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Topic: Akkudauer bei Datalogger (Read 3099 times) previous topic - next topic

saarda

Hallo Forum,

ich habe festgestellt das ich wohl ein Problem mit meiner Akkukapazität bekomme. Mein Datalogger besteht aus einem Beschleunigungssensor, einem Temperatursensor, Micro SD shield und in den kommenden Tagen trifft mein Adafruit Ultimate GPS ein. Alles betreibe ich mit 3,3V.

Leider habe ich gerade keine Möglichkeit meinen Strom am Logger zu messen, da ich keine externe Stromquelle (ausser USB u 9V Block) ans Arduino schließen kann. Lediglich für meine beiden Sensoren kann ich sagen, dass hier 4,7 mA anliegen.
Laut Datenblatt des GPS Moduls wird dies mit 25 mA betrieben und beim Arduino habe ich was von 45 mA (?) gelesen.

Wenn ich das nun berechne komme ich bei meiner 9V Block Batterie mit 200mAh nicht mal auf 3 Stunden Akkulaufzeit. <- zu wenig. Mein Logger sollte 2 Tage durchstehen können. Ich habe 9V Blocks mit 1200mAh gesehen, aber das langt auch nicht.

Davon ausgehend das ich bei meiner Rechnung nichts falsch mache, brauche ich also eine andere Stromquelle. Ich habe im Forum ein bisschen gelesen und bin auf die LiPo-Akkus bei exp-tech gestoßen (3,74 V, 2000mAh). Der langt zumindest für etwas mehr wie ein Tag und ist aufgrund der Größe eine Option. Bezüglich der Spannung sollte ich keine Probleme bekommen, da ich meine Bauteile bei 3,3V betreibe.

Im Internet habe ich auch gesehen, dass LiPo-Modellakkus fürs Arduino verwendet werden. Ich habe mir einen bei Conrad mal angeschaut (Conrad energy LiPo Akku 7.4 V / 2700 mAh (30 C) / XH). Dieser hat ja nun 7,4V. Ich nehme an diesen kann ich auch direkt ans Arduino anschließen. Das Board reguliert die Spannung durch erzeugen von Wärme ja runter. Dadurch habe ich aber Verlustenergie, welche doch letztlich auch wieder auf meine Akkulaufzeit schlägt (wie bei meinem 9V Block)? Macht es also Sinn einen Step Down Wandler zu verwenden?

Okay in dem Abschnitt waren jetzt nicht all zu viel Fragen :D das ist was ich mir angelesen habe bzw so wie ich es verstanden habe.

- Was würdest ihr mir raten um die Akkulaufzeit meines Dataloggers zu erhöhen? Sleep-Modus möchte ich außen vor lassen, da ich den Logger für Transportversuche verwende und ich vor allem Phasen des Umladens nicht verpassen und entsprechend aufzeichnen möchte. Leider weiß ich nicht wann diese stattfinden.
- Muss ich mit Problemen rechnen bei dem exp-tech akku, da dieser "nur" 3,74V hat?
- Mein Datalogger ist in einer nicht unwesentlich größeren Transportverpackung das runterregulieren von 9V bzw 7,4V erzeugt Wärme, diese sollte aber vernachlässigbar sein oder können Schäden auftreten, wenn das Arduino über 2 Tage in einer kleinen Kunststoff-Schachtel Wärme erzeugt?
- Würdet ihr mir bei dem Modellakku zu einem Step Down wandler raten?

Ich danke bereits im voraus für eure Tipps :)

Klaus_ww

Dicker Akku und Step down, alles fein.
Freizeit-Programmierer mit moderatem Ehrgeiz besseren Code zu schreiben.

paulinchen

Hallo,
ich würde mir erstmal überlegen, wie oft ich überhaupt welche Daten loggen und speichern muss.
Wenn ich z. Bsp. nur 1x  pro Minute die Temperatur ermitteln muss, kann ich das ganze System 59/60 sek. schlafen lassen und die Akku-Laufzeit verbessert sich von z. Bsp.  1 Tag auf 2 Monate...

Beschreib doch mal die geplante Anwendung etwas genauer.

Viele Grüße, paulinchen

uwefed

Quote
Ich habe 9V Blocks mit 1200mAh gesehen, aber das langt auch nicht.

Ja es gibt die Litium-Version der 9V Block Batterien. Die kosten aber 10 mal soviel wie ein Alkali 9V Block.

Der Sleep- Modus heißt ja nicht, daß Du ihn für 3 Tage schlafen legst.
Damit der Sleep Modus sinvoll ist muß auch die restliche Elektronik zum Stromsparen beitragen bzw einen sleep-modus haben. Dann kann man die Messungen der Temperatur zb alle 30 Sekunden machen. Auch die Positionsbestimmung über GPS braucht man nicht alle Sekunde sondern genügt einmal pro Minute oder sofort nach einem Beschleunigungsevent.

Quote
da ich den Logger für Transportversuche verwende

Achtung. ein GPS Empfänger braucht freie Sicht auf einen Ausschnitt des Himmels mit mindestens 3 Sateliten. Hinten in einem Auto mit Blechkarosserie funktioniert er nicht.

Als Batterie nimm einfach 4 D-Alkali Batterien (bis zu 18AH) oder eine 4LR25 (mit 6V 27Ah und maße 65x65x115 mm) und einen Step down Wandler für 100mA Augangsstrom. 
https://www.distrelec.de/alkali-mangan-batterie-6-v-6-v-27-ah/gp-batteries/908au-s1-4lr25-0-6-0v/973026
Der Vorteil der Alkalibatterien ist daß Du sie nicht durch Tiefentladung kaputtmachen kannst. Wenn sie leer sind tauscht Du sie aus.

Grüße Uwe




Serenifly

Den Prozessor schlafen zu lassen bringt aber auch nicht so viel wenn man ein Arduino Board und viel Peripherie hat. Die schluckt dann immer noch Strom.

Das meiste der 50mA des Arduino gehen für die anderen ICs auf dem Board und die LEDs drauf. Der Prozessor selbst braucht 15mA:
http://www.gammon.com.au/forum/?id=11497

paulinchen


Den Prozessor schlafen zu lassen bringt aber auch nicht so viel wenn man ein Arduino Board und viel Peripherie hat. Die schluckt dann immer noch Strom.

Das meiste der 50mA des Arduino gehen für die anderen ICs auf dem Board und die LEDs drauf. Der Prozessor selbst braucht 15mA:
http://www.gammon.com.au/forum/?id=11497


Damit hast du natürlich absolut Recht, dies würde keinen Sinn machen...

Ich gehe halt davon aus, dass man (nach den Tests mit einem Original-Arduino-UNO-Board) seine eigene Leiterplatte entwirft und den ganzen Ballast (LED, Spannungsregler usw.) weglässt. Ein "nackter" ATMEGA328 mit internen Oszilator, welcher 1x pro Minute eine Temperatur per DS18B20 ermittelt und per Funk über ein RFM12B-Modul weiterschickt, kann mit 2 AA-Batterien sicherlich 1-2 Jahre lang betrieben werden.

Und das ganze System kostet keine 5€.

Viele Grüße, paulinchen

uwefed


Den Prozessor schlafen zu lassen bringt aber auch nicht so viel wenn man ein Arduino Board und viel Peripherie hat. Die schluckt dann immer noch Strom.

Das meiste der 50mA des Arduino gehen für die anderen ICs auf dem Board und die LEDs drauf. Der Prozessor selbst braucht 15mA:
http://www.gammon.com.au/forum/?id=11497


Es kann kein Arduino UNO sein, weil er mit 3,3V funktionieren soll.
Grüße Uwe

saarda

#7
Apr 23, 2014, 08:41 am Last Edit: Apr 23, 2014, 08:58 am by saarda Reason: 1
Guten Morgen

Zur Anwendung: Meinen Code habe ich so geschrieben, dass alle 200ms ein Wert aufgenommen wird (mittels einfachen Versuchen habe ich dies getestet und mit dieser zeitlichen Abfrage entgehen mir keine Schlaglöcher, Herunterfallen, etc). Dieser wird mit dem nächsten verglichen und nach (derzeit) 6 Sekunden wird der Maximal- und Minimalwert gespeichert. Ich möchte damit untersuchen welche Belastungen ich während dem Transport habe. Fällt mein Paket beispielsweise runter oder wird es beim Umladen ruppiger behandelt. Ihr habt Recht Temperatursensor und GPS könnte ich Schlafen legen, wichtig ist mein Beschleunigungssensor und hier würde ich gerne die 200ms-Abfrage lassen.

Benutze ein Uno. Danke Uwefed für den Hinweis, hatte in dem Moment nicht aufn Schirm das ich ja 7V brauche und der exp-tech akku (3,74V) nicht in Frage kommt. Hatte in dem Momemt nur an meine Sensoren gedacht.

@Paulinchen, eine eigene Leiterplatte ist derzeit nicht vorgesehen. Ich bin Neuling auf dem Gebiet und lese mich derzeit in alles ein (kurz mein Hintergrund: bin Maschinenbauer. Da ich derzeit meine Abschlussarbeit schreibe und wir keinen Datalogger in der Firma hatten, riet mir ein Kommilitone einen selberzubauen. Idee fand ich gut und es macht derzeit auch echt viel Spaß mit dem Arduino rumzuexperimentieren. Es ist das erste Mal, dass ich mit einem Mikrocontroller etwas aufbaue. Dadurch evt auch etwas naive Fragen meinerseits).
Werde das Thema Leiterplatte sicherlich auch dann irgendwann angehen, aber die Tests will ich spätestens in 2 Wochen durchführen. Daher wäre das einfachste für mich den Logger mit dem Arduino zum Laufen zu bringen auch wenn ich am Anfang einen höheren Stromverbrauch habe.

Das ich beim GPS kein Signal im Kofferraum/Laderaum habe, habe ich auf dem Schirm, aber danke für den Hinweis. Letztlich wird dies auch mehr für private Tüfteleien sein ;)

vielen Dank für eure Antworten und die tolle Unterstützung die man hier im Forum bekommt :)

uwefed

Es gibt 3,3V Arduinos: Arduino PRO mini 3,3V oder Wattduino Mini 3,3V

Du kannst den Arduino UNO auch mit 5V über das 5V Pin versorgen. Dann brauchst Du einen DC/DC Wandler zB den https://www.dimensionengineering.com/products/anyvolt-micro
Ist zwar nicht der sparsamste aber kann sowohl hinauf wie heruntertransformieren.

Grüße Uwe

saarda

Für die kleineren Arduinos ist es zu spät, habe den Uno schon im Einsatz ;) sollte ich die Tests öfter durchführen, werde ich mir darüber nochmal Gedanken machen bzw auf eine eigene Leiterplatte übergehen, werde mir dann nochmal Gedanken machen.

Da ich diesen "langen" Transportversuch nur 2-3 mal durchführen werde und ich sonst max 6-8h logge, ist die Lösung mit Mignon AA Akkus evt besser anstatt einen großen LiPo-Akkupack zu kaufen. Für die AA's habe ich ein Ladegerät bereits hier und diese kann ich für zig andere Anwendungen auch danach nehmen.

Dadurch strebe ich, auch anhand der Tipps bzgl Step Down Wandler, folgende Lösung an:
6 Mignon AA Akkus mit je 1,2V. Bei den rausgesuchten habe ich 2700mAh Stunden. GPS, Temperatur lege ich schlafen und schreibe dies nur alle paar Minuten auf, Beschleunigungssensor ist zwar dauerhaft in Einsatz (delay 200ms), aber auf SD-Karte sollen nur maximal alle 30 Sekunden die Werte gespeichert werden. 
Da die Teile bevorzugt bei einem unserer Händler geordert werden sollen, habe ich mir einen DC/DC Wandler bei Conrad rausgesucht, der mir die Spannung auf 5V reguliert und dann gehe ich wie von uwefed vorgeschlagen in den 5V Pin rein. http://www.conrad.de/ce/de/product/156673/DCDC-Wandler-TSR-1-Serie-1-A-TracoPower-TSR-1-2450-In-65-32-VDC-Out-5-VDC-1-A?ref=searchDetail
Bei dem Wandler wird leider nur der Ruhestrom mit 2mA angegeben, aber letztlich wandelt der doch dauerhaft meine 7,2V von den Akkus auf 5V runter, dann wird der Wandler doch mehr Strom benötigen?
Dadurch sollte ich meine Akkukapazität auf > 30h bringen. Die genaue Dauer muss ich nochmal berechnen.

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