Stromversorgung mit 12V Bleiakku

International Deutsch
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Liebe Gemeinde,

ich besitze einen 12V-Bleiakku (Blei-Akkumulator KUNG LONG WP7.2-12, 12 V-/7,2 Ah) mit dem ich gerne meinen Arduino Mega mobil mit Energie versorgen würde.

Laut Datenblatt (ich hoffe ich lese es richtig: http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560) müsste die DC-Buchse 7-12V empfohlen bzw. 6-20V als Limit "vertragen".

Leider spinnt mein Arduino ein kleines bisschen an diesem Akku herum und stürzt ab. Das liegt NICHT am Arduino, mit einem 9V-Block an dieser Buchse funktioniert der nämlich super.

Das MUSS doch eigentlich funktionieren oder mache ich einen grundsätzlichen Fehler und der Akku ist einfach ungeeignet? Der Bleiakku ist andererseits eigentlich auch nicht kaputt, ich messe 13,6V.

Was läuft hier falshc?

Na ich werde ihn vorsorglich einfach noch mal vernünftig laden ... :o(

Danke und Gruß, kuahmelcher

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kuahmelcher:
Das MUSS doch eigentlich funktionieren oder mache ich einen grundsätzlichen Fehler und der Akku ist einfach ungeeignet? Der Bleiakku ist andererseits eigentlich auch nicht kaputt, ich messe 13,6V.

Was läuft hier falshc?

Das mit den 13,6 V müßte funktionieren, wenn Dein Arduino-Board nur wenig mehr Strom aus dem Akku zieht, als es selbst braucht. Wenn Du aber viel zusätzliches externes Equipment am Board hängen hast, das zusätzlich Strom am 5V Pin des Arduino Boards lutscht, kann das grenzwertig sein.

Die Frage wäre also: Wieviele mA ziehst Du aus dem 5V Pin des Boards?
Was ist noch an Stromverbrauchern angeschlossen außer dem Arduino-Board?

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Müßte eigentlich funktionieren. Miß die Spannung am Akku wenn Du den Arduino anschließt.
Grüße Uwe

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Die Frage wäre also: Wieviele mA ziehst Du aus dem 5V Pin des Boards?
Was ist noch an Stromverbrauchern angeschlossen außer dem Arduino-Board?

Jaaa ... also da sind schon ein paar Verbraucher dran ... um genau zu sein die Kleinigkeit von 59 x 3 LEDs, die zwar nicht immer alle leuchten, aber zwischendurch schonmal ...

Wenn man jetzt jede LED über den Daumen mit 18 mA anpeilt, dann komme ich bei 3 x 59 x 18 mA = 3186 mA bzw. ungefähr 3,2 A zusätzlich aus - DAS meintest du wahrscheinlich NICHT mit "nur wenig mehr Strom"?! :slight_smile:

Aber jetzt die Frage: Warum macht das ein doofer 9V-Block mit und der dicke Bleiakku nicht? Ich hatte eigentlich gehofft, mein Energieproblem damit zu lösen ...

Hättet ihr vielleicht einen Vorschlag, was sich besser eignen würde?

Danke und Gruß, kuahmelcher

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O_O_o

Also 3A gehen auch nicht wenn du das mit 7.5V versorgen würdest. Bei weitem nicht. Die LEDs müssen unbedingt mit einem separaten Netzteil betrieben werden. Oder sowas wie Akku + Step Down Wandler. Aber auf keinen Fall über die Arduino-Platine Diese macht lediglich ca. 500mA.

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kuahmelcher:
Jaaa ... also da sind schon ein paar Verbraucher dran ... um genau zu sein die Kleinigkeit von 59 x 3 LEDs, die zwar nicht immer alle leuchten, aber zwischendurch schonmal ...

Wenn man jetzt jede LED über den Daumen mit 18 mA anpeilt, dann komme ich bei 3 x 59 x 18 mA = 3186 mA bzw. ungefähr 3,2 A zusätzlich aus - DAS meintest du wahrscheinlich NICHT mit "nur wenig mehr Strom"?! :slight_smile:

So isses. Du fährst das Board weit über allen Spezifikationen, selbst wenn Du auch "nur" 900 mA ziehst.

kuahmelcher:
Aber jetzt die Frage: Warum macht das ein doofer 9V-Block mit und der dicke Bleiakku nicht?

Ich rechne mal mit ein paar Annahmen.

Die Verlustleistung, die am Spannungsregler vernichtet wird, ist höher, je mehr die Versorgungsspannung über 5 V liegt.

Der Linearregler vernichtet bei 9V Betrieb 4V und bei Betrieb mit 13,6 V vernichtet er 8,6 V.

Mal angenommen, der Stromverbrauch Deines Boards liege bei 900 mA, dann heizt Du den Spannungsregler:

  • Bei 9V Betrieb mit 4V * 0,9A = 3,6 Watt
  • Bei 13,6V Betrieb mit 8,6V * 0,9A = 7,7 Watt

Hast Du schon mal spaßeshalber mit dem Finger auf den Spannungsregler (Typbezeichnung z.B. 7805) gehalten und getestet, wie warm oder heiß der wird? Oder ob's sogar schon nach zwei Sekunden Finger draufhalten eine Brandblase gibt?

Mal eine grobe Schätzung mit einer angenommenen Erwärmung von 23°C pro Watt:

  • Bei 9V Betrieb 3,6 * 23°C = 82,8°C
    . Bei 13,6V Betrieb 7,7 * 23°C = 177,1°C

Wenn Du auf diese Erwärmung noch die Zimmertemperatur drauflegst, kommst Du auf:

  • Bei 9V Betrieb Sperrschichttemperatur 82,8 + 20 = 102,8 °C
  • Bei 13,6V Betrieb Sperrschichttemperatur 177,1 + 20 = 197,1 °C

Die erlaubte Sperrschichttemperatur (Chiptemperatur im Innern des Chips) liegt bei 125°C, und bei 150°C greift eine thermische Sicherung und blockiert den Stromfluss, so dass der Chip an der Sperrschicht nicht über 150°C heiß werden kann (sonst würde er zerstört). Also ich tippe mal drauf: Der Spannungsregler würde bei der geforderten Stromstärke überhitzen, also heizt er sich "nur" bis kurz vor der Zerstörung auf 150°C im Innern auf, und dann sperrt die Thermische Sicherung den Stromfluß, damit der Spannungsregler nicht überhitzt wird.

Bei 9V Betrieb dürfte die maximale Sperrschichttemperatur, bei der die Thermosicherung zuschlägt, wohl noch nicht erreicht sein, wenn es mit 9V Versorgung noch funktioniert.

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Was du brauchst, ist ein DC-DC Wandler step down x -->5V 3A.
dafür hast du mehrere Optionen:

  • vergossenes Fertigmodul z.B. das hier: TEN 15-1211: DC - DC-Wandler TEN 15, 15 W, 5 V, 3000 mA, Metallgehäuse bei reichelt elektronik gibts sicherlich was Vergleichbares preiswerter, soll auch nur als Beispiel dienen
  • Open Frame - also eine bestückte Leiterplatte ohne Gehäuse, sowas hier z.B.: http://www.ebay.de/itm/DC-DC-Converter-Einstellbare-Leistung-Abwaertsmodul-Buck-LM2596-S-1-23V-30V-HE-/360760099293
  • oder du baust das "zu Fuß" selber auf. Das Bild der Leiterplatte im letzten Angebot läßt erkennen, das es Ganze keine Hexerei ist. Z.B. mit einem LM2576 5,0 hier ist das Datenblatt mit Beispielapplikation: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2576.pdf Seite 11 ganz oben.
    Die Dimensionierung ist nicht weiter schwierig. Eingangselko 25V, Ausgangselko 10V, beide am besten low ESR Typen. Die Drossel muß 3A Strom abkönnen, die Shottkydiode ebenso, besser etwas mehr. Bei Reichelt bekommst du alle notwendigen Bauelemete. Mit ca. 5€ bist du dabei. Das ist zwar mehr, als die Fertigbaugruppe vom Chinamann, aber du kannst die Bauelemente großzügiger dimensionieren und erhöhst so die Zuverlässigkleit.
    Vor so einem Schaltregler braucht man keine Angst haben, der ist auch nicht wilder, als ein analoger "Heiz"regler mit LM317 o.ä., nur das er halt viel effizienter ist. Wenn man, so wie im PDF angedeutet, sternförmig verdrahtet und halbwegs vernünftige Elkos nimmt, dann gibt es auch keine Störungen o.ä. Effekte :slight_smile:
    Die 5V für den Arduino speist du dann halt unten über die Steckleiste bei +5V unf GND ein oder über den USB Anschluß.

Gruß Gerald

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jurs:
Der Linearregler vernichtet bei 9V Betrieb 4V und bei Betrieb mit 13,6 V vernichtet er 8,6 V.

Mal angenommen, der Stromverbrauch Deines Boards liege bei 900 mA, dann heizt Du den Spannungsregler:

  • Bei 9V Betrieb mit 4V * 0,9A = 3,6 Watt
  • Bei 13,6V Betrieb mit 8,6V * 0,9A = 7,7 Watt

OK - das habe ich nicht bedacht. Klingt aber gnadenlos logisch und erklärt sowohl das Verhalten des 13,6V- als auch des 9V-Akkus.

jurs:
Hast Du schon mal spaßeshalber mit dem Finger auf den Spannungsregler (Typbezeichnung z.B. 7805) gehalten und getestet, wie warm oder heiß der wird? Oder ob's sogar schon nach zwei Sekunden Finger draufhalten eine Brandblase gibt?

AUUUAAAA!!!! :astonished:

Danke für die Erläuterungen, ich bin meinem Arduino wieder ein kleines Stückchen näher gekommen (und werde ihn künftig versuchen nicht mehr zu "braten")!

Gruß, kuahmelcher

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nix_mehr_frei:

Hei Gerald,

na das klingt doch schon mal gut. Nur eine Frage zum Verständnis: Sollte ich nicht eher auf 7,5V runterregeln? Das entnehme ich zumindest dem Datenblatt. Oder haben 5V doch noch irgendwelche Vorteile, die ich nicht kenne?

Aber bei dem von dir vorgeschlagenen Modul kann man das eh einstellen - wenn ich's richtig verstanden habe.
Nun denn. Jetzt muss ich nur noch chinamäßig 4-6 Wochen warten ... :stuck_out_tongue:

Danke und Gruß, kuahmelcher!

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Die LED wisst Du ja mit 5V ansteuern. Der Spannungsstabilisator im Arduino verträgt keine 3A!!!!!
Die 5V mußt Du extern produzieren und damit die LED versorgen. Du kannst gleichzeitig den Arduino mit den 5V versorgen (USB-Stecker oder 5V Pin). Aber dann zum Programmieren mußt Du die 5V abklemmen damit es über die 5 vom USB keine Probleme gibt.

Grüße Uwe

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Hallo kuahmelcher,

sei aber vorsichtig und stelle die Ausgangsspannung erst auf 5V ein und schließe DANN erst den Arduino an! Sonst grillst du ihn, wenn du mit zu hoher Spannung anfängst ]:slight_smile:

Gruß Gerald

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kuahmelcher:
na das klingt doch schon mal gut. Nur eine Frage zum Verständnis: Sollte ich nicht eher auf 7,5V runterregeln?

Du kannst den Arduino auch direkt mit 5V versorgen. Dann aber nicht über die Buchse oder Vin, sondern direkt am 5V Pin. Davon wird zwar auf der Beschreibungs-Seite hier abgeraten, aber es geht wenn man vorsichtig ist.

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kuahmelcher:
na das klingt doch schon mal gut. Nur eine Frage zum Verständnis: Sollte ich nicht eher auf 7,5V runterregeln? Das entnehme ich zumindest dem Datenblatt. Oder haben 5V doch noch irgendwelche Vorteile, die ich nicht kenne?

Zum Verständnis: Du darfst die bis zu drei Ampere nicht über das Arduino-Board leiten! Die drei Ampere müssen am Arduino-Board vorbei fließen können!

Du müßtest stattdessen:

  • einen für die Stromstärke ausreichenden DC/DC Wandler zur Wandelung von 13,6 auf 5V verwenden
  • deine stromschluckende Peripheriegeräte direkt mit 5V vom DC-Wandler versorgen
  • Dein Arduino-Board mit 5 V (am USB-Anschluss oder am 5V Pin) vom DC-Wandler versorgen
  • dabei GND der Peripheriegeräte und GND vom Arduino-Board verbunden haben

Dabei besteht Kurzschlußgefahr, wenn Du dann den USB-Anschluß vom Computer in das Arduino-Board einsteckst, um ihn zu programmieren, denn die Spannungen zweier Stromquellen stimmen nie 100% überein. Ich würde daher empfehlen: Bastele an Deinen DC/DC Wandler einen USB-B Stecker dran und versorge Dein Arduino Board daher auch bei Akku-Wandler-Betrieb über den USB-Anschluß mit 5V. Dann kannst Du nicht vergessen, den USB-Stecker am Board zu ziehen, bevor Du den USB-Stecker einsteckst, um die Schaltung zum Programmieren mit dem PC zu verbinden.

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Hier gibts das Ding auch für 1,66€ in Deutschland:
http://www.ebay.de/itm/Buck-Konverter-Step-Down-Konverter-Einstellbare-Power-Module-Regler-LM2596-hv2n-/300975607982?pt=Mess_Prüftechnik&hash=item46138b50ae

Das muss man keine paar Wochen aus China warten.

Da steht aber auch:
Ausgangsstrom: Nennstrom ist 2A, 3A max (zusätzlicher Kühlkörper erforderlich)

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Serenifly:
Das muss man keine paar Wochen aus China warten.

Das glaub' ich aber eher weniger ]:slight_smile:
Scroll man runter:

Rechtliche Informationen des Verkäufers
chinatera limited
???
???????????????C?26G
518031 ??, ???
??

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Haha. Kein Wunder, dass das so billig ist :slight_smile: Aber ist ist immerhin schon in DE auf Lager.

Für 3,45€ gibts auch eins von einer komplett deutschen Firma :wink:

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Artikelstandort ist aber in Deutschland.
Viele größere Ebayhändler haben mittlerweile in Deutschland oder irgendwo in Europa ihr lokalen Versandzentren. Das sind einfach kleine Warenlager die sich um die Zollabwicklung kümmern und Ware direkt im Land verschicken. Ich habe z.B. mit einem Händler der in Berlin sitzt sehr gute Erfahrungen gemacht. Sogar Support und Umtausch waren völlig unproblematisch.
Bei Ebay einfach auf den Artikelstandort achten, einige schreiben sogar dazu das es lokal aus Deutschland verschickt wird und es keine Zollabwicklung gibt. Die Teile sind dann zwar ein wenig teurer, aber wenn man mehrere Male zum Zoll fahren mußte, um seine Ware abzuholen und mehr Sprit verfahren hat, als der Kram wert war, der weiß das dann zu schätzen :slight_smile:

Mario.

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Na ja, ich hatte in so einem Fall eher den Eindruck, das es sich um eine "Briefkastenfirma" handelte. Ware kam aus China - und die Zustellung dauerte noch länger, weil die Nasen keine führende Null in der PLZ kennen und mein Name einen Umlaut enthält... :fearful:
Da bestelle ich lieber gleich im Land der aufgehenden Sonne :stuck_out_tongue:
Habe für diese Fälle meine Versandadresse als 2. Lieferadresse ohne Umlaut im Namen hinterlegt und schreibe in englisch dazu, das die führende Null wichtig ist und der ZIP code 5 Stellen hat.
DD hat ein Hauptzollamt. Da mußte ich zwar noch nie hin, aber der Aufwand hält sich in Grenzen :smiley:

Gruß Gerald

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jurs:
Zum Verständnis: Du darfst die bis zu drei Ampere nicht über das Arduino-Board leiten! Die drei Ampere müssen am Arduino-Board vorbei fließen können!

Du müßtest stattdessen:

  • einen für die Stromstärke ausreichenden DC/DC Wandler zur Wandelung von 13,6 auf 5V verwenden
  • deine stromschluckende Peripheriegeräte direkt mit 5V vom DC-Wandler versorgen
  • Dein Arduino-Board mit 5 V (am USB-Anschluss oder am 5V Pin) vom DC-Wandler versorgen
  • dabei GND der Peripheriegeräte und GND vom Arduino-Board verbunden haben

Naja, nachdem was ihr da jetzt so zu erläutert habt glaube ich, dass bisher auch eine gewisse Portion Glück im Spiel war :slight_smile:
Allerdings habe ich faktisch auch niemals über alle 59 LEDs die Farbe Weiß mit voller Stärke ausgegeben. Die 3,2 A waren bisher deshalb ein theoretischer Wert. Aber umso besser: Jetzt weiß ich wie ich den Meter RGB-LEDS, den ich hier noch 'rumliegen habe anflicken kann, ohne dass mein toller LED-Strip Schaden nimmt.

Ich habe mir - weil ich nicht so fit in Fritzing oder Ähnlichem bin - eine Skizze geskribbelt. So stelle ich mir das vor:

jurs:
Bastele an Deinen DC/DC Wandler einen USB-B Stecker dran und versorge Dein Arduino Board daher auch bei Akku-Wandler-Betrieb über den USB-Anschluß mit 5V. Dann kannst Du nicht vergessen, den USB-Stecker am Board zu ziehen, bevor Du den USB-Stecker einsteckst, um die Schaltung zum Programmieren mit dem PC zu verbinden.

Das ist eine sehr gute Idee!

Danke und Gruß, kuahmelcher

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Serenifly:
Das muss man keine paar Wochen aus China warten.

Da steht aber auch:
Ausgangsstrom: Nennstrom ist 2A, 3A max (zusätzlicher Kühlkörper erforderlich)

Danke - ist bestellt! Ich begnüge mich erst mal mit den 2A, ich glaube, dass auch die errechneten 3,2A faktisch nie vorgekommen sind.

Gruß, kuahmelcher