Hallo, zur Spannungsversorgung eines Systems mit 5V würde ich gerne mehrere AA-Batterien in Serie schalten. Ich verwende einen TS7805-Spannungsregler, sollte also etwa 6V haben. Das wären 4x1,5V AA. Da diese ja aber mit der Zeit an Spannung verlieren, würde ich gerne wissen, wie niedrig denn die "Endspannung" der Batterien in etwa sein wird. Kann ich da mit 1 V rechnen? Wäre es somit ratsam, 6xAA zu nehmen, um somit die Batterien voll ausnutzen zu können und am Ende immer noch 6V zu haben? Ist alternativ auch bei einer Belastung von max. 100 mA der Einsatz von Step-Up möglich? Und wie verhält es sich mit den Kapazitäten der Batterien? Die würden sich nur addieren, falls ich die Batterien parallel statt in Serie betreibe, oder?
Ein 7805 Typ ist nicht geeignet. Du brauchst unbedingt einen "low drop" oder "very low drop" Spannungsregler, um bei 6 Volt Eingang noch sicher 5 Volt rauszubekommen. Mit einem (Micrel) 29151 o.ä. bist gut bedient. Mag überdimensioniert erscheinen (für 100 mA) hat aber sehr gute Werte, kann noch was mit 5,2 Volt anfangen, das macht also die 4 Stück 1,5-Volt-Batterien ziemlich sehr leer. Ist besser als (jeder) Schaltregler von 6 auf 5 Volt, so es da überhaupt sinnvolle gibt. Bei Schaltreglern müsste man 6 oder mehr Zellen einsetzen. http://www.micrel.com/_PDF/mic29150.pdf Gruss
Nimm besser 5-6 Batterien. Die Entladeschlussspannung liegt bei etwa 0,9 Volt.
Es gibt zwar sogenannte Low-Drop-Regler, die mit 0,2V Reserve noch arbeiten, aber Grundsätzlich gilt: Batterien sind teuer und die Freude der Umwelt darüber hält sich in Grenzen. Aus diesem Grund ist es auf jeden Fall angeraten einen Schaltregler zu verwenden. Damit kannst Du, ohne die "Überspannung" zu verbraten Dein Geschäft erledigen. Und was auch wichtig ist: Das Maximum an Energie aus den Batterien nuckeln. Ob Du einen Step-Up- oder -Down-Regler verwendest ist dann Dir überlassen.
Ich bin in solchen Fällen mit Step-Up-Schaltreglern immer sehr gut gefahren.
@Amateur Deine Beitrag entspricht deinem Pseudonym. Bei 6 Volt Eingang (4x 1,5 nominal) hat der MIC29151 einen Wirkungsgrad von 83%. Bei sinkender Batteriespannung STEIGT der Wirkungsgrad. Bei 5,2 Volt (4 x 1,3) beträgt er über 96%. An dieser Stelle liefert der Linearregler noch garantiert 5 Volt (0,2 V drop max.). Typisches drop ist jedoch 0,08 Volt. Eigenverbrauch <= 9mA nicht eingerechnet, da müsste man die tatsächliche typische Last kennen (100 mA ist von TE als Maximalwert (?) genannt). Nochwas: Unter 5 Volt Eingangsspannung schaltet der Linearregler nicht ab. Sondern er liefert weiterhin Ausgangsspannung ca. 0,2 Volt unterhalb der Eingangsspannung. So kann man die Toleranz des Verbrauchers (typ. 5%-10%, also 4,75 oder 4,5 Volt) noch weiter ausnutzen. Insofern dürfte es zu moderaten Kosten und geringem Aufwand (Spannungsregler und 2 Kondensatoren) kaum vorteilhafte Schaltreglervarianten geben. Man müsste einen auf 100 mA ausgelegten Schaltregler verwenden; sonst ist der üblicherweise spezifizierte Wirkungsgrad eines z.B. "10 Watt" Wandlers bei 0,5 Watt nicht stimmend. Ob Netzbetrieb zur Verfügung steht wurde nicht ausgesagt. Aber selbst ein sehr gutes NT hat 0,5 Watt standby (=Eigenverbrauch) und auch keinen besseren Wirkungsgrad als bestenfalls paar 90%. Generell sind (uC-) Anwendungen mit 3.3 oder 2.5 Volt usw. energiesparenden. Aber das wurde auch nicht gefragt. @Alexander Schmidt Die Ladeschlußspannung von 0,9 Volt wird nur sehr kurz durchlaufen. http://madscientisthut.com/wordpress/wp-content/uploads/2011/01/AA-100mA.png Gruss
@Erich Ich weiß, dass die deutsche Sprache nicht jedermanns Sache ist, aber in dem Absatz zum Linearregler habe ich, so dachte ich, meine Ablehnung zum Ausdruck gebracht. Schon der zweite Absatz fängt mit: >Aus diesem Grund ist es auf jeden Fall angeraten einen Schaltregler zu >verwenden. an. Wie Du daraus ein: "Ich empfehle einen Linearregler" machen kannst, ist mir deshalb schleierhaft. Natürlich stimmt mein Pseudonym.
Meiner Meinung nach fehlen hier ja grundlegende Angaben wie z.B. maximaler Stromfluss, gewünschte Laufzeit sowie maximal verfügbarer Platz und maximal toleriertes Gewicht. Ohne diese Angaben kann man genauso gut den 7805 nehmen und einen 12V-Blaiakku davor hängen, da kommen dann auch 5V raus solange der Akku mehr als 7V hat.
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Amateur schrieb: > Wie Du daraus ein: "Ich empfehle einen Linearregler" machen kannst, ist > mir deshalb schleierhaft. So wie ich die deutsche Sprache interpretiere, empfiehlt Erich einen Linearregler. Erich schrieb: > Nochwas: Unter 5 Volt Eingangsspannung schaltet der Linearregler nicht > ab. > Sondern er liefert weiterhin Ausgangsspannung ca. 0,2 Volt unterhalb der > Eingangsspannung. > So kann man die Toleranz des Verbrauchers (typ. 5%-10%, also 4,75 oder > 4,5 Volt) noch weiter ausnutzen. Scheinbar doch nicht so einfach, diese Sprache :-)
Ich habe schon verstanden. Du schriebst, daß DU einen Schaltregler empfiehlst. Und ich schrieb daraufhin zum 2. Mal: Genannter Linearregler ist bei genannten Randbedingungen besser und einfacher. Unter Berücksichtigung (vermuteten) des Kenntnisstands des TE, der diese Frage gestellt hat weil er keine eigene Antwort kennt. @ Autor: M. S. (elpaco) >Und wie verhält es sich mit den Kapazitäten der Batterien? >Die würden sich nur addieren, >falls ich die Batterien parallel statt in Serie >betreibe, oder? NEIN! Batterien (Batteriezellen) werden niemals parallel geschaltet! Sondern immer in Serie, und immer nur gleiche Zellen. (bestimmt kommen jetzt gleich 100 Einwände von 99 Amateuren. Grund: eine Paralellschaltung würde aufgrund leicher Differenzen der einzelnen Zellen zu einer Art Selbstentladung führen). Es addiert sich also die Spannung auf. Die Energie ergibt sich aus Spannung x Strom x Zeit. E = U I (Delta t) http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Energie#Begriff Die Energiebetrachtung würde sich durch (fehlerhafte) Parallelschaltung nicht ändern; wohl aber die Auslegung des dann notwendigen Step-Up-Reglers. Dann stünden nur 1,5 Volt zu Verfügung. Dafür sollte man allerdings statt 4x "AA" dann EINE Monozelle einsetzen. Gruss
@npn (Gast) Yes! My second job is sales agent for Micrel. Yours
>Grund: eine Paralellschaltung würde aufgrund leicher Differenzen der >einzelnen Zellen zu einer Art Selbstentladung führen). Eine nette Umschreibung für einen ausgewachsenen (je nach Innenwiderstand) Kurzschluss.
Danke für die zahlreichen Antworten! Der maximale Stromfluss ist wie erwähnt 100 mA. Durchschnittlich sind es (gemessen) etwa 60 mA, kurzzeitig kann es jedoch zu höherem Strombedarf kommen, daher habe ich 100 mA angesetzt. Der Platzbedarf und das Gewicht sind unkritisch. (6 AAs würden ja schon nicht gerade wenig Platz benötigen, das wäre aber hinnehmbar). Meine Frage bezüglich der Kapazitäten war in dem Sinne gemeint, ob ich bei 6 Batterien à 2000 mAh demzufolge 12k mAh zur Verfügung hätte. Was natürlich schön wäre, da die Batterien dann sehr lange nicht ausgewechselt werden müssten, solange die Spannung ein verwertbares Niveau hat. Ich nehme jedoch an, dass da durch alle Batterien in Serie der selbe Strom fließt, ich bei jeder beliebigen Anzahl von Batterien trotzdem nur die Kapazität einer einzelnen Batterie zur Verfügung habe (angenommen, alle haben dieselbe Kapazität).
M. S. schrieb: > Ich nehme jedoch an, dass da durch alle Batterien in Serie > der selbe Strom fließt, ich bei jeder beliebigen Anzahl von Batterien > trotzdem nur die Kapazität einer einzelnen Batterie zur Verfügung habe In Reihe hat du die gleiche Kapazität wie eine Zelle, dafür höhere Spannung, Parallel hättest du addierte Kapazität, dafür aber die Spannung wie eine Zelle.
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6 Batterien in Reihe entsprechen der sechsfachen Spannung bzw. der sechsfachen Leistung. Die Kapazität bleibt aber bei 2000 mAh. 6 Batterien parallel (bitte nicht machen) entsprechen theoretisch der sechsfachen Kapazität (12000 mAh) und auch der sechsfachen Leistung bei einfacher Spannung.
M. S. schrieb: > Ich nehme jedoch an, dass da durch alle Batterien in Serie > der selbe Strom fließt, ich bei jeder beliebigen Anzahl von Batterien > trotzdem nur die Kapazität einer einzelnen Batterie zur Verfügung habe > (angenommen, alle haben dieselbe Kapazität). Du hast aber sechsmal so viel Spannung. Auch wenn die mAh gleich bleiben, die Wh versechsfachen sich und damit die "entnehmbare Energie". Die Wh sind ja eigentlich das Maß der enthaltenen Energie. Bei der Angabe der mAh oder Ah unterschlägt man die Spannung. Wenn du einen Akku mit 2Ah hast, der eine Spannung von 1,2V hat (Mignon beispielsweise) und als Vergleich hast du einen 12V-Akku auch mit 2Ah, dann hast du zwei Akkus mit jeweils 2Ah. Allerdings hat der 12V-Akku die zehnfache Energie gespeichert als der 1,2V-Akku (24Wh gegenüber 2,4Wh). Jetzt klar? :-)
M. S. schrieb: > Ich nehme jedoch an, dass da durch alle Batterien in Serie > der selbe Strom fließt, ich bei jeder beliebigen Anzahl von Batterien > trotzdem nur die Kapazität einer einzelnen Batterie zur Verfügung habe > (angenommen, alle haben dieselbe Kapazität). Orientier dich lieber an der verfügbaren/entnehmbaren Energie. Eine Zelle: 1,5V x 2000mAh = 3000mWh Sechs Zellen in Serie: 6 x 1,5V x 2000mAh = 18000mWh Sechs Zellen parallel: 1,5V x 6 x 2000mAh = 18000mWh Es ist egal ob du die Zellen parallel oder seriell schaltest, die verfügbare Energie bleibt immer gleich.* * "Egal" bezogen auf die verfügbare Energiemenge.
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Verstehe. Im Endeffekt könnte ich dann auch einfach einen 9-V-Block benutzen, der zwar etwas weniger mAh hat als eine einzelne AA das hätte, dafür aber höhere Spannung, geringeren Platzbedarf und einen niedrigeren Preis hat. Somit bräuchte man dann nur eine Batterie anstatt 6 AAs, hat dafür etwas weniger Energie.
>Verstehe. Ja, schön. Im 9 Volt Block sind 6 Stück ziemlich kleine Rundzellen drin! http://de.wikipedia.org/wiki/9-Volt-Block#Aufbau Aber nur mit ca. 500 mAh. Also Energiegehalt: 6 x 1,5V x 500 mAh = 4500 mWh Damit hat ein "9 Volt Block" nur minimal mehr Energiegehalt als eine "AA" MIgnonzelle! http://de.wikipedia.org/wiki/Mignon_%28Batterie%29 Immer von Alkalisystemen ausgehend. Übung: Rechne den Preis einer kWh der Batterieenergie aus. Der allseits bejammerte Preis aus der Steckdose beträgt bekanntlich ca. 28 Eurocents je kWh. Gruss
Okay, demnäch würde ein 9V-Block nur 1/4 der Zeit halten, die 6 AAs liefern würden. Damit dürfte er nur 1/4 von 6 AAs kosten, somit 1,5x AA. Das ist nicht der Fall, also eher die AAs. Betrieb an der Steckdose fällt aus, da portabel. Das Gerät soll nur sporadisch betrieben werden, daher wird auch eine geringe Batterieladung längere Zeit halten. Ich werde jedoch in Betracht ziehen, ob in dem Fall ein Akku Sinn machen würde. Danke nochmals für eure Hilfe.
M. S. schrieb: > Das Gerät soll nur sporadisch betrieben werden, daher wird > auch eine geringe Batterieladung längere Zeit halten. Denke an einen mechanischen Schalter an den Batterien und vor dem Spannungsregler.
Alexander Schmidt schrieb: > Denke an einen mechanischen Schalter an den Batterien und vor dem > Spannungsregler. Ich wollte es so machen, dass der µC in den Power-Down-Mode geht. Alle anderen aktiven Bauteile hängen am µC und werden von diesem mit Strom versorgt. Gemessen geht die Stromaufnahme in diesem Modus gegen null, in einem anderen Thread habe ich hier gelesen, dass die Stromaufnahme in dem Fall sogar unter der Selbstentladung der Batterien liegen soll. Gemessen allerdings NACH Spannungsregler. Datenblatt des Spannungsreglers sagt, Quiescent Current 4,2 bis 8 mA bei Iout = 0. Das wäre in dem Fall der Verluststrom, oder? Wenn dem so wäre, dann müsste ich wohl eine andere Lösung finden.
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M. S. schrieb: > Gemessen geht die Stromaufnahme in diesem Modus gegen null, in > einem anderen Thread habe ich hier gelesen, dass die Stromaufnahme in > dem Fall sogar unter der Selbstentladung der Batterien liegen soll. Du hast es offenbar richtig gemacht und dann sind die Ströme, wie du selbst schreibst, sehr gering. > Datenblatt des Spannungsreglers sagt, Quiescent Current 4,2 bis 8 mA bei > Iout = 0. Das wäre in dem Fall der Verluststrom, oder? Korrekt. Batterien mit 2000 mAh wären also nach 10 Tagen leer: 2000 mAh / 8 mA = 250 h = 10,5 d Daher erwähnte ich den Schalter extra. Es gibt noch die Möglichkeit mit einem externen Taster, der die Schaltung nur startet, und diese dann in Selbsthaltung geht. D.h. ausschalten könne der Mikrocontroller. Auch hat der MIC29150 einen Shutdown-Pin. Allerdings kann der µC natürlich nicht aufwachen, wenn er selbst keinen Strom hat.
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> Daher erwähnte ich den Schalter extra. > > Es gibt noch die Möglichkeit mit einem externen Taster, der die > Schaltung nur startet, und diese dann in Selbsthaltung geht. D.h. > ausschalten könne der Mikrocontroller. > Auch hat der MIC29150 einen Shutdown-Pin. Allerdings kann der µC > natürlich nicht aufwachen, wenn er selbst keinen Strom hat. In dem Fall würde er dann einen Power-On-Reset bekommen, oder? Das würde für meine Zwecke auch genügen, die betreffenden Variabeln liegen im EEPROM. Wie könnte ich denn eine Schaltung realisieren, die die Verbindung VDD <-> Spannungsregler per µC-Signal trennt und bei Betätigung eines Tasters wiederherstellt und hält? MIC29150 mit EN-Pin, dieser hängt auch am µC sowie am Taster. Taster an -> Spannung an -> µC geht an, setzt diesen Pin auf high. Wenn µC abschält, zieht er den Pin LOW und trennt damit die Spannungsversorgung?
>Datenblatt des Spannungsreglers sagt, Quiescent Current 4,2 bis 8 mA bei >Iout = 0. Das wäre in dem Fall der Verluststrom, oder? Äh... wo und in welchem Datenblatt welches Bauteils willst du das gelesen haben? In dem von mir bereits oben verlinkem, hier nochmals http://www.micrel.com/_PDF/mic29150.pdf jedenfalls nicht. Dort steht was auf Seite 8/25 , "Ground Current in Shutdown", mit Wert von typisch 2 und max. 10 uA (Mikro-Ampere). Wahrscheinlich beziehst du dich auf ein Nachahmer-Datenblatt, denn der MIC29151 ist jetzt nach vielen Jahren auch von anderen Herstellern lieferbar. Aber auch dort bitte nachsehen: Wahrscheinlich sind es auch dort Mikro-Ampere. Merke: Dieses Bauteil wurde extra für Energiesparzwecke entwickelt. Somit kann nicht sein, daß es im Ruhezustand einige "mA" verbraucht. Datenblätter genau(er) lesen! Gruss
Kurzer Nachtrag: Nur die 5-Pin-Version hat den "enable" Pin. Das ist der Typ MIC29151. Zur Frage Ein-Aus mit Taster müsste man was mit einen CD4013 / HEF4013 Flipflop bauen. Mach' selbst mal GOOGLE (Bilder-) Suche etwas nach a) schematics on-off with flip flop hef4013 b) schematics latching flip flop CD4013 Gruss
Meine Werte beziehen sich noch auf den TS7805 (diesen habe ich aktuell auf dem Steckbrett um 5V zu bekommen). 2 bis 10 µA wären etwas anderes, damit könnte man leben. An ein FF hatte ich auch zuerst gedacht, jedoch müsste das dann ja auch ständig mit Strom versorgt werden, oder? Würde es wohl wie ich es beschrieben hatte auch funktionieren können? Der Vorteil wäre, dass man kein weiteres Bauteil bräuchte. Abschalten: EN-Pin wird vom µC auf LOW gelegt -> Spannung aus. Einschalten: Taster gibt von Batterie auf EN ein HIGH -> Spannungsversorgung wird wiederhergestellt und µC bekommt einen Reset. Der initialisiert dann neu und legt EN wieder auf HIGH.
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Erich schrieb: > Dort steht was auf Seite 8/25 , "Ground Current in Shutdown", mit Wert > von typisch 2 und max. 10 uA (Mikro-Ampere). Es ging allerdings um den Ruhestrom im Betrieb, also wenn der die Ausgangsspannung anliegt, allerdings fast kein Strom fließt. Der MIC29150 braucht mindesten 5 mA Ausgangsstrom um korrekt zu regeln, siehe Seite 20 im Datenblatt. Dies ist in erster Näherung dann der Ruhestrom. M. S. schrieb: > In dem Fall würde er dann einen Power-On-Reset bekommen, oder? Ja. > Wie könnte ich denn eine Schaltung realisieren, die die Verbindung VDD > <-> Spannungsregler per µC-Signal trennt und bei Betätigung eines > Tasters wiederherstellt und hält? MIC29150 mit EN-Pin, dieser hängt auch > am µC sowie am Taster. Taster an -> Spannung an -> µC geht an, setzt > diesen Pin auf high. Wenn µC abschält, zieht er den Pin LOW und trennt > damit die Spannungsversorgung? Ja. Alternativ könnte man auch einen zweiten Regler mit kleinem Ausgangsstrom und sehr geringem Ruhestrom für den µC nehmen. Der µC schaltet dann bei Bedarf den größeren Regler zu. > An ein FF hatte ich auch zuerst gedacht, jedoch müsste das dann ja auch > ständig mit Strom versorgt werden, oder? Ja, allerdings braucht ein CMOS-FlipFlop im statischen Zustand nur einen Strom im nA Bereich.
Mal andersrum gefragt: Was ist das für ein System, das exakt 5V benötigt? Lässt sich sowas vielleicht durch geschickte Auswahl der Bauteile auf einen Spannungsbereich von z.B. 2,5-4,5V auslegen? Dann brauchst du gar keinen Spannungsregler, sondern kannst 3 Zellen direkt anschließen.
nA hört sich natürlich auch gut an. Jetzt habe ich ja einige Möglichkeiten zur Verfügung :) Es müssen nicht exakt 5V sein, jedoch sind die Bauteile nun schon auf 5V dimensioniert. Zumal die 4,5V dann ja auch nur anfangs bei voller Batterie anliegen würden.
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