Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsteiler 4V-3.3V


von Luke C. (luke_02)


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Hallo,

ich würde gerne meinen ESP8266 (Nodemcu) direkt über den 3,3 Volt Pin 
mit Spannung versorgen.

Dazu habe ich mit einem unbelasteten Spannungsteiler berechnet und komme 
auf folgende Werte:

R1: 300 Ohm,
R2: 10000 Ohm,
RL: 1700 Ohm (gemessen am Mikrocontroller)

Wenn ich diese Widerstände jetzt an meinen Mikrocontroller anschließe, 
komme ich nur auf 100 mV. Wo liegt mein Denkfehler?


Beim Rumspielen mit zwei Potis kam ich mit R1 = 0 Ohm und R2 = 25 Ohm 
auf die die 3,3 Volt.

von Hubert G. (hubertg)


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Bist du sicher das dein ESP8266 immer gleich viel Strom braucht?

von Martin H. (horo)


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Ich formuliere das Anliegen des TO mal so, wie ich es verstanden habe:
„Es soll der ESP8266, der 3.3 Volt benötigt, aus 4.0 Volt versorgt 
werden.“

Was spricht dann dagegen, eine Si-Diode in die Spannungsleitung 
eizuschleifen, an der dann (mehr oder weniger) unabhängig vom 
Betriebsstrom 0.7 Volt abfallen?

von Jörg R. (solar77)


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Martin H. schrieb:
> Ich formuliere das Anliegen des TO mal so, wie ich es verstanden
> habe:
> „Es soll der ESP8266, der 3.3 Volt benötigt, aus 4.0 Volt versorgt
> werden.“
>
> Was spricht dann dagegen, eine Si-Diode in die Spannungsleitung
> eizuschleifen, an der dann (mehr oder weniger) unabhängig vom
> Betriebsstrom 0.7 Volt abfallen?

Ja, so verstehe ich es auch.


@TO
Ein Spannungsteiler aus Widerständen ist die denkbar schlechteste Lösung 
für das Problem.

Woher kommen die 4V? Lithium-Ionen-Akku? Der bleibt nicht lange bei 4V.

: Bearbeitet durch User
von Luke C. (luke_02)


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Danke für eure schnellen Antworten.

Er benötigt nicht immer gleich viel Strom. Er wechselt nach Ausführung 
einer Aktion immer für 5 min in den Deep Sleep und wacht dann wieder 
auf.

Eine Diode habe ich aktuell nicht zu Hause, deshalb würde ich es gerne 
mit einem Spannungsteiler machen.

von Luke C. (luke_02)


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Ja es ist ein Lithium-Ionen-Akku. Warum ist das eine schlechte Lösung?

von Jörg R. (solar77)


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Luke C. schrieb:
> ...deshalb würde ich es gerne mit einem Spannungsteiler machen.

Das funktioniert aber nicht. Und was nutzt der Deep Sleep wenn der 
niederohmige Spannungsteiler Energie verbrät, würde er funktionieren.

Beitrag #5898365 wurde vom Autor gelöscht.
von Hubert G. (hubertg)


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Wie willst du die Spannung konstant halten wenn sich der RL immer 
ändert?
LiIon ist nicht schlecht, die Spannung ändert sich von 4,1V bis herunter 
auch 3V.

von Jörg R. (solar77)


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Luke C. schrieb:
> Ja es ist ein Lithium-Ionen-Akku. Warum ist das eine schlechte
> Lösung?

Nicht der Akku, der Spannungsteiler.

Der Akku hat eine Nennspannung von ca. 3,7V, nicht 4V. Die Spannung geht 
aber während der Entladung runter bis um die 3V, dann sollte der Akku 
getrennt werden.

von Luke C. (luke_02)


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Wäre in meinem Fall die Diode die beste Lösung. Wie sieht es aus wenn 
ich auf einen Akku mit höherer Spannung umsteige? Sollte ich dann einen 
Spannungsregler kaufen. Wäre dass dann die stromsparendste Lösung?


Kann ich dann bei über einen Spannungsregler trotzdem Rückschlüsse auf 
die aktuelle Spannung ziehen, damit der Akku nicht tiefentlädt?

von Jörg R. (solar77)


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Luke C. schrieb:
> Wäre in meinem Fall die Diode die beste Lösung. Wie sieht es aus
> wenn
> ich auf einen Akku mit höherer Spannung umsteige? Sollte ich dann einen
> Spannungsregler kaufen. Wäre dass dann die stromsparendste Lösung?
>
> Kann ich dann bei über einen Spannungsregler trotzdem Rückschlüsse auf
> die aktuelle Spannung ziehen, damit der Akku nicht tiefentlädt?

Andere Frage...in welchem Spannungsbereich darf der ESP betrieben 
werden? Sind bei nur einem Akku überhaupt Maßnahmen notwendig?

Diode, evtl reicht dann eine Schottky. Wie gesagt geht der Akku runter 
bis unter 3V. Bei einer Standarddiode ginge es dann in Richtung 2,3V für 
den ESP.

Überwachung...hat der ESP Anlalogeingänge?
Am besten aber Akkus mit Schutz nehmen, der trennt den Akku 
selbstständig.


2 Akkus gehen natürlich auch, ein Großteil der Energie verpufft dann 
allerdings. Als Regler benötigst du einen mit minimalem Eigenverbrauch, 
irgendwo im uA Bereich.

Wieviel Strom zieht die Schaltung maximal?

: Bearbeitet durch User
Beitrag #5898393 wurde vom Autor gelöscht.
von Martin H. (horo)


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Immer wieder das selbe, „ich möchte rennen, bevor ich überhaupt auf zwei 
Beinen stehen kann” - mach doch mal einen Schritt nach dem anderen, 
sprich Transistorschaltung, Spannungsregler, TTL-Logik, Schaltwerke, 
..., und dann wenn alles läuft kannst Du Dich an Prozessoren versuchen.
Lass Dir gesagt sein, es lohnt sich zu verstehen, was man tut, anstatt 
nur Maker zu sein.

von Jörg R. (solar77)


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Martin H. schrieb:
> Immer wieder das selbe, „ich möchte rennen, bevor ich überhaupt
> auf zwei
> Beinen stehen kann” - mach doch mal einen Schritt nach dem anderen,
> sprich Transistorschaltung, Spannungsregler, TTL-Logik, Schaltwerke,
> ..., und dann wenn alles läuft kannst Du Dich an Prozessoren versuchen.
> Lass Dir gesagt sein, es lohnt sich zu verstehen, was man tut, anstatt
> nur Maker zu sein.

Sorry, das ist Blödsinn. Man kann eine Anwendung für einen uC haben ohne 
die notwendige Schaltung drumherum verstehen zu müssen. Ich fahre ja 
auch Auto ohne es selbst bauen zu können. Solch eine Liste ließe sich 
endlos fortsetzen.

: Bearbeitet durch User
von Martin H. (horo)


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Jörg R. schrieb:
> Sorry, das ist Blödsinn.
Danke für die freundlichen Worte.

Jörg R. schrieb:
> Man kann eine Anwendung für einen uC haben ohne
> die notwendige Schaltung drumherum verstehen zu müssen.
Und wenn irgendwas nicht funktioniert, dann bin ich aufgeschmissen.

Jörg R. schrieb:
> Ich fahre ja auch Auto ohne es selbst bauen zu können.
Und stehe dann nachts im Funkloch auf der Straße und kann das platte Rad 
nicht wechseln.

Jeder wie er mag, aber dann bitte hinterher auch nicht beschweren.

von Jörg R. (solar77)


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Martin H. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Man kann eine Anwendung für einen uC haben ohne
>> die notwendige Schaltung drumherum verstehen zu müssen.
> Und wenn irgendwas nicht funktioniert, dann bin ich aufgeschmissen.

Nö, dann versucht man sich Hilfe zu holen, so wie hier der TO. Ich habe 
hier schon einige Threads erlebt in denen überhaupt keine Kenntnisse 
vorhanden waren, trotzdem wurde den Usern geholfen. Teils sogar mit 
Erfolg;-)


> Jörg R. schrieb:
>> Ich fahre ja auch Auto ohne es selbst bauen zu können.
> Und stehe dann nachts im Funkloch auf der Straße und kann das platte Rad
> nicht wechseln.

Ja, das kann passieren, und auch dann holt man sich Hilfe. Selbst wenn 
du einen Reifen wechseln könntest ist es noch möglich dass du die 
Schrauben nicht gelöst bekommst. Haben neuere Autos überhaupt noch ein 
Reserverad?


> Jeder wie er mag, aber dann bitte hinterher auch nicht beschweren.

Beschwert sich ja niemand;-)

: Bearbeitet durch User
von GEKU (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Diode, evtl reicht dann eine Schottky. Wie gesagt geht der Akku runter
> bis unter 3V.

Ich verwende zwei Lithiumbatterien parallel mit Schottkydioden 
entkoppelt.
Funktioniert bestens. Ich 5 Geräte seit März in Betrieb.

von Martin H. (horo)


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Jörg R. schrieb:
> Selbst wenn
> du einen Reifen wechseln könntest ist es noch möglich dass du die
> Schrauben nicht gelöst bekommst. Haben neuere Autos überhaupt noch ein
> Reserverad?

Erst lösen, und dann mit dem Wagenheber hochheben. Und ja, auch neuere 
Autos können ein Reserverad haben, im Sommer ein Winterrad, im Winter 
eins der Sommerräder. Wie Du siehst, mit etwas Einfühlungsvermögen für 
die Technik geht alles besser - Leseempfehlung: Pirsig
(https://de.wikipedia.org/wiki/Zen_und_die_Kunst_ein_Motorrad_zu_warten)

von Jörg R. (solar77)


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GEKU schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Diode, evtl reicht dann eine Schottky. Wie gesagt geht der Akku runter
>> bis unter 3V.
>
> Ich verwende zwei Lithiumbatterien parallel mit Schottkydioden
> entkoppelt. Funktioniert bestens. Ich 5 Geräte seit März in Betrieb.

Mit diesen Batterien (vermutlich Lithium-Thionyl-Chlorid Technologie, 
Li-SOCI2) hast Du aber sehr stabile Spannungsverhältnisse. 3,6V absolut 
stabil bis zum Ende der Kapazität. Dann knicken sie nahezu schlagartig 
ein. Ein frisch geladener LiIon kann schon bis 4,2V haben. Mit Schottky 
sind es immer noch ca. 3,9V. Deswegen die Frage was der ESP verträgt.


Martin H. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Sorry, das ist Blödsinn.
> Danke für die freundlichen Worte.

Bitte. Du versuchst ja nicht einmal dem TO zu helfen, sondern lieber 
so...

Martin H. schrieb:
> Immer wieder das selbe, „ich möchte rennen, bevor ich überhaupt
> auf zwei
> Beinen stehen kann” - mach doch mal einen Schritt nach dem anderen,
> sprich Transistorschaltung, Spannungsregler, TTL-Logik, Schaltwerke,
> ..., und dann wenn alles läuft kannst Du Dich an Prozessoren versuchen.
> Lass Dir gesagt sein, es lohnt sich zu verstehen, was man tut, anstatt
> nur Maker zu sein.

Findest du dass freundlich??

von Jörg R. (solar77)


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Martin H. schrieb:
> Erst lösen, und dann mit dem Wagenheber hochheben. Und ja, auch neuere
> Autos können ein Reserverad haben, im Sommer ein Winterrad, im Winter
> eins der Sommerräder. Wie Du siehst, mit etwas Einfühlungsvermögen für
> die Technik geht alles besser - Leseempfehlung: Pirsig
> (https://de.wikipedia.org/wiki/Zen_und_die_Kunst_ein_Motorrad_zu_warten)

Jetzt auch noch Oberlehrer?

...ich kann ein Rad wechseln, schließe aber nicht aus mal am lösen einer 
Mutter zu scheitern.

Es gibt Autofahrer die es nicht können, was ich nicht verurteile. Da 
können auch Alter, körperliche Einschränkungen etc. eine Rolle spielen.

Du bist scheinbar perfekt, sowohl in der Elektronik als auch beim Auto.


Martin H. schrieb:
> Und ja, auch neuere Autos können ein Reserverad haben..

...können....;-)

: Bearbeitet durch User
von GEKU (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Mit diesen Batterien (vermutlich Lithium-Thionyl-Chlorid Technologie,
> Li-SOCI2) hast Du aber sehr stabile Spannungsverhältnisse. 3,6V absolut
> stabil bis zum Ende der Kapazität. Dann knicken sie nahezu schlagartig
> ein

Der Nachteil von Li-Batterien  LS14500  ist, dass sie bei stoßweisen 
Betrieb einknicken. Daher musste ich Li-CAP 20F einbauen.  Der Vorteil 
ist, dass der Strom jetzt stark geglättet ist, was die Lebensdauer der 
Lithumbatterie erheblich erhöht. Beim nächsten Redesign muss ich noch 
einen Jumper zur Abtrennung der Li-CAPs für die Lagerung vorsehen.

Bei einer Lösung mit Li-Akkus ist ein Tiefentladungsschutz dringend 
vorzusehen, sofern er nicht in den Zellen selbst vorgesehen ist.

Zum 4,1V Problem: vielleicht reicht es die Akkus nicht zum Anschlag 
aufzuladen. Die letzten 10% bringen nicht viel und schonen bei 
Nichtausnutzung die Akkus.

von Jörg R. (solar77)


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GEKU schrieb:
> Der Nachteil von Li-Batterien  LS14500  ist,

Ja, das ist ein Nachteil. Es gibt einen Fachbegriff dafür, der mir 
gerade nicht einfällt. Ich meine das ein User Manfred (Gast) mal einen 
interessanten Kommentar dazu geschrieben hat. Das ist aber schon etwas 
her.

Trotzdem, sehr interessante Batterie. Bei kleinen Strömen ändert sich 
die Spannung bis zum Ende der Laufzeit der Batterie quasi nicht.

von Stefan F. (Gast)


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> Er (der ESP8266) benötigt nicht immer gleich viel Strom.

Ganz sicher nicht. Die Stromaufnahme des Chips (incl. Flash Speicher) 
schwankt zwischen 20µA und 400mA. Dazu kommen noch ein paar mA für die 
Beschaltung drumherum.

Das kriegst du weder mit einer Diode noch mit einem Spannungsteiler 
stabil geregelt. Du brauchst einen Low-Drop Spannungsregler, zum 
Beispiel den HT7833.

> Wäre in meinem Fall die Diode die beste Lösung.

Nein, ganz sicher nicht. Der ES8266 braucht eine stabile 
Spannungsversorgung. Auf Last-bedingte Hopser reagiert der ganz übel mit 
Fehlfunktionen.

> Wie sieht es aus wenn ich auf einen Akku mit höherer Spannung umsteige?

Auch schlecht, denn dann musst du mehr Energie verheizen. Oder du nimmst 
einen Schaltregler, die sind aber in der Deep-Sleep Phase ineffizient.

An Besten wäre ein LiFePo4 Akku ohne Spannungsregler, einfach direkt 
angeschlossen.

> Kann ich dann bei über einen Spannungsregler trotzdem Rückschlüsse
> auf die aktuelle Spannung ziehen, damit der Akku nicht tiefentlädt?

Sicher. Wenn der Akku auf 3V runter ist, kommt hinter dem 
Spannungsregler etwas weniger (ca. 2,7V) raus. Damit läuft der ESP noch, 
also kann er das erkennen.

Aber: Der ADC misst nur maximal 1V, du brauchst also vor dem ADC einen 
Spannungsteiler (auf NodeMCU Boards bereits vorhanden), der den Akku 
zusätzlich belasten wird. Aber scheiß drauf, die anderen Teile auf dem 
Board ziehen viel mehr Strom. Das ist einfach das falsche Board für 
langfristigen Batteriebetrieb. Nimm lieber ein loses ESP-12F Modul ohne 
Schnickschnack drumherum.

Jetzt kommt der nächste Haken: Der ADC des ESP ist dermaßen ungenau, 
dass er bis zu 20% verfälschte Werte liefert. Du wirst ihn kalibrieren 
müssen und den Mittelwert aus mehreren Messungen verwenden. Aber du 
darfst nicht allzu oft hintereinander (ohne Pause) messen, weil der Chip 
dann abstürzt.

> Andere Frage...in welchem Spannungsbereich darf der ESP betrieben
> werden? Sind bei nur einem Akku überhaupt Maßnahmen notwendig?

Steht im Datenblatt. 2,5 bis 3,6V. Passt also ideal zu LiFePO4 Zellen.

> Diode, evtl reicht dann eine Schottky.

Schlage Dir die Diode aus dem Kopf! Die hat keinen konstanten 
Spannungsabfall, das wird Dir der ESP Chip übel nehmen.

> Bei einer Standarddiode ginge es dann in Richtung 2,3V für den ESP.

Nein. Schau ins Datenblatt der Diode und beachte die extremen 
Schwankungen der Stromstärke. Die 0,7 sind nur ein grob geschätzter 
Mittelwert.

> Überwachung...hat der ESP Anlalogeingänge?

Einen.

> Wieviel Strom zieht die Schaltung maximal?

Der ESP8266 selbst zieht bis zu 400mA bei 3,3V.

Vielleicht lest ihr mal meine Infoseite zum ESP8266, eigentlich kann man 
die gar nicht übersehen: http://stefanfrings.de/esp8266/index.html

von Wolfgang (Gast)


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Luke C. schrieb:
> Er benötigt nicht immer gleich viel Strom. Er wechselt nach Ausführung
> einer Aktion immer für 5 min in den Deep Sleep und wacht dann wieder
> auf.

Luke C. schrieb:
> Dazu habe ich mit einem unbelasteten Spannungsteiler berechnet ...

Wozu?
Kurzzeitig zieht der ESP8266 gut 350mA

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