Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stützkondensator für günstigen DC/DC Wandler


von fasaso (Gast)


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Guten Tag,

ich baue gerade einen Roboterstaubsauger und stosse gerade auf einige 
Schwierigkeiten.
Zur Spannungsversorgung habe ich ein 6S BMS 22.2-25.2V Li-Ionen 18650 
Board.
Diese Spannung wandle ich nun mit kostengünstigen DC/DC Wandlern von 
AliExpress auf

-12V
(https://de.aliexpress.com/item/4000309679514.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4deYwe9L)

6V und 5V

(https://de.aliexpress.com/item/32251969850.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4dzgT79P)

Runter.
Angetrieben werden damit 2x 12V 0.1A DC Motor(Wischer), 1x 12V 1.8A 
Lüfter(Sauger), 2x 6V DC Motor zum Antrieb und diverse 5V Sensoren.
Zur Ansteuerung der Motoren und des Saugers verwende ich ein IRF520 
MOSFET-Modul mit einem Arduino Mega via PWM. Die Spannung der Batterie 
überwache ich ebenfalls.

Nun habe ich das Problem, dass mir die Motoren beim einschalten die 
Spannung zusammenreissen. Ich habe softwaremässig auch schon einen Soft 
Start versucht, jedoch ohne Erfolg. Nun meine Frage: Würde es etwas 
bringen, wenn ich einen Kondensator parallel zum DC/DC Wandler einfüge? 
Und wie hoch müsste ca. die Kapazität sein?

Vielen Dank

freundliche Grüsse

fasaso

von mech (Gast)


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Hast du die Strombegrenzung beim ersten verlinkten Modul überhaupt 
korrekt eingestellt?

fasaso schrieb:
> Würde es etwas bringen, wenn ich einen Kondensator parallel zum DC/DC
> Wandler einfüge?

Vielleicht, ist aber murks.

fasaso schrieb:
> 2x 6V DC Motor zum Antrieb

Und die haben welche Stromaufnahme?

fasaso schrieb:
> Nun habe ich das Problem, dass mir die Motoren beim einschalten die
> Spannung zusammenreissen.

Welche Spannung? Du hast mindestens 4 verschiedene in deinem System. Wie 
hast du das gemessen?

von fasaso (Gast)


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Vielen Dank für deine Antwort

mech schrieb:
> Hast du die Strombegrenzung beim ersten verlinkten Modul überhaupt
> korrekt eingestellt?

ja, der ist auf dem Maximum




mech schrieb:
> Und die haben welche Stromaufnahme?
> 2x 6V DC Motor zum Antrieb

sorry mein Fehler

6 V = 200mA
3 V = 150mA

(https://de.aliexpress.com/item/32839068396.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4dnMIyQX)

wird gesteuert mit:

L298N Modul (Ist eine Brückenschaltung wobei der Ausgang mit PWM 
geregelt werden kann)

(https://de.aliexpress.com/item/32994608743.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4dBRWVuZ)

mech schrieb:
> Welche Spannung? Du hast mindestens 4 verschiedene in deinem System.
> Wie hast du das gemessen?

Es ist etwas kompliziert ich versuche es möglichst präzise zu erklären 
(Welche weis ich auch noch nicht genau, ich gehe aber von den 12V aus):

Beim BMS sind die Anschlüsse zum Laden = Anschlüsse zum Entladen -> 
25.2V
und da kein Netzteil genau 25.2V hat, wandle ich mit einem 
Boostconverter 12V 5A zu 25.2V mit bis zu 150W und die 25.2V wandle ich 
danach eben in die entsprechenden Spannungen. Bisher habe ich immer nur 
den Betrieb ohne Akkus geprobt. Ich habe aber auch schon den 
Boost-Converter mit einem Labornetzteil (25.2V 5A max) überbrückt. und 
immer noch das gleiche Problem. Die 25.2V messe ich mit einem 
Spannungsteiler-Sensor dabei habe ich beim Arduino noch 0-5V die ich 
auswerte. In meinem Programm habe ich es so gemacht, dass wen die 
Spannung unter 4.4V fällt (22.2V beim Akku) kann das Programm nicht mehr 
ausgeführt werden. Aktiviere ich das Programm bei genügender Spannung, 
fahren die einzelnen Komponenten nach und nach hoch. So fährt z. B. der 
Lüfter zuerst Schritt für Schritt hoch usw. ist dieser am Maximum gehe 
ich davon aus, dass die Spannung nun stabil ist und ich nun den ersten 
Wischermotor einschlagen kann. Und hier fangen die Probleme an. Dabei 
ist es willkürlich ob die Spannung schon beim ersten oder erst beim 
zweiten Motor zusammenbricht. Manchmal geht es auch gut und es bricht 
erst beim Aktivieren der Bewegungsmotoren zusammen. Wie sich dir nun die 
Frage stellt, wie ich den Zusammenbruch feststelle:
Wen eben nun die Spannung die ich messe unter die 4.4V fällt, geht das 
Programm in den Ruhemodus. Kurz danach startet das Programm neu (Weil 
wider ü. 4.4V) und fährt alles wider hoch... Teilweise schaltet sich 
auch der Arduino aus.

Es ist also alles sehr instabil, ich kenne mich jedoch zu wenig mit 
spannungs-Stabilisierung in diesem Bereich aus. Ich habe schon überlegt 
ob ich, wenn die Spannung unter 4.4V fällt einen timer einfüge, jedoch 
weiss ich nicht wie, da man im Gegensatz zur SPS (Komme von da) keine 
Timer stellen kann es gibt ja nur Millis(); und delay();. Hättest du da 
noch eine Idee?
Ich habe auch schon überlegt, einfach ein 3s BMS zu verwenden, da wäre 
ich schön bei 12V müsste jedoch 2 Zellen parallel schalten.


Freundliche Grüsse

fasaso

von Armin X. (werweiswas)


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Was meinst Du warum IMMER "(max)" dabei steht?
Das heist maximal 3A im optimalen Arbeitspunkt. Möglicherweise sogar 
0,01 Sekunden lang.
Da hilft kein Stützen. Da hilft nur pragmatischere Auslegung. Auch wenns 
jetzt weh tut weil neue Module bestellt werden müssen.

von Flip (Gast)


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Ich tippe schlichtweg auf suboptimale masseführung zusammen mit kleinen 
querschnitten verkupfertes eisenkabel. und deshalb messfehler bzgl der 
akkuspannung.

von Flip (Gast)


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Spannungsregler, treiber, motoren sind nicht so der burner aber 
funktionieren werden sie. Plane einfach mal so, dass die strompfade zu 
den motortreibern niederohmig sind und die masse für den spannungsteiler 
batteriespannung direlt an deiner adc-masse angeschlossen ist.

von Timo N. (tnn85)


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Poste mal einen Schaltplan (den wirst du doch hoffentlich haben, bei so 
einem komplexen System) und dein Quellcode.

Du hast also einen 6S Li Ion Akku und definierst bei 3,7V Zellspannung 
(= 22,2V für alle 6 Zellen), dass dein Akku leer ist. Warum?
Ist doch klar, dass die Klemmspannung der Zelle unter Belastung 
einbricht (Stichwort "Batterieinnenwiderstand"). Die 4,2V ( = 25,2V für 
alle 6 Zellen) ist doch nur die (Ladeschluss-)Spannung eines 
unbelasteten Li ion Akkus..

von fasaso (Gast)


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Timo N. schrieb:
> Poste mal einen Schaltplan (den wirst du doch hoffentlich haben, bei so
> einem komplexen System) und dein Quellcode.

Den Schaltplan und Quellcode darf ich nicht veröffentlichen, da es für 
ein Schulprojekt ist und die Schule das Internet mit einer Suchmaschine 
prüft.

Timo N. schrieb:
> Du hast also einen 6S Li Ion Akku und definierst bei 3,7V Zellspannung...

Ich hatte bei Akkus bis jetzt nur alles Theoretisch, die Theorie ist ja 
manchmal von der Praxis etwas entfernt. Die schwelle von 22.2V kann ich 
ja nicht verändern, da dies ja schon durch das BMS gegeben ist, oder?
Zudem habe ich bis jetzt nur den Betrieb mit einem Externen Netzteil 
erprobt. Beim betrieb mit einem Labornetzteil direkt vor den Wandlern 
ist die Spannung beim Netzteil selber nie zusammengefallen.

Ich werde mal versuchen, wie von Flip die Masse und Kabel besser 
auszulegen. Zudem habe ich noch einen 300W DC/DC stepdown Wandler 
bestellt, da würde ich einfach den 12V Wandler austauschen.

von Monk (Gast)


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fasaso schrieb:

> 6V und 5V
>
> 
(https://de.aliexpress.com/item/32251969850.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4dzgT79P)

Mit diesen Boards habe ich gerade meine eigenen schlechten Erfahrungen 
gemacht. Schon bei einer Belastung von nur 500mA zeigte sich ein Ripple 
auf der Ausgangsspannung von ca. +-400mV, und bei 1A Belastung waren es 
über +-1V. Das Multimeter zeigte die ganze Zeit die eingestellten 5V DC 
an. Wenn du in der Schule die Möglichkeit hast, schau dir die Ausgänge 
der DC/DC Konverter mit dem Oszilloskop an, oder schalte dein Multimeter 
mal in den AC Bereich. Hier hat ein 100uF Kondensator direkt am 
Modulausgang eine deutliche Verbesserung gebracht.

Meiner Meinung nach sind ganzen Strom bzw. Leistungsangaben auf 
AliExpress praktisch immer unrealistische Maximalwerte. Mein Tipp, teile 
die Zahlen durch 3 dann bekommst du realistische Werte.

Wenn der Strombedarf deiner Sensoren nicht allzu groß ist, dann versorge 
sie über den Spannungsregler auf dem Arduino Mega. Dazu stellst du den 
DC/DC auf 7V und gehst über den Powereingang in den Mega.

von Monk (Gast)


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Monk schrieb:

> der DC/DC Konverter mit dem Oszilloskop an, oder schalte dein Multimeter
> mal in den AC Bereich. Hier hat ein 100uF Kondensator direkt am
> Modulausgang eine deutliche Verbesserung gebracht.

Muss mich korrigieren. Mein Digitalmultimeter zeigt bei AC den Ripple 
nicht an, Ripplefrequenz ist zu hoch.

von Fasaso H. (fasaso)


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Ich habe jetzt mal ein Video gemacht, vielleicht hilft es. Ich 
entschuldige mich für das kabel-Chaos, es ist ja nur der Prototyp. Der 
"Finale" bekommt eine ordentlichere Verdrahtung.

https://youtu.be/IhsJMj6TbgQ

von Dieter (Gast)


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fasaso schrieb:
> Den Schaltplan und Quellcode darf ich nicht veröffentlichen,

Dann mache eine Skizze mit der Verschaltung der Module, den Akkus und 
Verbrauchern. Schreibe noch die Spannung und den Strom der Verbraucher 
hinzu.

Ueberlege ob eine 6s2p Versorgung helfen koennte. Eine Saeule ueber 
Widerstaende die Zellen parallel gehaengt, mal als Stichpunkt in den 
Ring geworfen...

von Fasaso H. (fasaso)


Angehängte Dateien:

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Ich habe es mal "rudimentär" aufgezeichnet, es sollte aber ausreichen.

Ich habe jetzt noch 2x ein 3S 40A BMS bestellt. Ich werde versuchen, die 
Netze aufzutrennen, dabei nehme ich die beiden Wischermotoren und den 
Sauger in ein eigenes 12V Netz.

von Dieter (Gast)


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Das Bild reicht um zu sehen, was los sein koennte. Der Wandler fuer den 
Arduino muesste als erster am Ausgang dran haengen und nicht als letzter 
in der Kette. Vor dem Wandler eine Diode und dahinter ein Kondensator 
kann manchmal ausreichen.

von Fasaso H. (fasaso)


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Dieter schrieb:
> Vor dem Wandler eine Diode

Was für eine würdest du empfehlen?

von Dieter (Gast)


Angehängte Dateien:

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So im Prinzip. Je nach Stromverbrauch des Arduino Uno reicht die Spanne 
von 1N4148 bis SB560.
Der Widerstand R muss den Einschaltstrom begrenzen fuer die Diode und 
das Akkuboard.

von Fasaso H. (fasaso)


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Update:

Ich möchte den Beitrag nicht ungelöst lassen und daher hier die 
"Lösung".
Ich habe eure Vorschläge angenommen und auch umgesetzt. Leider alle ohne 
Erfolg. Ich war schon nahe der Aufgabe, da bin ich zufällig auf 
folgenden post gestossen:

https://www.electronicspoint.com/forums/threads/mosfets-in-parallel.282543/

Kurz zusammengefasst. Ich kann meine IRF520 Module nicht parallel 
schalten.
Zum Test habe ich einfach die Module durch Relais ersetzt und siehe da! 
Es funktioniert alles reibungslos. Es ich nicht die Lösung, die ich mir 
gewünscht habe, aber solange es funktioniert ist mir das mittlerweile 
egal.

Vielen Dank für eure Hilfe!

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