Tuten Gag allerseits, möchte eine batteriebetriebene Schaltung mit uC und 5 V aufbauen und überlege nun, was mit weniger Leistungsverlusten einhergeht: 1s Li-Ion Akku hochsetzen? oder 2s Li-Ion Akku heruntersetzen?
Den uC einfach direkt an den 1s Akku. Da du keinen Typ genannt hast, kann ich dir natürlich nicht sagen, ob das bei dir auch geht.
jz23 schrieb: > Den uC einfach direkt an den 1s Akku. Da du keinen Typ genannt > hast, kann ich dir natürlich nicht sagen, ob das bei dir auch geht. Der TO hat aber 5 Volt als Versorgungsspannung angegeben. Daher würde ich 2s nehmen. Der Strom der den Akkus entnommen wird ist geringer als bei 1s. Natürlich stellt sich die Frage ob der uC bzw. die Peripherie drumherum 5 Volt benötigt bzw. durch andere Hardware ersetzt werden kann. Eine weitere Frage ist ob ein Stepdown oder besser ein LDO verwendet wird.
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Hallo nur zur weiteren Information: Die Kapazität die bei Akkus angegeben wird ist nicht wirklich ein fester Wert und variiert abhängig von verschiedensten Größen. Je kleiner der Entladestrom im Verhältnis zur Nennkapazität ist, umso mehr Kapazität kann letztendlich genutzt werden. D.h. ein 1Ah Akku kann 1h lang ein Ampere liefern bis er die vom Hersteller gewählte Entladeschlussspannung erreicht hat (ob die jeweils optimal gewählt wurde ist noch eine andere Frage), aber nicht 30min lang 2A sondern je nach Güte des Akkus eine etwas bis deutlich kürzere Zeit, bei nach höheren Entladestromstärken nimmt das Missverhältnis leider sogar noch zu. Anders herum kann der 1Ah Akku aber bei 0,1 Ampere Last etwas mehr als 10 Stunden genutzt werden bis die Endladeschlussspannung erreicht ist - hat quasi eine höhere Kapazität - leider aber nicht im selben Verhältnis wie die Nutzkapazität bei hohen Entladeströmen abnimmt. Nebenbei ist bei Abwärtswandlern die Auswahl größer, der Preis etwas geringer und es sind mit weniger Aufwand (=> kosten) höhere Wirkungsgrade zu erreichen - wenn du nicht den billigsten no Name Wandler nutzt sind über 90% Wirkungsgrad keine große Sache. Außerdem hättest du ja nun zwei Zellen mit jeweils einer bestimmten Kapazität, also die doppelte Kapazität im Vergleich zu einer Einzelzelle gleicher Baugröße - natürlich auch mit mehr Platzbedarf von nichts kommt halt nichts. Jemand
Jemand schrieb: > D.h. ein 1Ah Akku kann 1h lang ein Ampere liefern bis er die vom > Hersteller gewählte Entladeschlussspannung erreicht hat... Nein, das kann er nicht. Die Kapazität wird mit C/20 angegeben.
@Jemand Du hast im großen Maßstab sicherlich recht. Merkt man auch dass stark belastete Akkus, warm werden. Da geht die Energie verloren. Aber meinst du wirklich das spielt auch bei ein paar Dutzend oder 100mah eine Rolle? Denke im gesamtprojekt hängt das von so vielen Faktoren ab, dass man mit Messen, besser beraten wäre. @Seppel Also besorg dir beide Aufbauten. So ein paar Step-up und Step-Down Wandler sollte man sowieso im Haus haben, und messe wieviel Strom jeweils aus den Akkus dann efektiv gesaugt wird. Wenn die Laufzeit nicht grad in Tagen liegt, alternativ die Geräte laufen lassen bis der Akku leer ist.
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Ok, ich dachte es gibt da signifikante Unterschiede. Das System soll ca. 1 Jahr autark laufen (stündlich mal kurz zum messen an und einmal pro Tag Daten per Funk übermitteln), deshalb bin ich nun am optimieren. Hatte zunächst an einen ca. 10.000 mAh 2s LiPo-Akku gedacht. Benötige kurzzeitig Ströme von bis zu 1 A (wegen Funkmodul). Aus Unwissenheit hatte ich damals einen Traco TSR1 gekauft. Jetzt las ich im Datenblatt, dass dieser einen Ruhestrombedarf von 1 mA hat! Das geht ja mal gar nicht.
Seppel schrieb: > Ok, ich dachte es gibt da signifikante Unterschiede. Das System > soll ca. > 1 Jahr autark laufen (stündlich mal kurz zum messen an und einmal pro > Tag Daten per Funk übermitteln), deshalb bin ich nun am optimieren. > Hatte zunächst an einen ca. 10.000 mAh 2s LiPo-Akku gedacht. Benötige > kurzzeitig Ströme von bis zu 1 A (wegen Funkmodul). Aus Unwissenheit > hatte ich damals einen Traco TSR1 gekauft. Jetzt las ich im Datenblatt, > dass dieser einen Ruhestrombedarf von 1 mA hat! Das geht ja mal gar > nicht. Bist Du sicher dass das Funkmodul 1A beim Senden aufnimmt? Wie lang wird einmal am Tag gesendet. Ich bin immer noch bei 2s Akkus. Die 5 Volt für den uC würde ich über einen LDO erzeugen. Ein MCP17xx benötigt < 5uA für sich selbst. Die 5 Volt für das Funkmodul kommen über einen 2ten Regler der nur bei Bedarf zugeschaltet wird. Den uC würde ich nur beim Messen/Senden aufwecken.
Hallo Das System soll ca. 1 Jahr autark laufen... Da würde es sich anbieten Primärzellen (Lithium Technologie) zu nutzen, ein Jahr ist schon eine Ansage - ob das ein Akku (wie autark - welche Umgebung - Zugriff eventuell doch möglich?) sicher aushält ist nicht gesichert. Autark und Funkanbindung klingt auf jeden Fall nach einen nicht leicht zugänglichen, wahrscheinlich exponierten (Temperatur, Feuchtigkeit, Erschütterungen...?) Standort. Primärzellen haben eine geringere Selbstentladung und meist auch mehr Kapazität pro Volumen - sind logischerweise aber nur einmal zu entladen - dafür aber dann auch bis zum bitteren Ende - aber für Einwendungen auch Preiswerter. Jemand
Seppel schrieb: > Ok, ich dachte es gibt da signifikante Unterschiede. Das System > soll ca. > 1 Jahr autark laufen (stündlich mal kurz zum messen an und einmal pro > Tag Daten per Funk übermitteln), deshalb bin ich nun am optimieren. > Hatte zunächst an einen ca. 10.000 mAh 2s LiPo-Akku gedacht. Benötige > kurzzeitig Ströme von bis zu 1 A (wegen Funkmodul). Aus Unwissenheit > hatte ich damals einen Traco TSR1 gekauft. Jetzt las ich im Datenblatt, > dass dieser einen Ruhestrombedarf von 1 mA hat! Das geht ja mal gar > nicht. Du hats da ein grundsätzliches Designproblem. So etwas macht man nicht mit 5V uCs. Wenn das Funkmodul (was immer das auch sei) wirklich 5V braucht, dann macht man das so daß der uC direkt mit der LiIon Batterie läuft. Zum Einschalten des Funkmoduls wird dann der uC den Aufwärtswandler einschalten und so das Funkmodul versorgen. Aber da ja bis jetzt alles geheim ist (uC? Funkmodul? Dauer des Sendens?) kann man nicht mehr dazu sagen. 10000mAh scheinen mir auch weit überdimensioniert. Da hast Du mehr Verbrauch durch Eigenentladung als Deine Schaltung (wenn sie richtig designt ist) verbraucht.
Seppel schrieb: > überlege nun, was mit weniger Leistungsverlusten einhergeht: > 1s Li-Ion Akku hochsetzen? oder 2s Li-Ion Akku heruntersetzen? Die Leistungsverluste sind nicht das einzige Kriterium. Für einen 1S Akku spricht in jedem Fall das einfachere Handling. Kein Balancer nötig, Entladen wirklich bis auf das letzte bißchen Energie, gut verfügbare Lade-IC, USB-Netzteile zum Laden nutzbar. Wenn es um den Langzeitbetrieb geht, würde man aber vor allem den permanent laufenden Schaltregler weghaben wollen. Deswegen den µC am besten direkt am Akku betreiben und den Schaltregler nur bei Bedarf zuschalten.
ich stimme Axel zu eine Zelle dürfte Woll besser sein. Ein sicher nicht unwichtiger nachteil ist wenn step up ausfehlt ok bricht halt die Spannung ein und nix geht kaputt. bei step down ist das anderes da KÖNNTE dir die restliche Akkuspannung in die Schaltung schlagen und schaden anrichten.
Ok, da es doch etwas umfangreicher wird, hier noch ein paar weitere Informationen. Es wird eine Waage für den Outdooreinsatz gebaut. Das Funkmodul kann auch mit 3,3 V betrieben werden. Bei den Wägezellen ist es aber wohl besser diese mit 5 V Speisespannung zu betreiben, da ich hier stabilere Messergebnisse erhalte. Ich verstärke über einen INA125 und wandle dann über einen 16 bit ADC. Da der uC (Atmega1284p) nur einmal pro Stunde aus dem deep sleep erwacht und die Sensordaten abfragt und einmal pro Tag die Daten übermittelt (Dauer je nach Verbindung ca. 20 Sek.), weiß ich nicht, ob dann ein Aufbau mit 2 Spannungen trotzdem noch sinnvoll ist. Am wichtigsten erscheint mir hier ein Spannungsregler mit sehr geringem Ruhestrom. Der Punkt mit dem Defekt eines Step-Down ist natürlich beachtenswert. Den uC mit Beiwerk (DS1820, DS3231, MCP3426) doch lieber mit 3,3 V versorgen und die Wägezellen sowie den INA125 mit 5 V? Brauche für die Wägezellen eine exakte RefSpannung und nutze derzeit die interne RefSpannung 2,5 V des INA125. Diese kann ich aber nur nutzen, wenn dessen Versorgungsspannung mind 1,25 V höher ist. Sprich mit 3,3 V kann ich ihn nicht betreiben. Also einen 2s Akku nehmen und mittels Abgreifen der Spannung einer Zelle ohne Regler die 3,0 - 4,1 V erzeugen und die 5 V mittels Abgreifen der Spannung aus beiden Zellen über einen Regler erzeugen?
Hajo schrieb: > Also einen 2s Akku nehmen und mittels Abgreifen der Spannung einer Zelle > ohne Regler die 3,0 - 4,1 V erzeugen und die 5 V mittels Abgreifen der > Spannung aus beiden Zellen über einen Regler erzeugen? Klingt aufwändig, besonders beim Laden und wegen der ungleichen Zellenbelastung. Der schon gemachte Vorschlag 1S und den Step Up nur an wenn du messen musst klingt für mich am einfachsten. Und ist vermutlich auch der Energieeffizienteste, weil der Step Up ja nur ein paar Sekunden pro Stunde laufen muss. Spendiere noch eine kleine Solarzelle (wie im Taschenrechner) und das Ding müsste für Jahre laufen. Zu viel Strom kann man ja zur Not mit weniger sleep wegheizen.
Hajo schrieb: > ... einen 2s Akku nehmen und mittels Abgreifen der Spannung einer Zelle > ohne Regler die 3,0 - 4,1 V erzeugen und die 5 V mittels Abgreifen der > Spannung aus beiden Zellen über einen Regler erzeugen? Wohl kaum. Es sei denn, du möchtest die Systemeffizienz pessimieren. Einzelzellen eines Akkupacks asymmetrisch zu belasten, fällt dir früher oder später auf die Füße (die schwächste bzw. am stärksten belastete Zelle bestimmt die Lebensdauer) bzw. tritt dir gleich direkt in die Eier (Balancing & Co) Bei Langzeitanwendungen, die 99.9% der Laufzeit im deep-sleep verbringen, muß man auf eben diesen Betriebszustand hin optimieren. Ein Stepdown mit 1µA Ruhestrom mag auf dem Papier gut aussehen. Aber wenn er nur 200nA bei der halben Eingangsspannung liefern muß, ist der Wirkungsgrad trotzdem nur bei lausigen 10%. Und das, obwohl der Spannungsbereich eines LiPo Akkus und der eines µC eigentlich sehr gut harmonieren. Schau dir einfach mal real existierende Designs an. Z.B. den Amazon Dash-Button. Die machen das eigentlich alle so: der permanent aktive (aber halt schlafende) Teil hängt direkt am Akku. Und wenn Bedarf besteht, wird ein Spannungswandler von diesem Teil aktiviert und versorgt nachgelagerte Schaltungsteile.
ja, so betrachtet scheint die Step Up variante ebsser zu sein. Also passenden Mikrocontroler direkt an die eine Zelle anschließen und wenn der Sender gebraucht wird, den Step-Up einschalten.
Alles klar, danke für die Vorschläge. Dann werde ich mit 1s arbeiten und die Wägezellen bzw. den Verstärker mit einem Step-Up versorgen. Dann schießt es mir auch (mit etwas Glück), bei einem Defekt, nur den Verstärker kaputt.
Wo wir gerade dabei sind, gibts sowas schon als fertiges Bauteil? Finde nur Step-Down Wandler fertig verschaltet im Gehäuse.
Hajo schrieb: > Alles klar, danke für die Vorschläge. Dann werde ich mit 1s > arbeiten und > die Wägezellen bzw. den Verstärker mit einem Step-Up versorgen. Dann > schießt es mir auch (mit etwas Glück), bei einem Defekt, nur den > Verstärker kaputt. Wenn die 1S Variante nur noch 3 Volt hat fließen bei 1A am Ausgang des Stepup ca. 2A in den Eingang des Reglers. Damit knickt er noch schneller ein. DAVID -. schrieb: > bei step down ist das anderes da KÖNNTE dir die restliche Akkuspannung > in die Schaltung schlagen und schaden anrichten. Schwaches Argument? Wie schon gesagt, 2S und LDO und das Funkmodul bei Bedarf zuschalten. Oder gleich Module verwenden die mit 1S funktionieren. Hajo schrieb: > Wo wir gerade dabei sind, gibts sowas schon als fertiges Bauteil? Finde > nur Step-Down Wandler fertig verschaltet im Gehäuse. Ja, z.B. von Pololu. Aber wo ist das Problem wenn ein Gehäuse drumherum ist? @TO Bitte nur einen Nickname verwenden.
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Hajo schrieb: > Wo wir gerade dabei sind, gibts sowas schon als fertiges Bauteil? Finde > nur Step-Down Wandler fertig verschaltet im Gehäuse. Hier zB: https://www.ebay.de/itm/MT3608-DC-DC-Step-Up-Wandler-2A2V-24V-Modul/291788213346 Das IC hat auch einen Enable-Eingang zum Ein/Ausschalten (Pin4), müsste evtl freigelötet werden.
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