Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromspitzen von ESP glätten (Mini Akku)


von Janis R. (jr123)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

ich arbeite an einem Projekt mit dem ESP12F-Modul. Dieses Modul soll 
dabei von einem Akku mit Strom versorgt werden. Die Ausgangsspannung des 
Akkus liegt dabei bei 4,2V bis 3,0V. Damit die Spannung konstant auf 
3,3V liegt will ich einen Buck-Boost-Converter verwenden, genauer den 
LTC3536. Das ganze Projekt soll später auf einer eigenen Platine 
platziert werden die eine Größe von 20x30mm nicht überschreiten soll.

Hier das Problem:
Beim messen des Stromverbrauchs des ESP ergab sich eine 
durchschnittliche Stromstärke von 80mA. Wenn man sich den Verlauf der 
Stromstärke jedoch im Oszilloskop anschaut, erkennt man ziemlich 
deutliche periodische Stromspitzen (siehe Bild).

Es lassen sich zwei Arten von Stromspitzen erkennen. Zwei mit einer 
Länge von etwa 50us und eine mit einer Länge von 1ms. Diese beiden Arten 
von Stromspitzen wiederholen sich in einem periodischen Zyklus von etwa 
100ms. Wichtig ist noch zu erwähnen, dass die Messungen vorgenommen 
wurden, als das ESP12F in vollem Betrieb war, das heißt konkret:

--> Das Modul verbindet sich mit dem WLAN
--> Das Modul ließt die Daten von Sensoren alle 200ms (MPU6050, 
Flex-Sensor)
--> Das Modul hostet einen Webserver
--> Das Modul sendet alle 200ms eine Antwort auf die AJAX-Anfrage der 
Website

Da der Akku einen maximalen Ausgangsstrom von 150mA hat, könnten die 
Stromspitzen von bis zu 400mA diesen ganz schön überanspruchen. Mein 
Ansatz war bisher die Stromstärke durch Kondensatoren zu glätten. Nur 
benötigt man dafür ganz schön viele oder sehr große Kondensatoren :

C = I * Δt/ΔU --> C = 0,4mA * 0,001s/0,05V = 0,008F = 8mF

Man bräuchte also Kondensatoren mit einer Kapazität von insgesamt 8mF 
damit die Spannung um maximal 50mV absinkt. Prinzipiell wäre eine 
derartige Anzahl von Kondensatoren kein Problem nur ist es für mein 
Projekt notwendig, dass die spätere Platine eine Größe von 20x30mm nicht 
überschreitet. Aktuell ist zwar noch Platz auf der Platine aber ich 
denke es ist unmöglich noch zusätzliche 8mF auf die Platine zu packen.

Meine Frage:
Wie kann ich es schaffen die auftretenden Stromspitzen in den Griff zu 
bekommen und so einen zu großen Entladestrom des Akkus zu verhindern? 
Dabei wäre es auch wichtig das die anfallenden elektrischen Komponenten 
nicht sonderlich viel Platz beanspruchen (max 15x10mm).
Falls sich jemand in diesem Bereich auskennt oder eine Idee hat, wie man 
dieses Problem mit den Stromspitzen in den Griff bekommen kann ohne 
dafür eine große Anzahl an Komponenten zu benötigen, würde ich mich über 
Tipps und Ideen sehr freuen.

Datenblätter

ESP12F-Modul:
https://ecksteinimg.de/Datasheet/AIThinker/esp8266ex_datasheet_en_v1.0.pdf

Akku:
https://ecksteinimg.de/Datasheet/ZB07006/LP402025%20150mAH%203.7V%201S1P%20A0.pdf

LTC3536:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/3536fa.pdf

von hinz (Gast)


Lesenswert?

AVX BestCap

von Modellbauer (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Da der Akku einen maximalen Ausgangsstrom von 150mA hat

Maximum Continuous Discharging Current 150mAh

Kurzzeitig 2,7 C sind nicht sooo viel.

Verwende Vcc=2,5V => weniger Akku Strom!

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Modellbauer schrieb:
> Verwende Vcc=2,5V => weniger Akku Strom!

Danke für deine Antwort. Ich verstehe nur nicht ganz was du mit 2,5V Vcc 
meinst. Das ESP12F-Modul braucht nämlich eine Spannung im Bereich von 
3,0V bis 3,6V.

von Sebastien Monn (Gast)


Lesenswert?

Salü Janis

Eine kleine Ergänzung zu deiner Berechnung:
Die Formel bezieht sich darauf, dass in dieser Zeit dein Kondensator 
nicht weiter geladen wird.
In dieser Zeit wird dein Kondensator durch die Batterie weiterhin 
versorgt. Somit kannst du eine kleinere Kapazität wählen.

Ich kann dir da keine genaue Formel nennen aber einen Vorschlag: Nimm 
mal einen Kondensator von ca. 100uF und schalte den parallel zu deinem 
Akku. Miss dann die Stromspitzen. Eventuell liefert das ein schon 
brauchbares Ergebnis.

Gruss Sebi

von Modellbauer (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Modellbauer schrieb:
>> Verwende Vcc=2,5V => weniger Akku Strom!
>
> Danke für deine Antwort. Ich verstehe nur nicht ganz was du mit 2,5V Vcc
> meinst. Das ESP12F-Modul braucht nämlich eine Spannung im Bereich von
> 3,0V bis 3,6V.

Stimmt - ich hatte nur an den esp8266 gedacht. Den hier limitierende 
Flash Speicher hab ich vergessen.

Den gibts aber auch mit 2,5V, IIRC.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Sebastien Monn schrieb:
> Nimm
> mal einen Kondensator von ca. 100uF und schalte den parallel zu deinem
> Akku. Miss dann die Stromspitzen

Hi Sebbi,

als ich die Stromspitzen mit dem Oszilloskop gemessen habe, hatte ich 
anschließend zwei Kondensatoren zwischen den Vin und den GND des 
ESP-Moduls eingebaut (war allerdings auf dem Steckbrett, also ist der 
Effekt wegen dem erhöhten Widerstand der Leitungen nicht so groß) das 
waren 100nF und 10uF. Als ich mir anschließend wieder die Kurve im 
Oszilloskop angeschaut habe, waren die kürzeren Spitzen leicht 
abgeflacht und abgerundet, aber bei der längeren Spitze war kaum eine 
Auswirkung erkennbar.

Von dem her weis nicht wie groß der Unterschied mit einem 100uF gewesen 
wäre. Weil die beiden Kondensatoren die ich dort verwendet hatte, haben 
lange nicht ausgereicht um die Spitzen zu glätten.

Grüße Janis

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Modellbauer schrieb:
> Den gibts aber auch mit 2,5V, IIRC.

Okay also meinst du es gibt eine Ausführung des ESP8266 das mit einer 
Versorgungsspannung von 2,5V zurecht kommt?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> dass die spätere Platine eine Größe von 20x30mm nicht überschreitet.
Wenn du die Anschlussdrähte länger machst, dann passen die anderen 
Bauteile alle unter den 8mF Elko... ;-)
Häh? Wie? Ach so, in der Höhe gibts auch Beschränkungen?

> nicht sonderlich viel Platz beanspruchen (max 15x10mm).
>>> um maximal 50mV
Vielleicht geht statt 50mV (das hast du ja locker schon als 
Groundbouncing) auch ein wenig mehr, dann reichen evtl. schon 4700µF wie 
beim EEUFR0J472 mit 12mm Durchmesser. Ja, aber stimmt schon: 25mm hoch.

> Beim messen des Stromverbrauchs des ESP ergab sich eine
> durchschnittliche Stromstärke von 80mA.
Dann ist ja nach kürzester Zeit schon Schluss mit dem Spaß. Denn wenn du 
den Akku mit 0,5C (statt mit den "Standard-0,2C" laut DB) entlädst, dann 
hat der eh' schon merklich weniger als 140mAh.

: Bearbeitet durch Moderator
von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay also meinst du es gibt eine Ausführung des ESP8266 das mit einer
> Versorgungsspannung von 2,5V zurecht kommt?

Das wäre keine Lösung für dein Problem, denn die Versorgungsspannung 
muss einigermaßen stabil sein. Langsame Änderungen, wie sie an einem 
ausreichend großen Akku entstehen, sind Ok. Schnelle Änderungen von 
"nur" 0,5V bringen den Chip zuverlässig zum Ausfallen.

Letztendlich führt kein Weg daran vorbei, die Stromversorgung für 
mindestens 500mA auszulegen. Alles andere ist nur gefrickel, das 
niemanden glücklich macht.

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Ich kann mir beim besten Willen nicht vorstellen, dass der Akku nur 1C 
Entladerate als maximum kann?

Gibt es einen besonderen Grund genau diesen Akku zu nehmen?

Kostet der nur 20 Cent?

https://hobbyking.com/de_de/turnigy-nano-tech-150mah-1s-25-40c-lipo-pack.html?queryID=6528254ef08309bd91aed6fbe51d33d1&objectID=77449&indexName=hbk_live_magento_de_de_products

Die 25C sind etwas übertrieben. Aber in die Fluggeräte wo der rein kommt 
sind 10C üblich.

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Von dem her weis nicht wie groß der Unterschied mit einem 100uF gewesen
> wäre. Weil die beiden Kondensatoren die ich dort verwendet hatte, haben
> lange nicht ausgereicht um die Spitzen zu glätten.

Deshalb hatte ich dir passende empfohlen.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Dieses Modul soll
> dabei von einem Akku mit Strom versorgt werden. Die Ausgangsspannung des
> Akkus liegt dabei bei 4,2V bis 3,0V. Damit die Spannung konstant auf
> 3,3V liegt will ich einen Buck-Boost-Converter verwenden, genauer den
> LTC3536.

Es kommt halt drauf an, ob der Pufferelko vor oder nach dem 
Spannungsregler ist.

hinz schrieb:
> AVX BestCap

Vor dem Spannungsregler reichen keine 3.6V, aber man kommt mit deutlich 
kleineren Kapazitäten aus, so 1000uF könnten es schon tun wenn man den 
Kondensator vom Akku durch einen kleinen Widerstand trennt, so 0.1 Ohm.

Nach dem Spannungsregler braucht man deutlich mehr Kapazität.

von Gerald K. (geku)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ich hatte ursprünglich ebenfalls Probleme mit dem Spitzenstrom des ESPs.
Beim ersten Entwurf in THT verwendete ich einen LIC mit 20F. Ohne diesen 
LIC brach die Spannung an den Li-Primarzellen ein (die Li-SOCl2 Zellen 
sind nicht in der Lage aus dem Stand 100mA zuliefern).

Im zweiten Anlauf stellte ich das Design auf SMD um und ersetzte den LIC 
durch 4x 100uF (C1 bis C4) Mehrschichtkondensatoren. Im Layout war der 
LIC nur mehr für den Notfall vorgesehen.
400uF Mehrschichtkondensatoren reichen für einen stabilen Betrieb aus.

von TUM (Gast)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich hatte ursprünglich ebenfalls Probleme mit dem Spitzenstrom des
> ESPs.
> Beim ersten Entwurf in THT verwendete ich einen LIC mit 20F. Ohne diesen
> LIC brach die Spannung an den Li-Primarzellen ein (die Li-SOCl2 Zellen
> sind nicht in der Lage aus dem Stand 100mA zuliefern).
>
> Im zweiten Anlauf stellte ich das Design auf SMD um und ersetzte den LIC
> durch 4x 100uF (C1 bis C4) Mehrschichtkondensatoren. Im Layout war der
> LIC nur mehr für den Notfall vorgesehen.
> 400uF Mehrschichtkondensatoren reichen für einen stabilen Betrieb aus.

woah die platte sieht echt cool aus

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich hatte ursprünglich ebenfalls Probleme mit dem Spitzenstrom des ESPs.

ist das ein kommerzielles Produkt?

von Gerald K. (geku)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

ACDC schrieb:
> ist das ein kommerzielles Produkt?

Nein, ist eine Notlösung, da für meine FAZ3000 kein Ersatzmaterial mehr 
zur Verfügung steht.

Beide Systeme laufen jetzt parallel, das altes System wird langsam 
abgebaut und ersetzt.

Die Melder senden über WLAN Alarmmeldungen an einen Raspberry. Dieser 
gibt die Meldungen über TELEGRAM an Smartphones weiter.

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> ACDC schrieb:
>> ist das ein kommerzielles Produkt?
>
> Nein,

Dann nimm einen anderen Akku der auch 10C kann.

von hinz (Gast)


Lesenswert?

ACDC schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> ACDC schrieb:
>>> ist das ein kommerzielles Produkt?
>>
>> Nein,
>
> Dann nimm einen anderen Akku der auch 10C kann.

Es handelt sich nicht um Akkus.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

hinz (Gast)

>> Dann nimm einen anderen Akku der auch 10C kann.

>Es handelt sich nicht um Akkus.

Naja, aber hat Primärzellen drin, die besonders wenig Strom vertragen, 
und eher für Langzeitbetrieb bei minimalem Strom gedacht sind.

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> hinz (Gast)
>
>>> Dann nimm einen anderen Akku der auch 10C kann.
>
>>Es handelt sich nicht um Akkus.
>
> Naja, aber hat Primärzellen drin, die besonders wenig Strom vertragen,
> und eher für Langzeitbetrieb bei minimalem Strom gedacht sind.

Also genau richtig für die Anwendung.

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> hinz (Gast)
>
>>> Dann nimm einen anderen Akku der auch 10C kann.
>
>>Es handelt sich nicht um Akkus.
>
> Naja, aber hat Primärzellen drin, die besonders wenig Strom vertragen,
> und eher für Langzeitbetrieb bei minimalem Strom gedacht sind.

Hab es übersehen, das der Thread übernommen wurde.

Der TE könnte einen 10C Akku nehmen.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Man bräuchte also Kondensatoren mit einer Kapazität von insgesamt 8mF
> damit die Spannung um maximal 50mV absinkt

Die Frage ist nicht nur wie groß die Kapazität sein muss, sondern auch 
wie groß der Innenwiderstand DCR ist . Der von mir verwendet LIC 
Litbium-Ionen-Kondensator besitzt maximal 250mOhm. Das bedeutet, dass 
scbon auf Grund des DCR bei 100mA 25mV am Kondensator abfallen. Bei 
400mA würden es schon 100mV sein.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Lothar M. schrieb:
> Dann ist ja nach kürzester Zeit schon Schluss mit dem Spaß

Also ich hatte bis jetzt damit gerechnet, dass der Akku bei einem 
durchschnittlichen Entladestrom von 80mA und einer Spannung von 3,7V das 
ESP etwa 2h mit Strom versorgen kann. Das wäre in diesem Fall 
ausreichend (150mAh/80mA = 1,875h)

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

ACDC schrieb:
> Gibt es einen besonderen Grund genau diesen Akku zu nehmen?

Bei dem Akku geht es auch wieder um die Größe und dieser ist mit 20x26mm 
halt sehr klein und kompakt. Ein anderer Akku wäre sicherlich eine 
Option nur sollte der von den Maßen etwa in diesem Bereich liegen.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

hinz schrieb:
> Deshalb hatte ich dir passende empfohlen.

Wäre der folgende Kondensator auch denkbar?
https://www.mouser.de/ProductDetail/KEMET/FM0H103ZF?qs=fAHHVMwC%252BbgLwC27nlTQFg%3D%3D

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> 400uF Mehrschichtkondensatoren reichen für einen stabilen Betrieb aus

Das heißt dieser Lösungsansatz wäre für meine Anwendung auch denkbar, 
nur muss ich halt den Innenwiderstand berücksichtigen und brauche 
eventuell einige mehr von diesen Mehrschichtkondensatoren?

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Deshalb hatte ich dir passende empfohlen.
>
> Wäre der folgende Kondensator auch denkbar?
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/KEMET/FM0H103ZF?qs=fAHHVMwC%252BbgLwC27nlTQFg%3D%3D

Nein, zu hoher ESR.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Letztendlich führt kein Weg daran vorbei, die Stromversorgung für
> mindestens 500mA auszulegen.

Also wäre so ein Akku rein von den elektronischen Werten denkbar:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Renata/ICP521630PM?qs=QkjX1Or4MHEeJ7xWMplNJA%3D%3D

Der hätte jetzt einen maximalen Entladestrom von 500mA. Es gibt auch 
noch einen anderen etwas kleineren der allerdings nur maximal 310mA 
kann. Wäre dieser mit ein paar Pufferkondensatoren auch denkbar?
https://www.mouser.de/ProductDetail/Renata/ICP402025PC-1?qs=WtvvTbtNXq%252BQv7inF4n3oA%3D%3D

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Ich habe 4x 100uF/6,3V verwendet.

Mouser  963-JMK325ABJ 107MM-P
Taiyo Yuden Multilayer Ceramic Capacitors MLCC - SMD/SMT 121p 6.3VDC 
100uF

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich habe 4x 100uF/6,3V verwendet.

Okay. Das heißt diese Kondensatoren könnten vermutlich auch die bei 
meinem ESP auftretenden Stromspitzen glätten?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Also wäre so ein Akku rein von den elektronischen Werten denkbar:
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Renata/ICP521630PM?qs=QkjX1Or4MHEeJ7xWMplNJA%3D%3D

Dieser Akku hat 260mOhm Innenwiderstand.  Bei 400mA fallen über 100mV 
ab.

Der Innenwiderstand nimmt mit zunehmender Entladung zu. Wird diese 
Zunahme nicht mit Konxensatoren mit kleinem DCR bzw. ESR abgefangen, 
kommt es noch vor der Entladung zu Instabilitäten

Die Kapazität liegt bei 5%  meiner Lösung mit 2x LS14500. Damit wäre ein 
Betrieb von 14 Tage möglich.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay. Das heißt diese Kondensatoren könnten vermutlich auch die bei
> meinem ESP auftretenden Stromspitzen glätten?

Einen Versuch wäre es Wert. Ich verwende allerdings einen ESP8266-01.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Der Innenwiderstand nimmt mit zunehmender Entladung zu. Wird diese
> Zunahme nicht mit Konxensatoren mit kleinem DCR bzw. ESR abgefangen,
> kommt es noch vor der Entladung zu Instabilitäten
>
> Die Kapazität liegt bei 5%  meiner Lösung mit 2x LS14500. Damit wäre ein
> Betrieb von 14 Tage möglich.

Okay. Das heißt man müsste auch bei diesem Akku noch ordentlich 
Kondensatoren verbauen, damit der Spannungsabfall durch den 
Innenwiderstand ausgeglichen wird? Aber wäre dieser Akku mit ein paar 
Kondensatoren den prinzipiell denkbar?

Die bei deinem Projekt verwendeten Akkus sind für meine Anwendung eher 
unpraktisch, da sie sehr groß sind (also auf die Bauform bezogen).

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Die bei deinem Projekt verwendeten Akkus sind für meine Anwendung eher
> unpraktisch, da sie sehr groß sind (also auf die Bauform bezogen)

Ich habe keine Akkus sondern Li-Primärzellen mit 3,7V verwendet. Da muss 
ich mich nicht um einen Tiefentladungsschutz kümmern. Mit 2x 2700mAh 
komme ich ein Jahr aus. Die Spannungsüberwachung lässt mir einen Tag 
Zeit die Batterien zu tauschen.
Das Handling wäre mir bei Akkus zu aufwendig. Ich müsste immer geladene 
Akkus verfügbar haben. Die Primärzellen haben eine sehr geringe 
Selbstentladung.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Die bei deinem Projekt verwendeten Akkus sind für meine Anwendung eher
> unpraktisch, da sie sehr groß sind (also auf die Bauform bezogen).

Welche Laufzeit sollen die Akkus bieten?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich habe keine Akkus sondern Li-Primärzellen mit 3,7V verwendet

Okay und bei den normalen Li-Ionen bzw Li-Polymere Akkus ist die 
Selbstentladung deutlich größer nehme ich an?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Welche Laufzeit sollen die Akkus bieten?

Also ich wäre grundsätzlich schon mit 2-4 Stunden zufrieden. Es geht wie 
gesagt in erster Linie um eine kleinen Bauform, die am besten nicht 
größer als die Platine selbst ist, also auch so 20x30mm.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> also auch so 20x30mm

Das ist ungefähr die Größe des Akkus. Aber Achtung, auch der Akku sollte 
die Antenne nicht abdecken.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> C = I * Δt/ΔU --> C = 0,4mA * 0,001s/0,05V = 0,008F = 8mF

Ist der Spitzenstrom nicht 400mA ?

C = I * Δt/ΔU --> C = 0,4A * 0,001s/0,05V = 8F

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> C = I * Δt/ΔU --> C = 0,4A * 0,001s/0,05V = 8F

Oh ja das stimmt die Stromstärke hat in diesem Fall natürlich die 
Einheit Ampere. Dann kommen aber für die Kapazität trotzdem 8mF raus:

0,4A * 0,001s/0,05V = 0,008F = 8mF

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Sorry, ich habe es nicht nachgerechnet, sondern nur den Schluß gezogen: 
1000x größerer Strom bedingt 1000x größere Kapazität.

: Bearbeitet durch User
von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> 1000x größerer Strom bedingt 1000x größere Kapazität.

Ich habe jetzt übrigens vor den einen etwas größeren Akku zu nehmen und 
dann mit 4 von den von dir vorgeschlagenen Kondensatoren zumindest die 
kurzen 50uF Spitzen zu glätten. Die großen Spitzen gehen dann zwar auf 
den Akku aber ich denke des sollte der verkraften. Das ist der Akku den 
ich verwenden will:

https://www.mouser.de/ProductDetail/Renata/ICP521630PM?qs=QkjX1Or4MHEeJ7xWMplNJA%3D%3D

Ich hätte aber dazu noch eine Frage. Der Akku hat ja einen 
Innenwiderstand von  etwa 260mOhm. Ist das jetzt für einen Akku sehr 
viel oder eher durchschnittlich? Ich kann diesen Wert nicht ganz so 
einordnen.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Der Akku hat ja einen
> Innenwiderstand von  etwa 260mOhm. Ist das jetzt für einen Akku sehr
> viel oder eher durchschnittlich?

Mein Modellauto zieht bis zu 70 Ampere bei 7,4 Volt. Da sind 6 Zellen in 
Reihe geschaltet. Wenn jede davon nur 1/10 so viel Innenwiderstand 
hätte, wie deine Batterie, könnte das Auto wahrscheinlich nicht einmal 
anfahren.

Also ja, 260mΩ ist (im Vergleich zu einem Modellauto) viel. Bedenke, 
dass diese Angabe nur für frische Batterien gilt. Das wird zum Ende hin 
noch erheblich mehr.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Also ja, 260mΩ ist (im Vergleich zu einem Modellauto) viel

Und das Problem an einem zu großen Innenwiderstand des Akkus wäre ein zu 
großer Spannungsabfall oder wie?

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Und das Problem an einem zu großen Innenwiderstand des Akkus wäre ein zu
> großer Spannungsabfall oder wie?

Ich dachte das sei dir schon längst klar gewesen bevor du diese 
Diskussion begonnen hattest. Falls nicht: Ja sicher, am Innenwiderstand 
des Akkus fällt Spannung ab. Zu viel Innenwiderstand bewirkt zu viel 
Spannungsabfall.

keine Arme, keine Kekse.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Zu viel Innenwiderstand bewirkt zu viel
> Spannungsabfall.

Okay. Das heißt der Innenwiderstand sollte möglich gering sein. Kann man 
dann auch sagen, dass bei einem Innenwiderstand von 260mOhm und einer 
Stromstärke von 400mA etwa 0,1V Spannung abfallen?

U = R * I = 0,26Ohm * 0,4A = 0,1V

Oder geht das nicht so einfach?

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Oder geht das nicht so einfach?

Doch schon, aber wie gesagt steigt der Innenwiderstand des Akkus bzw. 
der Batterie im Laufe der Zeit an.

Worüber diskutieren wir hier eigentlich seit 50 Beiträgen, wenn das noch 
nicht klar war?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Worüber diskutieren wir hier eigentlich seit 50 Beiträgen, wenn das noch
> nicht klar war?

Mein eigentlicher Ansatz war ja durch Kondensatoren, die Schwankungen in 
der Stromstärke auszugleichen, sodass der Akku selbst gar nichts mehr 
davon zu spüren bekommt. Jetzt läuft es vermutlich ja er auf eine 
Kompromisslösung heraus. Also die kleinen Spitzen werden durch 
Kondensatoren geglättet und die große Spitze muss halt der Akku tragen. 
In diesem Zusammenhang wäre der Akku, denn ich ursprünglich verwendet 
hatte nicht geeignet, da der nur einen maximalen Ausgangsstrom von 150mA 
zur Verfügung stellen kann. Demnach musste ich mich nach einem anderen 
Akku orientieren und der könnte ja jetzt bis zu 500mA.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Also die kleinen Spitzen werden durch
> Kondensatoren geglättet und die große Spitze muss halt der Akku tragen.

Wenn der Akku die kleinen Spitzen nicht tragen kann, dann kann er die 
großen erst Recht nicht tragen.

> Demnach musste ich mich nach einem anderen
> Akku orientieren und der könnte ja jetzt bis zu 500mA.

Gut, wenn er die auch bis zum Ende hin schafft. Aber damit hat sich die 
Frage nach den kleinen Spitzen in Luft aufgelöst.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Aber damit hat sich die
> Frage nach den kleinen Spitzen in Luft aufgelöst

Nicht ganz ich denke, dass ich insgesamt 400uF noch zusätzlich auf das 
Borad packe, damit könnte man die kleinen Spitzen schon glätten und es 
würden nur die großen den Akku belasten.

C = 0,4A * 50us/0,05V = 0,0004F = 400uF

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Der Akku hat ja einen Innenwiderstand von  etwa 260mOhm. Ist das jetzt
> für einen Akku sehr viel oder eher durchschnittlich?

Vorsicht, nicht etwa , sondern kleiner 260mOhm.

Der Innenwiderstand hängt von vielen Faktoren ab. z.B. Temperatur, 
Alterung und Ladungszustand.

Die <260mOhm sind bei 50% SoC (State of Charge, Ladezustand von 
Akkumulatoren) definiert.
Das bedeutet, dass der Spannungeinbruch größer wird, wenn der Akku sich 
der Entladungspannung nähert. Daher ist die Gefahr groß, dass das 
Systems schon vor Erreichen der Entladung des Akkus unstabil wird. Ich 
habe die Erfahrung gemacht, dass das Parallelschalten eines LICs (20F) 
die Nutzunsdauer von Primärzellen erheblich erhöht. Ahnliches gilt auch 
für Akkus.

Wichtig ist, dass der DCR bzw. ESR des Kondensators kleiner als der 
Innenwiderstand der Stromquelle ist.

Ist der ESP nicht direkt an den Akku angeschlossen, muss der Wandler 
in den Überlegungen mit einbezogen werden.

Ich habe es daher bei meinen Projekten vorgezogen, bei der Versorgung 
ohne Wandler auszukommen.

Gründe :

- keine zusätzliche Verluste durch den Wandler

- geschaltete Wandler verursachen Störungen, die sich gerade bei 
Funkmodule, negative auswirken

Die Endladungskurve von Li-Zellen verlaufen flach, der Spannungsbereich 
liegt meist im Versorungsbereich der Halbleiter, so ist der direkte 
Betrieb leicht realisierbar.

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Mein eigentlicher Ansatz war ja durch Kondensatoren, die Schwankungen in
> der Stromstärke auszugleichen, sodass der Akku selbst gar nichts mehr
> davon zu spüren bekommt.

Der Akku wird immer den Strom liefern, den sein Innenwiderstand 
zuläßt, egal wie viele Kondensatoren du da dranhängst!
Um die Strom Spitzen für den Akku zu "glätten", müßtest du eben dessen 
Innenwiderstand erhöhen. In deinem Fall scheint mir da ein simpler 
Widerstand von ein paar Ohm auszureichen. Ne Spule wäre natürlich 
besser....

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich habe es daher bei meinen Projekten vorgezogen, bei der Versorgung
> ohne Wandler auszukommen.

Ich bin in meinem Projekt aber mehr oder weniger auf den 
Spannungswandler angewiesen, weil der Akku eine Ausgangsspannung von 
3,7V liefert und das ESP12F aber nur 3,6 bis 3,0V verträgt.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> In deinem Fall scheint mir da ein simpler
> Widerstand von ein paar Ohm auszureichen

Bis jetzt hieß es aber doch immer, dass der Innenwiderstand des Akkus so 
klein wie möglich sein soll oder?

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> weil der Akku eine Ausgangsspannung von
> 3,7V liefert

Nein tut er NICHT! Schau dir das mal genauer an!

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Bis jetzt hieß es aber doch immer, dass der Innenwiderstand des Akkus so
> klein wie möglich sein soll oder?

Ich dachte bis jetzt, es geht darum innerhalb der Specs des Akkus zu 
bleiben (max. Strom) und nicht darum einen Spannungseinbruch zu 
vermeiden!?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> Ich dachte bis jetzt, es geht darum innerhalb der Specs des Akkus zu
> bleiben (max. Strom)

Ja aber wenn ich einen Akku mit einem maximalen Entladestrom von 500mA 
verwende passt des mit dem Bereich ja soweit.

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Ja aber wenn ich einen Akku mit einem maximalen Entladestrom von 500mA
> verwende passt des mit dem Bereich ja soweit.

Dann ist dieser Thread also obsolet!

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> Dann ist dieser Thread also obsolet!

Nicht direkt, weil es gegen den geplanten Akku von 500mA Einwände gab, 
dass der Innenwiderstand mit 260mOhm zu groß sein könnte.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Nicht ganz ich denke, dass ich insgesamt 400uF noch zusätzlich auf das
> Borad packe, damit könnte man die kleinen Spitzen schon glätten und es
> würden nur die großen den Akku belasten.

Die kleinen Spitzen werden den Akku ebenso belasten, denn Kondensatoren 
sind keine Energiequellen. Jeder Entladevorgang führt zu einem 
anschließenden Ladevorgang.

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Nicht direkt, weil es gegen den geplanten Akku von 500mA Einwände gab,
> dass der Innenwiderstand mit 260mOhm zu groß sein könnte.

Warum das? Das wären doch nur 0,13V die daran verloren gingen?!
Ob Voll o. fast Leer macht da auch keinen Unterschied. Auch das Alter 
des Akkus macht kaum einen, wenn doch ist er eh am Ende seiner 
Lebenszeit....

Mach dir lieber mal Gedanken über den wirklichen Spannungsverlauf 
deines Akkus!

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> Ich dachte bis jetzt, es geht darum innerhalb der Specs des Akkus zu
> bleiben (max. Strom) und nicht darum einen Spannungseinbruch zu
> vermeiden!?

Nein, es geht darum, das ESP Modul am "leben" zu erhalten. Die 
Ausgangsspannung des kleinen Akkus bricht zu weit ein, sobald der ESP 
Sendet.

Mit dem größeren Akku könnte es klappen. Die Frage ist halt, wie der 
sich verhält, wenn er ein paar Jahre benutzt wurde und nach wie vile 
Entladung der Innenwiderstand zu hoch ansteigt. Der Spannungsregler hat 
auch noch einen gewissen Drop-Out.

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Nein, es geht darum, das ESP Modul am "leben" zu erhalten. Die
> Ausgangsspannung des Akkus bricht zu weit ein, sobald der ESP Sendet.

0,13V (bei 500mA) ist ZU VIEL?-O Da kommen wohl noch etliche Ohms dazu, 
was nur an einem ungeeignetem Aufbau liegen kann!

Klärt doch lieber erst mal das Problem, das die Akkuspannung von ~3V 
bis 4,2V  schwankt....

von Gerald K. (geku)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

In der beiliegenden Kurve ist der Strombedarfe des ESP8266-01 
ersichtlich. Der Spitzenstrom von über 100mA wurde mit einem 20F LIC 
geglättet.

Teo D. schrieb:
> Der Akku wird immer den Strom liefern, den sein Innenwiderstand zuläßt,
> egal wie viele Kondensatoren du da dranhängst!

Man muss zwischen Spitzenwert und Mittelwert unterscheiden!

Die Glättung mittelt die Spitzenwerte (siehe Kuve in der Beilage). Es 
werden die Spitzen kleiner, dafür aber der Ruhestrom größer. Positiv: 
die Spannungsschwankungen am ESP und der Elektronik werden kleiner, der 
Spitzenstrom amAkku kleiner.

> Um die Strom Spitzen für den Akku zu "glätten", müßtest du eben dessen
> Innenwiderstand erhöhen. In deinem Fall scheint mir da ein simpler
> Widerstand von ein paar Ohm auszureichen. Ne Spule wäre natürlich
> besser....

Den Innenwiderstand zu erhöhen würde nur bedeuten die 
Versorgungsspannung abzusenken (im Mittel) und die Spannungsschwankungen 
zu erhöhen (Spitzenwert).

Kurze Stromspitzen können durch einen großen Kondensator abgefangen 
werden. (überbrückt kurzzeitig den Innenwiderstand der Stromquelle).
Ein kleiner DCR bzw. ESR des Kondensators reduziert den Spannungsabfall 
im Kondensator.
DCR und Innenwiderstand der Stromquelle bilden einen Spannungsteiler!

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> wenn er ein paar Jahre benutzt wurde und nach wie vile
> Entladung der Innenwiderstand zu hoch ansteigt.

Das ist doch kein NiMH! :)
So ein Lipo hält .... solange er halt hält. ;)

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> Der Akku wird immer den Strom liefern, den sein Innenwiderstand zuläßt,
>> egal wie viele Kondensatoren du da dranhängst!
>
> Man muss zwischen Spitzenwert und Mittelwert unterscheiden!

Blödsinn... oder wie meinst du das?

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> 0,13V (bei 500mA) ist ZU VIEL?

Theo, stellst du dich absichtlich doof, um widersprechen zu können?

Die 0,13V wurden für den größeren Akku berechnet, auf den er jetzt 
ausweichen will. Der Akku, der nicht geht, ist viel kleiner.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Ich bin in meinem Projekt aber mehr oder weniger auf den
> Spannungswandler angewiesen, weil der Akku eine Ausgangsspannung von
> 3,7V liefert und das ESP12F aber nur 3,6 bis 3,0V verträgt.

In meinem Projekt habe ich zwischen Li-Primärzellen (3,7V) und 
Kondensatoren (4x100uF bzw. LIC 20F) Schottkydioden (D4, D5) veschaltet. 
Damit wird die Spannung um 0,15V reduziert.
Bei mei,em Projekt dienen D4 und D5 zusätzlich zur Entkopplung der 
beiden parallel geschalteten Li-Primärzellen.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> Klärt doch lieber erst mal das Problem, das die Akkuspannung von ~3V
> bis 4,2V  schwankt....

Das Problem bekomme ich mit Hilfe des LTC3536 in den Griff. Dabei 
handelt es sich um einen Buck-Boost-Converter. Ist die Ausgangsspannung 
über 3.3V arbeitet dieser im Buck-Modus und verkleinert die Spannung. 
Ist die Ausgangsspannung des Akkus unterhalb den 3,3V wird der 
Boost-Modus aktiviert und die Spannung erhöht.

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Theo, stellst du dich absichtlich doof, um widersprechen zu können?
>
> Die 0,13V wurden für den größeren Akku berechnet, auf den er jetzt
> ausweichen will. Der Akku, der nicht geht, ist viel kleiner.

Ich bin Legastheniker! Merk dir das endlich mal, mich schreibt man OHNE 
"H"!³ ;D

Ja, ne. Is a wengerl verschwurbelt hier.... Ich krieg ja schon die 
Motten, wenn ich lese "Mit Kondensator Stromspitzen GLÄTTEN ". Soll 
der in reihe mit dem Verbraucher, oder was?! ;D

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Die Glättung mittelt die Spitzenwerte

Das heißt wenn ich jetzt einen solchen Kondensator verwenden würde, 
würden die Stromspitzen sich verkleinern, aber dafür die 
durchschnittliche Stromstärke steigen.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> denn Kondensatoren sind keine Energiequellen

Warum ist ein Kondensator keine Energiequelle?

Ein geladener Kondensator enthält Energie:

Bei der Entladung fließt aufgrund der Spannung am Kondensator ein Strom.

Die entnommene Energie ist

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> Merk dir das endlich mal, mich schreibt man OHNE
> "H"!³ ;D

Tschuldigung Teo. Ich wurde als Zeuge Jehovas erzogen, da hört und 
schreibt man Worte die mit Theo beginnen zig mal pro Woche. Dazu kam, 
dass der höchste Älteste (=Pastor) der Gemeinde auch noch Theo hieß. Das 
hat sich in mein Hirn eingebrannt, geht nicht mehr weg.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Das heißt wenn ich jetzt einen solchen Kondensator verwenden würde,
> würden die Stromspitzen sich verkleinern, aber dafür die
> durchschnittliche Stromstärke steigen.

Ja.... Nein!

Die Stromspitzen verkleinern sich aber die durchschnittliche Stromstärke 
bleibt unverändert, weil der Kondensator kein Verbraucher ist.

Lass uns das mal mit Trinkwasser vergleichen. In Pusemuckl fällt jeden 
Sommer die Trinkwasserversorgung aus, weil es nicht mehr genug regnet. 
Problematisch sind hier die kurzzeitigen Spitzen im Wasserverbrauch wenn 
es gleichzeitig nicht genug regnet.

Nun installiert man einen Wasserturm, der tausende Liter Puffern kann. 
Dadurch ist eine kontinuierliche Wasserversorgung sichergestellt. Egal 
ob der Regen mal ausbleibt oder alle gleichzeitig Baden gehen - der 
Wasserturm puffert das mit seinem Speichervermögen.

Der Wasserverbrauch von Pusemuckl hat sich seit dem kein bisschen 
geändert. Die Leute Trinken, Spülen und Baden genau so viel wie vorher.

Und jetzt stelle dir einfach vor, dass der Kondensator wie ein 
Wasserturm wirkt.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> Blödsinn... oder wie meinst du das?

Beispiel :

Eine Stromquelle mit 3V Leerlaufspannung und 1k Innenwiderstand kann 3mA 
liefern

Und trotzdem ist es möglich, auch wenn nur für kurze Zeit, 300mA zu 
entnehmen, indem ein Kondensator diesen Spitzenstrom liefert.

Richtig ist, dass die Stromquelle maximal nur 3mA liefern kann, aber ein 
parallel geschalteter Kondensator einen höheren Spitzenstrom abgeben 
kann.

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> Blödsinn... oder wie meinst du das?
>
> Beispiel : .......

Hier gehts .... gings aber nicht um das was der Akku KANN, sondern was 
er DARF.

Janis R. schrieb:
> Da der Akku einen maximalen Ausgangsstrom von 150mA hat, könnten die
> Stromspitzen von bis zu 400mA diesen ganz schön überanspruchen.

Janis R. schrieb:
> Meine Frage:
> Wie kann ich es schaffen die auftretenden Stromspitzen in den Griff zu
> bekommen und so einen zu großen Entladestrom des Akkus zu verhindern?

Und wenn ich Stephan (*) richtig verstanden habe, kam dann irgendwann 
Salamimäsig irgend wo noch durch, daß das komplette Konstrukt dadurch 
abstürzt... o. so ä....

von Stefan F. (Gast)



Lesenswert?

Mir ist gerade noch ein schöner Vergleich eingefallen, der wohl noch 
besser ist als der Wasserturm.

Der Kondensator wirkt wie eine Maschine mit Schwungrad. Kurze 
Lastspitzen kann sie durch die im Schwungrad gespeicherte Energie 
überwinden. Ohne Schwungrad würde sie bei jeder Lastspitze stoppen.

Das Schwungrad verringert aber nicht den Energieverbrauch.

von Veit D. (devil-elec)


Lesenswert?

Hallo,

> C = I * Δt/ΔU --> C = 0,4mA * 0,001s/0,05V = 0,008F = 8mF
Deine Einheiten stimmen nicht. Ich komme hierbei auf 8µF.

Aus dem Bauch heraus 100µF Elko mit 1µF Keramik dicht an die ESP Pins. 
Der Keramik ist dabei dichter dran wie der Elko. Elko > Keramik > ESP.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Und jetzt stelle dir einfach vor, dass der Kondensator wie ein
> Wasserturm wirkt.

Okay das ist ein guter Vergleich und macht Sinn.

Dass würde aber wieder bedeuten, dass ich die 8uF an Kapazität brauche, 
weil die Puffer ansonsten nicht reichen um die erhöhte Stromstärke 
während den Strom spitzen zu decken.

Wenn ich jetzt halt nur 400uF verwendet, dann bedeutet das in dem Fall, 
dass ein Teil aus den Kondensatoren und ein Teil von dem Akku selbst 
gedeckt werden muss. Aber wenn der Akku bis zu 500mA kann, sollte das ja 
dann kein Problem sein nehme ich an.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Veit D. schrieb:
> Deine Einheiten stimmen nicht. Ich komme hierbei auf 8µF.

Ja das liegt daran, dass es sich nicht um 0,4mA sondern um 0,4A handelt. 
Da liegt ein Tippfehler meinerseits vor. Wenn man die Einheit der 
Stromstärke so anpasst sollten die 8mF stimmen.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Eine Stromquelle mit 3V Leerlaufspannung und 1k Innenwiderstand kann 3mA
> liefern

Heißt dass dann für meinen Akku mit 3,7V und 260mOhm, dass der 
theoretisch bis zu 14A könnte?

I = 3,7V / 0,26 Ohm = 14A

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Heißt dass dann für meinen Akku mit 3,7V und 260mOhm, dass der
> theoretisch bis zu 14A könnte?
>
> I = 3,7V / 0,26 Ohm = 14A

Nicht nur Theoretisch, auch Packtisch und er könnte nicht, sondern er 
wird das mit absoluter Sicherheit tun!
Fettige Schaltungen zum Schutz, laufen unter den Abkürzungen BMS, PCB, 
PCM. Dank spezialisierten ICs, brauchen die auch nur ne Handvoll 
Bauteile.


PS: Stürzt dein ESP nun ab oder nich?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Veit D. schrieb:
> Deine Einheiten stimmen nicht. Ich komme hierbei auf 8µF.

nur sind es keine 0,4mA sondern 400mA bzw. 0,4A

>
> Aus dem Bauch heraus 100µF Elko mit 1µF Keramik dicht an die ESP Pins.
> Der Keramik ist dabei dichter dran wie der Elko. Elko > Keramik > ESP.

Wenn  der DCR bzw. ESR größer als der Innenwiderstand des Akkus ist, 
kann man ihn getrost vergessen. Speziell in diesem Fall sind 100uF viel 
zu klein.

https://www.itwissen.info/Ersatzserienwiderstand-equivalent-series-resistance-ESR.html

ESR und  Serieninduktivität sind bei Elkos relativ groß.Wa spielt 1 Ohm 
ESR parallel zum Innenwiderstand des Akkus von 260 mOhm noch für eine 
Rolle.

Einzig die Verluste des Elkos dämpfen Schwingungen auf den 
Versorgungsleitungen. (sofern es nicht son der Verbraucher tut)

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Heißt dass dann für meinen Akku mit 3,7V und 260mOhm, dass der
> theoretisch bis zu 14A könnte?
>
> I = 3,7V / 0,26 Ohm = 14A

Theorisch ja, es sind schon einige Akkus bei Kurzschluß "explodiert" 
(Smartphon, Notebook).

Hängt natürlich vom Einsatzgebiet des Akkus und desen Konstruktion ab. 
Ein kleiner Akku z.B. 150 mA oder Knopfzelle für Low-Power-Anwendungen 
wird wohl weniger Kurzschlußstrom liefern.

Einen Versuch würde ich trotzdem nicht durchführen!

Darum verwende ich auch lieber Primärzellen anstelle von Akkus, den 
schließlich soll ein Brandmelder nicht selbst einen Brand verursachen.

: Bearbeitet durch User
von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Speziell in diesem Fall sind 100uF viel
> zu klein.

Und was für eine gesamt Kapazität würde man in meinem Fall etwa 
benötigen? Die kompletten 8mF oder reichen auch weniger?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Einen Versuch würde ich trotzdem nicht durchführen!

Aber das ESP als Verbraucher braucht ja nur maximal 400mA bei den großen 
Spitzen und 80mA im Mittel. Diese Werte sind von den 14A ja weit 
entfernt.

von Gerald K. (geku)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Und was für eine gesamt Kapazität würde man in meinem Fall etwa
> benötigen? Die kompletten 8mF oder reichen auch weniger?

Bei meiner Anwenung ESP8266-01 + MSP430G2553 reichen 4x 100uF 
Mehrschichtkondensatoren. Wichtig ist, dass der DCR möglichst klein 
ist,nur so können kurze  Belastungsschwankungen abgefangen. Leider kenne 
ich den DCR dieyer Kondensatoren nicht.

Mit dem 20F LIC sind überhaupt nicht mehr messbar. Der LIC bringt noch 
zwei andere Vorteile:

- die Batterien halten wesentlich länger

Die Batterien werden mit der Entladung hochohmig und damit wird der 
Betrieb lange bevor die Batterie  erschöpft ist instabil. Das gilt 
besonders für Alkalibatterien. Ich  habe derzeit einen Langzeitversuch 
mit zwei in Serie geschalteten AA Alkali laufen (diekt ohne Wandler am 
ESP)
Ohne LIC ist der Betrieb mit zwei Alkali nicht möglich.

- bei Verwendung von Li-SOCl2 Primärzellen ist die Spannung bis zur 
Erschöpfung konstant.

So bleibt ohne LIC nur wenig Zeit für die Meldung des Ausfalls. Mit dem 
LIC läuft nach der Spannungsausfallsmeldung (<2,6V) der Sensor noch 
einen Tag. Das System bleibt bei Spannungen rund um 2,6V noch stabil.

Janis R. schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> Einen Versuch würde ich trotzdem nicht durchführen!
>
> Aber das ESP als Verbraucher braucht ja nur maximal 400mA bei den großen
> Spitzen und 80mA im Mittel. Diese Werte sind von den 14A ja weit
> entfernt

Bezog sich auf den direkten Kurzschluss

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ohne LIC ist der Betrieb mit zwei Alkali nicht möglich.

Das heißt bei deinem Projekt war es nicht möglich das ESP mit den Akkus 
mit Strom zu versorgen sofern du nicht den 20F Kondensator auf dem Board 
hattest?

Problematisch ist nur, dass der in deinem Projekt verwendete Kondensator 
für meine Anwendung deutlich zu groß ist.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Das heißt bei deinem Projekt war es nicht möglich das ESP mit den Akkus
> mit Strom zu versorgen sofern du nicht den 20F Kondensator auf dem Board
> hattest?

Nein, nicht Akkus sondern Alkalibatterien!

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Das heißt bei deinem Projekt war es nicht möglich das ESP mit den Akkus
> mit Strom zu versorgen sofern du nicht den 20F Kondensator auf dem Board
> hattest?

Nein, nicht Akkus sondern Alkalibatterien!

Janis R. schrieb:
> Problematisch ist nur, dass der in deinem Projekt verwendete Kondensator
> für meine Anwendung deutlich zu groß ist.

Ich habe 4x 100uF / 6,3 Mehrschicht-Keramikkondensaroren verwendet.
Diese sind sehr klein. Man kann mit verschiedener Anzahl leicht 
experimentieren

https://mou.sr/34FFDkL

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Dass würde aber wieder bedeuten, dass ich die 8uF an Kapazität brauche,

Ich empfehle aus Erfahrung mindestens 100µF direkt am ESP Modul und eine 
Stromversorgung, die für mindestens 500mA ausgelegt ist. Der Kondensator 
unterstützt den (nicht unendlich schnellen) Spannungsregler. Auf den 
NodeMCU Boards mit ESP8266 ist der schon drauf.

Wenn die Stromversorgung schwächer ist, muss sie mindestens für 100mA 
ausgelegt sein, und man braucht einen Kondensator mit sehr viel 
Kapazität. Die bereits genannten 8mF halte ich in diesem Fall für 
realistisch.

> Wenn ich jetzt halt nur 400uF verwendet, dann bedeutet das in dem
> Fall, dass ein Teil aus den Kondensatoren und ein Teil von dem Akku
> selbst gedeckt werden muss.

Der Strom wird sich immer irgendwie aufteilen, weil Kondensator und Akku 
parallel geschaltet sind. Stichwort: Kirchhoffsche Regeln.

> Aber wenn der Akku bis zu 500mA kann, sollte das ja
> dann kein Problem sein nehme ich an.

Ja. Wie viele Bestätigen willst du noch?

von Veit D. (devil-elec)


Lesenswert?

Hallo,

ich habe noch nie gehört oder gelesen das ein ESP zur Unterstützung, 
damit er stabil läuft, satte 8mF benötigt. In der Regel stellt man ihn 
100µF (meinetwegen 220µF) zur Seite und paar Keramiks. Irgendwas stimmt 
wahrscheinlich bei den Annahmen nicht oder woanders ist etwas faul. 
Vielleicht arbeitet der DC-DC Wandler nicht korrekt etc.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Veit D. schrieb:
> Irgendwas stimmt
> wahrscheinlich bei den Annahmen nicht oder woanders ist etwas faul.

Die 8mF wurden für den Fall berechnet, dass der Akku nur 150mA liefern 
kann.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich habe 4x 100uF / 6,3 Mehrschicht-Keramikkondensaroren verwendet.

Ja ich denke, dass ich auch diese Kondensatoren verwenden werde. Ich 
werde wahrscheinlich zwei davon vor den Spannungsregler und vier danach 
anbringen, dann zusätzlich noch ein paar kleinere Kondensatoren (22uF 
oder so) und dann sollte da denke ich genug Puffer vorhanden sein.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ich empfehle aus Erfahrung mindestens 100µF direkt am ESP Modul

Okay, dass heißt am besten unmittelbar zwischen den Vin-Pin und den GND 
des ESP-Moduls?

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Ich werde wahrscheinlich zwei davon vor den
> Spannungsregler und vier danach anbringen

Beachte, das manche Spannungsregler und Spannungswandler nicht beliebig 
hoch Kapazititv belastet werden, weil sie sonst nicht mehr gut regeln.

Außerdem belasten große Kondensatoren Schalter und Kontakte stark. 
Deswegen sind bei USB z.B. nur 10µF erlaubt.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
>> Ich empfehle aus Erfahrung mindestens 100µF direkt am ESP Modul
>
> Okay, dass heißt am besten unmittelbar zwischen den Vin-Pin und den GND
> des ESP-Moduls?

Nein, ich meine direkt an dem silbernen Kästchen, dort an 3,3V und GND.

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

Man könnte das ganze auch etwas anders bauen:

1. Eine Strombegrenzung auf deinen Maximalstrom vom Akku.
2. Dahinter einen Buffercap, den größten den du unterbringst.
3. Einen BuckBoost Regler mit Vin z.B 0.8-5V den man genügend belasten 
kann >0.5A. Ich denke es gibt welche die sogar  noch weiter runtergehen.
4. Deine restliche Schaltung.

Der Schaltregler saugt dann einfach solange deinen Buffercap aus bis er 
nicht mehr kann. Damit kannst effektiv einen Ripple von mindestens 
3V-0.8V=2.2V tolerieren, brauchst also wesentlich weniger Kapazität. Du 
musst dann noch eine Art Cap-full Messung machen, und zB das Wlan nur 
Einschalten wenn der Cap genügend aufgeladen ist. Oder du weißt dass es 
sich ausgeht mit der Ladung, und sendest nicht oft.

Auf die Art wird das in low-Power Serienprodukten schon 1000fach 
gemacht.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> Eine Strombegrenzung auf deinen Maximalstrom vom Akku.

Okay, danke für den Vorschlag. Wenn der maximale Strom des Akkus aber 
bei 500mA liegt und die Spitzen nur maximal 400mA haben, dann brauche 
ich die Strombegrenzung nicht nehme ich an?

Und unter einem Buffercap verstehst du einfach einen ganz normalen 
Kondensator nehme ich an.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Und dann hätte ich noch eine andere Frage die mit den möglichen 
Spannungsschwankungen zusammenhängt. Auf der Platine soll neben dem 
ESP12 Modul auch ein Beschleunigungssensor (ICM 20602) angebracht 
werden, dieser ist auf eine recht gleichmäßige Spannung angewiesen, da 
er die Eingangsspannung als Referenz für die analogen Daten des 
Sensoren(3-Achsen-Accel & 3-Achsen-Gyroskop) nimmt. Wenn jetzt aber die 
Stromspitzen von dem ESP einen Spannungsabfall verursachen könnte dieser 
die Messungen des Sensors beeinflussen.

Deshalb meine Frage:
Wäre es möglich durch einen LC-Tiefpassfilter diese 
Spannungsschwankungen herauszufiltern, sodass der ICM 20602 davon nicht 
beeinflusst wird? Weil ich denke der Spannungswandler wird den Spitzen 
von 1ms nicht direkt entgegenwirken und die Spannung nicht stabil bei 
3,3V halten können.

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay, danke für den Vorschlag. Wenn der maximale Strom des Akkus aber
> bei 500mA liegt und die Spitzen nur maximal 400mA haben, dann brauche
> ich die Strombegrenzung nicht nehme ich an?

Nimm doch endlich mal einen Akku der einfach den Strom liefern kann:
https://hobbyking.com/de_de/zippy-240mah-20c-single-cell.html?queryID=cbb23f0077a0d0fc0862ef5cdcc59860&objectID=24521&indexName=hbk_live_magento_de_de_products

4,8A Dauerstrom.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

ACDC schrieb:
> 4,8A Dauerstrom

Ich brauche ja aber eigentlich nur maximal 400mA. Also würde der andere 
auch gehen.

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> ACDC schrieb:
>> 4,8A Dauerstrom
>
> Ich brauche ja aber eigentlich nur maximal 400mA. Also würde der andere
> auch gehen.

Ich hab mir das Datenblatt von deinem Akku doch noch mal genauer 
angeschaut.

Dein Akku hat ein Protection Board mit dran.
Da solltest du lieber deinen Akku nehmen.

Die 400mA sind kein Problem.
"Discharge Overcurrent Detectioncurrent 1-3A"

Auf der PCB sind als Controller S-8261ABJMD-G3JT2x
Und als Mosfet 8205A.
Der macht maximal 0.04 Ohm

Dein Akku macht die 400mA locker mit.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

ACDC schrieb:
> Ich hab mir das Datenblatt von deinem Akku doch noch mal genauer
> angeschaut.

Okay und du beziehst dich jetzt auf den mit einer Kapazität von 250mA 
oder? Also das Teilchen hier:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Renata/ICP521630PM?qs=QkjX1Or4MHEeJ7xWMplNJA%3D%3D

Das heißt mit diesem Akku und ein paar Kondensatoren sollte das Problem 
mit den Spitzen geregelt sein?

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay und du beziehst dich jetzt auf den mit einer Kapazität von 250mA
> oder? Also das Teilchen hier:
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Renata/ICP521630PM?qs=QkjX1Or4MHEeJ7xWMplNJA%3D%3D

Nein,
der hat kein Protection Board.

Ich meinte den ersten:
https://ecksteinimg.de/Datasheet/ZB07006/LP402025%20150mAH%203.7V%201S1P%20A0.pdf

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

ACDC schrieb:
> der hat kein Protection Board.

Okay, aber in dem Datenblatt von dem größeren Akku steht zumindest was 
von einem Safety Circuit.

Und der kleinere Akku würde wegen diesem Protection Board auch den 
Stromspitzen von 400mA standhalten können?

von ACDC (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay, aber in dem Datenblatt von dem größeren Akku steht zumindest was
> von einem Safety Circuit.

Da ist aber keinerlei weitere Informationen drüber drin.

Janis R. schrieb:
> Und der kleinere Akku würde wegen diesem Protection Board auch den
> Stromspitzen von 400mA standhalten können?

Nicht wegen, sondern weil da die Schaltung vom Protection Board drin 
steht und welche Bauteile drauf sind.
Und mit den Informationen habe ich das beurteilt, dass der auch die 
400mA können sollte.

von batman (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Auf der Platine soll neben dem
> ESP12 Modul auch ein Beschleunigungssensor (ICM 20602) angebracht
> werden, dieser ist auf eine recht gleichmäßige Spannung angewiesen, da
> er die Eingangsspannung als Referenz für die analogen Daten des
> Sensoren(3-Achsen-Accel & 3-Achsen-Gyroskop) nimmt. Wenn jetzt aber die
> Stromspitzen von dem ESP einen Spannungsabfall verursachen könnte dieser
> die Messungen des Sensors beeinflussen.

Dann kommen auf sensible Analogkreise in nächster Nähe nicht nur die 
Stromspitzen in der Versorgung sondern ggf. noch induzierte HF-Streu zu. 
Dafür gibts die Möglichkeit, den WiFi-Transceiver jeweils kurz für 
Messungen abzuschalten.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

ACDC schrieb:
> Und mit den Informationen habe ich das beurteilt, dass der auch die
> 400mA können sollte.

Okay das wäre natürlich perfekt.

Nur ist in dieser Diskussion bisher herausgekommen, dass es mit dem 
kleineren Akku auch die ein oder anderen Probleme geben könnte. Deshalb 
hatte ich mich eigentlich schon mit dem größeren Akku abgefunden. Der 
ist von den Dimensionen nämlich auch nicht sonderlich größer (31x17mm).

Würde der deiner Meinung nach den auch passen, trotz der mangelnden 
Information?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

batman schrieb:
> Dafür gibts die Möglichkeit, den WiFi-Transceiver jeweils kurz für
> Messungen abzuschalten.

Okay, aber das heißt ein LC-Filter hätte in diesem Zusammenhang mehr 
einen negativen als einen positiven Effekt?

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

batman schrieb:
> Dafür gibts die Möglichkeit, den WiFi-Transceiver jeweils kurz für
> Messungen abzuschalten.

Leider nicht beim ESP8266 (ESP12F Modul). Den muss man zum Umschalten 
rebooten.

Janis R. schrieb:
> Okay, aber das heißt ein LC-Filter hätte in diesem Zusammenhang mehr
> einen negativen als einen positiven Effekt?

Nein, eher nicht. Aber für die analogen Schaltkreise würde ich lieber 
einen eigenen Spannungsregler verwenden, zum Beispiel mit 2,5V falls der 
Sensor damit klar kommt. Die 2,5V gegen dem Regler mehr Spielraum, 
Spannungsschwankungen heraus zu regeln, als wenn es 3,3V wären.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Ich fürchte ohne Tiefentladeschutz wird der Akku zur Primärzelle.

Warum verwenden die allermeisten Funksensoren wie Funkthermometer, 
Einbruchssensoren und Rauchsensoren von Haus aus Primärzellen?

: Bearbeitet durch User
von batman (Gast)


Lesenswert?

Weil die durch Verzicht auf stromfressendes WLAN so lange Laufzyklen 
haben, dass sich Akkus gar nicht lohnen.
Meine IoT-Funkthermometer hängen alle an der Steckdose.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Aber für die analogen Schaltkreise würde ich lieber
> einen eigenen Spannungsregler verwenden

Okay, das heißt man würde zwischen den Schaltregler (LTC3536), der die 
Spannung auf 3,3V überträgt nochmal einen eigenen Regler einbauen, der 
die Spannung auf 2,5V für den Sensor senkt?

Und dafür dann auch Buck-Boost oder nur Buck/LDO?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich fürchte ohne Tiefentladeschutz wird der Akku zur Primärzelle.

Und könnte man so einen Tiefentladeschutz hardwaretechnisch realisieren?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Und könnte man so einen Tiefentladeschutz hardwaretechnisch realisieren?

Den Verbraucher dauerhaft Wegschalten, wenn die Versorgungsspannung 
unter 3.0V liegt und da selbst möglichst wenig Strom dabei verbrauchen. 
FET?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Den Verbraucher dauerhaft Wegschalten, wenn die Versorgungsspannung

Okay, dass heißt ich muss einfach schauen, dass ich den Akku frühzeitig 
wieder auflade (also sobald die Spannung unter 3V liegt), sodass eine 
Tiefentladung ausgeschlossen wird. Nur ist dann die Frage wie ich 
erkennen kann wenn die Spannung sich diesem Wert nähert?

von Janis R. (jr123)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich habe 4x 100uF / 6,3 Mehrschicht-Keramikkondensaroren verwendet.

Ich habe jetzt meinen Schaltplan auf die unterschiedlichen Vorschläge 
angepasst und jetzt insgesamt 700uF Pufferkondensatoren verbaut. Davon 
sind 200uF vor dem Spannungsregler, 400uF danach und 100uF direkt bei 
dem ESP12F-Modul.

Wenn ich dann den Akku mit 500mA Entladestrom nehme, sollte das Problem 
mit den Stromspitzen gelöst sein oder?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay, dass heißt ich muss einfach schauen, dass ich den Akku frühzeitig
> wieder auflade (also sobald die Spannung unter 3V liegt), sodass eine
> Tiefentladung ausgeschlossen wird. Nur ist dann die Frage wie ich
> erkennen kann wenn die Spannung sich diesem Wert nähert?

Ich übertrage einmal pro Stunde ein Telegramm (Totmanntelegramm) mit 
Versorgungsspannungswerte und anderen Parametern, um festzustellen ob 
der der Sensor noch lebt.

Am Server, ein Raspberry Pi, kann ich dann den Verlauf der 
Spannungsversorgung, die Qualität der Datenübertragung, sowie die Anzahl 
der Neustarts auswerten.

Tägllch zusammgefaster Report der stündlichen Meldung :

2020-08-22 3.523
2020-08-23 3.525
2020-08-24 3.520
2020-08-25 3.520
2020-08-26 3.522
2020-08-27 3.523
2020-08-28 3.521
2020-08-29 3.516

7 (0.085%) of 8216 telegrams lost       restarts = 0

So kann ich Zeitpunkt für den Batteriewechsel leicht bestimmen.

Im einfachsten Fall reicht das Ausbleiben der stündlichen Meldung aus, 
dann muss aber rasch gehandelt werden. Ein Messung der 
Versorungsspannung ist in diesem Fall nicht notwendig.
Ich würde die Übertragung einer fortlaufenden Nummer empfehlen um 
Restarts zu erkennen. Nach einem Restart fängt der Zähler wieder mit 
Null an. Ist sinnvoll, da bei Batterieende das System instabil wird und 
laufend Restarts passieren bis die Meldungen ausbleiben.

: Bearbeitet durch User
von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ich übertrage einmal pro Stunde ein Telegramm (Totmanntelegramm) mit
> Versorgungsspannungswerte und anderen Parametern, um festzustellen ob
> der der Sensor noch lebt.

Okay, bei mir ist es so, dass ich alle 200ms die neuen Daten des Sensors 
per MQTT an einen Broker auf dem Raspberry Pi sende. Ich würde dann halt 
einfach schauen wenn die Daten vom ESP nicht mehr beim Broker ankommen 
und kann dann daraus schließen, dass der Akku vermutlich leer ist. Oder 
wäre das zu diesem Zeitpunkt schon zu spät?

Ab wann tritt den allgemein so eine Tiefentladung ein?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Oder wäre das zu diesem Zeitpunkt schon zu spät?

Die Frage ist, wie schnell man reagieren kann. Ist man vor Ort, oder 
muss man Anreisen.

Eine weitere Frage ist, wie verhält sich das System bei Unterspannung. 
Der ESP könnte einen hohen Dauerstrom ziehen und so die komplette 
Entladung beschleunigen.

Übrigens der SHDN Eingang des LTC3536 könnte zur Abschaltung der 
Verbraucher  bei Unterspannung verwendet  werden.

Janis R. schrieb:
> Ab wann tritt den allgemein so eine Tiefentladung ein?

Steht im DB des Herstellers. >3V

: Bearbeitet durch User
von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> und kann dann daraus schließen, dass der Akku vermutlich leer ist.

Oder aus einem anderen Grund hängt .

von letallec (Gast)


Lesenswert?

Das Ende ist nahe.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Die Frage ist, wie schnell man reagieren kann. Ist man vor Ort, oder
> muss man Anreisen.

Ne also das wäre kein Problem, das Projekt ist so gedacht, dass man 
immer vor Ort ist, wenn man es benutzt.

Gerald K. schrieb:
> Eine weitere Frage ist, wie verhält sich das System bei Unterspannung.
> Der ESP könnte einen hohen Dauerstrom ziehen und so die komplette
> Entladung beschleunigen

Aber würde eine solche Unterspannung nicht auch von dem LTC3536 auf die 
konstanten 3,3V übertragen werden?

Gerald K. schrieb:
> Übrigens der SHDN Eingang des LTC3536 könnte zur Abschaltung der
> Verbraucher  bei Unterspannung verwendet  werden.

Okay, dass heißt man kann bei dem LTC3536 über diesen Pin einstellen, 
wann die Spannung zu klein ist und somit kein Strom mehr fließen soll?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Aber würde eine solche Unterspannung nicht auch von dem LTC3536 auf die
> konstanten 3,3V übertragen werden?

Je kleiner die Eingangspannung am Konverter, umso größer muss der 
Einstrom werden damit der Konverter die Ausgangsspannung aufrecht 
erhalten kann.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Je kleiner die Eingangspannung am Konverter, umso größer muss der
> Einstrom werden damit der Konverter die Ausgangsspannung aufrecht
> erhalten kann.

Achso okay logisch. Und der SHDN Pin wäre in wiefern eine Möglichkeit um 
das zu verhindern?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Und der SHDN Pin wäre in wiefern eine Möglichkeit um das zu verhindern?

Mit einer externen Schaltung (z.B. SGM811B) die Spannung des Akkus 
überwachen und bei Unterschreiten der minimalen Spannung den Eingang 
SHDN auf 0 ziehen.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay, das heißt man würde zwischen den Schaltregler (LTC3536), der die
> Spannung auf 3,3V überträgt nochmal einen eigenen Regler einbauen, der
> die Spannung auf 2,5V für den Sensor senkt?

Wenn du zwei Spannungswandler hintereinander schaltest, könnten sie sich 
gegenseitig stören. Besser beide parallel am Akku, vermeidet Probleme.

> Und dafür dann auch Buck-Boost oder nur Buck/LDO?

Das kannst du dir anhand der Spannungsverhältnisse selber denken.

> Und könnte man so einen Tiefentladeschutz hardwaretechnisch realisieren?

Janis, du hast dir zu viel vorgenommen. Reiße nicht so viele Baustellen 
gleichzeitig auf, von denen du noch keine Ahnung hast. In der Elektronik 
lernt man in vielen kleinen Schritten. Und man probiert sie aus, bevor 
man den nächsten Schritt wagt.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Mit einer externen Schaltung (z.B. SGM811B) die Spannung des Akkus
> überwachen und bei Unterschreiten der minimalen Spannung den Eingang
> SHDN auf 0 ziehen.

Okay ja das wäre eine gute Idee. Und der würde dann den Spannungsregler 
abschalten, sobald die Spannung des Akkus unterhalb von 3V sinkt?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Besser beide parallel am Akku, vermeidet Probleme.

Okay also würde man quasi den LTC3536 für das ESP nehmen der die 
Spannung (Buck-Boost) auf die erforderlichen 3,3V überträgt und 
zusätzlich noch einen zweiten Spannungsregler (Buck) der parallel dazu 
geschaltet ist und die Spannung für den ICM 20602 auf  2,5V 
runterregelt.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Und man probiert sie aus, bevor
> man den nächsten Schritt wagt.

Ja das stimmt, nicht bin in solchen Sachen bisher noch nicht so 
erfahren. Deshalb habe ich halt gedacht ich Frage mal nach bei denen die 
sich besser auskennen und an dieser Stelle nochmal danke an alle guten 
Tipps und Vorschläge.

Es  ist halt so, dass ich die Platine online herstellen und auch 
bestücken lasse, was darauf herausläuft das die Kosten recht hoch sind. 
Deshalb wäre ich mir halt gerne im Voraus sicher, dass alles passt.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Besser beide parallel am Akku, vermeidet Probleme.

Und der Spannungsregler vom Sensor würde dann einfach direkt mit der 
Eingangsspannung des Akkus verbunden werden und diese auf 2,5V 
übertragen. Ich hab das gerade mal ein bisschen rumgeschaut. Wäre so ein 
Teilchen denkbar?

https://www.mouser.de/ProductDetail/Texas-Instruments/TLV75525PDBVR?qs=55YtniHzbhC%2FUNbAIscFxg%3D%3D

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Deshalb habe ich halt gedacht ich Frage mal nach bei denen die
> sich besser auskennen

Das ist auch gut so, aber mache nicht so viel auf einmal.

> Es  ist halt so, dass ich die Platine online herstellen und auch
> bestücken lasse, was darauf herausläuft das die Kosten recht hoch sind.
> Deshalb wäre ich mir halt gerne im Voraus sicher, dass alles passt.

Aus diesem Grund baue ich meine Prototypen immer auf Lochraster auf.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Aus diesem Grund baue ich meine Prototypen immer auf Lochraster auf.

Ja das wäre noch eine Idee. Wird glaube ich aber nur schwer weil den 
Sensor gibt es z.B nur in einem LGA-Packet und das ist mit der Hand 
nicht lötbar.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Beim Umstieg von Lochraster auf Leiterplatte ändern  sich die 
Verhältnisse wieder. Speziell was HF und Leiterbahnführung anbelangt.
Wichtig ist das Konzept und die Schaltung stimmen.
Z.B. den Tiefentladungsschutz sollte man im Layout vorsehen. Das 
Grundsätzliche Zusammenspiel kann man durchaus ohne Leiterplatte 
fliegend, auf  Steckbrett oder Lochraster ausprobieren. Den 
Tiefentladungschutz kann man auch später unbestückt lassen.

Bei so  kleinen Leiterplatten 20x30mm fällt der Preis nicht so stark ins 
Gewicht.

RC-Filter zur Entstörung von Eingängen kann man falls nicht benötigt 
unbestückt lassen (ich habe den Schutz zunächst bei allen Pins des 
MSP430G2553 vorgesehen, da alle Pins in der Nähe der ESP8266-01 Antenne 
lagen). Siehe
https://www.mikrocontroller.net/attachment/470552/THT-SMD.jpg

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Wird glaube ich aber nur schwer weil den
> Sensor gibt es z.B nur in einem LGA-Packet und das ist mit der Hand
> nicht lötbar.

Ja, meine Vorliebe für Lochraster geht mit erheblichen Einschränkungen 
bei der Bauteile-Wahl einher. Was ich entwerfe, wird jedoch nicht in 
Massen produziert. Meistens werden sogar die Prototypen verbaut.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Bei so  kleinen Leiterplatten 20x30mm fällt der Preis nicht so stark ins
> Gewicht.

Ja für die Herstellung selbst nicht. Aber ich müsste zumindest den 
Beschleunigungssensor auch bestücken lassen, weil ich den sonst gar 
nicht verlöten kann.

Gerald K. schrieb:
> Den
> Tiefentladungschutz kann man auch später unbestückt lassen

Wie genau meinst du "unbestückt lassen" also den Tiefentladungsschutz 
anschließend manuell auf die Platine löten?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> geht mit erheblichen Einschränkungen
> bei der Bauteile-Wahl einher

Okay. Aber ich könnte den Beschleunigungssensor dann halt gar nicht 
testen, weil ich den wie gesagt nicht löten kann.

Das mit dem separaten LDO sollte aber klappen denke ich.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Wie genau meinst du "unbestückt lassen" also den Tiefentladungsschutz
> anschließend manuell auf die Platine löten?

Wenn der Tiefentladungsschutz nicht gebraucht wird, kann der SHDN mit 
einem SMD Widerstand gegen Vcc gezogen werde.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Aber ich könnte den Beschleunigungssensor dann halt gar nicht testen,
> weil ich den wie gesagt nicht löten kann.

Man kann Beschleunigungssensor auf eine Adapterleiterplatte (SMD auf 
THT) löten.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Wenn der Tiefentladungsschutz nicht gebraucht wird, kann der SHDN mit
> einem SMD Widerstand gegen Vcc gezogen werde.

Okay das wäre eine Option. Nur schadet es ja auch nicht wenn man einen 
solchen Schutz einfach integriert oder?

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Man kann Beschleunigungssensor auf eine Adapterleiterplatte (SMD auf
> THT) löten.

Trotz 3mm x 3mm LGA-Packet?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?


: Bearbeitet durch User
von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> https://www.digikey.com/products/en?keywords=PA0103&v=315

Aber wie würde man den Sensor auf die vorgegebenen Pads gelötet 
bekommen?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?


von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> 
https://antwortenhier.me/q/wie-vermeide-ich-lo-tbru-cken-zwischen-lga-16-pads-manuell-eingefu-gte-61440313563

Okay, das wäre einen Versuch wert.

Gerald K. schrieb:
> Mit einer externen Schaltung (z.B. SGM811B) die Spannung des Akkus
> überwachen und bei Unterschreiten der minimalen Spannung den Eingang
> SHDN auf 0 ziehen.

Wäre das folgende Bauteil auch denkbar? Hat eine Spannungsgrenze von 
3,08V.

https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Daily-Silver-Imp-Microelectronics-IMP810SEUR-T_C7898.pdf

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Wäre das folgende Bauteil auch denkbar?

Sieht so aus.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Wäre das folgende Bauteil auch denkbar?

Ja, braucht aber gegenüber dem SGM811B 6x so viel Strom. Damit muss die 
Reaktioszeit kürzer sein.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ja, braucht aber gegenüber dem SGM811B 6x so viel Strom. Damit muss die
> Reaktioszeit kürzer sein.

Okay perfekt. Was genau verstehst du unter Reaktionszeit? Meinst du die 
Zeit die zwischen dem Abschalten des Systems durch die 
Spannungsüberwachung und dem Aufladen des Akkus vergehen darf?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Was genau verstehst du unter Reaktionszeit?

Der Akku ist "Leer", das Gerät meldet sich nicht mehr. Der Akku wurde 
von der Last abgetrennt, und entlädt sich noch über die 
Spannungsüberwachung SGM811B mit 1uA bzw. IMP809 mit 6uA sowie über die 
Selbstentladung. Der Akku sollte jetzt rasch aufgeladen werden, um einer 
Tiefentladung zuvor zu kommen.

Die Zeit zwischen dem Erkennen "Akku Leer" und dem Laden des Akkus ist 
die Reaktionszeit.

: Bearbeitet durch User
von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Die Zeit zwischen dem Erkennen "Akku Leer" und dem Laden des Akkus ist
> die Reaktionszeit.

Okay das macht Sinn. Da sich die Spannungsüberwachung ja schon bei eine 
Akkuspannung von 3,08V meldet und die Entladeschlussspannung bei 3,0V 
liegt. Sollte da ja etwas Spielraum sein.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Sollte da ja etwas Spielraum sein.

Unterhalb von 3V geht es relativ rasch mit der Spannung abwärts.

siehe : https://aaron-fischer.net/erd

Hängt auch davon ab, wie der Tiefenladeschutz um die Schwelle herum 
funktioniert.
Es könnte durchaus sein, dass der Sender aktiv wird, dadurch die 
Spannung unter 3,08V einbricht und damit die Versorgung des Senders 
abgedreht wird. Nach dem die Spannung im "Leerlauf" wieder ansteigt, 
beginnt der Modul mit dem nächsten Sendeversuch. Es wird mehr gesendet 
als bei vollem Akku.

: Bearbeitet durch User
von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Es wird mehr gesendet
> als bei vollem Akku.

Okay. Das heißt man muss dann einfach so schnell wie möglich den Akku 
von dem Stromkreis trennen und aufladen.

Gerald K. schrieb:
> Nach dem die Spannung im "Leerlauf" wieder ansteigt

Und wieso genau würde die Spannung wieder ansteigen?

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Und wieso genau würde die Spannung wieder ansteigen?

Der Akku hat einen Innenwiderstand. Wenn der Sender aktiv ist, dann 
fließt ein relativ großer Strom z.B. 100mA.  Bei einem Innenwiderstand 
von 100mOhm fallen 10mV an diesem ab. Dieser Spannungsabfall könnte 
ausreichen um die Versorgung vom Sender abzukoppeln.
Ist der Funkmodul jetzt stromlos, dann fällt der Spannungsabfall am 
Innenwiderstand das Akkus weg und die Spannung am Akku steigt jetzt über 
die Schwelle von 3,08V und der Funkmodul sird wieder versorgt. Erst mit 
dem nächsten Sendevorgang sinkt die Spannung wieder unter 3,08V und das 
System fängt zum Pumpe an.

Eine Hysterese am Eingang der Spannungsüberwachung verbessert das 
Verhalten.

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Ist der Funkmodul jetzt stromlos, dann fällt der Spannungsabfall am
> Innenwiderstand das Akkus weg und die Spannung am Akku steigt jetzt über
> die Schwelle von 3,08V und der Funkmodul sird wieder versorgt.

Okay. Das ist ja aber eigentlich weniger problematisch weil zu einer 
Tiefentladung würde es dadurch ja vermutlich nicht kommen oder?

Gerald K. schrieb:
> Eine Hysterese am Eingang der Spannungsüberwachung verbessert das
> Verhalten.

Okay und um ein solchen Mechanismus zu realisieren gibt es auch ICs?

von Teo D. (teoderix)


Lesenswert?

Janis R. schrieb:
> Okay und um ein solchen Mechanismus zu realisieren gibt es auch ICs?

Nur ma so zum /Einstieg/:
http://liionbms.com/php/wp_bms_chips.php

Ich würde ja den ICL7665 empfehlen.... Liegt aber leider nur daran, das 
ich keinen anderen aus dem FF kenne. :)

von Janis R. (jr123)


Lesenswert?

Teo D. schrieb:
> Ich würde ja den ICL7665 empfehlen.... Liegt aber leider nur daran, das
> ich keinen anderen aus dem FF kenne. :)

Okay. Ich habe mir das gerade mal angeschaut und da steht das der 
Maxim's MAX11068 für solche Anwendungen geeignet wäre, aber nur für 
große Hersteller erhältlich ist. In dem Datenblatt von dem IMP809 (den 
ich bis jetzt angedacht hätte) steht was von "improved replacement for 
MAX809/810". Das heißt die sind sind ja vermutlich alle ziemlich 
ähnlich.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.