Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromversorgung mind. 9V mit geringen Abmaßen und Ladeschaltung


von Ch S. (spelli)


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Hallo,

ich möchte für ein Projekt "Luftbildfotografie" die Empfangseinheit in 
ein solches Gehäuse bauen:

http://www.km-gehaeusetech.de/de/produkte/mechanics/kunststoff-gehaeuse/

MAXI-TAW Gehäuse soll es werden mit Aufnahme eines 3,5" Video Monitors 
und einem Batteriefach 5 oder 6 Zellen AA...

In das Gehäuse kommt:

- 3,5" Video Monitor 12V bzw. 9V

über Schaltregler 5V:
- XBee
- Videoempfänger 5,8 GHz
- AVR


Mein Problem sind aktuell die 9V. Das könnte ich natürlich über Mignons 
(AA) realisieren, die wären dann aber schnell leer...

LiPos möchte ich nicht verwenden, da ich die immer ausbauen müsste und 
dazu das Gehäuse aufschrauben müsste.

In das Gehäuse soll eine Akkutechnik und diese soll von aussen geladen 
werden. Dann habe ich mir mal LiFePo4 Flachzellen angeschaut. Von den 
Abmaßen her wären die ideal, da sicher. Allerdings müsste ich 3 in Reihe 
schalten und entsprechend über einen Balancer laden...

Im Moment verzweifel ich bei der Suche nach einer Akkutechnologie die 
mir ca. 9 Volt liefert. Ich würde im Moment eine 12V über ein externes 
Bleiakku-Pack in das Gehäuse geben..

Hat jmd. eine Idee, wie ich mit eher weniger Schaltungsaufwand eine 
Spannung von 9V und ca. 4-6 Ampere hinbekomme, die dann auch noch im 
Gehäuse geladen werden kann?

Danke und Gruß
Christoph

von Carsten R. (kaffeetante)


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Brauchst Du wirklich 4-6 Ampere oder 4-6 Amperestunden, also die 
Kapazität?

Wie lange soll es denn halten? Ein Arbeitstag mit 8 Stunden mal 6 Ampere 
ergibt bei 12 Volte eine Autobatterie!

Wenn Du aber 6 Amperestunden brauchst:

Entweder du gibst konkret vor was der Akku Leisten soll oder Du gibst 
exakt an was verbaut werden soll und wie lange die gewünschte Laufzeit 
ist, also die Spezifikationen des ominösen Videoempfängers und des 
ominösen Monitors der 9 Volt, 12 Volt, beides oder irgendetwas 
dazwischen mit unbekannter Stromstärke benötigt.

Braucht die Schaltung minimal 9 Volt oder genau 9 Volt? Ich würde es 
bevorzugen herunter zu regeln, was bedeuten würde der Akku müßte auf 
jeden Fall mehr Spannung liefern, insbesondere auch kurz vor 
Entladeschluß.

Bei Lithium kommst du um einen Ballancer nicht herum. NiMH hat eine 
geringere Kapazität. Bei Blei muß du was in passender Bauform finden.

Du wirst Dich bei der Suche nach der eierlegenden Wollmilchsau immer im 
Kreise drehen und nicht weiterkommen. Das wird so nichts! Triff eine 
Entscheidung. Lege die Akkutechnik fest und optimiere das Teil darauf um 
das Beste herauszuholen und lebe damit, notfalls mit Anschluß für eine 
externe Zusatzbattrie. Das scheint ja nicht das Problem zu sein, da Du 
selbst schon Ähnliches vorgeschlagen hast. Oder lege die Leistungsdaten 
fest und schaue was die Anforderugen erfüllt und Frage dann bei Bedarf 
konkret nach. Die Designentscheidungen für die Spezifikationen können 
wir die nicht abnehmen. Du mußt entscheiden was Du haben willst.

Ich hätte gerne irgendetwas das irgendetwas mit Strom macht ist eine zu 
vage Anforderung.

Gruß

Carsten

von bingo (Gast)


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Bei LiFePO4 brauchst Du keinen Balancer. Strom - je nach Zelle - 
begrenzen und bei Erreichen der Ladeschlusspannung von 3,6 V 
runterregeln.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Bist Du Dir da sicher, daß man bei LiFePO4 keine Ballancer braucht?
Wie will man die ohne Ballancer im gleichen Ladefenster halten?

Kann man die etwa wie NiCd oder NiMh dauerladen bis garantiert alle 
Zellen voll sind? Das wäre toll. Ansonsten fällt mir keine weitere zum 
Ballancer alternative Methode ein um ein Akkupack zu "formatieren" wenn 
durch Lagerung und Eigenentladung oder warum auch immer die Zellen einen 
unterschiedlichen Ladezustand haben.

Wie dem auch sei, auch bei LiFePO4 werden Ballancer empfohlen.

von Ch S. (spelli)


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Hallo,

ja natürlich, ohne genaue Daten gehts nicht!

Monitor 12V, ca. 200 mA (der Monitor wird in den nächsten Tagen aus Hong 
Kong bei mir eintreffen, dann werde ich den genau ausmessen!)

XBee 5V, ca. 200 mA
Video 5V, ca. 210 mA (ist gar nicht so ominös ;-))

AVR, 5V


Gruß

Christoph

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Ch Sp schrieb:
> Monitor 12V, ca. 200 mA
> XBee 5V, ca. 200 mA
> Video 5V, ca. 210 mA (ist gar nicht so ominös ;-))
> AVR, 5V

12 V * 200 mA + 5 V * (200 mA + 210 mA + 40 mA) = 4,7 Watt

Du könntest z.B. 12 Mignon NiMH-Zellen verwenden. Diese sind recht 
unkompliziert in der Handhabung, haben praktisch keine Selbstentladung 
und lassen sich notfalls durch überall erhältliche Alkalinezellen 
ersetzten. Das sind alles Merkmale, die auf LiIon-Zellen nicht 
zutreffen.
Kosten liegen bei ca. 17 - 35€ für 12 Zellen mit geringer 
Selbstentladung.

Energieinhalt:
12 * 1,2 V * 2000 mAh = 29 Wh
29 Wh / 4,7 W = 6 h 10min

Daran dann zwei Schaltregler, einer auf 12 Volt, der andere auf 5 Volt.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Ich würde auch NiMH nehmen. Bei dem Strom würden die auch recht lange 
halten. Nur leider ist noch immer nicht bekannt wie lange der  Akku 
durchhalten soll.

Außerdem bin ich mir da bei ein paar der Angaben nicht sicher ob die so 
richtig sind, abgesehen davon daß es natürlich Maximalwerte sind. Eine 
flüchtige Suche ergab für das XBEE sowohl eine niedrigere Spannung als 
auch einen niedrigeren Strom. Es sei denn es geht um die 
leistungsverstärkte Version. Wenn man dann noch en bischen 
Powermanagment betreibt sollten das Teil mit guten Mignons einen 
durchschnittlichen Arbeitstag halten können. Dann ist der mittlere Strom 
geringer.

Mich irritiert das mit dem Monitor. Bleibt es bei 12 Volt oder sind es 
dann doch 9 Volt oder sind es 9 bis 12 Volt? Wenn Du stabile 12 Volt 
brauchst und dann noch ein bisschen Spielraum für den Schaltreger 
dazurechnest, solltest du als Maß die Entladeschlußspannung nehmen. Je 
nachdem wo wir die ansetzen, da scheiden sich die Geister ein wenig, 
braucht man mehr oder weniger Zellen. Wenn wir jetzt mal ca 0,9 Volt 
unter Last als Entladeschluß annehmen, so landen wir eher in der 
Größenordnung von 16 Zellen (14,4 Volt), um es auf ein rundes Akkupack 
zu bringen.


Gruß Carsten

von Ch S. (spelli)


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Mir erscheint auch NiMH als eine brauchbare Lösung.

Es handelt sich im Prinzip um diesen Monitor (der wird nur als einfacher 
Kontrollmonitor benutzt):

http://www.amazon.de/TaoTronics%C2%AE-TT-CM01-Zoll-Monitor-R%C3%BCckfahrkamera/dp/B004VQD966/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1364244996&sr=8-1

Mein Modell kommt allerdings direkt aus China. Ich habe mehrfach 
gelesen, dass dieser Monitor mit 9V läuft.

Was das XBee Modul angeht hast du recht, es ist das 63mW Modul mit 3,3V, 
allerdings die Leistung runtergeschraubt auf die zulässigen Werte. Das 
Modul ist auf einer Adapterplatine von Sparkfun für 5V und die 
Stromaufnahme ist im Echtbetrieb deutlich geringer, eher so 50-70mA.

Ich denke ich sollte abwarten bis der Monitor da ist und dann eine 
Messreihe posten.

Danke aber für die bisherigen Überlegungen!

von Ch S. (spelli)


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Hallo,

der Monitor ist heute gekommen, er läuft mit folgenden Spannungen:

12V @ 0,23A
11V @ 2,245A
10V @ 0,265A
 9V @ 0,29A
 8V @ 0,33A
 7V @ 0,38A

6,7V@0,41A
ab 6,5V bricht das Bild zusammen...



Das XBee Modul nimmt gemessen bei 5V ca. 50-52mA, kurzzeitiges Senden 
von ein paar Zeichen erhöht die Stromaufnahme nicht wirklich.

Der Video-Empfänger ist das hungrigste Bauteil und nimmt gemessen bei 5V 
200mA.


Wären somit die 5V mit ca. 250mA + AVR, sagen wir mal 300mA. Die 5V 
möchte ich gerne mit einem Tracopower Schaltregler TSR-1 5V@1A mit 
Eingangsspannung 6,5-36V nehmen (84-94% Wirkungsgrad).


Das ganz o. g. Gehäuse gibt es mit 5x oder 6x Mignon.

Bei 6x NiMH Akkus wären das 1,2V*6 = 7,2V bzw. 0,9V*6 = 5,4V...

Also:

7V * 0,4A + 5V * 0,3A = 4,3 Watt


Energieinhalt:
12 * 1,2 V * 2000 mAh = 29 Wh
29 Wh / 4,3 W = ca. 6,5 Std.

Nachtrag:

Macht es Sinn in das o. g. Gehäuse eine Ladebuchse einzubauen um die 
Akkus in Reihe zu laden - allerdings soll das ja vermieden werden... Ich 
hätte ein recht gutes Ladegerät aus dem Modelbaubereich...

Oder MUSS grds. die Einzelladung vorgezogen werden?

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