Forum: Projekte & Code Powerbank-Wecker


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von Mi N. (msx)


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Powerbanks sind praktische, kostengünstige Akkus mit 5 V 
Ausgangsspannung in unterschiedlichen Leistungsklassen und Bauformen mit 
genormten Steckverbindern. Sie sind dafür konstruiert, akkubetriebene 
Geräte aufzuladen und sich anschließend wieder 'Schlafen zu legen'.
Wer eine Powerbank für die Stromversorgung eigener Geräte mit geringer 
Stromaufnahme nutzen will, wird schnell mit der automatischen 
Abschaltfunktion konfrontiert, die nach einigen Sekunden die 
Spannungsversorgung einstellt.

Die gezeigte Schaltung für einen "Powerbank-Wecker" verhindert das 
Einschlafen.

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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Ein Langzeittest der gezeigten Schaltung an einer Powerbank Intenso 
S10000 mit 35 Wh, ergab eine Laufzeit von rund 12 Tagen. Da die eff. 
Stromaufnahme bei <= 10 mA liegt, wurden vom PB-Wecker rund 15 Wh 
verbraucht (10 mA x 5 V x 24 h x 12). Der Eigenverbrauch der PB selbst 
(interner Spannungswandler, LEDs für Ladestatus) lag mit rund 20 Wh 
sogar noch etwas höher.
Dies zur Einschätzung der Laufzeit.
Bilder von Platine und Aufbau sind hier zu sehen: 
http://mino-elektronik.de/Powerbank/powerbank.htm#PB-Wecker

von Jörg M. (derlang)


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Hallo,

interessanter Ansatz. Auch ich prüfe gerade eine Powerbank als 
Stromversorgung zu nutzen, um mich mit den ganzen Thematiken wie LiIon 
Ladeschaltung, Balancer etc erst später auseinander setzen zu müssen.

Wenn ich es aber richtig verstehe, dann zieht die Schaltung einfach nur 
dauerhaft Strom von der PB und hält ihn damit wach. OK, aber wenn ein 
Verbraucher angeschlossen ist, könnte man die Schaltung doch abklemmen. 
D.h. eine Detektion eines Verbrauchers integrieren. Bei < 10mA zum 
Verbraucher einschalten, > 10mA abschalten.

Just my 2 cents.

von Mi N. (msx)


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Jörg M. schrieb:
> Wenn ich es aber richtig verstehe, dann zieht die Schaltung einfach nur
> dauerhaft Strom von der PB und hält ihn damit wach.

Der PB wird alle 5 s für 250 ms ein Strom von ca. 180 mA entnommen. 
Sonst schläft die PB ein. Hier steht es etwas ausführlicher: 
http://mino-elektronik.de/Powerbank/powerbank.htm

Alternativ kann man auch einen Dauerstrom von 100 - 200 mA entnehmen. 
Sofern die zu versorgende Schaltung selbst aber nur einige mA benötigt, 
ist die Laufzeit stark begrenzt.

Jörg M. schrieb:
> Just my 2 cents.

Leg mal noch nen Tacken drauf ;-)

von Sven L. (svenl)


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Hallo!

Schöne einfache Schaltung, aber irgendwie eine Lösung für ein Problem, 
das meiner Meinung nach keines ist...

Entweder ich brauche Strom, dann nehme ich so einen dicken Lithium-Akku 
und der schaltet mit seinem BMS auch nicht ab. Brauche ich sehr wenig 
Strom, dann komme ich mit geeigneter Bauteilewahl und Sleep-Modes etc. 
mit normalen Primärelementen aus, meinetwegen auch Lithium-Knopfzellen.

Für alles andere dazwischen, gibt es kleine Schaltnetzteile oder man 
integriert Akkus in das Gerät.

Verwende ich die Powerbank nicht "artgerecht", dann entkerne ich deren 
Eletronik sowieso...

Viele Grüße!

Sven

von Mi N. (msx)


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Natürlich kann man sich für jede Anwendung eine spezielle Lösung bauen. 
Fraglich bleibt aber, ob der Aufwand gerechtfertigt ist.

Eine Powerbank besteht aus Ladeelektronik, Akku und 5 V Spannungswandler 
mit entsprechenden Schutzschaltungen. Genormte Anschlußbuchsen, kompakte 
Bauformen, Austauschbarkeit und günstiger Preis runden die Sache ab. Ein 
Aufladen ist an vielen elektronikschen Geräten/PCs bzw. 
Netz-/KFZ-Adaptern möglich.
Auch wenn der Wirkungsgrad nicht optimal ist, für mobile Schaltungen mit 
Strombedarf zwischen 1-200 mA @ 5 V lohnt sich eine fertige PB mit 
"PB-Wecker". Ferner für Schaltungen mit schwankender Last (DC-Motor, 
NF-Verstärker), die sich in Pausen nicht nach 10-20 s ausschalten 
sollen.

Ich habe hier ein Ladegerät für einen Kamera-Akku. Ohne "PB-Wecker" läßt 
es sich nicht an einer PB betreiben: schaltet nach ein paar Minuten 
einfach aus. Eine andere Schaltung braucht 1 - 2 A Laststrom, für einige 
Zeit aber auch nur ein paar mA in Ruhe: würde sich ohne "PB-Wecker" nach 
einigen Sekunden abschalten.
Dies als einfache Beispiele.

von Tom B. (tom2003)


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Hallo Alle,

mich interesiert das Thema auch sehr.


Wie müsste die von Jörg vorgeschlagene Detektion gemacht werden?

Also das stromabhängige ein und ausschalten eines Verbrauchers?



Gruß

Tom

von stromtuner (Gast)


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Die Schaltung ist zwar recht altbacken, aber scheint doch zu 
kunktionieren, also: wo ist das Problem?

StromTuner

von Tr (Gast)


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stromtuner schrieb:
> Die Schaltung ist zwar recht altbacken, aber scheint doch zu
> kunktionieren, also: wo ist das Problem?

Na wenn ein Verbraucher ausreichend Energie anfordert um die Powerbank 
wachzuhalten, muss man doch keinen zusätzlichen "Weckruf" absetzen.
Zum Strom sparen sicher sinnvoll.

Es wäre fast sinnvoller die Powerbank umzubauen, das würde zumindest die 
größte Einsparung bringen.

von Mi N. (msx)


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stromtuner schrieb:
> Die Schaltung ist zwar recht altbacken,

So ist es. Damit sollte ein Nachbau für Jedermann möglich sein - auch 
mit bedrahteten Bauteilen (z.B. BC337-40, BC327-40) auf 
Lochrasterplatine.

Oben hatte ich vorgerechnet, daß die größten Verluste durch das 
Wachhalten in der PB selbst entstehen.
Ferner ist oben eine andere Schaltungsvariante verlinkt, die mit CMOS 
Schmitt-Triggern eine eff. Stromaufnahme von 4 mA erzeugt 
(Tastverhältnis 1:50 mit Impulsen 100 ms @ 200 mA ).
Rechnerisch könnte eine PB mit 20 Wh mit dieser Last ca. 40 Tage 
aufgeweckt bleiben. Real gemessen betrug die Laufzeit aber nur 7 Tage. 
Die interne Stromaufnahme war mit rund 20 mA 5 x größer als der ext. 
Laststrom.
Auch ohne jegliche ext. Last, läge die erreichbare Laufzeit nur bei ca. 
8,5 Tagen.
Mit vermeintlichen Optimierungen ist nach meiner Ansicht nicht viel zu 
gewinnen.

Tr schrieb:
> Es wäre fast sinnvoller die Powerbank umzubauen, das würde zumindest die
> größte Einsparung bringen.

Zum einen gibt es nicht die Powerbank und ob es eine finanzielle 
Einsparung ist, bleibt fraglich. Weißt Du denn, was im Fall des Falles 
die Räumung eines Flughafens kostet? ;-)

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von Maddin (Gast)


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Die Idee gefällt mir sehr gut, genau dieses Problem hatte ich auch 
schon.
Allerdings werde ich das fix mit einem Attiny13 und wenigen Zeilen Code 
machen. Das passt dann sogar in einen USB-Stecker :-)

von Mi N. (msx)


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Maddin schrieb:
> Das passt dann sogar in einen USB-Stecker :-)

Vielleicht hattest Du es übersehen: die obige Schaltung paßt in einen 
USB-A Stecker. Bilder vom Aufbau sind verlinkt.
Bei Bedarf gibt es auch ein paar Leerplatinen dafür.

von Maddin (Gast)


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Danke für den Hinweis, hatte ich tatsächlich übersehen.
Sehr schön gemacht, extra mit Platine.

Für Anfänger ist das dann auch gleich eine SMD-Lötübung

von Mi N. (msx)


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Abweichend zur ursprünglichen Schaltung habe ich Q3 durch einen MOSFET 
ersetzt, wodurch höhere Impulsströme erzeugt werden können. Bei 
stärkeren PBs kann das notwendig sein. Ferner wird das Timing des 
Multivibrators nicht mehr durch den Stromverstärkungsfaktor beeinflußt.
Es gibt dafür auch eine neue, kleine Platine für SMD-Bestückung: siehe 
Bilder.

von Mi N. (msx)


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Das Beste kommt zum Schluss.
Diese Schaltung arbeitet mit einem ATtiny25, wodurch das Timing für die 
Periodendauer von 3 - 5 Sekunden und für die Pulsweite von 500 - 100 ms 
einstellbar sind. Die eingestellten Werte werden zur besseren 
Bedienbarkeit am Ausgang TxD ausgegeben.
Wenn man es braucht, kann man damit die eff. Stromaufnahme auf die 
längste Einschaltdauer optimieren. Experimentieren mit diversen Werten 
für Widerstände und Kondensatoren muß nicht mehr sein.

von Mike J. (linuxmint_user)


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Mi N. schrieb:
> Wenn man es braucht, kann man damit die eff. Stromaufnahme auf die
> längste Einschaltdauer optimieren. Experimentieren mit diversen Werten
> für Widerstände und Kondensatoren muß nicht mehr sein.

Wenn du dem ATtiny einen gewissen Puffer spendierst, dann könnte er die 
Zeit vom ersten Einschalten des 200mA Stromflusses bis zum Abschalten 
der 5V durch die PB messen und einen Impuls abgeben damit die PB wieder 
aktiv wird.

Danach kennt er ja die Zeit und kann den Stromimpuls nach der optimalen 
Zeit abgeben.
Die zweite Stufe wäre dann die Länge des Impulses auf ein Minimum zu 
verkürzen.


Wenn man dann wirklich Strom sparen möchte, dann nutzt man direkt einen 
LiIon-Akku und speist seine Chips dann direkt daraus da eigentlich alle 
modernen Chips als Versongung <3.3V benötigen.

von Mi N. (msx)


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Mike J. schrieb:
> Wenn man dann wirklich Strom sparen möchte, dann nutzt man direkt einen
> LiIon-Akku und speist seine Chips dann direkt daraus da eigentlich alle
> modernen Chips als Versongung <3.3V benötigen.

Die Anwender, die den PB-Wecker nutzen, haben keine Chips sondern 
Geräte, die mit 5 V versorgt werden müssen. Deren Problem besteht darin, 
daß die PB entweder nach einer Minute abgeschaltet oder nach wenigen 
Stunden leergesaugt ist.
Wenn die PB dann tagelang durchhält, ist das eine Lösung für das 
Problem.

Mike J. schrieb:
> Wenn du dem ATtiny einen gewissen Puffer spendierst, dann könnte er die
> Zeit vom ersten Einschalten des 200mA Stromflusses bis zum Abschalten
> der 5V durch die PB messen und einen Impuls abgeben damit die PB wieder
> aktiv wird.

Dann zeigt doch einfach, wie das geht. Eine PB kann erfahrungsgemäß 
einige Stunden aktiv bleiben, um sich dann doch ganz unvermutet schlafen 
zu legen.
Im Konjunktiv ist alles möglich, in der Realität sieht es anders aus.

von Adolf (Gast)


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Da gibts auch noch eine andere Seite, die das Thema behandelt:
https://www.ramser-elektro.at/powerbank-schaltet-sich-aus-die-loesung/

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