Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sim808- Schaltplan : Regler und GPS Antenne


von Jules (mikroscience)


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Hallo an alle,

Für ein Projekt bräuchte ich ein Modul welches über SMS Aktuelle GPS 
Koordinaten senden kann. Meine Wahl fiel auf das SIM808 Modul. Zum 
testen habe ich mir ein Entwicklungsboard von DFrobot gekauft. Da die 
ganzen Boards jedoch viel zu groß sind, möchte ich jetzt mein eigenes 
designen inkl uC.(auf Ali kriegt man die SIM808 noch als einzelne Chips 
zu kaufen.)


Das ganze (d.h. Sim808 + uC) soll über einen kleinen 3,7V Lithium Akku 
betrieben werden. Einige Entwicklungboards wie zBsp von Adafruit
https://cdn-learn.adafruit.com/assets/assets/000/025/700/original/adafruit_products_808schem.png?1432925469
schließen den Akku OHNE DCDC Wandler direkt an den VBAT Pin des SIM808 
Moduls. Das Modul braucht laut DB zwischen 3.4V - 4.4V.

2 oder 3 Fragen habe ich.

1)
Meine Frage ist: Ist das nicht etwas riskiert den AKku direkt an das 
Modul anzuschließen? Durch die hohen Transientströmen wird doch 
wahrscheinlich der Akku relativ schnell in die Knien gehen und die Spg 
einbrechen.. ?

Andere Entwicklungboards wie die von DFrobot haben einen DCDC mit einer 
Output Spg von 4V.

Ein anderer nutzt sogar nur 3V3 für die Versorung von SIM808:
https://embeddedprojects101.com/stm32-and-sim808-gps-tracker-with-a-custom-pcb/

2) GPS Antenne
Beim Board von DFrobot (siehe Anhang) wird wie es für mich aussieht die 
Antenne Aktiv mit einer Spannung (VDD_Ext =2.8V) betrieben.
Bei den anderen Boards wie zBsp von Adafruit ist das nicht der Fall. 
Sind aber in beiden Fällen die gleichen Antennen.
Ist es ratsam lieber die Version mit Aktiver Spannung an der Antenne zu 
benutzen?

3) Auch zum Board von DFrobot (anhang) : Wo zum geier kommen die 5V her 
?? Ich habe es an der NET_LED nachgemessen, da sind 5V. Aber von wo 
kommen die her? An der Leiste habe ich keine 5V angeschlossen. Der 
Spannungsregler gibt 4V raus.

Ich glaub das reicht erstmal an Fragen.

Viele Grüße

: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Jules schrieb:
> SIM808

Das kann nur GSM/GPRS. Das wird früher oder später abgeschaltet. Besser 
direkt ein LTE-Modul nehmen (für LTE-M und NB-IoT). Kombimodule für 
GMS/GPRS und LTE gibt es natürlich auch, aber nur sinnvoll wenn man in 
Gegenden unterwegs ist die kein LTE haben (z.B. Afrika).

Jules schrieb:
> Durch die hohen Transientströmen wird doch
> wahrscheinlich der Akku relativ schnell in die Knien gehen und die Spg
> einbrechen.. ?

Ganz genau, kleine Akkus können überhaupt nicht die nötige Leistung 
abgeben (egal jetzt bei welcher Spannung) um ein GSM-Modul zu betreiben. 
LTE braucht weniger.

Bei LTE würde ich auch keine SMS nutzen sondern einfach einen 
HTTP(S)-Request (an einen beliebigen Server) senden, viele Module können 
das per AT-Command. Bei 2G hat SMS den Vorteil dass sie auch 
funktioniert wenn keine Datenverbindung zustande kommt (also nur GSM, 
kein GPRS), bei LTE gibt es sowieso nur die Datenverbindung und die SMS 
wird "gewrappt". Einen HTTP-Server aufzusetzen ist dank Cloud super 
einfach, dann kann man sehr komfortabel die Daten 
verarbeiten/speichern/weiterleiten und die Größenbeschränkung hat man 
auch nicht.

: Bearbeitet durch User
von Jules (mikroscience)


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Hallo Niklas,

Ich habe mich tatsächlich bewusst für GSM only entschieden da das 
Schüler Projekt in einem Wald statt findet wo es nur 2G gibt, und das 
bis 2027. Ist in Belgien. Da wäre LTE zu riskiert da die Netzabdeckung 
nicht gut ist.


> Ganz genau, kleine Akkus können überhaupt nicht die nötige Leistung
> abgeben (egal jetzt bei welcher Spannung) um ein GSM-Modul zu betreiben.
> LTE braucht weniger.

Was nennst Du klein? Das Ding von Adafruit wird ein Akku mit 1200mAh 
benutzt..

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Jules schrieb:
> Ich habe mich tatsächlich bewusst für GSM only entschieden da das
> Schüler Projekt in einem Wald statt findet wo es nur 2G gibt, und das
> bis 2027

Bis 2030 soll 2G da noch laufen, immerhin. Aber auch mit dem dort 
verfügbaren Netzbetreiber?

Jules schrieb:
> Ist in Belgien. Da wäre LTE zu riskiert da die Netzabdeckung nicht gut
> ist

Vielleicht mit einer guten Antenne?

Jules schrieb:
> Was nennst Du klein? Das Ding von Adafruit wird ein Akku mit 1200mAh
> benutzt..

Das sollte gehen, bei 250mAh oder so wird es kritisch.

von Jens K. (jensky)


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Niklas G. schrieb:
> Besser
> direkt ein LTE-Modul nehmen (für LTE-M und NB-IoT). Kombimodule für
> GMS/GPRS und LTE gibt es natürlich auch

Welches Modul würde zusätzlich auch "Telefonieren" ermöglichen ohne 
gleich über 50 Euro zu kosten?

von Rüdiger B. (rbruns)


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Hast du dich schon über LoRa informiert ?
https://de.wikipedia.org/wiki/Long_Range_Wide_Area_Network#LoRa

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Jens K. schrieb:
> Welches Modul würde zusätzlich auch "Telefonieren" ermöglichen

z.B. Quectel BG95-M3, SIMCOM SIM7070E, Semtech HL7812, Telit ME910G1-WW

Rüdiger B. schrieb:
> LoRa

Auch eine gute Option für lange Batterielaufzeit.

Im Wald wäre es ggf. clever die Antenne weit oben in einem Baum zu 
platzieren, egal welche Technologie genau genutzt wird.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Niklas G. schrieb:
> Im Wald wäre es ggf. clever die Antenne weit oben in einem Baum zu
> platzieren,

Du bist lustig.
Oder willst du dauern in den Bäumen rumturnen?

Den GNSS-Empfänger kann man sich dann auch gleich sparen. Ein Mal die 
Position einmessen und gut is's - spart den Strom  für den 
Satellitenempfänger.

: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Oder willst du dauern in den Bäumen rumturnen?

Wieso dauernd? Wer hat gesagt dass das Teil dauernd bewegt wird?

Rainer W. schrieb:
> Ein Mal die
> Position einmessen und gut is's - spart den Strom  für den
> Satellitenempfänger.

Es ist handlicher wenn der Empfänger eingebaut ist und die Position nur 
einmal oder selten misst, und ansonsten inaktiv ist. Und viele 
LTE-Module haben den GNSS-Empfänger sowieso integriert.

von Jules (mikroscience)


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Hallo an alle

Danke für das Feedback.
Ich brauche tatsächlich GPS und SMS da es um mini Raketen geht die 
überall verstreut im Wald landen können. Jede Rakete wird also solch ein 
Modul haben.
Ja wir haben uns angeschaut welcher Netzbetreiber dort gute 2G Abdeckung 
anbietet.

2 Fragen bleiben dennoch ungeklärt:

- Versorgung:
Ich dachte an einen DCDC Boost zBsp https://www.ti.com/product/TPS61090
Dieser wird von einer 3.7V oder 4.2V Lithium Batterie versorgt.
Falls 5V Output vom DCDC:
5V -> uC
5V -> Diode -> Sim808
Mit der Diode würde ich dann auf 4.3V runter um das Sim Modul zu 
betreiben. Mikrocontroller würde ich einen 5V Atmega nehmen.

Passt das so ?

Was ist mit der GPS Antenne?

Und was ich nicht verstehe bzgl dem oben angegeben Schaltplan von 
DFrobot:
Von WO kommen die 5V her? Fehlt das was im Schaltplan? Denn der Regler 
gibt 4V raus.

LG

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Jules schrieb:
> Ich brauche tatsächlich GPS und SMS da es um mini Raketen geht die
> überall verstreut im Wald landen können.

Da denke ich mal man möchte die Rakete sofort einsammeln wollen. 
Außerdem wird das Gewicht eine große Rolle spielen. Da würde ich stark 
darüber nachdenken doch LoRa und einen viel kleineren Akku zu nehmen 
(Größenordnung 100mAh?). Dann kann man der Rakete mit einem Empfänger 
(mit guter (Richt-)Antenne) "hinterherlaufen", sobald man sich auf ein 
paar Kilometer nähert empfängt man die Position und kann direkt hin. Das 
ist dann völlig unabhängig von Mobilfunk-Infrastruktur und viel 
kleiner&leichter als Mobilfunk, insbesondere 2G. Müsste mit weniger als 
10g machbar sein.

Der STM32WL55 hat den LoRa-Chip eingebaut, da braucht es nur noch einen 
GPS-Chip (z.B. u-blox ZOE-M8), HF-Vogelfutter, Akku und Antennen (kein 
Schaltregler nötig). Kleiner und sparsamer wirds nicht. SigFox ginge so 
auch, aber dann braucht man die vorinstallierte Infrastruktur, wobei die 
Reichweite noch größer als bei LoRa ist.

: Bearbeitet durch User
von Bauform B. (bauformb)


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Jules schrieb:
> Ist das nicht etwas riskiert den AKku direkt an das
> Modul anzuschließen? Durch die hohen Transientströmen wird doch
> wahrscheinlich der Akku relativ schnell in die Knien gehen und die Spg
> einbrechen.. ?

Mit einem normalen DC/DC-Wandler auf 4 Volt muss der Akku aber noch mehr 
Strom liefern. Auch wenn er das kann, ist er schneller leer, weil der 
Wandler ja auch Strom verbraucht. Riskant ist eher, dass normale Akkus 
deutlich mehr als 2A liefern können, wenn es einen Kurzschluss gibt.

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Jules schrieb:
> Schüler Projekt

Es gibt Forschungsinstitute welche sich intensiv damit beschäftigen, 
möglichst kleine&leichte GPS-Tracker dieser Art zu bauen. Für ein 
nichtkommerzielles Bildungs/Forschungs-Projekt helfen die vielleicht 
aus.

Bauform B. schrieb:
> Riskant ist eher, dass normale Akkus
> deutlich mehr als 2A liefern können, wenn es einen Kurzschluss gibt.

Das ist auch nötig, 2G-Module brauchen bis 2A.

Jules schrieb:
> 5V -> Diode -> Sim808
> Mit der Diode würde ich dann auf 4.3V runter

Du möchtest eine Diode als Spannungsregler für einen Verbraucher nutzen 
der 2A Peaks für ca. 20ms zieht? Ich kann mir kaum vorstellen dass das 
funktioniert.

Das "nackte" SIM808 ist (wie die meisten Mobilfunk-Module) dafür 
ausgelegt direkt an einer LiIon-Zelle zu laufen, wie du ja schon 
schriebst hat es einen Bereich von 3.4V ~ 4.4V. Bei einer 
nicht-tiefentladenen Zelle brauchst du also keinen Step-Up. Wenn der 
Akku bei direktem Anschluss "in die Knie" gehen würde, würde er das auch 
mit Step-Up, und der stromabhängige Spannungsabfall an der Diode würde 
das noch verschlimmern.

Jules schrieb:
> 5V -> uC

Es gibt genug Mikrocontroller die direkt an einer LiIon-Zelle laufen, 
ggf. mit einem gewöhnlichen LDO davor.

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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Nicht vergessen, oft gibt es Sonderangebote fuer SMS in eigenen Netzen. 
zB innerhalb des ALDI Netzes waeren mal die SMS gratis.

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Pandur S. schrieb:
> zB innerhalb des ALDI Netzes waeren mal die SMS gratis.

Meistens braucht es aber eine Grundgebühr. Mittlerweile gibt es aber 
jede Menge IoT-Tarife ohne Grundgebühr, welche viele Jahre aktiv sind 
und nur nach Datenvolumen abrechnen bzw. ein festes Kontingent bei 
Einmalpreis haben.

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