Überprüfung meiner Verdrahtung

#7946255
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Hallo zusammen,

ich möchte meine Schaltung vor dem Löten überprüfen lassen, um sicherzustellen, dass alle Verdrahtungen korrekt sind. Da ich die Lötung extern durchführen lasse, möchte ich vermeiden, dass es zu Fehlern oder Schäden kommt.

Verwendete Komponenten: • 2× Fanso ER14505M Lithium-Thionylchlorid-Batterien (3,6 V, 2100 mAh) – in Serie • Step-Down-Wandler (DC/DC) zur Spannungsreduzierung auf 5 V • MOSFET-Modul (N-Kanal) zur Ansteuerung von 2 Vibrationsmotoren

• Schutzbeschaltung: Schottky-Diode, zwei 1N4007-Dioden und eine Sicherung (Fuse) zwischen Batterien und Step-Down-Wandler

Ich habe mein aktuelles Schaltbild (siehe Anhang) beigefügt. Könnte bitte jemand mit Erfahrung kurz prüfen, ob die Verdrahtung, Polung und Schutzbeschaltung so korrekt sind oder ob Anpassungen erforderlich sind? Mir ist wichtig, dass beim ersten Testlauf keine Bauteile beschädigt werden.

Vielen Dank für eure Hilfe und Rückmeldungen!

Viele Grüße Sam

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#7946273
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Sam schrieb:

Lithium-Thionylchlorid-Batterien

Die sind jetzt nicht dafür bekannt, hohe Ströme zu mögen - Kann mit den Motoren spannend werden.

Und wenn du nur eine Batterie verwendest, könntest du das ganze System auf 3.6V laufen lassen, dann musst du auch die Vibrationsmotoren nicht in Reihe schalten (die Freilaufdioden sind verkehrt herum, wenn rot plus ist)

#7946291
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Die beiden Fanso ER14505M (3,6 V, 2100 mAh) habe ich absichtlich in Reihe geschaltet, um eine höhere Spannung (7,2 V) zu erreichen. Damit kann ich über den Step-Down-Wandler stabil auf 5 V herunterregeln. Der Gedanke war, dass das System so länger läuft, weil zwei Batterien in Reihe eine höhere Gesamtenergie bereitstellen als nur eine einzelne 3,6 V-Zelle. Ich weiß, dass Lithium-Thionylchlorid-Batterien keinen hohen Entladestrom mögen, aber die Vibrationsmotoren sind klein und werden nur kurzzeitig angesteuert.

wäre dann eine kleine Powerbank (z. B. mit 5 V-Ausgang) deiner Meinung nach die bessere Alternative? Ich hatte ursprünglich die Fanso-Zellen gewählt, weil sie sehr langlebig sind und ich kein Aufladen wollte, aber wenn eine Powerbank technisch besser geeignet ist, würde ich das gern berücksichtigen.

#7946293
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Ich habe das Modul gewählt, weil es laut Angabe zwischen 5V und 36V Eingangsspannung unterstützt. (400W MOSFET Modul PWM 5-36V 15A LED Motor Control Power Arduino ESP Trigger) Mir war dabei wichtig, dass die Steuerspannung und die Lastversorgung über diesen Bereich funktioniert, daher habe ich mich darauf verlassen. Dass der IRF520 aber bei 5 V Gate-Spannung nicht vollständig durchschaltet, war mir so nicht bewusst. Was empfehlen Sie von Alternativen?

#7946299
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Sam schrieb:

Mir war dabei wichtig, dass die Steuerspannung und die Lastversorgung über diesen Bereich funktioniert, daher habe ich mich darauf verlassen. Dass der IRF520 aber bei 5 V Gate-Spannung nicht vollständig durchschaltet, war mir so nicht bewusst. Was empfehlen Sie von Alternativen?

IRLZL44

https://www.mouser.de/datasheet/3/70/1/Infineon-IRLZ44N-DataSheet-v01_01-EN.pdf

Sam schrieb:

Die beiden Fanso ER14505M (3,6 V, 2100 mAh) habe ich absichtlich in Reihe geschaltet, um eine höhere Spannung (7,2 V) zu erreichen. Damit kann ich über den Step-Down-Wandler stabil auf 5 V herunterregeln. Der Gedanke war, dass das System so länger läuft, weil zwei Batterien in Reihe eine höhere Gesamtenergie bereitstellen als nur eine einzelne 3,6 V-Zelle.

Es bleibt aber bei 2100mAh.

#7946304
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Rainer W. schrieb:

Jörg R. schrieb:

Es bleibt aber bei 2100mAh.

Nur wäre der entnommene Strom bei einem Step-Up deutlich höher als bei einem Step-Down. Entscheidend für die Laufzeit ist doch, wieviel Kapazität für die Last zur Verfügung steht.

Ja, wenn er nur eine Zelle nimmt. Bei 2 parallel wird es ein Rechenexempel.

Ich würde diesen Zellen aber überhaupt nicht als Stromversorgung wählen.

#7946306
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Das ist ein LM2596-Buck-Modul (einstellbar). Eckdaten: Eingang ca. 4–40 V, Ausgang 1,25–35 V (einstellbar), typ. bis 2 A mit Kühlung, Schaltfrequenz ~150 kHz. Wäre aus eurer Sicht 1× Li-Ion 18650 (mit Schutz) + Step-Up auf 5 V oder 2× 18650 in Serie + Buck auf 5 V die robustere Variante für die Motor-Anlaufspitzen? Oder würdet ihr primär CR123A/Lithium-MnO₂ für höhere Pulslasten empfehlen? Und was würden Sie als eine andere alternative für die Stromversorgung empfehlen?

Beitrag #7946311 wurde vom Autor gelöscht.
#7946319
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Ja ich wollte antworten aber wurde mein Antwort nach paar Minuten veröffentlicht, da ich neuer user bin darf ich nur jede halbe Stunde antworten. Deswegen habe ich meine Kollegin gefragt, ob sie schnell antworten kann. Was ist dran falsch? Soll ich dir mein cv geben?

#7946341
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Studenten? Welche Richtung?

Bei allem außer Kunst oder Musik sollte hier dann Schluss sein, denn da ist das ein oder andere Semester nachzuholen.

Im Falle von Kunst: einfach mal einen anderen Studenten in der Gegend fragen, der einen Lötkolben schmerzfrei halten kann.

#7946347
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Jörg R. schrieb:

Ein Thread, ein Account. Das gilt auch für neue User.

Wo du recht hast, hast du Recht! Da beißt die Maus den roten Faden nicht ab.

Dann stellt sich mir jedoch die Frage, wie lange dauert denn diese schlimme Phase, wo der TO nur im 30 Minutentakt antworten kann? Ist diese Phase nach 6 Stunden vorbei, oder dauert das eine ganze Woche? Dann kann es nämlich gut sein, dass wir Weihnachten noch hier sitzen!

🎅🌲

#7946401
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Nemopuk schrieb:

Steckbretter und billige Dupont Kabel aus Eisen taugen nicht zur Verteilung der Stromversorgung Löte besser Kupferkabel direkt an die Module an.

Die TOs können nicht löten.

Das Steckbrett hätte man sich bei dem Wimmelbild auch sparen können, nur um den Taster unterzubringen.

Rainer W. schrieb:

Bay K. schrieb:

Und was würden Sie als eine andere alternative für die Stromversorgung empfehlen?

Das kommt drauf an, was ihr genau vor habt. Wie sieht das Lastprofil aus, d.h. wie lange wird jeweils wieviel Strom von der Last aufgenommen? Wie lange muss die Batterie für einen Einsatz halten?

Alles Angaben die ohne Nachfrage erfolgen sollten.

#7946464
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Sam schrieb:

Schutzbeschaltung: Schottky-Diode, zwei 1N4007-Dioden und eine Sicherung (Fuse) zwischen Batterien und Step-Down-Wandler

Die Schutzbeschaltung mit der Sicherung kannst Du dir komplett sparen. Was oder wovor soll die Sicherung denn schützen? Die angedachten Batterien liefern keine 100mA... Der Taster ist, so wie das gezeichnet ist, auch sinnlos.

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#7946528
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Bay K. schrieb:

Das ist ein LM2596-Buck-Modul (einstellbar)

5 bis 10mA Ruhestromaufnahme. Naja gut.

LiSOCl2-Batterien sind schon nicht verkehrt, wenn man weiß, was sie können und was sie nicht können. Falls man kurzzeitig hohe Ströme benötigt, kann/muss man die Batterie mit einem Supercap puffern, der den Strom liefern kann - So wird es in entsprechenden Messgeräten z.B. für LoRaWAN gemacht. Und natürlich schadet es nicht, den Rest der Schaltung auch auf Stromsparen auszulegen. Man muss vielleicht nicht auf 15 Jahre Laufzeit kommen, aber einen Schaltregler mit 5mA will man da nicht nutzen.

#7946552
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Sebastian R. schrieb:

Und natürlich schadet es nicht, den Rest der Schaltung auch auf Stromsparen auszulegen.

Wenn der Step-Up sich schon einen Ruhestrom von 5 bis 10mA genehmigt, braucht man sich bei der restlichen Schaltung zum Stromsparen auch kein Bein mehr auszureißen.

Sebastian R. schrieb:

Falls man kurzzeitig hohe Ströme benötigt, ...

"hohe Ströme" liegt im Auge des Betrachters. Für die Batterie sind als maximaler Dauerstrom 400mA angegeben.

Gast #7946553
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Kenne als Regel bisher nur:

Rot ist blau, plus ist minus, der grüne und gelbe ist praktisch derselbe und der Rest geht auf Masse... und jeder elektrische Fehler ist entweder Kurzschluss oder Unterbrechung mehr oder weniger stark.

#7946587
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Danke für eure bisherigen Hinweise! 😊 Ich plane jetzt, die Schaltung etwas zu vereinfachen: Statt der zwei Lithium-Thionylchlorid-Batterien möchte ich eine kleine Powerbank (5 V Output) als Energiequelle verwenden. Die Vibrationsmotoren (3–5 V, ca. 67 mA) sollen über ein ULN2003A-Treiber-IC angesteuert werden (anstatt MOSFET-Modul). Zusätzlich ist ein 100 µF Kondensator als Puffer auf dem Breadboard vorgesehen.

Meine Fragen dazu:

  1. Wäre diese Kombination (Powerbank + ULN2003A + Kondensator) eurer Meinung nach zuverlässiger?
  2. Sollte ich etwas einbauen, damit die Powerbank bei geringer Last nicht abschaltet (z. B. LED mit Vorwiderstand oder Powerbank mit „Always-On“-Funktion)?

Im neuen Aufbau sind rot = +5 V und blau = GND (−). Die Polarität der Motoren ist ebenfalls beachtet, jeweils mit Plus am ULN2003-Ausgang und Minus an GND.

Danke schon mal für euer Feedback!

Angehängte Dateien:
#7946597
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Was mir auffällt: Bei der Stromversorgung fehlt der Minuspol und der Elko ist verpolt.

Vielleicht ein grundsätzlicher Tip: Manchmal hilft es erstmal Subkomponenten zu testen. Also nur einen ULN2003 Chip mit Stromversorgung und einer Last verbinden und dann am Eingang manuell High/Low anlegen. So kann man Subfunktion für Subfunktion testen und setzt dann schrittweise alles zusammen. Auf diese Weise des systematischen Vorgehens versteht man woran es liegt wenn etwas nicht funktioniert und dadurch lernt man auch mehr.

#7946859
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Sam schrieb:

Die Vibrationsmotoren (3–5 V, ca. 67 mA) sollen über ein ULN2003A-Treiber-IC angesteuert werden (anstatt MOSFET-Modul).

Ich würde einen FET oder Einzeltransistoren vorziehen, der Spannungsabfall an den ULN-Darlingtons ist relativ groß.

Sam schrieb:

Die Powerbank wird tatsächlich über ein USB-Type-C-Kabel direkt an den Arduino Nano angeschlossen.

Die altbekannte Diskussion, ob die Powerbank nicht mangels Lastsrom abschaltet.

Von dort werden dann die 5 V weiterverteilt.

Den Motorstrom über den Arduino zu ziehen ist eine sehr schlechtze Idee, Risiko von Störungen. Die Last gehört direkt an die Versorgung und der µC bekommt seine eigene Versorgungsleitung.

Nemopuk schrieb:

Es sind nur ungefähr 4,5 Volt am Ausgang des Arduino Nano Boardes.

Es macht mehr Sinn, den Nano direkt zu speisen, wie er das in seinem Eröffnungspost gemalt hat.

Persönliche Seite #7948706
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H. H. schrieb:

Auf dem MOSFET-Modul werkeln bestimmt IRF520. Die sind ungeeignet für 5V Ansteuerung.

Dieses Modul sieht genau so aus wie so China-MOSFET-Module die ich hier rumliegen habe. Da sind 2x D4184 drauf. Die habe ich bei mir mit 3.3V und 60 kHz angesteuert und es funktioniert super. Obwohl es laut Datasheet so nicht spezifiziert ist... Allerdings ist das Modul hier verpolt.

#7948821
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Niklas G. schrieb:

Da sind 2x D4184 drauf.

D4148 gibt es IMHO nicht. Meinst du vielleicht die AOD4184A? https://www.aosmd.com/res/datasheets/AOD4184A.pdf

Die habe ich bei mir mit 3.3V und 60 kHz angesteuert und es funktioniert super.

Bei wieviel Strom? Ein paar Ampere kann der da schon noch, aber nicht die für U_DS=10V spezifizierten 50A bzw. mit einem R_DS(on) von unter 10 mΩ.

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Persönliche Seite #7948835
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Rainer W. schrieb:

D4148 gibt es IMHO nicht. Meinst du vielleicht die AOD4184A? https://www.aosmd.com/res/datasheets/AOD4184A.pdf

Ja stimmt, hatte nur die Beschriftung abgetippt und mich dann auch noch ver-tippt ;-) Es muss ein AOD4184A sein.

Rainer W. schrieb:

Bei wieviel Strom?

Bei 3A.

Rainer W. schrieb:

aber nicht die für U_DS=10V spezifizierten 50A bzw. mit einem R_DS(on) von unter 10 mΩ.

Ich glaub die braucht Sam auch nicht:

Sam schrieb:

Die Vibrationsmotoren (3–5 V, ca. 67 mA)

Das sollte lockerst mit den AOD4184A-Modulen gehen. Oder mit einem x-beliebigen LL-MOSFET...

H. H. schrieb:

Von welchem Hersteller?

Das Logo stimmt mit Alpha & Omega Semiconductor überein.

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