Hallo zusammen, ich habe mir einen Tiefentladeschutz zusammengebastelt der unter einer gewissen Spannung abschaltet. Leider wird der auch durch Spannungsabfall bei hohem Verbrauch getriggert - was nicht sein soll. Etwas Info zum Aufbau/Hintergrund: Ich habe mir mit dem Pico Pi W und ein paar Sensoren eine Überwachung für die Feuchtigkeit meiner Blumenerde gebaut. (Eher mal als Testfall, um mich mit dem ganzen Kram zu beschäftigen - ich bin Frischling in der Mikroelektronik) Alle 15 Minuten misst der Pico Pi Lufttemperatur/-feuchte und Bodenfeuchte. Dann aktiviert er das WLAN Modul, sendet die Daten an ein Google Spreasheet (Apps Script), deaktiviert das WLAN Modul und legt sich in den DeepSleep. Versorgt wird das ganze über einfach 3 NiMH AAA Akkus in Reihe (mit einer Schottky Diode davor, falls über USB 5V kommen). Problem 1: Der Pico Pi kann mit 1,8 bis 5,5 Volt betrieben werden. Das heißt auch wenn die 3 NiMHs längst alle sind, saugt der Pico Pi kräftig weiter - und die Akkus gehen kaputt. Aus diesem Grund habe ich mir einen Tiefentladeschutz gebaut. Angelehnt an https://www.heise.de/ratgeber/Tiefentladeschutz-fuer-Akkus-3276794.html Wie folgt: Ich habe einen P-Kanal MOSFET (IRLML2244) mit Source an Batterie Plus, mit Drain an den Eingang vom Pico Pi angeschlossen. Das Gate mit einem 100K auch an Batterie Plus, um es erstmal auf dieselbe Spannung zu ziehen wie Source. Und dann vom Gate mit 5 Dioden (1N4148) nach Batterie Minus - um, solange die Spannung der 5 Dioden zum Durchlassen überschritten ist, das Gate auf 0 zu ziehen. Der MOSFET schaltet also, da die Spannung dann am Gate deutlich unter der von Source liegt, auf Durchlass und alles ist fein. Wenn die Spannung der Batterie zu niedrig wird, können die 5 Dioden nicht mehr durchleiten und das Gate bleibt (wegen des 100K) auf derselben Spannung wie die Source - und der MOSFET somit sperrend. Das scheint auch alles erstmal zu klappen (nach vielen Versuche und messen und Co. - und langsamem entladen der Akkus mit einem Widerstand - ich will aber nicht ausschließen, dass da doch auch irgendwas vielleicht noch quer liegt). Problem 2: Wenn ich das am Pico Pi tatsächlich so betreibe läuft alles gut - bis ich das WLAN Modul einschalte und eine Verbindung aufbauen will. Das führt zu einem Spannungsabfall an Drain/Source, so dass die Spannung zwischen Gate und Source zu gering wird - und der MOSFET ausschaltet. Daraufhin erholt sich die Spannung und der MOSFET schaltet wieder durch. Das ganze läuft dann alle ~60us ab - hin und her. So etwas scheint man ja prinzipiell mit einem Kondensator zu lösen, dass plötzlicher Strombedarf des Verbrauchers von einem Kondensator bedient wird und die Spannung somit nicht so doll abfällt. Meine Versuche mit Kerkos (100nF, direkt am Pico Pi zwischen dessen VSYS (Stromversorgung) und GND) scheinen quasi keinen Unterschied zu machen. Wenn ich einen 47uF Elko zwischen Source und GND schalte, schwangt der MOSFET nur noch alle 109us. Mit 47uF an VSYS+GND ähnliche Folge, 108 us Schalten. Erst wenn ich drei meiner dicksten Elkos nehme (3 * 1000 uF) und die an VSYS+GND klemme, bleibt die Spannung so stabil, dass der MOSFET nicht ausschaltet. (Die habe ich allerdings auch nur mit Kabeln ~20 cm Länge an die Eingänge geklemmt) Daher: Hat jemand generell Hinweise was ich vielleicht völlig falsch mache? Die 3 riesigen Elkos sind doch irgendwie Schießen mit Kanonen auf Spatzen? Ich mach da doch irgendwas anderes falsch, oder? Sind die Batterien irgendwie zu schwach um den Zuwachs des Strombedarfs zu decken? Ich habe eine Schottky direkt hinter dem Pluspol der Batterien, bevor der ganze Rest kommt - ist das ein Problem? Sagt mir auch gerne falls ich fundamentale Informationen nicht erwähnt habe. Ist für mich alles Neuland - spannend aber auch leicht verzweifelnd :) Danke schon mal!
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Wozu eine Extraschaltung zum Tiefentladeschutz? Der Pico hat einen seiner ADCs auf VSYS und kann somit permanent seine Versorgungsspannung messen...
Das ist ein guter Hinweis, ja. Ich hatte das zwar schon mal (kurz) probiert und dann nach wenig Recherche und einigem Testen festgestellt, dass das mit dem Pico Pi W problematisch ist. Aber ich schau mir das jetzt noch mal genauer an - anscheinend wird der Pin29 bei der WLAN Version des Pico Pi doppelt genutzt: Für ADC3 und für WLAN. (Das kann man aber wohl berücksichtigen und darauf achten nur eins zur Zeit zu nutzen.) Wenn das klappt löst das natürlich meinen "hardware tiefentladeschutz" in Wohlgefallen auf :-)
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Chris schrieb: > anscheinend wird der Pin29 bei der WLAN Version des Pico Pi doppelt > genutzt: Für ADC3 und für WLAN. (Das kann man aber wohl berücksichtigen > und darauf achten nur eins zur Zeit zu nutzen.) Einige GPIOs sind beim Pico W anders/mehrfach genutzt (GPIO 23, 24, 25, 29). Habe ich z.B. genutzt, um Pico und Pico W per Software zu unterscheiden. Mit GPIO 25 schaltet man zwischen VSYS-Spannungsteiler und WLAN (WL_CS) um, GPIO 29 ist gleichzeitig WL_CLK. Also die Schaltpläne vergleichen.
Danke dir! Hab das jetzt so lösen können.
Einige Anmerkungen: - Deine Spannungsüberwachung scheint keinerlei Hysterese zu besitzen. Selbst wenn es mit vollen Akkus jetzt gut funktioniert, wirst du irgendwo in einen Ladezustand nahe deiner Schaltschwelle kommen wo das ganze wild anfängt Ein- und Auszuschalten (zu Schwingen). - Mehrere normale Dioden in Reihe als Referenzspannung ist jetzt auch nicht gerade stabil. Die Spannung ist ja recht abhängig vom Strom der durch diese fliest und der wiederum von der Spannung und dem Vorwiderstand. Und wenn sich die Spannung dann auch noch mit der Last verändert... - Ich vermute das sich dein Transistor je nach Akkuspannung im Linearbetrieb befindet und nicht mehr vollständig durchschaltet. Dadurch wird deine Ausgangsspannung dann noch mehr Lastabhängig. . - https://de.wikipedia.org/wiki/Hysterese#Zweipunktregler - https://de.wikipedia.org/wiki/Zweipunktregler
Die Lösung von Heise ist Schrott. Insbesondere weil der Mosfet im Umschaltbereich im Linearbetrieb arbeitet. Mal davon abgesehen das Ugs starken Exemplarstreuungen unterliegt und die Vorwärtsspannung der Dioden stark stromabhängig ist. Da gehört ein richtiger Komparator mit Schwelle dran oder eben in Software auf dem Mikro (wenn möglich). Muss man den Eigenverbrauch des Mikros berücksichtigen. Bei einem Eigendesign kann man bei einigen Spannungsreglern den "Enable" Eingang dafür benutzen. Die haben oftmals defininiert Schwellen für eine Unterspannungsabschaltung. Ansonsten gibt es Reset/Supervisor ICs die man zum Steuern des Mosfets einsetzen kann. z.B. https://www.diodes.com/part/view/APX803L oder gar direkt darauf spezialisierte ICs.
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