Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kondensator als Stütze für Powerbank


von Tobias K. (t_k)



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Hallo zusammen,

um den Betrieb eines Raspberry Pi, ESP,... abzustützen, kann man wohl 
eine (günstige) Powerbank als USV verwenden, wie z.B. hier[1] 
beschrieben.
Problem ist allerdings, dass die Powerbank beim Stromausfall selbst kurz 
die Spannung einbrechen lässt. Im o.g. Artikel ist die Rede von bis zu 
25 Millisekunden auf bis zu 3 Volt. Die Empfehlung ist, einen 
Kondensator als Stütze zu verwenden, direkt am GPIO parallel zur 
Powerbank. Für einen RaspiZero 4700uF, für Raspi3 eher 10000-18000uF. Da 
der Kondensator sich beim Einschalten als Kurzschluss verhält, wird 
empfohlen, bei C=10000uF eine Induktivität von 33uH in Reihe zu 
schalten.
Dazu hätte ich zwei Fragen:
1) was meint ihr zum Ansatz? (ist das überhaupt die 2EUR Bauteile Wert?)
2) wie kann man die Dimensionen grundsätzlich berechnen? Links und 
Stichworte würden mir schon reichen. Ich habe versucht, das Verhalten in 
LTSpice nachzubilden, bin aber nicht wirklich weit gekommen, daher eher 
die Frage, ob ich einen grundsätzlichen Denkfehler habe bzw. ob mir jmd. 
nen Tipp für weitere Suchbegriffe geben kann...

Danke und viele Grüße,
Tobias

[1] http://heise.de/-3825038

von Pandur S. (jetztnicht)


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> Im o.g. Artikel ist die Rede von bis zu 25 Millisekunden auf bis zu 3 Volt.
> .. simu ..

In der Simulation fehlt die Last. Parallel zum Kondenser.

von m.n. (Gast)


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Tobias K. schrieb:
> Da
> der Kondensator sich beim Einschalten als Kurzschluss verhält, wird
> empfohlen, bei C=10000uF eine Induktivität von 33uH in Reihe zu
> schalten.

Wozu soll das gut sein? Der vermeintliche "Kurzschluß" verzögert sich 
doch nur um ein paar µs.

von Tobias K. (t_k)



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Sapperlot W. schrieb:
>
> In der Simulation fehlt die Last. Parallel zum Kondenser.

Ack. dachte ich mir dann nachher auch. Habe das mal ergaenzt...
Ist das im Anhang jetzt schon ein realistischeres Verhalten? Die 
Spannung bleibt im Plot bis etwa 4.4s auf 5V und bricht dann recht stark 
ein. Meine Erwartung waere gewesen, dass ab t=4.0s (= 0V an der 
Spannungsquelle) die Spannung einbricht, aber innerhalb der zu 
stuetzenden Zeit eben so wenig, dass der Raspi nicht neu startet...

m.n. schrieb:
> Wozu soll das gut sein? Der vermeintliche "Kurzschluß" verzögert sich
> doch nur um ein paar µs.

Gute Frage, auf die ich keine Antwort habe. Ich versuche den Ansatz aus 
dem Artikel ja eben nachzubauen / zu verstehen.

Auch um ggfs. einen groesseren Kondensator zu verbauen, der etwas 
zuverlaessiger stuetzt.

Danke und Gruesse,
Tobias

: Bearbeitet durch User
von jz23 (Gast)


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Tobias K. schrieb:
> Habe das mal ergaenzt...

Parallel zum Kondensator, nicht parallel zu C und L.

von jz23 (Gast)


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Die Frage ist, ob die Powerbank den Ausgang auf 0V runterzieht, oder ob 
sie ihn nur abschaltet. Bei letzterem würde die Schaltung durchaus gut 
funktionieren, ansonsten eher nicht.
In deiner Simulation arbeitest du übrigens mit 33mH, das ist für den 
Strom vom RPi (Irgendwas um die 1-2A, hab keinen zum messen) definitiv 
dann ein ziemlicher Trümmer, dagegen ist der Kondensator geradezu 
winzig.

von Tobias K. (t_k)


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Ok. sieht aber genauso aus? siehe Anhang.
Was ich nicht erwaehnt hatte: im Artikel ist die Rede von "USB Kabel 
muss nicht aufgetrennt werden" durch Verbindung am GPIO. Daher gehe ich 
davon aus, dass in der Idee des Artikels C und L parallel zur Last 
haengen, da der Stromkreis inkl. Last durch Raspi und micro-USB-Kabel 
schon existiert, mit parallel herausgefuehrten Pins am GPIO...

von Tobias K. (t_k)


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jz23 schrieb:
> Die Frage ist, ob die Powerbank den Ausgang auf 0V runterzieht, oder ob
> sie ihn nur abschaltet. Bei letzterem würde die Schaltung durchaus gut
> funktionieren, ansonsten eher nicht.
> In deiner Simulation arbeitest du übrigens mit 33mH, das ist für den
> Strom vom RPi (Irgendwas um die 1-2A, hab keinen zum messen) definitiv
> dann ein ziemlicher Trümmer, dagegen ist der Kondensator geradezu
> winzig.

Kann man ersteres mit Hausmitteln nachmessen? Habe kein Oszi o.ae. zur 
Verfuegung, nur normales Multimeter und allerlei Arduino/ESP/... 
boards...

Danke fuer den Hinweis mit den 33mH, da hat sich ein 3 
Zehnerpotenzen-Fehler eingeschlichen.

Viele Gruesse,
Tobias

PS: Sorry fuer die "ue" - habe gerade nur eine engl. Tastatur zur Hand

von jz23 (Gast)


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Tobias K. schrieb:
> Kann man ersteres mit Hausmitteln nachmessen?

Naja, du kannst es "messen", indem du den Kondensator und die Spule mal 
dranklemmst und schaust, ob es funktioniert ;-)

Bei deiner Simulation fällt mir gerade noch auf, dass der Widerstand mit 
100Ohm sehr groß ist, für nen RPi wären so 2-5Ohm realistischer.

Ob du die Spule in Reihe zum RPi oder parallel schaltest, macht 
eigentlich keinen Unterschied, hatte da einen Denkfehler (Dachte zuerst, 
du wolltest Stromspitzen vom RPi abfangen...). Wahrscheinlich gehts auch 
ohne, bzw. es dürfte reichen, wenn du das USB-Kabel ein paar mal durch 
einen Ringkern führst.

von Tobias K. (t_k)


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habe gerade einen Link auf den gleichen Inhalt in einer anderen 
Publikation von heise gefunden:
https://books.google.de/books?id=HAo4DwAAQBAJ&pg=PA81&lpg=PA81#v=onepage&q&f=false

und noch etwas aehnliches zur stabilisierung von grenz-schwachen 
Netzteilen: http://www.johnes.eu/rpi/pages/power/kondensator.php


Das Testen kann ich schon machen, allerdings ist mir das Ergebnis 
'geht'/'geht nicht' irgendwie zu unbelastbar :-/

von m.n. (Gast)


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Tobias K. schrieb:
>> Wozu soll das gut sein? Der vermeintliche "Kurzschluß" verzögert sich
>> doch nur um ein paar µs.
>
> Gute Frage, auf die ich keine Antwort habe. Ich versuche den Ansatz aus
> dem Artikel ja eben nachzubauen / zu verstehen.

Gib Dir keine Mühe ;-) Soweit ich den Artikel in Erinnerung habe, hat 
man mit Bauteilen herumgespielt, bis irgendetwas scheinbar 
"funktionierte". Auch der Vorschlag von Goldcaps - mit ihren recht hohen 
Innenwiderständen - läßt Qualität vermissen.
Wenn es zweckmäßig sein sollte, für eine brauchbare Lösung ein USB-Kabel 
aufzutrennen, dann trenne es auf.

von Tobias K. (t_k)


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Nun denn. ich gebe an der Stelle auf.
Mein NAS braucht eh eine vernuenftige USV* und da kommt der Pi eben auch 
mit ran.

Danke fuer die Antworten so far,
Tobias


*spricht was gegen die guenstigen APCs?

von NTC (Gast)


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Hallo Tobias,

was hast du als Spannungsquelle V1 verwendet
in deiner Simulation,
sieht aus wie ein Generator und nicht wie eine
Gleichspannungsquelle.
Weshalb werden Strom und Spannung nach 4,5 bis 5
Sekunden negativ ?


jz23 schrieb:
> Die Frage ist, ob die Powerbank den Ausgang auf
> 0 V runterzieht,

Warum sollte die PB den Ausgang auf 0 Volt runterziehen,
die PB liefert doch 5 Volt.

von Tobias K. (t_k)


Angehängte Dateien:

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Hallo NTC,

ich hatte vor, den Spannungsabfall nachzustellen, deshalb der 'PULSE' 
(=Rechteck?), siehe Anhang.
Wenn es eine bessere Quelle/Einstellung dafuer gibt, wuerde ich die 
gerne einbauen - hast du eine Idee?

von NTC (Gast)


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Tobias K. schrieb:
> Wenn es eine bessere Quelle/Einstellung dafuer gibt, wuerde ich die
> gerne einbauen - hast du eine Idee?

Hallo,

wie heißt dein Simulationsprogramm ?

Gruß

von Tobias K. (t_k)


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von NTC (Gast)


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Hallo,

gibt es dieses Sim-Programm auch für Linux
und was kostet die Software?

Gruß

von NTC (Gast)


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Hallo,

ich schau mir den Link Morgen mal genauer an.
Danke

Gruß

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