mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Newbie sucht Halbleiter mit folgenden Eigenschaften zur USV


Autor: John Schmitz (student)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,

bin kein gelernter Elektroniker, darum folgende, etwas laienhafte Frage 
an Euch:

Habe das Problem, dass ich ein Mikroprozessor Board gegen Stromausfall 
mit 3 parallel geschalteten 9 Volt BlockAkkus absichern möchte, 
sozusagenmit einer USV. Dauer des Stromausfalls im Millisekunden bis 5 
Sekundenbereich. Der Mikroprozessor (mit seinen Nebenbausteinen) zieht 
400mA (Die 400 mA includieren einen WiFi Baustein mit allein 300 mA bei 
3,3 Volt).

Eine Idee: Der Mikroprozessor misst also den Spannungsabfall (gegen 
Null) in seiner Hauptstromversorgung und soll dann die 9 Volt Batterien 
parallel zu seiner "toten" Hauptstromversorgung sofort zuschalten (und 
wieder abschalten, wenn die reguläre Stromversorgung wieder arbeitet).

Sagen wir also mal, der gesuchte Halbleiter soll 500mA möglichst 
verlustfrei zuschalten können. Nimmt man da einen MosFet ? Welchen ? 
Kann ich den auf TTL Basis direkt ansteuern, oder wie sähe die Schaltung 
aus ?

Eleganter wäre wahrscheinlich ein Comparator (Operationsverstärker), der 
die Zuschaltung anstelle des Mikroprozessors übernimmt.

Hätte da jemand ein möglichst einfaches Schaltungsbeispiel für mich ?

Sorry für die etwas laienhafte Fragestellung und Dank im voraus!

Autor: holger (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Habe das Problem, dass ich ein Mikroprozessor Board gegen Stromausfall
>mit 3 parallel geschalteten 9 Volt BlockAkkus absichern möchte,
>sozusagenmit einer USV. Dauer des Stromausfalls im Millisekunden bis 5
>Sekundenbereich. Der Mikroprozessor (mit seinen Nebenbausteinen) zieht
>400mA (Die 400 mA includieren einen WiFi Baustein mit allein 300 mA bei
>3,3 Volt).

400mA und 9V Blocks? Würd ich die Finger von lassen.

Autor: John Schmitz (student)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
3 parallel für wenige Sekunden ... -müßte wohl gehen !!!

Autor: me (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nimm zwei Doden und entkopple die Stromkreise.
Es gibt bei diversen Herstellern auch Laderegler mit automatischer 
Umschaltung zwischen Haupt- und Backupstromquelle. 9V-Blöcke haben viel 
zu niedrige Kapazitäten. Ich würde auf LiFePo oder gute alte NiCd 
setzen.
Brauchst du wirklich 9V oder würden 3.3V auch reichen? Dann könntest du 
auf eine einzelne Lipo Zelle gehn und dir einiges an 
Ladetechnik/Überwachung sparen.
Schau mal bei maxim-ic vorbei...

Autor: Spezi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

welche Spannungen braucht dein Board? Nur 3.3V oder noch andere?
Wie sieht die "normale" Stromversorgung aus? Netzteil (welche 
Spannung?), Spannuungsregler (welcher?) auf der Platine?

Wie oft können die beschriebenen Spannungsausfälle auftreten?

Ich würde auch zu einer Akku-Notversorgung tendieren. Aber das hängt von 
den (noch unbekannten) Randbedingungen ab ...

Autor: John Schmitz (student)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
me schrieb:
> Nimm zwei Doden und entkopple die Stromkreise.

Ja ... wäre die letzte Möglichkeit.

> Es gibt bei diversen Herstellern auch Laderegler mit automatischer
> Umschaltung zwischen Haupt- und Backupstromquelle.

Hättest Du da einen Link ... (bin Newbie!)

> 9V-Blöcke haben viel
> zu niedrige Kapazitäten. Ich würde auf LiFePo oder gute alte NiCd
> setzen.

Die Dinger sind aber billig und bei Lidl zu besorgen. Ich brauch 
wirklich nur Überbrückung von mS bis 5 Sekunden (maximal). Sie werden 
kontinuierlich geladen! Kein Problem mit Tiefentladung ...!

> Brauchst du wirklich 9V oder würden 3.3V auch reichen? Dann könntest du
> auf eine einzelne Lipo Zelle gehn und dir einiges an
> Ladetechnik/Überwachung sparen.

Heißer Tipp - haben aber 3,7 Volt - oder ?
WiFi verträgt maximal 3,4 Volt. Schottky - Diode zur Spannungsabsenkung 
?

Problem ist dann aber auch, dass ich ja noch eine höhere Ladespannung 
brauche, um kontimuierlich (im Betrieb) nachzuladen. Die höhere 
Ladespannung wiederum darf nicht dazu führen, dass der WiFi Baustein 
mehr als 3,4 Volt bekommt.

Was mach ich mit der 5 Volt Versorgung für den ATMega ? LiPos mit Dioden 
zur Spannungsabsenkung ? Ebenfalls Problem des Nachladens - oder ?

> Schau mal bei maxim-ic vorbei...

Mach' ich - Danke

Autor: John Schmitz (student)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hatte mich noch nie mit LiPos beschäftigt.

Scheint die ideale Lösung für mich zu sein. Erschlage damit sogar 
Platzprobleme - vielen Dank für Eure Hilfe.

Werde die Schaltung mit Zellen in Reihe und 2 Dioden realisieren.

Grüße

Autor: me (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
John Schmitz schrieb:
> ie Dinger sind aber billig und bei Lidl zu besorgen. Ich brauch
> wirklich nur Überbrückung von mS bis 5 Sekunden (maximal). Sie werden
> kontinuierlich geladen! Kein Problem mit Tiefentladung ...!

Billig sind nur die normalen 9V-Blöcke. Einen 9V NiMH Akku hab ich bei 
Lidl moch nie gesehn. Viel mehr wie 280mAh gibts da nicht.

Ein Lipo hat 3,7V Nennspannung, Ladeendspannung ist 4,2V, je nach 
Belastung ist er mit 3,4V-2,8V leer. Für Schaltungen mit 3.3V sind die 
Dinger also recht gut zu gebrauchen. Als Handyakku auch sehr günstig und 
mit Schutzschaltung zu bekommen.
LadeICs z.B. max1555. Ladeverfahren ist Konstantstrom&Konstantspannung. 
Also z.B. auch mit einem L200 einfach zu verwirklichen.

Je nach Taktfrequenz laufen viel ATmega auch auf 3.3V. Wenn du 5V 
brauchst-> Hochsetzer oder 2sLipo mit Balncer und Laderegler.
Wenn du 3.3 & 5V in der Schaltung einsetzt, hast do ohnehin schon 
mehrere Spannungsregler.

Ein LDO ist für die Spannungsstabilisierung sicher besser geeignet als 
ein Diode...
Vielleicht verräts du einfach was du machen willst. Möglicherweise kann 
dir hier jemand einen Tipp für eine unkomplizierte Lösung geben.

Autor: John Schmitz (student)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
me schrieb:
> John Schmitz schrieb:
>> ie Dinger sind aber billig und bei Lidl zu besorgen. Ich brauch
>> wirklich nur Überbrückung von mS bis 5 Sekunden (maximal). Sie werden
>> kontinuierlich geladen! Kein Problem mit Tiefentladung ...!
>
> Billig sind nur die normalen 9V-Blöcke. Einen 9V NiMH Akku hab ich bei
> Lidl moch nie gesehn. Viel mehr wie 280mAh gibts da nicht.
>

Stimmt - die meinte ich aber auch (200 mAh).

> Ein Lipo hat 3,7V Nennspannung, Ladeendspannung ist 4,2V, je nach
> Belastung ist er mit 3,4V-2,8V leer. Für Schaltungen mit 3.3V sind die
> Dinger also recht gut zu gebrauchen. Als Handyakku auch sehr günstig und
> mit Schutzschaltung zu bekommen.

Das ist ja noch interessanter - wenn die Schutzschaltung eingebaut ist, 
erleichtert das natürlich die Ladeproblematik. Aber die Schutzschaltung 
hat sicherlich einen Spannungsabfall - oder ?

Wieviel Strom kann ich denn aus einem Lipo - bezogen auf seine Kapazität 
in % - geballt über einen Zeitraum von ein paar ms bis 5 s entziehen ?

> LadeICs z.B. max1555. Ladeverfahren ist Konstantstrom&Konstantspannung.
> Also z.B. auch mit einem L200 einfach zu verwirklichen.
>
Ich habe also verstanden, dass die Ladegeschichte unproblematisch ist, 
solange man die 4,2 Volt pro Zelle nicht überschreitet. Die Zellen 
brauchen für meine Anwendung ja nie voll sein (50-80% bei 3,7 Volt 
reichen ja aus - mit einer Schottky Dieode komme ich ja auf die 3,3 
Volt)

Habt Ihr/Du  eine günstige Empfehlung für eine Lipo Zelle, die sagen wir 
mal 500mA ohne Problem liefert ? Wichtig : Sie sollte möglicht ein 
kleines Volumen haben - Grundfläche 50(60) * 30 mm ist aber kein 
Problem.

> Je nach Taktfrequenz laufen viel ATmega auch auf 3.3V.

Ja - das war eigentlich etwas, was ich vermeiden wollte, der Mega läuft 
derzeit auf 16 Mhz.
Aber ich könnte ihn natürlich runtersetzen auf 8Mhz - meiner Erinnerung 
nach braucht er bei 8Mhz nur 3,3 Volt. Die 16 Mhz brauche ich (momentan) 
nicht wirklich.

Muß ich dazu unbedingt den Quarz tauschen, oder reicht es, wenn ich 
softwaremäßig den internen Takt halbiere ? (Sleep - Funktion schalte ich 
ja auch softwaremäßig ein- zwecks Stromsparen - oder ?)

Wenn du 5V
> brauchst-> Hochsetzer oder 2sLipo mit Balncer und Laderegler.
> Wenn du 3.3 & 5V in der Schaltung einsetzt, hast do ohnehin schon
> mehrere Spannungsregler.

Richtig, die habe ich drin.
>
> Ein LDO ist für die Spannungsstabilisierung sicher besser geeignet als
> ein Diode...
> Vielleicht verräts du einfach was du machen willst. Möglicherweise kann
> dir hier jemand einen Tipp für eine unkomplizierte Lösung geben.

Nun, was ich damit mache, ist folgendes:

Ich steuere eine Lokomotive über WiFi. Dazu habe ich einen Mega 2560 als 
Controller eingebaut und einen WiFi Receiver. Wenn eine Lok über Gleise 
fährt hat sie immer - egal wie sauber die Gleise sind - im ms Bereich 
Kontaktaussetzer. Bei Weichen eher im Sekundenbereich.
Die will ich überbrücken - vor allem um die verbindungsorientierte 
Kommunikation zum Handheld nicht zu verlieren.

Dazu habe ich als erstes einen Step-Down Regler mit 2 A eingebaut, 
danach folgen die Drop Down Regler, die 5 Volt und 3,3 Volt 
bereitstellen.

Die 5 Volt für den Mega und die 3,3 Volt für den WiFi Receiver muß ich 
also puffern. Mit möglichst minimalem Aufwand. Die Lipo Lösung gefällt 
mir extrem gut - vor allem weil ja wohl hohe Ströme kurzzeitig entnommen 
werden können. GoldCaps sind dafür ungeeignet wg. zu hohem 
Innenwiderstand, sonst hätte ich die bevorzugt genommen. Das wäre der 
übliche Weg im Eisenbahnmodellbau. Die 9 Volt Block Lösung habe ich 
interimsweise genommen, um erst einmal andere Probleme zu lösen. Aber 
die Akkus gehen regelmässig kaputt (zu hohe Ströme für nur einen Block - 
daher drei parallel als erste Idee).
Das ist das letzte Problem, was gelöst werden muß, dann ist das Projekt 
erfolgreich realisiert und ich kann in die "Massenproduktion" gehen.

(Bitte aber jetzt nicht den Versuch starten, mir ZigBee etc. wg. Preis 
und Stromökonomie zu empfehlen ... Das kommt auf gar keine Fall in 
Frage.
U.a. will ich volle Internet-Connectivity haben, ohne Verrenkungen mit 
Gateways angehen zu müssen. TCP/IP und UDP ist ein MUST. Ich will in der 
Lage sein, in jedem WLAN der Welt und von jedem Punkt in der Welt meine 
Loks mitfahren zu lassen.)

Vielen Dank und Grüße

Autor: John Schmitz (student)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kleiner Nachtrag,

es wäre ja auch möglich, 2 Lipos in Reihe vor dem Step-Down Regler zu 
setzen. Der Step-Down braucht (meiner Erinnerung nach 8 Volt - so wie 
ich momentan mit nachfolgenden Drop Down Reglern arbeite).

Das wäre natürlich auch recht elegant. Allerdings sollten die 2 Lipos 
auch kurzzeitig 2 A liefern können (an dem Step Down hängen noch andere 
Drop Down Regler für LED-Beleuchtung etc.)

Vielleicht kommt dazu noch ein Kommentar von Euch - auch unter 
Berücksichtigung von 2 A und möglichst minimalem Platz. Welche Kapazität 
sollten die LiPOs denn dann mindestens haben. Mit welchem max. Strom 
lade ich eigentlich (mit 1*C ?). Dann muss ich aber jede Zelle einzeln 
laden - oder ? Wie mache ich das ?

Grüße und Dank

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.