Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 12V auf 9V/2A


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von Hans Klain (Gast)


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Hallo,
es geht darum, ein Gerät mit einem 12V Bleiakku möglichst lange mit 9V 
und bis zu 2A zu versorgen.
Ein einfacher Widerstand vor die Schaltung, um daran Spannung abfallen 
zu lassen, klappt leider nicht, da ich dafür einen Widerstand von ca. 20 
Ohm brauche und damit nicht die 2A erreichen kann.
Ein Spannungswandler ist wohl auch nicht so zielführend, da der einmal 
2A vertragen muss und mir da außerdem zu viel Verlustleistung abfällt 
(-> zu viel verschwendete Energie, soll ja möglichst lange halten).
Was gibt es denn sonst noch für Möglichkeiten und was würdet ihr mir 
empfehlen?

Danke!

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Mit einem Schaltregler lässt sich diese recht triviale Aufgabe lösen. 
Interessant ist nur das Verhalten, wenn die Eingangsspannung nur noch 
knapp über der Ausgangsspannung liegt oder gar darunter. Ggf. reicht 
dann ein einfacher Abwärtswandler nicht aus, sondern man muss dann auf 
einen SEPIC oder automatisch umschaltenden Step-Up/Down-Wandler 
zurückgreifen. Die einschlägigen Hersteller, insbesondere Texas 
Instruments, bieten Unmengen an hierfür geeigneten ICs und Modulen an. 
Ebenso lohnt ein Blick bei Murata.

von Hauke Haien (Gast)


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TSR 3-24150

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Hauke Haien schrieb:
> TSR 3-24150

Ungünstig. Im Datenblatt steht doch schon: "input voltage must be at 
least 3.0 V higher than output voltage".

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

naja, Deine Widerstandsrechnung möchte ich jetzt lieber nicht sehen...
Wenn die Last nicht konstant ist geht Vorwiderstand sowieso nicht.

StepDown-Wandler wäre wohl das Mittel der Wahl.
Da passt doch einiges fertiges aus der China-Ecke:
https://www.amazon.de/LAOMAO-Step-up-Converter-Raspberry-DIY-Projects-1-St%C3%BCck/dp/B00HV59922/ref=pd_sim_147_1?_encoding=UTF8&psc=1&refRID=R5ASCX57V7DP22YBZ7CQ

Gruß aus Berlin
Michael

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Module wie dieses gibts viele. Obs was taugt weiss ich nicht, aber mit 
1,5V Mindestdifferenz sollte man bei nicht zu kalter Umgebung über die 
Runden kommen, wenn es nicht die Starterbatterie eines Autos ist:
http://www.watterott.com/de/MP1584-Buck-/-Step-Down-3A-Adjustable-Regulator-Module

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Michael U. schrieb:
> StepDown-Wandler wäre wohl das Mittel der Wahl.

Wieso verlinkst du dann einen Step-Up?

von Dieter (Gast)


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Der Bleiakku sollte nicht zu tief entladen werden damit er keinen 
Schaden nimmt. Die Abwärtswandlung sollte gegen 10V spätestens enden. 
Einige Solarregler haben hier Schwellen die bereits knapp über 11V 
liegen. So ein Wandler, wie prx als Beispiel nannte, wäre auch meine 
Richtung für einen  Lösungsvorschlag gewesen.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

A. K. schrieb:
> Wieso verlinkst du dann einen Step-Up?

5er Pack gefunden, Einzelstück gesucht, gesehen, URL kopiert.
https://www.amazon.de/LAOMAO-Spannungsregler-LM2596S-25-35V-Arduino/dp/B072L2PCY1/ref=pd_sim_23_6?_encoding=UTF8&psc=1&refRID=JFA8XFWNZME626BAP593

sehen schon seht ähnlich aus...

Gruß aus Berlin
michael

von Hans Klain (Gast)


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Okay, danke euch.
Ich habe folgendes Modul gefunden, und finde Anzeige tatsächlich ganz 
nett, die den Aufpreis auch durchaus rechtfertigt:
https://www.amazon.de/tinxi-LM2596-Spannungswandler-Schaltregler-Spannungsanzeige/dp/B00Q88BZZC/ref=sr_1_2?rps=1&ie=UTF8&qid=1522520416&sr=8-2&keywords=step+down+converter&refinements=p_76%3A419122031
Danke euch. Ich hoffe nur, dass der auch wirklich 2A aushält.

Dieter schrieb:
> Der Bleiakku sollte nicht zu tief entladen werden damit er keinen
> Schaden nimmt. Die Abwärtswandlung sollte gegen 10V spätestens enden.
> Einige Solarregler haben hier Schwellen die bereits knapp über 11V
> liegen. So ein Wandler, wie prx als Beispiel nannte, wäre auch meine
> Richtung für einen  Lösungsvorschlag gewesen.

Ist in solche Module üblicherweise extra eine Art "Stopper" eingebaut, 
die die Stromzufuhr kappt, wenn die Eingangsspannung zu tief fällt? Oder 
fällt dann einfach auch die Ausgangsspannung mit?

von Hauke Haien (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Ist in solche Module üblicherweise extra eine Art "Stopper" eingebaut,
> die die Stromzufuhr kappt, wenn die Eingangsspannung zu tief fällt? Oder
> fällt dann einfach auch die Ausgangsspannung mit?

Nein, die ziehen einfach den Akku leer bis nix mehr geht und er durch 
tiefentladung stirbt.
Kannst du mit Glück ein paar mal machen, dann ist er hin.

von Jörg R. (solar77)


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Hans Klain schrieb:
> ...es geht darum, ein Gerät mit einem 12V Bleiakku möglichst lange mit 9V
> und bis zu 2A zu versorgen...

LDO:

https://www.reichelt.de/ICs-LM-1000-LM-1999/LM-1085-IT-ADJ/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=187586&GROUPID=5465&artnr=LM+1085+IT-ADJ&SEARCH=ldo&trstct=pos_41

http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/LM1085.pdf

Auszug aus dem DB: „The LM1085 is a regulator with a maximum dropout of 
1.5 V at 3 A of load current.“

Der  LM1085 ist allerdings ein Linearregler und muss bei dem geforderten 
Strom gekühlt werden.

von Karl (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Danke euch. Ich hoffe nur, dass der auch wirklich 2A aushält.

Nicht ohne Kühlung. Die Angaben bei Ebay und Amazon sind schöngerechnet.

Von 12V auf 9V mit einem Linearregler sind 75% Wirkungsgrad, 25% werden 
in Wärme verbraten.

Der LM2596 bringt bei diesen Verhältnissen (12V auf 9V) auch nicht mehr 
als 75%. Egal also ob Du einen Linearregler wie 78S09 nimmst oder so ein 
Modul, Du musst die gleiche Wärme abführen. Nur dass Du den 78S09 besser 
an einen Kühlkörper bekommst.

Ich verwende die LM2596 auch noch gern, obwohl die schon steinalt sind, 
aber sie sind gutmütig. Dann aber von 12V auf 3.3V, oder von 24V auf 5V, 
da lohnt sich das.

Hauke Haien schrieb:
> Nein, die ziehen einfach den Akku leer bis nix mehr geht und er durch
> tiefentladung stirbt.

Theoretisch hat der LM2596 schon einen Shutdown-Pin, mit dem man eine 
Unterspannungsabschaltung machen kann 
(http://www.ti.com/ods/images/SNVS124D/01258337.png). Leider ist dieser 
Pin auf den Modulen immer auf Masse gelegt, aber sicher kann man den 
ablöten und da was dranknubbeln.

von Nick S. (c0re)


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Karl schrieb:
> Der LM2596 bringt bei diesen Verhältnissen (12V auf 9V) auch nicht mehr
> als 75%.

Wo steht denn bitte das?

von Hans Klain (Gast)


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Karl schrieb:
> Von 12V auf 9V mit einem Linearregler sind 75% Wirkungsgrad, 25% werden
> in Wärme verbraten.

Das ist natürlich nicht schön.
Wäre es realistisch, dass über PWM (entsprechend geglättet) mit einem µC 
einfach mit einer entsprechend hohen Frequenz (bei 16MHz bis zu 5.3MHz, 
realistisch bei gleichzeitiger Anzeige wohl eher 150kHz < f < 200kHz) 
und über ein MOSFET die Spannung kontrolliert wird?
Dann könnte ich mir natürlich auch gleich noch eine solche Anzeige mit 
dazu bauen und einen Unterspannungsschutz bauen. Hierfür bräuchte ich 
natürlich zusätzlich noch einen Step-Down-Wandler von 12V auf 5V für den 
ADC.
Letztendlich wird es der Einfachheit halber vermutlich doch auf das 
kleine Board hinauslaufen. Dann klebe ich halt noch einen kleinen 
Kühlkörper oben drauf.

von Nick S. (c0re)


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Hans Klain schrieb:
> Karl schrieb:
>> Von 12V auf 9V mit einem Linearregler sind 75% Wirkungsgrad, 25% werden
>> in Wärme verbraten.
>
> Das ist natürlich nicht schön.
> Wäre es realistisch, dass über PWM (entsprechend geglättet) mit einem µC
> einfach mit einer entsprechend hohen Frequenz (bei 16MHz bis zu 5.3MHz,
>[...]
> ADC.
> Letztendlich wird es der Einfachheit halber vermutlich doch auf das
> kleine Board hinauslaufen. Dann klebe ich halt noch einen kleinen
> Kühlkörper oben drauf.

JA -> LM2596

von Jörg R. (solar77)


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Karl schrieb:
> Egal also ob Du einen Linearregler wie 78S09 nimmst...

Der 78S09 ist ein „normaler“ Linearregler mit hohem Dropout. Der scheint 
mir ungeeignet. Der LM1085 hat bei 2 Ampere ein Dropout von knapp über 1 
Volt.


Karl schrieb:
> Von 12V auf 9V mit einem Linearregler sind 75% Wirkungsgrad, 25% werden
> in Wärme verbraten.

Der Wert wird leider noch schlechter wenn der Akku voll und in gutem 
Zustand ist. Dann kann er Anfangs auch um die 13 Volt und auch knapp 
darüber haben. Vor allem dann wenn er eine relativ hohe Kapazität hat.
Nur, darüber weiß man nix, genauso wenig ob die Schaltung wirklich 9 
Volt braucht. Vielleicht reichen auch 8 Volt oder noch weniger.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Hans Klain schrieb:
> Dann klebe ich halt noch einen kleinen Kühlkörper oben drauf.

Klein ist relativ. Bei 12 Volt Uin verbrätst du 6 Watt, bei 13 Volt 8 
Watt, ausgehend von 2 Ampere Laststrom. Da reicht ein Fingerkühlkörper 
nicht mehr aus.

von (prx) A. K. (prx)


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Karl schrieb:
> Der LM2596 bringt bei diesen Verhältnissen (12V auf 9V) auch nicht mehr
> als 75%.

Der oben verlinkte MPS1584 hat gegenüber dem LM2596 einen wesentlich 
höheren Wirkungsgrad.

: Bearbeitet durch User
von Karl (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Der 78S09 ist ein „normaler“ Linearregler mit hohem Dropout.

Ja, das stimmt. Bei einem Akku, der auch auf 11.5V gehen kann, wenn 
wirklich 12V gezogen werden und vielleicht noch eine Verpolschutzdiode 
in Reihe kommt ist der grenzwertig.

Ideal wäre hier sowas wie der LT3086, der hat auch 
Unterspannungsabschaltung und eine einstellbare Strombegrenzung. Ist 
halt preisintensiv.

Nick S. schrieb:
> Wo steht denn bitte das?

Erfahrung. Der hat ja nicht nur die 1.5V Dropout, sondern auch die 
Verluste an der Diode und vor allem an dieser "winzigen" Drossel. 
Meistens werden bei diesen Chinakrachern die Drosseln heisser als die 
Regler selbst.

Hans Klain schrieb:
> Dann klebe ich halt noch einen kleinen
> Kühlkörper oben drauf.

Nicht drauf. Drunter. Die Wärme wird über die Lötfahne und die Platine 
abgeleitet. Das sind übrigens 3-4W bei 2A, das ist kein "kleiner" 
Kühlkörper mehr.

Probier es halt aus. Bei den Preisen kannst Du kaum was falschmachen, 
dafür bekommst Du hier nichtmal den Regler einzeln.

von Jörg R. (solar77)


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Karl schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Der 78S09 ist ein „normaler“ Linearregler mit hohem Dropout.
>
> Ja, das stimmt. Bei einem Akku, der auch auf 11.5V gehen kann, wenn
> wirklich 12V gezogen werden und vielleicht noch eine Verpolschutzdiode
> in Reihe kommt ist der grenzwertig.

Der Akku kann sogar bis auf 10,5 Volt runtergehen, was ich allerdings 
vermeiden würde.


Karl schrieb:
> Ideal wäre hier sowas wie der LT3086, der hat auch
> Unterspannungsabschaltung und eine einstellbare Strombegrenzung. Ist
> halt preisintensiv.

Den reizt Du mit 2 Ampere aber schon voll aus. 100mA Luft bleibt zwar 
noch, aber so grenzwertig würde ich ihn nicht betreiben.


Karl schrieb:
> Egal also ob Du einen Linearregler wie 78S09..

Der ist bei 2 Ampere auch am Limit.

von Karl (Gast)


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A. K. schrieb:
> Der oben verlinkte MPS1584 hat gegenüber dem LM2596 einen wesentlich
> höheren Wirkungsgrad.

MP1584?

Und eine einstellbare Unterspannungsabschaltung. Ist die auf dem Board 
erreichbar? Dann wäre der ideal.

von Hans Klain (Gast)


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Was haltet ihr denn sonst von einem XL4015E1?
Der hält angeblich bis zu 5A und 75W aus (allerdings wieder nur Angaben 
von Ebay und Amazon).
Zu dem LT3086 finde ich keinerlei Board und bei Mouser ist der mit über 
6€ dann bereits teurer als die ganzen anderen Boards.
Wenn mir die Boards abkokeln, werde ich aber vllt. darauf zurückgreifen. 
Danke.
Ja, es sind ca. 13.1V, wenn der Akku vollgeladen ist.
Die Kapazität beträgt 7.2Ah.

von Karl (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Der Akku kann sogar bis auf 10,5 Volt runtergehen, was ich allerdings
> vermeiden würde.

Oh, ich hatte letztens einen, der ist auf 2V runtergegangen. Über 
unzulässige Betriebsbereiche müssen wir jetzt nicht reden, oder?

Jörg R. schrieb:
> Den reizt Du mit 2 Ampere aber schon voll aus. 100mA Luft bleibt zwar
> noch, aber so grenzwertig würde ich ihn nicht betreiben.

Da wir über die nachfolgende Schaltung nichts wissen: Mitunter ist eine 
Strombegrenzung auf 2A sinnvoller als zuzulassen, dass der Schaltregler 
da kurzzeitig 5A reinbläst.

Wir wissen es nicht...

von Jörg R. (solar77)


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Karl schrieb:
> Über unzulässige Betriebsbereiche müssen wir jetzt nicht reden, oder?

Für den TO ist es vielleicht interessant. 10,5 Volt sind auch noch 
zulässig, aber nicht erstrebenswert? Bleiakkus würde ich auf Dauer nicht 
mal unter 50% ihrer Kapazität entladen.

von (prx) A. K. (prx)


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Karl schrieb:
> MP1584?

Ja, Tippfehler. 
Beitrag "Re: 12V auf 9V/2A"

> Und eine einstellbare Unterspannungsabschaltung. Ist die auf dem Board
> erreichbar? Dann wäre der ideal.

Der Enable-Pin des MP1584 hat einen Schwellwert mit erheblicher 
Hysterese und ist daher direkt für eine Unterspannungabschaltung per 
Spannungsteiler geeignet. Was das Modul draus macht weiss ich nicht.

von Jörg R. (solar77)


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Karl schrieb:
> Mitunter ist eine Strombegrenzung auf 2A sinnvoller als zuzulassen, dass
> der Schaltregler da kurzzeitig 5A reinbläst.

Dann hätte die Schaltung aber ein Problem wenn sie anstatt 2 Ampere 5 
Ampere aufnimmt.

Ich würde Regler nicht am Limit betreiben.

von Karl (Gast)


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A. K. schrieb:
> Der Enable-Pin des MP1584 hat einen Schwellwert mit erheblicher
> Hysterese und ist daher direkt für eine Unterspannungabschaltung per
> Spannungsteiler geeignet. Was das Modul draus macht weiss ich nicht.

Ich dachte Du hast diese Module vielleicht schonmal verwendet.

Würde ja reichen, wenn man die Schaltschwelle von 4.5V auf 11V 
hochsetzen kann, indem man einen der Widerstände austauscht.

von (prx) A. K. (prx)


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Karl schrieb:
> Ich dachte Du hast diese Module vielleicht schonmal verwendet.

A. K. schrieb:
> Obs was taugt weiss ich nicht

Auf ebay gibts das Modul mit grosser Bildauflösung. Umbauen sollte kein 
Problem sein.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Karl schrieb:
> Würde ja reichen, wenn man die Schaltschwelle von 4.5V auf 11V
> hochsetzen kann, indem man einen der Widerstände austauscht.

Die 4,5V sind keine Schaltschwelle, sondern die untere Grenze des 
Betriebsbereichs des Chips laut Datasheet. Der Chip selbst schaltet von 
sich aus fest bei ca 3,0V ab.

Der EN Pin schaltet bei 1,2V ab und bei 1,5V wieder ein. Eine 
Schaltschwelle für z.B. 11V aus und 13,75V ein erfordert nur 2 
Widerstände als Spannungsteiler. Dazu muss das Modul etwas umgebaut 
werden.

: Bearbeitet durch User
von Hans Klain (Gast)


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In der nachfolgenden Schaltung sind unter anderem Motoren vorhanden. Die 
können unter Last schon ordentlich Leistung fordern.
Ich habe aber auch gerade noch einmal nachgemessen: die 2A können bei 
sehr starker Belastung auch kurzzeitig überschritten werden.
Deswegen würde ich lieber auf ein Modul zurückgreifen, das min. 3A 
verträgt.
Da habe ich den oben erwähnten XL4015E1 gefunden, der kann 5A ab, oder 
tatsächlich das MP1584, das natürlich schon näher an der Grenze ist. 
Weiß denn irgendjemand, wie sich die beiden oben genannten Module bei 
plötzlich auftretender Last verhalten?
Die Spannung kann zwar kurzzeitig auf 7.5V herunterfallen, aber bei 
einer niedrigeren Spannung wird sich der µC resetten. Und ich brauche, 
denke ich, nicht zu sagen, dass das ungünstig ist.

A. K. schrieb:
> Dazu muss das Modul etwas umgebaut
> werden.

Ich habe prinzipiell keinerlei Probleme mit Umbauen. Mein Problem ist 
nur, dass ich für SMD oftmals ein wenig zu zittrig bin. Wohin meinst du 
denn die Widerstände?

Beitrag #5373069 wurde vom Autor gelöscht.
von (prx) A. K. (prx)


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Mit aller Vorsicht: So wie ich das Bild auf ebay interpretiere, ist der
EN-Pin (2) auf dem Modul offen gelassen (zulässig, schwacher 1µA 
Pullup). 2 passende Widerstände (oder ein Poti) am Pin, als 
Spannungsteiler zwischen Vin und GND, führt dann zur Abschaltung bei 
Unterspannung an Vin. Du musst dazu nur per Kabel an den EN-Pin 
rankommen.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Hans Klain schrieb:
> Weiß denn irgendjemand, wie sich die beiden oben genannten Module bei
> plötzlich auftretender Last verhalten?

Überlastung führt beim MP1584 zu einem Spannungseinbruch am Ausgang des 
Moduls. Der Chip selbst hat eine Strombegrenzung.

von (prx) A. K. (prx)


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Hans Klain schrieb:
> Die Spannung kann zwar kurzzeitig auf 7.5V herunterfallen, aber bei
> einer niedrigeren Spannung wird sich der µC resetten.

Eine Option wäre, den µC getrennt vom Motor über einem separaten Regler 
aus Vin zu versorgen. Für die paar mA tuts vielleicht auch ein einfacher 
linearer Regler, der nicht abgeschaltet wird.

von Karl (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Da habe ich den oben erwähnten XL4015E1 gefunden, der kann 5A ab

Wieviel der Wandler liefern kann hängt nicht nur vom XL ab, sondern auch 
von der Bestückung.

Wenn da eine 3A Diode und eine Spule darauf ist, die bei 1.5A in die 
Sättigung geht nützt es Dir nichts, wenn der XL 5A kann. Die Module bei 
alibaba oder ebay sehen in dieser Hinsicht nicht vertrauenswürdig aus.

Auch hängt es von den Spannungsverhältnissen ab. Wenn der Wandler von 
24V auf 9V regeln muss, schaltet der Transistor 38% der Zeit durch, bei 
12V auf 9V schaltet er 75%. Dementsprechend höher ist die 
Verlustleistung.

Bevor Du feststellst, dass Du noch mehr Strom brauchst, solltest Du 
vielleicht sehen, ab Du die Stromaufnahme reduzieren kannst. Eventuell 
lassen sich die Motoren direkt aus dem Akku betreiben, und die 
Steuerschaltung über den Spannungswandler.

von Hans Klain (Gast)


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Karl schrieb:
> Hans Klain schrieb:
>> Da habe ich den oben erwähnten XL4015E1 gefunden, der kann 5A ab
>
> Wieviel der Wandler liefern kann hängt nicht nur vom XL ab, sondern auch
> von der Bestückung.
>
> Wenn da eine 3A Diode und eine Spule darauf ist, die bei 1.5A in die
> Sättigung geht nützt es Dir nichts, wenn der XL 5A kann. Die Module bei
> alibaba oder ebay sehen in dieser Hinsicht nicht vertrauenswürdig aus.

Wenn die schreiben, dass das Board 5A verträgt, dann kann ich das 
eigentlich nur hoffen. Aber du hast Recht, darauf vertrauen kann man 
eigentlich nicht.

A. K. schrieb:
> Hans Klain schrieb:
>> Die Spannung kann zwar kurzzeitig auf 7.5V herunterfallen, aber bei
>> einer niedrigeren Spannung wird sich der µC resetten.
>
> Eine Option wäre, den µC getrennt vom Motor über einem separaten Regler
> aus Vin zu versorgen. Für die paar mA tuts vielleicht auch ein einfacher
> linearer Regler, der nicht abgeschaltet wird.

Das wäre tatsächlich eine Überlegung. Wobei in den verwendeten 
L298N-Modulen bereits ein Spannungsregler drinnen ist, der 5V ausgibt.

Ich werde jetzt einmal je eines von den beiden Modulen bestellen und 
einmal sehen. So etwas kann man schließlich auch immer wieder einmal 
gebrauchen.

Karl schrieb:
> Bevor Du feststellst, dass Du noch mehr Strom brauchst, solltest Du
> vielleicht sehen, ab Du die Stromaufnahme reduzieren kannst. Eventuell
> lassen sich die Motoren direkt aus dem Akku betreiben, und die
> Steuerschaltung über den Spannungswandler.

Du meinst, dass ich die Motoren direkt an 12V anschließe?
Müsste ich ausprobieren, ob die da nicht zu heiß werden. Ausgelegt sind 
die nur für 9V. Aber durch die L298N-Treiber sinkt die Ausgangsspannung 
dann noch einmal um ca. 2V (müsste ich einmal nachmessen).
Wobei ich über PWM dann natürlich auch noch einmal die Geschwindigkeit 
drosseln könnte. Das führt aber dann wiederum zu höherer Verlustleistung 
-> größerer Wärme.
Vermutlich sonst einfach einmal ausprobieren.

Danke euch allen für eure Hilfe!

von Karl (Gast)


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Wenn Du uns verraten könntest, was das für ein Board ist...

Wenn die über einen L298 gesteuert werden, ist sehr wahrscheinlich, dass 
Du die direkt an dem Akku betreiben kannst. Der L298 kann bis 36V. Bei 
Motoren ist die Spannungsangabe die für die Nenndrehzahl. Viel 
entscheidender ist die Leistungsaufnahme, und die wird bestimmt durch 
die Last.

von m.n. (Gast)


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Wenn man die endgültige Anwendung kennen würde, bräuchte man sich mit 
der eigentlichen Frage des TO wohl garnicht zu beschäftigen.
Die 9 V sollen wohl nur deshalb erzeugt werden, weil DC-Motore damit 
betrieben werden sollen. Werden jedoch L298 als Treiber verwendet, sinkt 
die 12 V Versorgungsspannung schon dadurch auf 9 V. Energieefizient ist 
das nicht, und die L298 werden schön warm.

Mein Vorschlag: der µC bekommt seine separate Versorgungsspannung und 
steuert die Motore per PWM, wobei Anfahrtsrampen einen zu hohen 
Spitzenstrom vermeiden. Ferner überwacht der µC den Motorstrom 
(Überlast) und die Akkuspannung. Damit sind die notwendigen 
Schutzfunktionen erledigt.
Um Verluste bei der Ansteuerung der Motore zu minimieren, werden 
niederohmige Treiber (zum Beispiel L6203) verwendet.

Die L298 läßt man unter der Grabplatte ruhen oder versorgt sie einmalig 
mit 230 VAC und erspart sich somit das lange Warten auf Himmelfahrt ;-)

von Hans Klain (Gast)


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Karl schrieb:
> Wenn Du uns verraten könntest, was das für ein Board ist...

Welches Board meinst du gerade?

m.n. schrieb:
> Die 9 V sollen wohl nur deshalb erzeugt werden, weil DC-Motore damit
> betrieben werden sollen. Werden jedoch L298 als Treiber verwendet, sinkt
> die 12 V Versorgungsspannung schon dadurch auf 9 V. Energieefizient ist
> das nicht, und die L298 werden schön warm.

Richtig, es werden 4 DC-Motoren damit betrieben, jeweils mit einer 
Nennspannung von max. 9V.
Allerdings sinkt von 12V die Versorgungsspannung durch den L298N "nur" 
auf 10.6V.
Tatsächlich hast du vermutlich recht, dass die L298N nicht optimal sind. 
Diese habe ich tatsächlich eigentlich nur genommen, weil es diese 
bereits fertig mit Kühlkörper, etc. auf einem Board gab.
Der einzige Nachteil bei dem L6023 ist wohl, dass ich davon 4 Stück 
brauche (L298N brauche ich nur 2, weil Dual) und die Dinger nicht gerade 
günstig sind. Aber gut, in irgendeinen sauren Apfel muss ich wohl 
beißen.
Ist die Ansteuerung denn im Vergleich zum L298N identisch? Verträgt der 
denn auch die 11V, auf die der Bleiakku ja abfallen kann? Weil im 
Datasheet steht min. 12V.

von m.n. (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Ist die Ansteuerung denn im Vergleich zum L298N identisch? Verträgt der
> denn auch die 11V, auf die der Bleiakku ja abfallen kann? Weil im
> Datasheet steht min. 12V.

Oh, ich hatte 9 V in Erinnerung. Für 'nur' 12 V gibt sicherlich andere 
Treiber (Infineon, KFZ-Bereich), die klein und günstig sind. Vielleicht 
hat hier jemand den passenden Tipp oder Du suchst selber nach H-Brücken.

Hans Klain schrieb:
> Richtig, es werden 4 DC-Motoren damit betrieben, jeweils mit einer
> Nennspannung von max. 9V.

Alle auch bidirektional? Andernfalls würde 1/2 H-Brücke pro Motor 
reichen.

von m.n. (Gast)


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Zum L6203: ich habe ein Datenblatt von Juli/1997. Dort findet sich die 
Abb. 20, mir der der Betrieb für 9 - 18 V gezeigt wird. Dabei wird Vref 
aus Vs abgeleitet.

von Karl (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Richtig, es werden 4 DC-Motoren damit betrieben, jeweils mit einer
> Nennspannung von max. 9V.

Nochmal: Die Nennspannung ist bei DC-Motoren die Auslegungsspannung, bei 
der die angegebene Nenndrehzahl im Leerlauf erreicht wird.

Du kannst 9V Motoren an 12V betreiben, sie laufen dann halt 33% 
schneller. Ob sie das länger aushalten sagt Dir die maximale Drehzahl.

Kaputt geht ein Motor nicht durch höhere Spannung (230V an 12V Motor ist 
damit nicht gemeint), sondern durch höheren Verschleiss bei zu hoher 
Drehzahl oder durch Überlastung bei zu hoher Dauerlast.

Wenn Du da L298 verbaut hast werden die ja einen Sinn haben: 
Drehzahlregelung, Sanftanlauf, also irgendwas mit PWM. Damit regelt sich 
die Motorspannung eh auf die für die Drehzahl nötige gemittelte Spannung 
ein.

Und: Bei höherer Spannung und PWM sind die Verluste nicht höher, sondern 
geringer, weil der Spannungsabfall über dem Treiber gleich bleibt, aber 
nur für einen Teil der Zeit erfolgt.

von MaWin (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Richtig, es werden 4 DC-Motoren damit betrieben, jeweils mit einer
> Nennspannung von max. 9V.
> Allerdings sinkt von 12V die Versorgungsspannung durch den L298N "nur"
> auf 10.6V.
> Tatsächlich hast du vermutlich recht, dass die L298N nicht optimal sind.
> Diese habe ich tatsächlich eigentlich nur genommen, weil es diese
> bereits fertig mit Kühlkörper, etc. auf einem Board gab.

Nun, die '10.6V' sind eher 9.2V und passen gut zum Motor. Die Frage ist 
eher, ob der Strom reicht, denn für die Elektfinik an Motoren zählt 
nichg der zulässige Dauerstom, sondern der Ankaufszrom der durchaus 10x 
grösser sein kann.

Ob deine Motoren wirklich nur für 50mA Dauerstrom gedacht sind ?

von Hans Klain (Gast)


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m.n. schrieb:
> Alle auch bidirektional? Andernfalls würde 1/2 H-Brücke pro Motor
> reichen.

Alle auch bidirektional. Deswegen habe ich mich ja auch für eine 
Dual-Bridge entschieden.

m.n. schrieb:
> Zum L6203: ich habe ein Datenblatt von Juli/1997. Dort findet sich
> die
> Abb. 20, mir der der Betrieb für 9 - 18 V gezeigt wird. Dabei wird Vref
> aus Vs abgeleitet.

Tatsächlich, gerade auch gefunden. Danke, ich sehe es mir einmal an.
Allerdings schaue ich mich zuvor noch nach anderen (etwas billigeren) 
um.

MaWin schrieb:
> Hans Klain schrieb:
>> Richtig, es werden 4 DC-Motoren damit betrieben, jeweils mit einer
>> Nennspannung von max. 9V.
>> Allerdings sinkt von 12V die Versorgungsspannung durch den L298N "nur"
>> auf 10.6V.
>> Tatsächlich hast du vermutlich recht, dass die L298N nicht optimal sind.
>> Diese habe ich tatsächlich eigentlich nur genommen, weil es diese
>> bereits fertig mit Kühlkörper, etc. auf einem Board gab.
>
> Nun, die '10.6V' sind eher 9.2V und passen gut zum Motor. Die Frage ist
> eher, ob der Strom reicht, denn für die Elektfinik an Motoren zählt
> nichg der zulässige Dauerstom, sondern der Ankaufszrom der durchaus 10x
> grösser sein kann.
>
> Ob deine Motoren wirklich nur für 50mA Dauerstrom gedacht sind ?

Was soll heißen "sind eher 9.2V"?
Ich habe die 10.6V nachgemessen. Ja, der Anlaufstrom ist natürlich ein 
Vielfaches höher. Aber irgendwie überleben es zumindest die L298N 
trotzdem. Ich hatte am Anfang aber auch Bedenken. Wobei die 2A an 
normaler Last natürlich alle 4 Motoren zusammen sind. An jeder 
Dual-Bridge hängen aber - wie der Name sagt - nur zwei Motoren.

Karl schrieb:
> Hans Klain schrieb:
>> Richtig, es werden 4 DC-Motoren damit betrieben, jeweils mit einer
>> Nennspannung von max. 9V.
>
> Nochmal: Die Nennspannung ist bei DC-Motoren die Auslegungsspannung, bei
> der die angegebene Nenndrehzahl im Leerlauf erreicht wird.
>
> Du kannst 9V Motoren an 12V betreiben, sie laufen dann halt 33%
> schneller. Ob sie das länger aushalten sagt Dir die maximale Drehzahl.
>
> Kaputt geht ein Motor nicht durch höhere Spannung (230V an 12V Motor ist
> damit nicht gemeint), sondern durch höheren Verschleiss bei zu hoher
> Drehzahl oder durch Überlastung bei zu hoher Dauerlast.
>
> Wenn Du da L298 verbaut hast werden die ja einen Sinn haben:
> Drehzahlregelung, Sanftanlauf, also irgendwas mit PWM. Damit regelt sich
> die Motorspannung eh auf die für die Drehzahl nötige gemittelte Spannung
> ein.
>
> Und: Bei höherer Spannung und PWM sind die Verluste nicht höher, sondern
> geringer, weil der Spannungsabfall über dem Treiber gleich bleibt, aber
> nur für einen Teil der Zeit erfolgt.

Ja, ihr habt mich ja schon überredet.
Dann werde ich die L298N direkt an die 12V anschließen und vllt. noch 
mit einem kleinen µC eine Anzeige dazumachen.

Ein Danke euch allen für eure Antworten.

von m.n. (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Dann werde ich die L298N direkt an die 12V anschließen

Dazu muß ich Dich zitieren:
"zu viel verschwendete Energie, soll ja möglichst lange halten"

Hans Klain schrieb:
> Wobei die 2A an
> normaler Last natürlich alle 4 Motoren zusammen sind.

Dann ginge auch jeweils ein L6202 o.ä..

von Hans Klain (Gast)


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Ich sagte das, weil ich die L298N bereits hier habe und das dann 
übergangsweise so machen werde.
Die werden dann aber wohl ausgetauscht werden.

Die L6202/L6203 sind nur nicht ganz günstig, wenn man davon 4 braucht.
Gibt es da sonst noch preiswertere Modelle, die ähnlich verlustarm 
arbeiten?
Ansonsten werde ich wohl letztendlich doch darauf zurückgreifen müssen.

von Karl (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Die werden dann aber wohl ausgetauscht werden.

Ach komm, lass Dich nicht verrückt machen. Die L298 sind gute alte 
bewährte Arbeitstiere und für Deinen Zweck wahrscheinlich völlig 
ausreichend.

Brauchst Du nun eigentlich die PWM, oder sollen die Motoren nur im 
vorwärts-stopp-rückwärts-Betrieb laufen? Und wie hoch wäre die PWM dann?

von Hans Klain (Gast)


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Karl schrieb:
> Ach komm, lass Dich nicht verrückt machen. Die L298 sind gute alte
> bewährte Arbeitstiere und für Deinen Zweck wahrscheinlich völlig
> ausreichend.

Ich werde es jetzt testen und in einem Testdurchlauf dann auch einmal 
sehen, wie lange der Akku tatsächlich durchhält.
Was würdet ihr denn sagen, bis wohin ich den Akku immer max. entladen 
sollte? 11V?

Karl schrieb:
> Und wie hoch wäre die PWM dann?

Wenn du die Frequenz meinst: wohl ca. 62kHz.
Wenn du die Bitbreite meinst: 8-bit.
Oder was meinst du?
Und ja, die Motoren sollen über PWM angesteuert werden.

von Karl (Gast)


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Hans Klain schrieb:
> Wenn du die Frequenz meinst: wohl ca. 62kHz.

Der Arduino schafft 62kHz zwar im Fast-PWM-Mode bei 16MHz, aber sinnvoll 
ist das nicht, zu hohe Verluste an den Treibern. Ich weiss jetzt nicht 
was der L298 so kann, aber selbst der L6203 ist mit 30kHz schon gut 
bedient.

Phase-Correct PWM ist besser für die Motorsteuerung, könnte sonst zu 
Störgeräuschen beim Ändern kommen.

Und: Diese hohen Frequenzen gehen nur mit geeigneten Motoren, z.B. den 
eisenlosen Faulhaber-Glockenankermotoren. Bei Motoren mit Eisenanker 
kann es sein, dass die Induktivität einen Stromfluss wirksam verhindert 
und die Motoren keine Leistung bringen.

von m.n. (Gast)


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Karl schrieb:
> Ich weiss jetzt nicht
> was der L298 so kann,

Das hat sich vorher aber ganz anders angehört:

Karl schrieb:
> Die L298 sind gute alte
> bewährte Arbeitstiere

Hans Klain schrieb:
> Wenn du die Frequenz meinst: wohl ca. 62kHz.

Das ist unnötig hoch. 15 - 16 kHz reichen, damit es nicht mehr nervt.
Welchen µC verwendest Du denn und steuert dieser alle vier Motore?

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