
Abdul

Autor: Elektroniker (Gast)
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Im Pufferbetrieb zieht der Anrufbeantworter ca 2-3 mA.

Der prüft, ob Netzspannung vorhanden ist, und schaltet alles ab sobald 
die Spannung weg ist. Display, Tasten, Led.
Die Batterien haben eigentlich ewig gehalten. Mehrere Monate auf jeden 
Fall.
Ich hatte den Supercap noch zuhause rumfliegen und keine Verwendung, 
deswegen habe ich ihn eingebaut.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Schmeiß ihn raus und baue einen SuperCap mit 100F oder ähnlich rein. Bei 
dem Strom...


Gruß -
Abdul

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