Powerbank - seltsame Meßeffekte

[Doc_Arduino]

Hallo,

ich hab ja nun die XTPower 10400 geöffnet und messe die eigentliche Zellenspannung und die Ausgangsspannung an der USB Buchse.

Kann es sein das man hier die Masse schaltet in der Elektronik?

Denn.

Ich messe eine direkte Zellenspannung von 3,957V. Egal ob das Teil eingeschalten ist oder nicht ohne Last. Logisch.
Eingeschalten messe ich am USB 5,008V
Ausgeschalten messe ich am USB 0 Volt.
Soweit ist noch alles klar.

Ausgeschalten messe ich jedoch Zellen (+) Pol gegenüber USB Masse 0,1V.
Ausgeschalten messe ich auch Zellen (+) Pol gegenüber (+) USB 0,1V.

Wenn die Massen dauerhaft verbunden wären, müßte ich ja immer die richtige Zellenspannung messen egal welchen Massepunkt ich nehme. Ausgeschalten messe ich auch 3,85V zwischen beiden "Minuspolen".

Ein Ausgleichstrom fließt nicht. Würde bedeuten eine Masse hängt in der Luft, wenn ausgeschalten.

Verbinde ich beide Minuspole zu einer Masse und schalte aus, dann messe ich am USB Ausgang (+) gegen Masse ungewöhnliche 3,78V. Was nicht sein kann. Entweder ca. 5V oder aus.

Was ist hier mit dem Massen bzw. Minuspolen los? Kann das jemand erklären?

Das nachgelagerte Problem ist damit, ich kann meinen µC nicht sauber abschalten lassen, wenn noch irgendeine ungwöhnliche Spannung rum schwirrt. Oder ich muß die Messleitung von der Zellenspannung unterbrechen, wenn die USB 5V "sinken", was eigentlich AUS bedeutet. Das ist ein Mist. Ich werde noch blöde dabei.

[jurs]

Doc_Arduino:
Was ist hier mit dem Massen bzw. Minuspolen los? Kann das jemand erklären?

Galvanische Trennung

[uwefed]

Wenn die Massen dauerhaft verbunden wären, müßte ich ja immer die richtige Zellenspannung messen egal welchen Massepunkt ich nehme. Ausgeschalten messe ich auch 3,85V zwischen beiden "Minuspolen".

Welcher minuspol ist mehr minus als der andere?

Zwischen Batterie un USB ist sicher ein Step-Up Wandler drin. Der bringt die 4,2V auf 5,0V. Wie der gemacht ist kann ich Dir nicht sagen, bezweifle aber daß es einer mit galvanischer Trennung ist.

Grüße Uwe

[Doc_Arduino]

Hallo,

an eine galvanische Trennung glaube ich ehrlich gesagt auch nicht. Der StepUp Wandler muß doch nach innen und außen einen Massebezug haben. Sonst klappt das doch hinten und vorne nicht. Auf der kleinen Leiterplatte ist auch nur eine Induktivität drauf für den StepUp Wandler.

So, nochmal gemessen.

Eingeschalten:
USB (-) gegen USB (+) ....... 5,00V
USB (-) gegen Zellen (+) .... 3,95V
Zellen (-) gegen Zellen (+) ... 3,95V
USB (-) gegen Zellen (-) ..... 0,00V
USB (+) gegen Zellen (+) ..... 1,05V ( USB(+) hat höheres Potential, soweit logisch, alles wie es sein soll )

Ausgeschalten:
USB (-) gegen USB (+) ...... 3,27V ( ?? )
USB (-) gegen Zellen (+) .... 3,35V
Zellen (-) gegen Zellen (+) ... 3,95V
USB (-) gegen Zellen (-) ..... 0,00V
USB (+) gegen Zellen (+) .... 0,090V ( Zellen(+) hat höheres Potential )

Verbinde ich beide Minuspole messe ich USB (-) gegen USB (+) ... 3,85V
Hatte gestern geschrieben, dass ich zwischen den Minuspolen 3,85V gemessen habe, konnte ich heute nicht mehr nachvollziehen. Bestimmt was verwechselt oder vertippt. Hab das alles mehrfach überprüft heute. Wer viel mißt, mißt viel Mist.

Was auch auffällt ist, trenne ich die Verbindung der Minuspole, schaltet sich die Powerbank sofort ein. Auch wenn ich mit dem hochohmigen Meßgerät die USB Spannung messe, schaltet sie sofort ein. Läuft da noch eine Überwachungsschaltung die mich hier durcheinander bringt?

Edit:
Mein Hauptproblem ist jetzt, wenn am Ausgang nie saubere 0V oder 5V sind, wie soll ich dann meinen Arduino vernünftig damit ein und ausschalten?

Edit 2:
Wenn ich die Ausgangsspannung mit ca. 1mA belaste, dann geht sie gegen 0V im ausgeschalteten Zustand. Ich nehme zur Zeit eine Überwachungsfunktion an, sonst könnte er sich nicht selbst einschalten. Oder?

Edit 3:
hab nun folgendes gemacht was funktioniert. Man darf die beiden Minuspole nicht verbinden. Sonst hat man wieder 3,x V aus USB Ausgang wenn ausgeschalten.

Habe USB(-) mit restlicher Schaltungsmasse verbunden.
Zellen(-) hängt in der Luft. Bleibt frei.
USB(+) wird vom µC mit externen A/D Wandler gemessen.
Zellen(+) wird auch vom µC mit externen A/D Wandler gemessen. Aber mit dazwischengeschalteten High-Side Switch. Ohne USB (-) <> Zellen (-) Verbindung messe ich zwar 0,1V an Zellen(+) gegen Schaltungsmasse, aber ich weis ja das hier eigentlich ca 4V anliegen. Sobald die USB 5V weg sind, schalte ich den HS-Switch mittels µC ab.

Denn wenn ich die USB (-) <> Zellen (-) verbinde, dann hab ich wieder 3,5V am USB Ausgang anliegen, wenn ausgeschalten.

Würdet Ihr den High-Side Switch weglassen oder nicht?

[guntherb]

In der Powerbank ist eine Elektronik, die Abhängigkeit der Beschaltung der Ausgänge innen irgendwas schaltet. Solange du die Funktion der Elektronik nicht kennst, wird das schwierig.

Ein DC/DC Wandler kann sehr wohl eine galvanische Trennung haben, allerdings ist das bei Akkubetriebenen Geräten sehr unwahrscheinlich.

womit schaltest du denn den Arduino Aus bzw Ein?
Ist da eine Schalter in der 5V Leitung?

Wenn du von "Eingeschaltet" bzw "Ausgeschaltet" redest, von genau redest du da?

[Doc_Arduino]

Hallo,

mit eingeschalten bzw. ausgeschalten meine ich, wenn ich den Ein/Aus-Taster der Akku-Powerbank drücke.

Zur Zeit ist mein Aufbau noch fremd versorgt, da ich z.Z. nur die Akkuzellen-Spannung und die USB Spannung messe um zu sehen wann sich die Powerbank selbst abschaltet. Wird so bei 3V Zellenspannung sein.

Später, dachte ich, wenn das so funktioniert wie am Ende festgestellt, schalte ich den Arduino mit dem Taster der Powerbank ein und aus. Ich kann auch noch einen zusätzlichen Schalter einbauen, damit die "Erkennungslogik" nicht dazwischen funken kann im vielleicht dümmsten Moment.

Und für den Fall das der Akku leer wird, überwache ich die Zellenspannung und bringe den Arduino rechtzeitig in einen sicheren Zustand und lasse zum Bsp. keine SD-Karten Zugriffe mehr zu. Deswegen muß ich die Akku-Zellenspannung wissen.

[guntherb]

Tja, da bist du wieder an dem Punkt, dass du nicht weißt, was die Elektronik in der Powerbank so macht.
Schaltet die sich automatisch ein, wenn du eine Last dranhängst?
Funktioniert das auch, wenn du z.B. nur eine LED als Last dran hast, kannst du die LED mit dem Powerbank-Schalter EIN und AUS schalten?

[Doc_Arduino]

Hallo,

irgendwie geht das nur wenn so oder so, bin am verzweifeln

Ich hatte jetzt meine Akku-Vermessung laufen gehabt und wieder abgebrochen. Immer wenn der A/D Wandler aktiv war mit seinen 15 Samples, schwankten die angezeigten Werte, auch am Meßgerät. Da Steckbrettaufbau, dachte ich an schlechte Kontakte. Also Masseverbindungen doppelt ausgeführt. Wo möglich dicht zusammen. Brachte nichts. Erst als ich wieder Zellen(-) mit Schaltungsmasse verbunden hatte, war alles stabil. Dann habe ich aber wieder 3,8V am USB wenn ausgeschalten, statt 0V.

Jetzt. Nichts angeschlossen. Wenn beide (-) nicht verbunden. Es reicht aus mein Meßgerät an USB ranzuhalten damit die Powerbank einschaltet. Bleib ich mit dem Meßgerät dran und schalte aus, bleibt sie aus. Nehme ich eine Meßspitze weg und wieder ran, schaltet sie sofort wieder ein.
Verbinde ich beide (-) schaltet sich die Powerbank nicht ein beim USB messen.

Muß ich jetzt die Messung der Akku-Zelle mit einen High- und Low-Side Switch versehen? Momentan hab ich den einen High-Side mit NPN/PNP aufgebaut. In der richtigen Schaltung nehme ich dafür ein fertigen IC. Als Low-Side Switch müßte ein N-Ch. Mosfet ausreichen. Am Gate 0V ein, 5V aus. Aber das wird dann schon Overkill.

Oder ich mach das wie schon mal angetestet, wenn ich ab Spannungswert X definiere der Akku ist leer, bringe ich den Arduino in einen sicheren Zustand und dann können da meinetwegen 3,xV am USB anliegen. Der Arduino macht dann eh nix mehr. Mit beiden (-) und Schaltungsmasse verbunden.

[Doc_Arduino]

Hallo,

Messung "über Nacht" ist fertig. Bei 3V bzw. knapp darunter schaltet sie ab. Warum die USB Spannung nicht auf 0V abfällt hängt wie gesagt damit zusammen ob Zellen(-) mit Schaltungsmasse verbunden ist oder nicht. Bei der Messung war sie verbunden.

Mit xtPower war ich in Kontakt. Genauer gesagt, landet man beim Support an xtPower beim Vertrieb INTECRO. Dabei kam raus, dass sie nicht Entwickler/Hersteller der Powerbank sind. Sie vertreiben sie nur. Logisch, wenn man bei INTECRO landet, sind die nur der Vertrieb. An xtPower selbst kommt man nicht ran. Vielleicht wollen sie mir auch nur keine genaue Auskunft geben und haben das damit "elegant" abgewimmelt. Es ist wie es ist. Niemand rückt mit Infos bzw. Schaltplan raus.

Kann man irgendwie durch gezielte Messungen bestimmen ob Zellen(-) und USB(-) verbunden sind oder nicht bzw. wenn EIN verbunden sind?

Powerbank_03.zip (23.6 KB)

[Doc_Arduino]

Hallo,

hab den Strom nochmal mit Meßgerät gemessen. Wenn die Powerbank aus ist und Zellen(-) ist angeschlossen, dann fließt dennoch aus USB(+) ein Strom 200mA nach Masse ab.

Hängt Zellen(-) in der Luft, dann ist der Strom aus USB(+) gleich 0.

Verstehe ich echt nicht. Wenn die Elektronik den USB Ausgang eigentlich abschaltet. Wenn das jemand erklären könnte wäre gut.

Damit ich nicht unnötig die eigentliche Akkuzelle beschädige, wenn die Powerbank selbst abschaltet, trenne ich doch die Zellen-Meßleitung beidseitig ab Unterschreitung von Wert x. Besser ist besser.

[Doc_Arduino]

Hallo,

so Leute, hab nun eine pratikable Lösung gefunden. Mein "Lastwiderstand" am USB Ausgang war zu goß. Hatte 560k dran. Deswegen schaltete sich die Powerbank auch schon ein als ich nur mit dem Meßspitzen dran war, am USB. Jetzt hab ich 56k dran. Sind 89µA mit 5V und ausgeschalten schöne 0,1V. Powerbank schaltet sich nicht mehr ein wenn ich ausgeschalten messe möchte.

Die Zellen(+) wird über High-Side Switch zum messen zugeschalten. Zellen(-) kann völlig frei bleiben. Zellen(-) kann naütlich nicht frei bleiben, wenn ich "aus" am USB 0V messen möchte. Sonst hab ich wieder irgendwelche 3,xV Rest anliegen.

[Doc_Arduino]

Hallo,

nochmal ich.

Habe Akkuzellen(+) mit High-Side-Switch zum schalten aufgebaut. Funktioniert. Jetzt habe ich mit einem weiteren N-Channel einen Low-Side Switch zwischen Zellen(-) und Masse gebaut. Der wird zusammen mit dem High-Side geschalten. Wenn die beiden Switch eingeschalten sind, paßt die Zellenspannungsmessung und die 5V USB stimmen auch.

Schalte ich die Powerbank aus und die Switch sind noch ein, hängt die USB Spannung irgendwie in der Luft mit 3,xV
Deswegen schalte ich die Switch aus, vorallendingen muß ich Zellen(-) von Masse trennen damit die USB Spannung auf 0V geht. Mit dem eingebauten Low-Side-Switch funktioniert das aber nicht. Ich weis nicht warum. Trenne ich die Zellen(-) richtig von Masse, paßt alles, geht auf 0V. Warum funktioniert der Mosfet als Low-Side Trennschalter nicht?

Moment, der Schaltplan ist falsch. Haltet mich bitte nicht für verrückt.

So, nun stimmts, es war wirklich nur der Schaltplan falsch.

Edit: Was macht der Low-Side Mosfet anders wie gedacht? Hab mal gemessen.

Edit 2: ich dachte die Schottky im Mosfet funkt dazwischen, habe den Mosfet gegen einen NPN getauscht, ändert jedoch nichts am Problem. Messe allerdings statt -0,4V damit -0,6V Differenz.

Wie kann ich ohne mechanische Kontakte den Zellen(-) Pol sauber von Schaltungsmasse zu- und abschalten?

[Doc_Arduino]

Hallo,

falls das jemanden anders doch noch interessiert. Die Lösung lag so nah, jetzt habe ich sie gesehen.
Wenn die Powerbank intern die Masse trennt, dann darf ich den Minuspol des Akkus nicht beschalten.
Ich schließe also nur den USB (+) und dessen (-) Pol an und vom Akku nur den (+) Pol. Wenn die Powerbank eingeschalten ist, hat der Akku seine Bezugsmasse nach außen und ich kann seine Spannung vernünftig messen.

Schaltet die Powerbank selbstständig ab, ist alles ordnungsgemäß auf 0V und ich habe keine Effekte mit irgendwas von 3,x V der Akkuspanung. Das heißt ich kann mir das gesamte ausgedachte und aufgebaute Gerassel mit High-Side und Low-Side Switche sparen. Hab aber was mit Mosfets gelernt und dessen überaus wichtige Kenngröße "Vgs threshold"

Wünsche allen einen angenehmen feucht fröhlichen Rutsch!