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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 12v -> 5v -> 3.3v (3A)


Autor: Christian Bergmann (christian_b606)
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Hallo zusammen,

ich habe leider ein paar Schwierigkeiten die richtigen Bausteine zu 
finden und hoffe ihr könnt mir dabei helfen.

Ich habe folgenden Module:

Teensy 3.2  3.3v (max. 100mA)
SparkFun Venus GPS with SMA Connector 3.3v (max. 90mA)
SparkFun Level Shifting microSD Breakout 3.3v
SparkFun OBD-II UART (power vom Bordnetz)
SparqEE GSM (2G+3G) Cellular Board 3.7v (~500mA 2.3A peak)

Somit komme ich auf ca. 700mA mit 2.5A peak.

Als Stromquelle dient das Bordnetz vom Auto mit ~9-20v
Ein Traco TSR 1-2450 Schaltregler soll mir von der Quelle 5v und 1A an 
einen Lipo charger liefern und damit dauerhaft einen 4000mAh Lipo laden.
Der Lipo soll nun 3 Module mit 3.3v ~200mA und das 3G Modul mit 3.7v und 
2.3A peak versorgten.

Welche switching regulatoren würdet ihr mir empfehlen? Besonders für das 
3G Modul.
Es soll so klein wie möglich und effizient sein!

Habt ihr zufällig einen besseren charger für mich?
Laut Beschreibung hat der einen Kurzschlussschutz bei 3Ampere. Kann er 
dann auch 2.5A liefern oder ist hier der input gemeint? Die meisten 
charger, die ich gefunden habe, gehen nur bis wenige hunderte mA output.
lipo lion Akku Lademodul mit Schutz TP4056
Ebay-Artikel Nr. 171853977388


Danke
Chris

: Verschoben durch Moderator
Autor: Jörg R. (solar77)
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Christian B. schrieb:
> Als Stromquelle dient das Bordnetz vom Auto mit ~9-20v
Wie kommst Du an diese Werte?
Ein Bordnetz bewegt sich nicht zwischen 9 und 20 Volt.

Warum möchtest Du einen Lipo-Akku in die Schaltung einbauen? Wenn Du die 
Schaltung nur im Auto betreibst kannst Du doch direkt die 3,3 Volt 
erzeugen. Die Frage ist auch ob Deine Module mehr als 3,3 Volt 
vertragen. Ein voller Lipo hat 4,2 Volt.

PS: Das von Dir verlinkte Modul gibt es auch deutlich preiswerter.

: Bearbeitet durch User
Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Jörg R. schrieb:

> Ein Bordnetz bewegt sich nicht zwischen 9 und 20 Volt.

Stimmt. Die Spannung kann zwischen -100V und +100V schwanken.

Autor: Christian Bergmann (christian_b606)
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Dankeschön!
Dies habe ich nun schon paar mal gelesen. Beim Start kann es zum starken 
Spannungsabfall kommen und die peaks von der Lichtmaschinen.
Ist dies falsch?

Das Gerät soll auch dann funktionen, wenn die Batterie vom Auto 
abgeklemmt wird.
Und dies über wenige Wochen, falls das Auto geklaut wird... :)

Das GPS Modul kann nur 3.3v,
Teensy 3.3v oder 3.6v-6v,
3g Modul 3.7v-5v,
und das SD Modul 3.3v oder 5v

Ja, ein voller Lipo hat 4.2v und ein leerer 2.5v mit Unterspannung.
Aber müsste der output vom charger nicht Konstante 5v liefern? Oder nur 
4.2v-2.5v vom Lipo?

Oh ja, viel günstiger! Habe nur den erst gefundenen Link verwendete. ;)

Danke Chris

Autor: W.A. (Gast)
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Jörg R. schrieb:
> Ein Bordnetz bewegt sich nicht zwischen 9 und 20 Volt.

Stimmt. Die Automobilhersteller spezifizieren da eher 6V (Starterbetrieb 
mit Leistungsanpassung) bis IMHO 28V in Spitzen, wenn man mal von kurzen 
Transienten ab sieht.

Autor: Christian Bergmann (christian_b606)
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Uff, doch so viel Differenz.
Der TSR 1-2450 hat eine Eingangsspannung: 6.5 - 36 VDC. Somit kann es 
schon eng werden mit den min. 6.5v.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Christian B. schrieb:
> Und dies über wenige Wochen, falls das Auto geklaut wird... :)
Wenn Deine Schaltung um die 700mA benötigt (auf der 3,3 bzw. 5 Volt 
Seite) schafft das die Batterie nicht über Wochen wenn das Auto steht.
Wenn die Diebe die Autobatterie abklemmen ist schon nach wenigen Stunden 
Schluss.


> Das GPS Modul kann nur 3.3v,
> Teensy 3.3v oder 3.6v-6v,
> 3g Modul 3.7v-5v,
> und das SD Modul 3.3v oder 5v

Bei den Modulen die nur 3,3 Volt vertragen brauchst du noch eine weitere 
Regelung.


> Ja, ein voller Lipo hat 4.2v und ein leerer 2.5v mit Unterspannung.
> Aber müsste der output vom charger nicht Konstante 5v liefern? Oder nur
> 4.2v-2.5v vom Lipo?

Der Charger liefert max. 4,2 Volt, sonst würde er den Lipo zerstören > 
im wahrsten Sinne des Wortes!


> Oh ja, viel günstiger! Habe nur den erst gefundenen Link verwendete. ;)
Ebay-Artikel Nr. 272182049859
Einfach mal suchen, von dem Teil gibt es viele Angebote.


Gegen die Spannungsspitzen/Störungen die im Bordnetz auftreten musst Du 
die Schaltung natürlich schützen.

PS: In meinem Auto würde ich keine Lipo's permanent an einer 
Ladeelektronik betreiben. Wäre mir zu unsicher.

Autor: Christian Bergmann (christian_b606)
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Vielen Dank für deine Hinweise. Ich bin Softwareentwickler und blutiger 
Anfänger im Bereich Elektronik.

Jörg R. schrieb:
> Wenn Deine Schaltung um die 700mA benötigt (auf der 3,3 bzw. 5 Volt
> Seite) schafft das die Batterie nicht über Wochen wenn das Auto steht.
> Wenn die Diebe die Autobatterie abklemmen ist schon nach wenigen Stunden
> Schluss.

Da muss ich natürlich zustimmen! Jedoch kann und muss ich den Verbrauch 
mittels Software lösen. Steht das Auto, wird nur noch alle x sec. oder 
gar Minuten getrackt.
Somit sollte ich eine höhere Laufzeit erreichen können. Zumindest in der 
Theorie.

> Bei den Modulen die nur 3,3 Volt vertragen brauchst du noch eine weitere
> Regelung.
Danke, ja die die stehen schon auf meinem Schirm und muss ich noch 
suchen. Weiss jedoch noch nicht ob es besser ist jedes Modul über einen 
eigenen switch regulator oder alle über einen laufen zu lassen?

> Der Charger liefert max. 4,2 Volt, sonst würde er den Lipo zerstören >
> im wahrsten Sinne des Wortes!
Danke, macht Sinn!

> Einfach mal suchen, von dem Teil gibt es viele Angebote.
Danke mache ich!

> Gegen die Spannungsspitzen/Störungen die im Bordnetz auftreten musst Du
> die Schaltung natürlich schützen.
Oo, dachte dies könnte der TSR 1-2450 erledigten. Mist dann muss ich 
mich dazu einlesen.

> PS: In meinem Auto würde ich keine Lipo's permanent an einer
> Ladeelektronik betreiben. Wäre mir zu unsicher.
Ehrlich gesagt, diesen Gedanken hatte ich auch schon aber schnell 
verdrängt.
Welchen würdest du empfehlen?


Danke Chris

: Bearbeitet durch User
Autor: Jörg R. (solar77)
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Christian B. schrieb:
>> PS: In meinem Auto würde ich keine Lipo's permanent an einer
>> Ladeelektronik betreiben. Wäre mir zu unsicher.
> Ehrlich gesagt, diesen Gedanken hatte ich auch schon aber schnell
> verdrängt.
> Welchen würdest du empfehlen?

Im Auto würde ich gar keine permanente Ladeschaltung für einen Akku 
betreiben, schon gar nicht für einen Lipo. Das wäre mir zu unsicher.
Du müsstest dann schon eine Ladeschaltung einbauen die selbst auch noch 
überwacht wird, vor allem gegen Überspannung.

Andere Faktoren, wie z.B. große Temperaturschwankungen müssen auch 
berücksichtigt werden. Bei einen Auto reden wir von ca. -20 Grad bis 
deutlich über 40 Grad. Das sind natürlich Werte die grob geschätzt sind. 
Im geschlossen Auto kann es schon sehr heiß werden, die -20 Grad kommen 
bei uns wohl eher selten vor. Trotzdem müsste der Akku diese 
Temperaturen vertragen.
Bleigel kommen eher nicht in Frage weil sie bei Kälte zuviel an 
Kapazität einbüßen.

Ich würde nur das Bordnetz verwenden um die Schaltung zu versorgen. Wenn 
ein Dieb die Autobatterie abklemmt ist mit einem Pufferakku sowieso nach 
kurzer Zeit Schluss mit der Versorgung.
Wenn Akku müsstest Du die Module so auswählen das sie nur sehr wenig 
Strom benötigen. Dann könnte auch ein Pufferakku die Versorgung für 
einen längeren Zeitraum sicherstellen. Mehrere Wochen ist aber schon 
eine Herausforderung.
Die Module würde ich dann so auswählen das sie nach Möglichkeit mit nur 
einer Spannung versorgt werden können. Dann würde ein Stepdown reichen. 
Dazu natürlich die Schutzschaltung(en) um Störungen aus dem Bordnetz zu 
eliminieren.

Würde es denn nicht ausreichen z.B. einmal in der Stunde ein Signal 
abzusetzen? Wenn es Dir nur um den Diebstahlschutz und eine Ortung geht 
sollte das doch ausreichen. Ein gestohlenes Auto wird ja nicht 24 
Stunden am Tag bewegt.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Jörg R. schrieb:
> Ein gestohlenes Auto wird ja nicht 24
> Stunden am Tag bewegt.

Verkabelte Autos schieben die Autoklau-Jungs meistens sofort in einen 
HF-dichten Container - so passiert mit diversen Range Rovern der 
Nachbarn meiner Eltern. Da kann das Auto soviel funken wie es will - und 
keiner hört es.

Autor: Christian Bergmann (christian_b606)
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Vielen Dank für all eure konstruktiven Beiträge.

Ich sollte meinen Bauplan glaub echt über denken
Stimmt, die starke Energie Reduzierung wird vermutlich eine 
Herausforderung. Einmal pro Stunde würde bestimmt ausreichend sein und 
könnte somit viel Energie sparen. Besonders beim 3G Modul, was ja schon 
500mA durchschnittlich verbraucht. Die Restlichen müsste ich auf unter 
50mA bekommen.
Die Temperaturen werden echt ein Problem sein. Daran hab ich auch noch 
nicht gedacht. .

Klar, wenn die die Karre in einen Containern stecken, dann ist Schicht 
im Schacht. :(

VG chris

: Bearbeitet durch User
Autor: Jörg R. (solar77)
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Christian B. schrieb:
> Klar, wenn die die Karre in einen Containern stecken, dann ist Schicht
> im Schacht. :(

Da brauchtst Du dir keine Sorgen machen, in dem Container steht ja schon 
der Range Rover von den Nachbarn von Matthias Eltern😀

Ne, mal im Ernst. Da hat man keine Chance. Darüber habe ich auch schon 
Berichte gesehen. Aber wie machen das die Hersteller von hochpreisigen 
Autos und auch die Autovermieter? Sind die GPS-Geräte in diesen Autos 
gepuffert Irgendwann müssen die Autos auch wieder raus aus den 
Containern.

Welche Stromaufnahme hat das 3G Modul im Ruhezustand? Es wird ja wohl 
nur beim Senden die 500 mA benötigen.

Wenn der Akku 4000 mAh hat darf die Schaltung im Mittel nur 11 mA 
aufnehmen um (nur) 14 Tage durchzuhalten. Dann wäre der Akku aber tief 
entladen. Diese Berechnung ist rein auf dem Papier. In der Realität wird 
der Zeitraum kürzer sein. Der Stromverbrauch ist Dein größtes Problem.

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Autor: Wolfgang (Gast)
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Matthias S. schrieb:
> Da kann das Auto soviel funken wie es will - und keiner hört es.

Das Auto hätte dann allerdings auch nicht viel zu funken, da GPS unter 
den Empfangsbedingungen auch eher keinen Fix zustande bringt.

Autor: Christian Bergmann (christian_b606)
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Jörg R. schrieb:

> Da brauchtst Du dir keine Sorgen machen, in dem Container steht ja schon
> der Range Rover von den Nachbarn von Matthias Eltern😀
lach :)

> Welche Stromaufnahme hat das 3G Modul im Ruhezustand? Es wird ja wohl
> nur beim Senden die 500 mA benötigen.
Das hat 5mA im standby

> Wenn der Akku 4000 mAh hat darf die Schaltung im Mittel nur 11 mA
> aufnehmen um (nur) 14 Tage durchzuhalten. Dann wäre der Akku aber tief
> entladen. Diese Berechnung ist rein auf dem Papier. In der Realität wird
> der Zeitraum kürzer sein. Der Stromverbrauch ist Dein größtes Problem.

Puh, da hast du recht. Unter 11mA werde ich voraussichtlich nicht 
kommen.
Vielleicht wenn ich einen "Notfallmodus" schreibe der beim abklemen der 
Batterie aktiv wird und alle Module auf ein Minimum herunterfährt. Es 
dürfte nur GPS mit 1Hz und das Board aktiv bleiben. Und dies im 
lowlevel. Erst wenn der GPS Empfänger ein Signal hat, darf das 3G Modul 
aufwachen. Hmm, kann man das 3G Modul nicht mittels Schaltung komplett 
abschalten? Somit könnte ich  unter 11mA kommen
Da muss ich mich schlau machen.

PS ein NiCd-Akku würde bei den Temperaturen mitspielen.

VG und gute Nacht
Chris

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