Hallo liebe Foren-Mitglieder, Ich bin der Stefan, 28 Jahre und hab eine Ausbildung als Elektiker. Momentan arbeite ich im Service in der Industrie, nehm Industrieanlagen in Betrieb und programmiere S7 Steuerungen in AWL. Wie ihr seht bin ich mit der Elektronik nicht ganz so bewandert und habt bitte ein wenig Rücksicht mit mir. Auf Grund der aktuellen Corona Lage kann ich nicht zum arbeiten und ich hab mal wieder mein AVR Entwicklungsboard raus gesucht :-) Ich kenn mein defizit im Bereich der Elektronik und möchte jetzt dagegen was tun! Zu meinem Vorhaben: Als Projekt hab ich mir ein Spielwürfel (12x12cm) für meinen Sohn vorgestellt. Der Würfel selbst wird von mir im 3D Drucker erstellt. Es befinden sich dabei einige Taster und Schalter auf der Seite und ein 2x16 LCD Display auf der Oberseite. Das Programm und die Schaltung für den Controller hab ich glaub soweit fertig. Der Verbrauch der Schaltung müsste zwischen 150 - 200mA liegen und auf Grund des LCD sollten 5V anliegen. Mein Problem ist jetzt die Versorgung dieser kompletten Steuerung. Ich hab mir vorgestellt im inneren des Würfels einen Akku zu plazieren und diesen über ein externes 12V DC Netzteil zu laden. Dieses Netzteil verwenden wir momentan für eine Musik Box und möchten eigentlich kein weiteres herum liegen haben. Ich hab mich im Forum umgesehen und konnte einige Lösungsansätze finden. Als Akku hätte ich eine LiIon Zelle gewählt. Und nun zu meinem Problem, ich kenn mich mit Akkus nicht aus und bin mir nicht sicher ob meine Vorstellung richtig ist. Ich würde nach der Ladebuchse einen Step-Down Converter auf 5V einsetzen der wieder mit einem Lademodul (für Lithium Akkus) verbunden ist. Am Akku einen Step-Up Converter auf 5V Ausgang um die restliche Schaltung zu versorgen. Dann fehlt noch ein PMIC zum Schutz der Zelle auf Tiefent- und Überladung oder? Es gibt im Internet sehr viele fertige Platinen und Schaltungen. Ich könnte natürlich auf solche fertigen Schaltung zurück greifen, möchte aber dennoch die Schaltungen dahinter verstehen und den Grund warum man speziell diese verwenden sollte. Ich hoffe ich nerv euch mit dem langen Beitrag nicht und ihr könnt mir ein wenig helfen. Leider hab ich keinen im Bekanntenkreis der mir solche Fragen beantworten und unter die Arme greifen könnte. Könnt ihr mir noch vielleicht noch einen Experimentierkasten für Elektronik empfehlen? Ich möchte mich in das Thema einfach besser einarbeiten. Folgendes hätte ich bei Pollin gefunden: https://www.pollin.de/p/lernpaket-elektronische-schaltungen-selbst-entwickeln-und-aufbauen-880167 Viele Grüße Stefan
Stefan schrieb: > Ich hab mir vorgestellt im inneren des Würfels einen Akku zu plazieren > und diesen über ein externes 12V DC Netzteil zu laden. 12x12x12cm sind ja viel Platz. Kaufe dir eine USB PowerBank Akkubox, da ist alles mit dabei, Steckernetzteil, Ladeschaltnug, Akkus, Spannungswandler auf 5V, und bau dir ein, ggf. vorher aus ihrem Gehäuse pellen. So was in der Art https://www.pearl.de/a-NX4808-1420.shtml
Der Klassiker wären 4 NiMh Zellen, die man zum Aufladen heraus nimmt. Da entfällt der Spannungsregler. AVR Mikrocontroller kann man sehr gut direkt an Litium Zellen hängen. Die sind mit billigen Fertigmodulen auch einfach zu laden. Dein Display wird sehr wahrscheinlich auch direkt am Akku funktionieren, wenn du an den Kontrasteinang eine negative Spannung anlegst. Diese kannst du mit einem Timer vom AVR erzeugen, siehe http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%203.pdf Kapitel 11.7. Du musst nur darauf achten, dass dein LCD entweder ohne Beleuchtung auskommt oder mit einer LED bestückt ist, die nicht mehr als 3 Volt benötigt. Weiss und Blau kommen daher vohl nicht in Farge, aber rot und gelb gehen. > Könnt ihr mir noch vielleicht noch einen Experimentierkasten > für Elektronik empfehlen? Leider nicht. Ich habe mir drei Stück von Franzis angesehen. Einer davon hatte unpassende Bauteile, so dass die Experimente zur Hälfte (!) nicht funktionierten. Bei allen dreien fehlten Erklärung, wie die Schaltungen funktionieren. Aber gut bebildert waren sie alle - immerhin. Stelle Dir selbst einen Experimentierkasten zusammen. Auf der Seite http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch findest du alle drei PDF der Reihe. Am Ende vom ersten und dritten Band sind Listen von Bauteilen, die kannst du kaufen. Dann hast du deinen Experimentierkasten. Außerdem gibt es bei Amazon/Aliexpress sehr preiswerte Starter Kits für Experimente mit Arduino. Die sind auch nicht schlecht - aber völlig undokumentiert. Da musst du selbst herausfinden, wie die Teile funktionieren. Was kein Problem ist, weil da ganz normale Sachen drin sind, zu denen es reichlich Doku im Internet gibt.
Stefan schrieb: > Es gibt im Internet sehr viele fertige Platinen und Schaltungen. > Ich könnte natürlich auf solche fertigen Schaltung zurück greifen, > möchte aber dennoch die Schaltungen dahinter verstehen und den Grund > warum man speziell diese verwenden sollte. Nimm das Innenleben einer Powerbank. Da ist alles drin, was Du suchst, Ladeelektronik, StepUp, Tiefentladeschutz und es gibt welche mit 12V-Eingang zum Laden. Wenn Du Dir die Platine ansiehst und die IC-Bezeichnungen bei Google einwirfst, bekommst Du Datenblätter und kannst die Funktion verstehen.
Hallo, mögliches Beispiel: https://www.amazon.de/Battery-Shield-Micro-USB-Raspberry-Arduino/dp/B07B2JSXQG/ref=sr_1_13?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&dchild=1&keywords=liio+18650+arduino&qid=1587539839&sr=8-13 Gibt es in diversen Versionen. evtl. eben etwas Umbau bei den USB-Buchsen, die brauchst Du ja nicht. StepDown zum Beispiel: https://www.amazon.de/DaoRier-LM2596S-Converter-Verstellbarer-Stromversorgung-Blau-x-1/dp/B06XYDNM77/ref=alp_dpwidget_a_w_?th=1&psc=1&smid=A2G5L8CEUOQFTO Gruß aus Berlin Michael
Stefan schrieb: > 2x16 LCD Display auf der Oberseite. Wozu soll das gut sein, um sich die Augen zu verderben? Ein Würfel hat typisch 7 LEDs. Beim Drücken der Taste erwacht er aus Power-Down. Bei Loslassen wird durch die Drückzeit eine echte Zufallszahl erzeugt und der Würfel rollt langsam aus, bis diese Zahl erscheint. Nach einiger Zeit geht er wieder in Power-Down. Da dann <1µA fließen, halten 2* alkalische AA praktisch ewig. Akkus sind ungünstig, die entladen sich zu schnell selber. Ich hatte das mal mit einem AT89C2051 aufgebaut und in C programmiert.
Peter D. schrieb: > Ein Würfel hat typisch 7 LEDs. Sieh Dich mal um, es gibt Spele bei denen werden auch 4,8,10,20 und sogar 100 seitige Würfel verwendet. Da reichen die 7 LEDs mal grade bei binärer Zählung.
Vielen Dank für die vielen hilfreichen Antworten! Auf die Powerbank hätte ich auch kommen können... Man verrennt sich gern in komplizierte Lösungen. Danke auch für die direkten Links, da kann ich mich gleich mal bei der Bestellung daran orientieren. Sehe ich richtig, dass der Lösungsansatz von mir gestern gar nicht so falsch war? Würdet ihr bei eigenen Projekten auch auf die fertigen Platinen zurückgreifen oder sie eher selbst aufbauen? Die Preise sind ja in den meisten Fällen sehr kostengünstig. @Stefan: Vielen Dank für den Link und den Tipp mit dem Experimentierkasten! Das Buch sieht nach dem ersten überfliegen genau danach aus, was ich zurzeit benötige! Hast du diese Handbücher selbst erstellt? Zu dem Spielwürfel, es geht nicht darum nur zufällig eine Zahl für ein Würfelspiel anzuzeigen. Ich hab den verschiedenen Tasten unterschiedliche Funktionen gegeben. Es Leuchten zum Beispiel LEDs über den Tasten auf in einer Reihenfolge die gedrückt werden müssen. Ist die Kombination richtig blinken alle LEDs auf, ist es falsch ertönt der Summer. So versuche ich auf den 4 Seiten unterschiedliche Spiele zu erstellen. Diese Seiten können dann bei Bedarf ausgetauscht werden wenn es ihm zu langweilig sind.
Stefan schrieb: > Würdet ihr bei eigenen Projekten auch auf die fertigen Platinen > zurückgreifen Immer, alleine schon weil sie leichter und schneller zu bekommen sind und billiger sind. Ich würde einfach eine Powerbank von KIK, Tedi oder einem Handytürken um die Ecke nehmen.
Stefan schrieb: > Ich würde nach der Ladebuchse einen Step-Down Converter auf 5V einsetzen > der wieder mit einem Lademodul (für Lithium Akkus) verbunden ist. > Am Akku einen Step-Up Converter auf 5V Ausgang um die restliche > Schaltung zu versorgen. > Dann fehlt noch ein PMIC zum Schutz der Zelle auf Tiefent- und > Überladung oder? Grundsätzlich ist der Ansatz richtig, Es gibt auch Laderegler ICs die einen Schaltregler integriert haben. Die Beschaltung des ICs ist natürlich etwas aufwändiger da mindestens eine Induktivität noch benötigt wird, je nach Leistung und IC auch ein externer Mosfet, eine Diode, Kondensatoren... In den Datenblätterns sind häufig Beispielschaltungen und die passenden Formeln zur Auslegung der Bauteile angegeben. Diese Schaltungen nachzubauen, das Verhalten der Schaltung zu beobachten und dann Dinge zu variieren ist eine gute Möglichkeit etwas zu lernen. Die Zellen müssen vor Tiefentladung und Überladung geschützt werden. Dies kann, muss aber nicht, durch ein PMIC geschehen. Wenn das Ladegerät korrekt funktioniert regelt es die Spannung, sodass die Ladeschlusspannung nicht überschritten wird. Eine zweite unabhänige Schaltung die Überladung (und damit schlimmstenfalls ein Feuer) verhindet ist, verbessert die Sicherheit natürlich deutlich. Der Tiefentladeschutz könnte auch durch die Unterspannungsabschaltung des nachgeschalteten Spannungsreglers sichergestellt werden, sofern keine verbraucher direkt an den Akku angeschlossen sind. (Man sollte sich die Genauigkeit der Unterspannungsabschaltung und den Eingansstrom des Spannungsreglers im ausgeschalteten Zustand anschauen). Besteht der Akku aus mehreren in Reihe geschalteten Zellen sollte nicht die Gesamtspannung des Packs sondern jede Zellspannung überprüft werden. Da die Kapazität der Zellen einer gewissen Produktionsstreuung unterliegen würden sonst Zellen geringer Kapazität überladen, während Zellen mit hoher Kapazität noch nicht voll sind. Beim Entladen würden sonst die Zellen geringerer Kapazität tiefentladen, während die Zellen mit hoher Kapazität noch weiter entladen werden könnten. Damit nicht die Zelle mit der geringsten Kapazität die Leistung des gesamten Akkupacks bestimmt verwendet man Balancer. Der Balancer kann im Akkupack oder im Ladegerät verbaut sein. Man unterscheidet aktives und passives Balancing. Beim passiven Balancing wird überschüssige Energie durch einen zur Zelle parallel geschalteten Mosfet und Wiederstand "verheitzt". Beim aktiven Balancing wird die einer Zelle entzogene Energie wieder dem Batteriestack zugeführt. Das ist energieeffizienter und verringert die Verlustleistung, ist dafür aber sehr viel aufwändiger. Ob ich Schaltungen selber aufbauen oder fertige Platinen kaufen würde hängt im Wesentlichen davon ab: - wie viel KnowHow (bzw. Bereitschaft und Zeit sich das anzueignen) da ist - ob es bei dem Projekt ums Ergebnis oder den Lerneffekt geht - ob die Schaltung Sicherheitkritisch ist, Sicherheitskritische Schaltungen würde ich nur aus seriöser Quelle kaufen oder selber aufbauen und Bauteile selber berechnen (wenn ich genug KnowHow dafür habe).
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Stefan schrieb: > Der Verbrauch der Schaltung müsste zwischen 150 - 200mA liegen Die Frage bleibt natürlich, warum man dauerhaft so hohe Ströme braucht. Ich würde lieber die Stromsparoptionen des AVR ausnutzen und dafür billige Primärzellen ohne riesen Lade- und Schutzgedöns verwenden. Schaltregler und Balancer sind nicht gerade Anfängerprojekte.
Vielen Dank für eure Hilfe und danke für eure ausführlichen Antworten. Ich hab mir jetzt eine Powerbank und einen Stepdown Regler bestellt. Die nächsten Tagen geht es erst nochmal um die Konstruktion des Würfels. Ich melde mich sobald es einen neuen Stand gibt. Grüße Stefan
Stefan schrieb: > Ich hab mir jetzt eine Powerbank und einen Stepdown Regler bestellt. Wozu der Step-Down Regler?
Hallo Stefan, Sorry, für die späte Antwort. Ich hab ihn bestellt um von den 12V DC an der Ladestation auf die 5V für die Powerbank zu kommen.
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