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Topic: Spannungszusammenbruch mit 7805 ICs (Read 2219 times) previous topic - next topic

flomei

Hallo!
Ich arbeite gerade am elektrischen Teil eines Projektes (dazu hoffentlich bald mehr) und da tun sich jetzt Probleme auf, die ich mal hier beschreiben möchte. Vielleicht fällt einem ja eine Lösung dafür ein...

Das Projekt verfügt über ein Display zur Anzeige verschiedener Daten und muss zwei größere Servos steuern (Leerlauf etwa 600 mA Stromaufnahme, unter Last vielleicht das Doppelte). Natürlich gehört dazu auch ein Arduino zur Steuerung und Datenverarbeitung/-ausgabe. Genau genommen soll am Ende der ATMEGA-Chip natürlich alleine auf der Platine ruhen, ohne das Arduino-Board drumherum.

Die Spannung für dieses System stelle ich über 6 Stück AA Akkus/Batterien zur Verfügung. Das sind dann 7,2 oder 9 Volt. Ich nutze Spannungwandler vom Typ 7805 (für den ATMEGA), zwei 78S05 (liefern max. 2 A - für die Servos) und einen LD1117V33 (Display) um entsprechende Spannungen und Ströme zur Verfügung zu stellen.
Die Spannungswandler sind entsprechend ihrer Datenblätter beschaltet und haben zudem noch ein- und ausgangsseitig 10 µF ELKOs zur Stabilisierung bzw. gegen Schwingungen des Systems bekommen.

Zum Testen habe ich nun meinen Arduino mit dem 7805 über Vin verbunden (Korrektur: Habe den Arduino direkt mit der Spannungsquelle verbunden, weil sonst die Eingangsspannung zu niedrig ist, klar) und so mit Strom versorgt. Einer der Servos ist angeschlossen und bewegt sich im 2,5 Sekunden Takt von 20° nach 120° und zurück. Das Display ist angeschlossen, wird aber nicht angesteuert sondern nur hintergrundbeleuchtet.

Messungen am Ausgang der 7805er-ICs zeigen, dass dort die Spannung enorm zusammenbricht, sobald der Arduino sein Steuersignal sendet und der Servo sich bewegt. Wenn nun der Arduino dort hinge, dann würde das System wohl "kollabieren". Interessanterweise bleibt die Spannung am LD1117V33 stabil, vermutlich weil die Spannung des Akkupaketes noch ausreichend hoch ist und deutlich über der Schwellenspannung liegt.

Ich schiebe das Problem gerade auf die nicht ganz vollen Akkus, die ich in diesem Moment ins Ladegerät geschickt habe. Mir ist auch bewusst, dass diese großen Servos im Hinblick auf ihren Energieverbrauch ein echtes Problem darstellen. Das lässt sich vielleicht zu einem späteren Zeitpunkt mal durch einen größeren Akku oder eine Stromversorgung über ein Netzteil lösen, für den Moment soll es allerdings so funktionieren.

Fallen jemandem Möglichkeiten ein, den Stromverbrauch zu reduzieren und das Ganze effizienter zu machen? Sind schwache Akkus überhaupt das Problem oder sind die Akkus zu "träge" für diesen spontanen Energieverbrauch?

DANKE!
Beste Grüße
Florian

http://www.flomei.de

madworm

Im datenblatt steht was von einer dropout-voltage von ca 2.2V bei ca. 2A. Da sind die 7.2V von den batterien schon aeusserst knapp bemessen. Und wenn dann die akkus noch asthmatisch sind ist es aus.

Ich wuerde da einen buck regler verwenden. Gibt es bei ebay fuer < 4€ inkl. versand. Einstellbar und bis zu 3A.
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joh371

Hi

Ich denke das Du Deinen IC 7505 überlastest. Normal liefert der 1A und in der Spitze max 2,2A. Ich vermute auch das Du Deinen Spitzen-Strom nicht genau kennst wenn Du schreibst das Du ca. 0,6A event das doppelte. Du bist bei 1,2 A schon in der Überlastung jetzt kommts drauf an wie lange bzw wie oft Du diesen höheren Strom benötigst. Dein Problem ist das der IC abschaltet und auf 2,2V runterregelt, durch die integrierte Temperaturregelung. Meist hilft das anbringen eines Kühlkörpers schon recht viel. Auch solltest Du eine höhere Eingangsspannung zur Verfügung stellen um die benötigte Leistung auch zur Verfügung zu stellen.
Die Kondensatoren denke ich sind auch zu groß und belasten im Ladezustand mit Ihrem dann hohem Strombedarf dann Dein Systen auch noch.
Versuchs doch mal wie im Datenblatt mit mind. 10V am Eingang und 0,33µF und 0,1µF am Ausgang und einem Kühlkörper. Wenn das nicht hilft dann anderer IC wie vor benannt...

Welche Servos verwendest Du?

Grüße Jörg


Fat D

Wenn der ATmega nicht hinterm Spannungsregler hängt und ständig Brownouts kriegt, dann wird es wohl nicht am Spannungsregler liegen. Ich denke auch, dass AA-Batterien nicht gerade die Spannungsquelle sind, aus denen man ohne weiteres 2A rausziehen kann.

uwefed

einige Grundsatzerklärungen.
L78xx sind keine "Spannungswandler" sondern Spannungstabilisatoren, Längsregler oder Spannungsregler. Sie regeln den Widerstenad zwischen Eingang und Ausgang so, daß die erwünschte Spannung herauskommt. Unter Spannungswandler versteht man Schaltkreise die die Eingangsspannung mit ilfe einer Spule/Trafos in eine andere (höhere oder tiefere) Spannung wandlen (DC/DC Wandler, Switchingnetzteile, Schaltnetzteile).

In Deinem Fall tippe ich daß die Batterie nicht den nötigen Strom für die Servos liefern kann und somit die Spannung zusammenbricht. Du kannst das einfach durch messen der Batteriespannug verifizieren.
Grüße Uwe

waxmuth

Mal noch ein Tipp:

Wurden schutzdioden verbaut? Die Spannungsregler (jeglicher Art) mögen es gar nicht, wenn an dem Eingang weniger Spannung anliegt, als an dem Ausgang spezifiziert ist. Sollten also die Akkus mal kurzzeitig auf 3 oder 4 Volt einbrechen, ist der spannungsregler bereits zerstört.

Habe es selber schon gesehen, dass die Spannung bei ausreichender Versorgung einbricht. Der Grund dafür war entweder ein defekter, überlasteter oder überhitzter Regler. Auch wenn er anfängt zu schwingen, hatte ich schon solche Symptome. Scheint aber bei dir ausreichend zu sein, würde aber am Ausgang einenn höheren nF wert auswählen ;)

Aber wird wohl an den Akkus liegen, die nicht ohne weiteres 2 Ampere oder mehr geben, da musst du vorsichtig sein!

Versuch es mal mit einem regelbaren Netzteil.

Megaionstorm

Wie lautet den die genaue Bezeichnung der beiden Servos ?
Mein Arduino Projekte Blog:
http://ardu-megatank.blogspot.de/

flomei

Hallo!
Vielen Dank für all eure Antworten und Entschuldigung für meine späte selbige.

Als Spannungsregler nutze ich den L78S05 (Datenblatt meines Typs), der sollte also duchaus 2 A (nicht nur als Spitzenlast) liefern.

Tendenziell scheitert es also vermutlich eher an den Akkus, die zusammenbrechen. Leider sitze ich in diesem Moment 180 km von denen entfernt, wenn ich nach Hause komme, werde ich mal die Spannung bei vollgeladenen Akkus messen.
Ich hab das die Tage schonmal gemacht und da lag sie bei 7,28 Volt, wenn ich mich recht erinnere.

Zu den Servos: Das sind "Towerpro MG995".
Die haben bis zu 10 kg/cm Stellmoment und fallen für mich damit durchaus unter größere Servos. Eventuell kann ich im Projekt doch noch kleinere Servos verwenden, das wird sich zeigen, ich gehe aber erstmal nicht davon aus.

Den Einsatz eines Netzteiles möchte ich eigentlich vermeiden, wenn es sich mit Akkus/Batterien erledigen lässt. Natürlich ist dann nur eine begrenzte Anzahl an Schritten möglich, das ist klar. Aber so ganz übel sind Akkus ja heutzutage auch nicht drauf.
Wenn ich "echte" Spannungswandler einsetze, lässt sich die Sache dann in den Griff bekommen?

Schutzdioden hab ich übrigens nicht verbaut. Hab darüber in den Datenblättern nix gelesen und ging davon aus, dass die Regler schlicht nicht funktionieren, wenn Vin zu klein ist.

Danke!
Beste Grüße
Florian

http://www.flomei.de

mkl0815

Quote
Aber so ganz übel sind Akkus ja heutzutage auch nicht drauf.

Leider ist aber der Spannungsregler nicht sehr effektiv. Bei 7,28 V - 5V Ausgang, beträgt die Differenz 2,28V und mit 2A Last verbrennt der Regler 4,5 Watt, die Dir schonmal an Energie fehlen.

Da Du die Akkus in Reihe schaltest, damit sich die Spannungen addieren, fließen die 2,x A (Display und Arduino ziehen ja auch nochmal Strom plus die Verlustleistung des 7805 für diese) über alle Akkus, sollte also einer der Akkus dabei sein, der den Strom nicht liefern kann, bricht Deine Stromversorgung zusammen.

Noch eine Frage ziehen beide Servos parallel die 2A über die beiden 78S05? Dann wären das 4A in Summe und damit doch recht sportlich für 6 AA Akkus.

Megaionstorm

Die Geschichte mit der Diode wird hier beschrieben:

Integrierte fixe und einstellbare 3-pin-Spannungsregler
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ureg3pin.htm

Unter 'Die überlebenswichtige Rückfluss-Diode' nachschauen !
Mein Arduino Projekte Blog:
http://ardu-megatank.blogspot.de/

flomei

Nein, die Servos laufen nicht parallel. Ich hab die Regler auch für jeden einzeln ausgelegt, damit die längere Zeit zum Runterkühlen haben, auch wenn die ganze Sache nicht zeitkritisch ist.

Ansonsten geh ich erstmal ein paar Dioden organisieren... O_O"
Beste Grüße
Florian

http://www.flomei.de

waxmuth

#11
Feb 16, 2012, 01:10 pm Last Edit: Feb 16, 2012, 01:19 pm by waxmuth Reason: 1
Überleg dir auch mal, ob du nicht einen Kühlkörper verbauen möchtest. Denn unter Umständen hält der 7805 2a auch nur unter starker Kühlung aus. Das kommt eben auf die Eingangsspannung an. Also 4.5W werden nur in Wärme umgewandelt, die muss ja irgendwo hin. Und wenn er zu heiß wird, schaltet er sich dauernd ab ;)

Und dann schau' dich mal nach Modellbau Akkus um (LiPos, LiFePos).

Da findet sich ein 2C Akku mit 7,2V, mit z.b. 2500mAh, der 20-30S schafft. Rechnet man das hoch, schafft der Akku eine Dauerentladung von etwa 50 Ampere und eine kurzzeitige Peakleistung von 75A.

Dann gehst du auf Hobbyking.com, suchst im deutschen Lager nach solchen Akkus und bezahlst ganz wenig Geld dafür. Allerdings brauchst du dann ein spezielles Ladegerät.

Da ich aber nicht glaube, dass dein Projekt einen so großen Umfang hat, gehe ich nicht davon aus, dass du so investieren möchtest.

Aber mit den derzeitigen NiMh-Akkus sehe ich das kritisch. Was noch funktionieren könnte, wären die Eneloop von Sanyo oder die ähnlichen EneReady, die bei Reichelt sehr viel günstiger gibt.

Waxi

mkl0815

Alternativ könnte man sicher auch ein zweites "Six-Pack" parallel zum ersten Schalten, damit halbiert sich dann die Strombelastung auf die einzelnen Akkus. Das wäre sicher die preiswerteste Alternative.

waxmuth


Alternativ könnte man sicher auch ein zweites "Six-Pack" parallel zum ersten Schalten, damit halbiert sich dann die Strombelastung auf die einzelnen Akkus. Das wäre sicher die preiswerteste Alternative.


Genau, kommt eben darauf an, was du suchst ;)

Eher größeres Projekt, welches dauerhaft im Einsatz sein soll

oder

ein Funprojekt, einfach so zum Spaß haben.

Einen zweiten Sixer würde ich bei letzterem anwenden, solls was dauerhaftes sein, wären LiPo-Akkus eine sehr presiwerte Alternative ;)

Außerdem sollte man mit LiPos nicht experimentieren, wenn man was verpolt, kanns gewaltig nach hinten losgehen ;) Ist mir aber noch nie passiert, fliege meine Modelle mit 11,1V 20-30S bei 5000mAh. Die Dinger haben ordentlich Damp!

flomei

Hallo!
So, ich hab mich mal bei Hobbyking umgeschaut und das schaut ganz gut aus.
Auch wenn mir die Bezeichungen (20C ?!?!) noch nicht wirklich eingängig sind, denke ich, dass dieser Akku hier für mein Projekt geeignet sein könnte.
2 Zellen (also 7,4 Volt) sollten reichen, dann müssen die Regler auch nicht soooo viel Wärme erzeugen und in das bisherige Gehäuse würde das auch schön reinpassen.

Fürs Laden benötige ich dann ja spezielle Ladegeräte, bei Hobbyking sind die allerdings recht teuer, weil die zig Akkutypen laden können.
Könnte ich auch für ~15 Euro ein Ladegerät kaufen, das nur 2 oder 3 Zellen-Akkus laden kann oder sind da Probleme zu erwarten?

Danke!
Beste Grüße
Florian

http://www.flomei.de

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