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Thema: Spannung nach Einbruch 5-10 Sek. aufrecht erhalten

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Spannung nach Einbruch 5-10 Sek. aufrecht erhalten

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    Hallo allerseits,

    bei meinem nächsten Projekt wollte ich gerne Daten auf einer SD-Karte loggen mit FAT16 Dateisystem. Das Problem ist, dass die Schaltung ab und an keinen Saft mehr bekommt; für FAT16 ein Todesstoß, da nicht alle Cluster korrekt geschrieben werden. Blöderweise kommt es mir aber genau auf die Daten kurz vor dem Spannungsverlust an.
    Daher bin ich auf der Suche nach einer Schaltung, die mir noch etwa 5 bis 10 Sekunden mindestens 4.5 Volt zur Verfügung stellt. Benutzt wird (voraussichtlich) ein ATmega644 mit 20 MHz (daher die min. 4.5 V).

    Erst hatte ich an eine Lösung mittels MAX 690 und kleinen Knopfzellen gedacht, aber da das System möglichst wartungsfrei arbeiten soll, wäre eine Pufferung durch einen GoldCap sicherlich die bessere Wahl. Leider bin ich auf diesem Gebiet ein nahezu unbeschriebenes Blatt. Sobald mehr als Nullen und Einsen ins Spiel kommen, muss ich passen...

    Vielleicht hat jemand von euch eine Idee parat, wie ich das dimensionieren und verschalten könnte? Wäre für jede Hilfe dankbar...


    Gruß
    Trabukh

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Trabukh!

    Die einfachste Schaltung, die mir eingefallen ist, habe ich im Code skizziert. Sollte etwas noch nicht klar sein, bitte Fragen.

    MfG
    Code:
    
                 Schottky Diode
    
         +VCC >------>S-+-----+------+
                        |+    |      |
                       ===  .---.  .---.
               GoldCap /-\  |µC |  |SD |
                        |   '---'  '---'
                        |     |      |
                       ===   ===    ===
                       GND   GND    GND
    
    
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Jaecko
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    Jo, würd ich auch so machen wie angegeben mit nem GoldCap. Mit >1F sollten da dann schon ein paar Sekunden drin sein.

    Wichtig wäre dann noch: Brownout einschalten, damit sich der AVR dann bei zu weit abfallender Spannung sicher abschaltet und keinen "Mist" mehr macht.
    Oder: AVR erkennen lassen, dass der Strom weg ist, alles noch fertigspeichern und sich dann abschalten, bis der Strom wieder kommt.
    #ifndef MfG
    #define MfG

  4. #4
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    rechne doch erstmal aus, wielange du die Betriebsspannung brauchst, und um wieviel Volt die Absacken kann. Dann kannst du C ganz leicht ausrechenen. dU=I*t/C Und den Rest machst du wie von meinem Vorredner richtigerweiße vorgeschlagen.
    Noch ein Kommentar: Mich würde es schwer wunden, wenn du mehr als 1mF brauchst. (Kann 1mA 1sec lang liefern und fällt dabei um 1 Volt)

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von BMS
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    Interessant wäre noch wie viel Strom denn der Mikrocontroller und die SD-Karte zusammen brauchen?
    Hätte so auf insgesamt 30mA getippt (der Atmega mit 20Mhz!! braucht am meisten).
    Dann reichen 1mF nicht mehr aus; der Goldcap wäre dann die bessere Wahl; würde es auch so wie PICture lösen.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Vielen Dank für eure Hilfe!
    Mir ist allerdings noch nicht ganz bewusst, wieso es ausgerechnet eine Schottky-Diode sein muss. (Wofür sind die Teile eigentlich gut?) Geht es bloß darum, die ~0.7 V Spannungsabfall bei pn-Übergängen zu beseitigen? Da meine Erfahrung bezüglich S-Dioden gegen Null geht: Hättet ihr eventuell auch eine Typbezeichnung zur Hand, die sich eigenen würde?

    Stromverbrauch sowie die benötige Zeit zum "Herunterfahren" kann ich leider noch nicht genau sagen. Die Zeit dürfte aber vorsichtig geschätzt 3 bis 5 Sekunden sein, der Stromverbrauch maximal 50 mA. Spricht etwas gegen eine hoffnungslose Überdimensionierung des GoldCaps außer der längeren Ladezeit?

    Gruß
    Trabukh

  7. #7
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    Ein generelles Problem bei der Pufferung der 5V Betriebsspannung mit einem Kondensator ist, dass der Kondensator nur auf 5V aufgeladen wird, die Schaltung aber nur bis 4.5V sicher funktioniert. Da werden bei einem Kondensator also nur knapp 20% der gespeicherten Energie genutzt. Falls du die 5V per Spannungsregler aus einer höheren Spannung generierst, dann könntest du den Kondensator (z.B. mehrere baugleiche Gold-Caps in Serie) vor den Spannungsregler setzen, so dass ein höherer Anteil der Energie im Kondensator auch wirklich genutzt wird.

    @PICture:
    Wenn man von den 5V Versorgungsspannung noch die Durchlassspannung der Shottky-Diode abzieht (ca. 0.3-0.5V), dann bleibt kaum noch eine Differenz zu der mindestens notwendigen Versorgungsspannung (4.5V) übrig. Da kann man also nicht sinnvoll mit einem Kondensator puffern.

  8. #8
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    Hallo!

    @ Trabukh

    Schottky-Dioden haben bei gleichem Strom geringeren als "normale" Spannungsabfall in Flussrichtung.

    Ich selber benutze am liebsten die Schottky-Dioden 1N5818 (kleine Gleichrichterdioden) von Pollin, weil sie niedrigeren Spannungsabfall (z.B. 0,25V bei 50 mA) als gleichgrosse aus der Serie BATxx haben.

    Wenn grössere Kapazität benötigt wird, könnte man beliebig viel GoldCaps paralell schalten. Es muss nur dafür gesorgt werden, dass der Ladestrom begrenzt ist (z.B. durch seriellen Widerstand mit der Diode), damit die Versorgungsspannung nicht zu niedrig einbricht, wenn sie wieder kommt. Hoffentlich wird es genug Zeit zum Vollaufladen des "GoldCap-Akkus" geben.

    Überlegunswert wäre auch Verwendung anstatt GoldCaps eines NiMH s.g. Memopuffer-Akkus (wie bei Mainboards von PC's).

    MfG

  9. #9
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    Bei einem von mir gebauten Datenlogger habe ich mich für einen
    9V-Akku entschieden, welcher im Betriebsfall vor die
    5V-Spannungsreglung einspeist. Es musste unter anderem eine
    Netzausfalldedektierunggespeichert werden.
    Wegen der 5V eines Goldcap und der Stromaufnahme
    der AVR-Schaltung und des USB-Datenloggers habe ich mich für
    Akkupufferung mit Ladeschaltung entschieden. Über Überbrückungszeiten
    muss ich mir jedoch nun keine Gedanken machen. VG Micha

  10. #10
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    Gut, ich versuche mal, all eure Hinweise zusammenzufassen:
    Jakob schlägt vor, die GoldCaps vor den 5V-Spannungswandler zu setzen, um die Kapazität der Kondensatoren besser nutzen zu können, klingt sinnvoll. Ich kriege extern 12V geliefert, sodass ich gerne 3 in Serie geschaltete 1F-Kondensatoren nehmen würde. Die Teile vertragen maximal 5.5, also sollte das kein Problem sein, denke ich.
    @PICture: Wo sollte bei so einer Schaltung sinnvollerweise ein Widerstand zur Ladestromgebgrenzung rein?

    Zeit zum Aufladen dürfte genügend sein, handelt sich ja schließlich um Sekundenbruchteile...

    Nochmals Danke für die Tipps soweit!

    Gruß
    Trabukh

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