Hallo Leute, ich bin neu hier. Ich muss eine Schaltung für ein Energiemanagement eines Positionssenders entwickeln. Es wird ein Li-Ion Akku mit 3,7 Volt benutzt. Wie muss ich vorgehen in Hinblick auf Ladeschaltung etc.? Freue mich über jede Hilfe, vielen Dank schon Mal
Samet B. schrieb: > Wie muss ich vorgehen in Hinblick ... Auf dein Projekt/Vorhaben: Definiere zuerst genau deine Anforderungen! Beispiele: Wie lange soll der Positionssender mit einer Ladung arbeiten? Wie oft soll er pro Stunde eine Position senden? Was für Komponenten sind gesetzt? Danach richtet sich schon Mal grub dein Stromverbrauch und die Größe deines Akkus. Dadurch auch manche Parameter deiner Ladeschaltung. Wie schnell soll der Akku wieder aufgeladen werden? Was für Quellen stehen hierfür zur Verfügung? Und so weiter... Ohne solche Angaben wirst du hier zerissen. Und das zu Recht, weil mit den Angaben niemand etwas vernünftiges sagen kann.
N. M. schrieb: > ... Auf dein Projekt/Vorhaben: Das sind die Anforderungen: • Der Positionssender soll durch einen Li-Ion-Akku mit 3,7 Volt versorgt werden • Der Akku soll eine Ladeschaltung erhalten Ue = 5…30 Volt • Der Positionssender soll eine Beschaltung erhalten, mit welcher es möglich wird, dass die Betriebsspannung des Akkuwerkzeugs verwendet werden kann Ue = 5…30 Volt • Der Positionssender soll in einen Energiesparmodus gehen, wenn der Sender in Ruhe d.h. nicht in Bewegung ist • Der Ladezustand des Akkus soll während des Normalbetriebs des Positionssenders und beim Laden abgerufen werden können • Der Ladezustand des Akkus soll während des Normalbetriebs des Positionssenders und beim Laden auch am Sender angezeigt werden • Insgesamt soll die Schaltung auf möglichst geringen Stromverbrauch optimiert werden Und das zum Sender: Der Positionssender besteht aus den Unterbaugruppen Microcontroller, Inertialsensor, 2,4GHz-Sende- und Empfangseinheit, Ultraschallsender sowie Infrarotsender und Infrarotempfänger. Die aktuell vorliegende Schaltung wird aus Labornetzteilen mit den Spannungen 3,3 Volt und +/- 12 Volt versorgt.
Samet B. schrieb: > Der Positionssender soll durch einen Li-Ion-Akku mit 3,7 Volt versorgt > werden Welche Kapazität? Welcher maximale Ladestrom? Was für eine Spannung benötigt die Schaltung die versorgt werden soll? Was für einen Strom? Samet B. schrieb: > Der Akku soll eine Ladeschaltung erhalten Ue = 5…30 Volt Minimaler Eingangsstrom? Maximaler Ladestrom? DC oder AC? Samet B. schrieb: > Der Positionssender soll eine Beschaltung erhalten, mit welcher es > möglich wird, dass die Betriebsspannung des Akkuwerkzeugs verwendet > werden kann Ue = 5…30 Volt Also Versorgung der Schaltung entweder aus dem Akku (3,7V zu xV) oder aus der Ladespannung 5...30V zu xV. D.h. entweder 1 SNT mit dem Eingangsspannungsbereich von Akku leer bis 30V oder wahrscheinlich mehrere Netzteile: Einmal für den weiten Spannungsbereich, wahrscheinlich muss das nicht ganz so effizient sein da ja dann fest versorgt wird. Und einmal für den Akkubetrieb. Samet B. schrieb: > Der Positionssender soll in einen Energiesparmodus gehen, wenn der > Sender in Ruhe d.h. nicht in Bewegung ist Wie ist "keine Bewegung" definiert? Wie erkennt der Positionssender "keine Bewegung"? Beschleunigungssensor mit definiertem Bewegungsprofil? Interrupt? Samet B. schrieb: > Der Ladezustand des Akkus soll während des Normalbetriebs des > Positionssenders und beim Laden abgerufen werden können Wie? Samet B. schrieb: > Der Ladezustand des Akkus soll während des Normalbetriebs des > Positionssenders und beim Laden auch am Sender angezeigt werden Wie? Samet B. schrieb: > Insgesamt soll die Schaltung auf möglichst geringen Stromverbrauch > optimiert werden Die meisten der vorhergehenden Fragen sind relevant für den "möglichst geringen Stromverbrauch" und definieren dir zusammen mit der Kapazität des Akkus deine zu erwartende Laufzeit des Positionssenders.
Samet B. schrieb: > Das sind die Anforderungen: Also alles nichts konkretes. Um Stromversorgungen zu entwickeln, muß man erstmal wissen, welche Lasten versorgt müssen und was der Akku für Parameter hat. Also alle Spannungen und Ströme mit welchen Toleranzen und in welchen Betriebszuständen. Die Größe der Schaltung könnte auch eine Rolle spielen.
Samet B. schrieb: > • Insgesamt soll die Schaltung auf möglichst geringen Stromverbrauch > optimiert werden Das ist Quatsch. Entweder man kann die geforderten Anforderungen einhalten oder nicht. Dazu muß man natürlich erstmal die Anforderungen spezifizieren. Bisher ist nur alles Wischiwaschi.
Was für einen Spannungsregler um 3,7V in +-12V zu verwandeln?
Peter D. schrieb: > Das ist Quatsch. Entweder man kann die geforderten Anforderungen > einhalten oder nicht. > Dazu muß man natürlich erstmal die Anforderungen spezifizieren. Bisher > ist nur alles Wischiwaschi. ACK. Abgesehen davon: Samet B. schrieb: > Ich muss eine Schaltung für ein Energiemanagement eines > Positionssenders entwickeln Da steht nicht ohne Grund "ich". Das meint dich. Wie kommst du auf die Idee, daß wir deine Arbeit machen? Verteilst du dann auch die Bezahlung an die Helfer? Nach allem, was du bis jetzt geschrieben hast, hast du keinen Plan. Vielleicht übernimmst du einfach keine Aufgaben, die über deinen Horizont gehen.
Samet B. schrieb: > Was für einen Spannungsregler um 3,7V in +-12V zu verwandeln? wenn der Spannungregler nicht abgeschaltet wird lutscht er JEDEN Akku leer! Wenn eine CPU das überwachen soll darf sie nicht ohne Spannung sein und nie zuviel Spannung bekommen. Wer soll denn wie die Daten wohin übermitteln? Axel S. schrieb: > Nach allem, was du bis jetzt geschrieben hast, hast du keinen Plan. +1
Samet B. schrieb: > Das sind die Anforderungen: Ich hoffe mal das ist nur eine Schulaufgabe und keine Arbeit fürs Studium. Denn grundsätzlich arbeitet der Ingenieur mit quantitativen Aussagen, nicht mit etwa mit qualitativen wie > möglichst geringen Stromverbrauch > optimiert werden Daher: - Zahlen beibringen. Was soll überhaupt quantitiativ erreicht werden, nicht nur im Bezug auf den Stromverbrauch? Gewicht? Größe? UX/Usability? Robustheit? Festigkeit? Lebensdauer? Wartbarkeit? Was wäre gerade so akzeptabel? Was würde als gut, was als sehr gut gelten? Wo liegt der Weltrekord? - Fachliteratur studieren was Power-Management, speziell im IoT-Bereich bedeutet. Denn das ist ja wohl IoT-Gebastel. - Welche Normen und Vorschriften gibt es? Welche sind anzuwenden? - Das Ganze als System betrachten, nicht nur als eine drangebastelte Ladeschaltung Für den Rest, frag deinen Lehrer, Betreuer oder Professor. Es ist deren Aufgabe dir das richtige methodische Vorgehen beizubringen.
Samet B. schrieb: > Ich muss eine Schaltung für ein Energiemanagement eines Positionssenders > entwickeln Wieso gibt man dir den Job ? Wir haben viele erfahrene Elektronikentwickler im Land für die die Aufgabe ein Klacks wäre. Denen auch sofort auffällt, was an Spezifikationen noch fehlt und warum der Erbauer der Samet B. schrieb: > aktuell vorliegende Schaltung so wahnsinnig war, da +/-12V zu verbrauchen.
MaWin schrieb: > so wahnsinnig war, da +/-12V zu verbrauchen. Ich könnte Wetten dass sie die für die Ultraschallsender "benötigen". Alle anderen Komponenten kann ich mir nicht vorstellen. >Der Positionssender besteht aus den Unterbaugruppen Microcontroller, Inertialsensor, 2,4GHz-Sende- und Empfangseinheit, Ultraschallsender sowie Infrarotsender und Infrarotempfänger.
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Vielleicht könnte mich jemand mal aufklären, was das für ein Positionssensor sein soll und wofür? N. M. schrieb: > Inertialsensor, 2,4GHz-Sende- und Empfangseinheit, Ultraschallsender > sowie > Infrarotsender und Infrarotempfänger. Was soll denn das ganze Sammelsurium von Sendern und Empfängern... Danke, Rainer
Rainer V. schrieb: > Was soll denn das ganze Sammelsurium von Sendern und Empfängern... > Danke, Rainer Keine Ahnung. Frag den TO. Bitte, Mani 😄
Kann man alles machen, wird aber recht aufwendig (Dir fehlen in den Anforderungen auch noch ein paar Sicherheitseinrichtungen): - Einen Lader kannst Du aus einer StepDown-Grundschaltung (P-FET, Spule, Diode) zusammenzimmern. Strom wird über zwei AD-Kanäle am Shunt oder einen Stromsensor vor der Lipo-Zelle gemessen. Da der Akku eine quasikonstante Last ist, ist die Regelung der PWM eine 100ms-Sache (fährt man langsam hoch, bis der Ladestrom erreicht ist). - Umschaltung der Last zwischen Ladeeingang und Akku gleicht einer USV. Das ist mit zwei P-Doppelfets (!beachte die parasitären Dioden) erledigt. - Wenn Du schon den Shunt oder Stromsensor zur Messung des Ladestroms vor dem Akku sitzen hast, kannst Du damit auch gleich den aus dem Akku entnommenen Strom integrieren und damit den SOC bilden. - Was Dir fehlt ist die integrierte Abschaltung, wenn das Gerät unterwegs liegen bleibt und der Akku leer ist. Damit verbunden der Gedanke, wie man ein so ausgeschaltetes Gerät wieder einschaltet. - Die eigentliche Problematik bezieht sich auf Deine "Last", also die notwendigen Wandler, die zwischen 5V vom Ladeeingang bis hinunter zu 3V (minus x) Entladeschlussspannung Deines Lipos die Last sicher versorgen sollen. Da gibt's mittlerweile fertige StepUp/Down-Module für 3,3/5V aus Fernost (Pololu?), die nahtlos bei Überschneidung des Ein-Ausgangsspannungsbereiches umschalten. Du müsstest vielleicht vorher schauen, ob das reicht. Endlos wandeln tun die bei 3V Eingang auch nicht mehr.
Samet B. schrieb: > ich bin neu hier. > Ich muss eine Schaltung für ein Energiemanagement eines Positionssenders > entwickeln. Es wird ein Li-Ion Akku mit 3,7 Volt benutzt. Wie muss ich > vorgehen in Hinblick auf Ladeschaltung etc.? Für wen musst Du das entwickeln? Wohl nur für Dich selbst, denn als Entwickler in einer Firma hättest Du wohl einen Besen bekommen als Halbkreisingenieur...
...wobei es mich allerdings auch wundert, warum ich noch kein IC mit integriertem Lader, den üblichen Sicherheitsschaltungen, der Schnittstelle fürs Monitoring und zumindest nem integrierten 5V-Ausgangswandler finden kann. Quasi den Fix und Fertig Massenwarenchip für Powerbanks mit Pass Through und zumindest etwas Infotainment jenseits der üblichen 4 LEDs.
Samet B. schrieb: > • Insgesamt soll die Schaltung auf möglichst geringen Stromverbrauch > optimiert werden Dafür müssten ganz neu Techniken und Bauelemente entwickelt werden. Die Entwicklung der Technik, die vielleicht in 50 Jahren verfügbar ist, willst du nicht bezahlen. Gebe dich mit dem zufrieden, was heutzutage mit vernünftigem Aufwand möglich ist. Ganz wesentlich hängt es vom Duty-Cycle des Empfangsteils und der Mess-/Übertragungshäufigkeit ab, wieviel Strom deine Schaltung im Mittel benötigt.
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