Probleme mit der Stromversorgung meines Arduino Nano-Projekts

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Probleme mit der Stromversorgung meines Arduino-Projekts

Hallo zusammen,

ich habe ein Arduino Nano mit folgenden Komponenten:

  • RFID-Lesegerät
  • RGB-LED
  • RS232-Schnittstelle ( zu TTL-Wandler)
  • RTC-Uhr
  • MicroSD-Kartenslot

Im Testaufbau mit Jumper-Kabeln lief alles einwandfrei. Nun habe ich die Komponenten auf einem Prototypenboard verlötet und in einer Box verbaut. RFID-Leser, LED und RS232-Modul sind per Jumper-Kabel angeschlossen.
Auch der Prototyp auf dem Board ist zuverlässig gelaufen und Läuft Stabil an jedem USB Port! (USB Port an PC und Steckdosen)

Problem: Instabile Stromversorgung
Ich habe verschiedene Methoden getestet:

Externer Akku → Step-Down-Wandler → Arduino Nano

Direkte Stromversorgung über USB

Powerbank als Stromquelle

Ergebnis:

Ein USB-Port der Powerbank funktioniert fast gar nicht (1 von 10 Starts)

Am anderen Port ist es besser, aber nicht zuverlässig
Ein Externe Akku (48v mit Step down Wandler funktioniert auch nur sehr selten!)
Ein direkter Anschluss an einen USB Port funktioniert ohne Probleme auch eine Alte Powerbank ohne Schnell laden und andere "neue" Features

Mögliche Ursachen & Fragen
Liegt es an den Jumper-Kabeln (Wackelkontakt)?

Gibt es Kompatibilitätsprobleme mit Quickcharge?
Verwendete Powerbank: Power Bank, 20000 mAh Power Bank 22.5 W (USB-C Input & Output), PD 3.0 QC 4.0 External Mobile Phone Batteries with Torch, Compatible with iPhone 16 15 14 13 12 Galaxy : Amazon.de: Electronics & Photo

Welche bessere Lösung gibt es für die Verbindungen der externen Komponenten, die nicht fest auf dem Prototypen Board verlötet, aufgesteckt sind? (da ich die Box oft öffnen muss)? (falls Notwendig)

Da das Projekt zur Ernte- und Ertragserfassung dient (RFID-Zugang + Waage), wäre eine stabile Stromversorgung essenziell. Ich freue mich über Tipps zur Fehlersuche und Optimierung.

Vielen Dank & liebe Grüße
Jörg

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Solange wie Du den aufbau am PC mit einem USB-Kabel dran hast, wird das aus dem USB gespeist.
Der Regler auf dem Board kann die Last aber nicht in Gänze.

Trenne Deinen Aufbau auf und versorge alle Kompontenen nach dem 5V Step-Down direkt und vor dem Controller.

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Das ist für eine endgültige und portable Anwendung die denkbar schlechteste Lösung. Damit wirst du nicht lange Freude haben. Also alles miteinander verlöten.
Bei einer Powerbank Lösung wirst du oft das Problem haben, dass diese abschaltet, weil der Strombedarf deines Projektes zu gering ist.
Verwende einen Akku, der eine etwas höhere Spannung liefert und dann einen Stepdown-Regler auf 5 Volt. Damit versogst du dein komplettes Projekt. Das wurde dir ja auch schon vorgeschlagen.

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Danke für die Rückmeldung, wie genau meinst du das, denn alle "Versuche" waren auch über den USB Anschluss.

Jedoch teilweise über Step Down und converter auf 5V.

Ich habe auch schon Probiert mit dem Step down Converter auf 5V direkt alle Verbraucher und Arduino zu bestromen. Jedoch ebenfalls mit wenig erfolg.

Die Frage ist kann es sein, das der Arduino mit der Powerbank probleme hat, da deutlich meht strom geliefert wird, (22,5W -> 4,5 A) und die Powerbank geht in einen Ruhemodus über, da zu wenig Strom dauerhaft fließt... Was auch den Arduino unterbricht..

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Gibt es da bestimmte Drähte die ich hierfür verlöten kann? Oder einfach die Gleichen Drähte die ich auch auf dem Board miteinander Verlötet habe?

Also Ihr nehmt an, das Die Powerbank abschaltet? Ja dieses Problem habe ich mit einer neuen Powerbank. Meine alte powerbank funktioniert ohne Probleme!
Das Haupt Problem ist: Ich bekomme über den Step down Regler auch bei 5V keinen Stabilen Betrieb hin!
Wir haben bereits 2 Tage mehrere Stunden alles versucht! Da der Grundaufbau ein Akku war damit auf 10V für den VIN Pin (Dies habe ich wegen der höheren verluste dann nicht gemacht.) Versucht:
10V -> Converter to USB (5V)
Direkt auf 5V an arduino angeschlossen
und an PC bzw Ladeadapter auf USB an Stromnetz.

Nur am Stromnetz läuft der Arduino stabil, sowie mit einem alten Akku ohne abschaltung!

Daher suche ich nach lösungen, wo denn unser Problem liegen könnte?

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Mess mal die Spannungen unter last nach.
Bei USB ist es nicht wie viele denken genau 5 Volt und gut.
Bei Netzteilen mit mehr Leistung aber ohne PD ( schnellladen) wird die Spannung im Leerlauf auf bis zu 5,4 Volt angehoben um den Kabel widerstand auszugleichen. Genau so machen es auch einige Powerbank Hersteller was zwar nicht erlaubt ist (Eigentlich) aber noch vertretbar ist normal wäre (4,75–5,25 V) da die Controller aber bis MAXIMAL 5,5 Volt noch ohne defekte funktionieren und du den Kabel widerstand ohne hin nicht wegbekommst wirst du mit so einen Netzteil je nach last auf 5,1 /5,2 Volt kommen wo mit dein nano super laufen müsste.

Den die 16 MHz gehen nur BIS 4,5 / 4,7 Volt darunter musste halt einen mit 8 MHz nehmen.

Andere Netzteile / Power Bank liefern nicht die 5 Volt sondern eher 4,7-4,9 was bei dir schon zu wenig sein kann. ein Oszilloskop wäre hier eine Hilfe.

Hast du an deinen Gebastel zusätzliche stutzt Kondensatoren an vcc in Richtung 10-100 µf schon getestet ?

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Wenn Du über den USBAnschluss gehst, dann bekommt der Controller und die Peripherie die 5V aus dem USB-Anschluss.
Das reicht meisst auch vollkommen aus.

Wenn Du über VIN einspeist, wird die Versorgung über USB getrennt und es wird die gesamte Versorgung über einen auf dem Board befindlichen Regler erledigt.
Der kann aber die Leistung nicht.

Wenn Du nur mit 5V einspeist, musst Du sicherstellen dass USB nicht angeschlossen ist. Es könnte sonst ganz schnell mal sein, dass sich (die Schnittstelle in) Dein Rechner verabschiedet.

Daher: Versorgung aller externer Komponenten mit 5V über einen Stepdown.
Versorgung des Boards wahlweise wie es gebraucht wird.
Zwischen den Komponenten und dem Controller gibt es nur Verbindungen auf einem gemeinsamen GND und den jeweiligen Datenpins.
Die Versorgungsspannung muss abgetrennt werden.

Dann sollte das auch funktionieren.

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Powerbanken MÜSSEN abschalten.

Die Teile sind zum Laden da, nicht zu Stromversorgung.
Es gibt einige Schaltungen im Netz die eine Powerbank davon abhalten.

ABER, wieso eine Powerbank.. ??
Das ist i.d.R. auch nur 18650 Akkus mit Step-up-Wandler und Schutzelektronik.
Es mag sein das irgendwo andere Akkus verbaut sind, aber die 2 die ich bisher geknackt habe hatten 18650er Akkus.

Ich würde man ein normales Netzteil versuchen. Dann die Step-down/up wandler (je nach Netzteil) mit einen Messgerät sauber einstellen und dann mal schauen was die Schaltung sagt.

Und alte Netzteile hat jeder herumliegen, der den Elektroschrott noch mal nutzen will.

Gruß

Pucki

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Das muss stört mich etwas. Ein ATMega328p läuft zwar außerhalb der Spezifikation mit 16MHz und 3,3V. Aber da sitzt kein kleiner Affe drin der einen Schalter umlegt. Es steigt einfach die Wahrscheinlichkeit für Rechenfehler etwas. Oft passiert einfach nichts, es wird vom Herdteller aber nichts mehr garantiert. Das ist jetzt kein Freibrief, aber ich denke das Fehlerbild passt dazu nicht, wenn die Versorgungsspannung etwas unter 4,5V fällt. Eher eine BOD schiebt dann beim erreichen eingestellter Pegel ein Riegel vor. (Diese sollte aber standardmäßig bei Arduino auf 2,7V stehen (0x05)).

18650 ist nur die Bauform. Es gibt auch welche mit Zellen in Reihe und StepDown.

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Ok das ist besser verständlich stimmt.
Wo bei man hier auch wieder zwischen Originalen fertig Platinen und nachbauten unterscheiden muss und selbst bauten nicht vergessen.

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Gibt es in deiner Nähe keinen Elektronik-Shop oder Elektroladen, den du nach Kabelresten fragen kannst. Am Besten Kabel mit mehreren Leitungen (Litzen), dann hast du unterschiedliche Farben zu Verfügung. Litzen sind dafür optimal und nimm nicht die Jamper-Kabel, die sind meist minderwertig.
Z.B. solche Leitung, da kannst du einiges verkabeln. :wink:

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Glaube ich dir.
2 Powerbanken sind halt nicht ausreichend für eine Aussage. Und mehr habe ich noch nicht kaputt als Geschenk bekommen. :frowning:

Ich mache die auf, baue die Akkus aus, lasse sie von meinen MC-Gesteuerten Ladegerät prüfen und aufladen und setze sie dann als Batterieersatz ein. Ein Halter für so eine 18650 kostet ja nur 65 Cent (bei den 1er Modell).

Der Defekt war immer das der Mirco-USB-Ladeanschluss abgerissen ist. USB-C ist wirklich mal ein Fortschritt.

Gruß

Pucki

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Ja, es handelte sich lediglich um meinen persönlichen Ansatz als technischer Laie – nachdem die direkte Stromversorgung bei mir leider nicht funktionierte. Daher war meine Frage: Wie finde ich am einfachsten eine geeignete Stromquelle? – Natürlich, die naheliegende Lösung war für mich eine Powerbank, da diese Mobil ist und bereits einen Strom im definierten Bereich liefert.

Wie gesagt: Es ist mein erstes Arduino-Projekt, mein erstes Vorhaben, bei dem ich tatsächlich selbst etwas entwickle und aufbaue. Anfängerfehler sind da vermutlich unvermeidlich. Ich hoffe daher auf euer Verständnis. ^^

Wenn ich das richtig verstehe, wäre eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS) in diesem Fall eigentlich die ideale Lösung, korrekt?

Da meine bisherigen Versuche, eine eigene Stromversorgung zu „basteln“, eher mäßigen Erfolg hatten, suche ich nun gezielt nach einer einfach umsetzbaren „Out-of-the-Box“-Lösung, die eine stabile und verlässliche Energieversorgung sicherstellt.
Und für UPS gibt es bereits vorgefertigte Einheiten zur Aufnahme der Batterien. Könnt ihr diese dafür Empfehlen?

Alternativ werde ich noch mal die dirkete Verdrahtung von unserem Akku versuchen.

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Welche meinst du ?

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das kommt wohl drauf an welche "Batterien" du verwenden möchtest.

Also z.B. für 18650 Akkus ist dieses UPS Modul auf Aliexpress ganz ok. Gibts in 5/9/12V Varianten (also Step up). Nimmt zwei 18650 auf. geht aber auch mit einer. Wenn du etwas suchst findest auch Varianten mit 4 Akkus.
Geladen wird mit 5V bzw. USB-C.
Kein Abschalten bei geringer Stromentnahme.
Kein Abschalten wenn die externe Stromversorgung an-/abgeklemmt wird.

Zwei "Nachteile" bzw. Umstände die du beachten sollst:

  • so bald ein Akku eingelegt wird, leuchtet eine kleine SMD LED, wenn dich sowas stört musst du die LED entfernen.
  • im Auslieferungszustand sind die Akku-Kontakte zu stramm, die musst du mit einer Zange etwas nachbiegen/flach drücken.
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Falls du es aus DE willst.

Gib bei der Amazone ein : arduino 18650

Dann gibt es jede Menge Module. Die alle die richtige Stromversorgung liefern (haben 3.3 V + 5 V Anschlüsse) und sogar USB- Ladefähig sind z.T.

Es sind 1er, 2er und 4er Module.

Wobei ein 4er Modul je nach Akku locker 10.000 mA bei 5 Volt liefert. Jedenfalls hatte die 1 Powerbank die ich gekillt habe, 4 Akkus Typ Samsung 18650 2700mA drin.

Gruß

Pucki

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