Hilfe!! Timelapse - Externe Stromversorgung via LM2596S klappt nicht wie gewollt.

[pawa]

Hallo ihr Cracks!

Ich bin neu hier im Forum und suche Rat für mein akutes Problem betr. selbst gebastelter Stromversorgung von meiner Pentax Optio WG1-GPS, mit der ich Langzeit-Zeitrafferaufnahmen in der Natur machen möchte.

Auf mehreren Seiten habe ich gelesen, dass ein Step-down DCDC Converter erfolgreich das Benutzen von einer DC Stromquelle (i.A. Batterie) möglich macht. Darum habe ich mir ein solches Modul (LM2596S) bei ebay bestellt und grundsätzlich erfolgreich in Betrieb nehmen können (obwohl ich von Elektronik nicht viel Ahnung habe ).
Allerdings muss ich feststellen, dass der Timelapse dann und wann einfach abbricht, was natürlich sehr ungüstig ist.

Meine Frage:
Was könnte der Grund sein, dass der Timelapse abbricht, sofern Akkukapazität, Wackelkontakte etc ausgeschlossen werden können?

Um das Problem einzugrenzen habe ich schon einiges versucht:
- andere Stromquelle verwendet
- kürzere Kabel verwendet
- Stromverbrauch / Spannungsverlauf am PC aufgezeichnet
- versch. Betriebsspannung getestet

Fazit:
- Keine meiner Massnahmen hat das Problem gelöst.
- Das Problem scheint nicht an meinen Stromquellen zu liegen.
- Kamera funktioniert einwandfrei mit internem Akku <-- Kamera ist nicht das Problem.
- Problem muss folglich beim DC-DC Modul liegen. ??


Erkenntnisse aus Aufzeichnung vom Stromverbrauch I und Spannung V während Test-Timelapse:
- Stromverbrauch (max) bei <400mA
- Standby-Stromverbrauch mit meinem Messgerät leider nicht messbar (zu klein, vermtl. <10mA)
- Spannung fällt hinter DC-DC Modul während Foto um rund 0.2V ab, wenn die Akkus fast leer sind ist der Abfall grösser.
- Spannungsabfall bei nicht-vollen Akkus umso grösser je höher die Betriebsspannung gewählt wird.
- Details siehe angehängten Bildern.

Folgendes zum Aufbau:
- Stromquelle: 5V, 10400mAh Powerbank mit USB Anschluss
oder
2x4 NiMH AA Zellen zu je 2450mAh (2x 4er-Pack parallel, entspricht nominal 4.8V und 4900mAh)
- Anschluss der Stromquelle via selbst 3D-gedrucktem Dummy-Akku (meine Cam hat kein Netzteilanschluss)
- Details zur Verkabelung/Messung/Wiederständen siehe Schema.

Meine Vermutung:
Da aus meinen Aufzeichnungen ersichtlich ist, dass ich keine Stromunterbrüche sondern lediglich konstant grösser werdende Spannungsabfälle während der Fotoauslösung habe, vermute ich stark, dass bei meiner Last (max. 400mA!!) und Umgebungstemperatur (2-3° Celsius), die Verlustspannung (richtiges Wort?) am DC-Converter zu gross ist für meine zur Verfügung stehende Eingangsspannung und benötigte Ausgangsspannung.

Im Datenblatt zum LM2596 finde ich ein Diagramm (ebenfalls angehängt), welches die dropout Voltage bei 0°C und einer Last von 1A mit ca 0.9V angibt. Daraus folgere ich, dass bei meiner Last (ist ja kleiner) die Kurve etwas besser aussieht, ich dennoch aber mit einem Abfall um ca 0.5V rechnen muss, was wiederum in etwa dem Spannungsunterschied entspricht, den ich eigentlich bezwecken möchte (Vout,nominal soll 4.2V betragen)

Was meint ihr dazu? Seht ihr meine Ausführungen als plausibel an oder kommen euch (ganz) andere mögliche Ursachen für die Timelapseabbrüche in den Sinn?

Wie sähen eure Debug-Vorschläge oder sogar Lösungsansätze für mein Problem aus?

Für eure Tipps und Ratschläge bin ich äusserst dankbar und hoffe gespannt auf eure Antworten!


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Referenzen:
Datenblatt DC-DC Step Down Module: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf
Handbuch Kamera: www.ricoh-imaging.co.jp/english/support/man-pdf/optio-wg1.pdf
Spezifikationen AC-Netzteil (nicht verwendet): http://www.bhphotovideo.com/c/product/767586-REG/Pentax_38972_K_AC117_AC_Adapter_Kit.html

 

[bulle.sw]

Der LM2596S braucht auch ein bisschen Spielraum zum regeln. Ich würde es mal mit einer deutlich höheren Eingangsspannung versuchen. Gönn ihm doch mal 12V, so wie auch im Datenblatt gezeigt.

 

[pawa]

Hallo Thomas

vielen Dank für deine prompte Antwort! Das werde ich gleich probieren. Habe da einen Blei-Gel Akku 12V 17Ah, den ich eigentlich als Stromversorgung für meine LED-Lichtquelle nutze.

Allerdings habe ich zu dieser 12V Stromversorgung als Endlösung so meine "doofen" Einwände:
1. Ich brauch die 17Ah für's Licht ;(
2. Der kleinste 12V Bleiakku den ich im Netz finden konnte (mit vernünftiger Kapazität) passt leider nicht in mein IP68 Gehäuse ;( (10x5.4x5.0cm max!)
3. deltaV (Vin -Vout) möchte ich grundsätzlich möglichst gering halten um Transformationsverluste zu minimieren...

Trotzdem, Kontrollfrage: Ein Test mit 12V müsste mir verraten, ob meine/deine Vermutung zutrifft (falls positiv) oder ob das Problem wonanders zu suchen ist (falls negativ)?

 

[pawa]

Thomas, du bist der mitm Durchblick!

Habe soeben schnell die Cam an den 12V Bleiakku gehängt und siehe da - die Spannungszusammenbrüche sind viel viel kleiner als mit der 5V Stromversorgung.

(Der Screenshot ist leider zu gross für hier im Forum, daher der externe Link)
https://drive.google.com/file/d/0B3RhU5QAH6E6UmJiZTVUbE8xR0U/view?pli=1

Daraus schliesse ich, dass du, Thomas, goldrichtig liegst und dieses Modul mehr Freiraum braucht?!

Hat jemand eine Idee, wie die Camera mittels 5V Powerbank resp. 4.8V NiMH Akkupack versorgt werden könnte?
Gibts da andere Module die für genau meinen Zweck (Vout = 4.2V) besser geeignet wären?

 

[Gast_418427]

Du suchst wohl nach einem LDO R (Low-Dropout-Regulator)

http://en.wikipedia.org/wiki/Low-dropout_regulator

zB der LM2941 mit einem Dropout von 0.5V

Allerdings schreibst du von einer 5V Powerbank, die haben auch meist 7.4V Akkus mit einem 7805 o.ä. eingebaut. Da müsste man wissen welche PB du benutzt.

In dem Falle würdest du ja zweimal regeln und könntest den eingebauten durch einen LDO auf 4.2V gesetzt ersetzen.

 

[pawa]

Hi saw0!

Vielen Dank für deinen Rat! Ich bin ein ziemlicher Noob was solche Module, ja eigentlich Elektronik generell, angeht, aber es tönt wirklich genau nach dem was ich wohl brauche!

Allerdings schreibst du von einer 5V Powerbank, die haben auch meist 7.4V Akkus mit einem 7805 o.ä. eingebaut. Da müsste man wissen welche PB du benutzt.

Die Powerbank die ich zur Verfügung habe, ist die Neue von TP Link.

Modell: TL-PB10400 (Output DC 5V/2A and 5V/1A)
Spezifikationen: http://www.tp-link.com/en/products/details/?model=TL-PB10400#spec
Dürftiges Datenblatt: http://www.tp-link.com/resources/document/TL-PB10400_V1_Datasheet.pdf
User Manual: http://www.tp-link.com/resources/document/TL-PB10400_V1_QIG_7106504719.pdf
FAQ: http://www.tp-link.com/en/article/?faqid=721


Leider erschliesst sich mir nicht, welchen Converter die Powerbank nutzt. Auch reichliches googlen nach gehaltvolleren Infos zur Powerbank brachte mich leider damals schon nicht weiter. Einzig dass das Ding diverse Schutzmechanismen eingebaut hat: short circuit, over-voltage, over-current, over-charge, over-discharge, and over-heating

Wenn ich das Ding so anschaue, wüsste ich auch erstmal nicht, wie ich das Gehäuse öffnen könnte ohne es unwiderruflich zu zerstören...

ABER: Ich muss nicht auf Biegen und Brechen diese Powerbank oder meine NiMH Akkus verwenden. Ich bin offen für andere Möglichkeiten!

Rahmenbedingungen:

- >4000mAh @ 4.2V sind wünschenswert
- sollte in mein Gehäuse passen 10.0x5.4x5.0cm maximal.
- möglichst gute Performance auch beim Iglu-Timelapse diesen Silvester (T= <-10°C)

Vielen Dank für eure Inputs!

 

[schubbser]

....
Allerdings schreibst du von einer 5V Powerbank, die haben auch meist 7.4V Akkus mit einem 7805 o.ä. eingebaut. Da müsste man wissen welche PB du benutzt.

In dem Falle würdest du ja zweimal regeln und könntest den eingebauten durch einen LDO auf 4.2V gesetzt ersetzen.

Genau den Gedanken hatte ich auch!

Allerdings ist so der Tiefentladeschutz für die Akkus nicht gegeben!

Meine Idee 1:
Rein Theoretisch würde eine ensprechende Diode in Reihe zur Kamera die 5V schon auf die gewünschte Spannung senken. Allerdings mit der Gefahr, dass bei einem "Diodenschluß" die 5V an der Kamera anliegen. Zwei Stück in Reihe geben etwas mehr Sicherheit, senken aber die Spannung weiter.

Meine Idee 2:
Der USB-Pack selbst könnte eigentlich kamerspannungskompatible Zellen verbaut haben, allerdings in Reihenschaltung. Evtl. kannst hier einen Schalter verbauen, der die Akkus, solange Du ihn für die Kamera brauchst und nicht lädst, parallel schaltet und den Saft dann direkt in die Kamera führst. Den Tiefentladeschutz sollte die Kamera eingebaut haben und entsprechend abschalten. Allerdings musst den USB-Pack wahrscheinlich mutwillig zerlegen.

Meine Idee3:
Wenn Dein Wandler mit 6V stabil läuft, dann suche einen 6V Akku, der ins Gehäuse passt.

Eine weitere mögliche Idee 4:
Nimm gleich Lipo-Akkus und befasse Dich mit dem Laden

Meine weitere Idee 5:
Nimm Blei-Gel Einzelzellen..... Allerdings weiß ich gar nicht ob es die noch problemlos zu kaufen gibt. Wenn ich mich recht erinnere wurden die früher für die Glühkerzen der Verbrenner verwendet. 2 Stk. in Reihe bringen 4V. Kapazität?

 

[BEAUTYofNATURE]

Probier einen (Modellbau) 2S LiPo Akku, der hat 7,4Volt, damit sollte das auch ohne Probleme funktionieren, ...

 

[low batt]

[...]
Ich bin offen für andere Möglichkeiten!
[...]

- passenden Outdoor Case, z.B. von B+W,
- dort hinein einen oder mehrere Akku/s gewünschter Kapazität,
- Deinen Spannungswandler zur Versorgung der Kamera,

- dann machst Du Dir ein paar hübsche Löcher in das wasserdichte B+W Outdoor Case, oder wenn viel Geld vorhanden, auch ein Pelicase, welches es auch in hübsch leuchtenden Warnfarben gibt,

- in diese Löcher steckst Du frisch ergugelte "Steckverbinder wasserdicht IP 68" damit es nicht reinregnet.

Gutes Gelingen

 

[pawa]

Hallo zusammen!

Erst mal vielen Dank für alle eure Tipps und Ideen!

Heutige Tests haben folgendes ergeben:

Ein Unterschied von 2.1V zwischen Stromquelle (Vin) und Betriebsspannung (Vout) scheint dem LM2596S genug Freiraum für's Regulieren zu lassen.
Der Spannungszusammenbruch sobald das Foto auslöst ist so nie grösser als 0.09V. --> siehe angehängte Grafik.
Sobald der Freiraum aber kleiner ist (<1.8V) nimmt der Spannungszusammenbruch überproportional zu.

Folgendes Setup wird heute Nacht 1:1 draussen im Wald getestet:
Powerbank (5.23V) --> Step Up LM2577S (6.15V) --> Step Down LM2596S (4.06V) --> Camera
Resultate folgen...

Natürlich bleibt das nicht so, denn 3 mal Regeln ist absoluter Stumpfsinn.

@schubbser:
Deine Ideen tönen sehr interessant. V.a. Idee 2! Ich weiss dass es Li-ionen Zellen sind und die haben ja bekanntlich 3.7V Nennspannung - genau gleich wie der Original 950mAh Kameraakku. Allerdings würde das wohl eine ziemliche Bastelei, und vermtl. für mich als Elektronik-Amateur eher eine schwierige Aufgabe.
Wie sähe denn eine Schaltung konkret aus, bei der ich von seriell auf parallel mittels einfachem Schalter wechseln kann? Mein mini-Knowhow sagt mir, dass ich quasi zwei Schalter brauche (1. Minuspole und 2. Pluspole umschalten). Oder geht das einfacher?

@BeautyofNature / @Schubbser:
Ja, an 2S LiPo habe ich auch schon gedacht. War davon aber abgekommen da ich 1. kein Balancer Ladegerät habe und die alle zu lang sind für mein bereits "konfektioniertes" IP68 Gehäuse.
Ausser der Spannung von 7.4V - welche Vorteile seht ihr denn bei LiPo gegenüber Li-ion / NiMH für meine Anwendung? Meine Cam zieht ja nicht viel Strom und das Gewicht spielt nicht sooo eine Rolle....

@low_batt:
das mit dem Case ist so ne Sache. Ich habe mir ein IP68 Gehäuse zugelegt und mit wasserdichten Steckverbinder und "Diebstahlschutz" ausgerüstet. Da drin habe ich die Elektronik, die ich für meine Lichtquelle brauche (RF-Dimmer, twilight sensor switch, und Tiefentladeschutz für den 12V Bleivliesakku) und natürlich auch noch die Stromversorgung für die Camera.
Den Dichtigkeitstest hat die Box bereits bestanden und ein Passant, der der Versuchung nicht widerstehen kann, braucht definitiv ausgefuchsteres Werkzeug als ein Taschenmesser.
Darum meine Randbedingung mit dem Platz (max 10.0x5.4x5.0cm). Ich würde nur ungern eine zweite Box mitschleppen...
Die Camera selbst ist ja weatherproof und daher gut in meiner extra dafür angepassten Geldkassette aufgehoben Siehe Bilder...

Noch eine Frage an alle:
Was spricht gegen eine 26650 Li-ion Zelle wie beispielsweise diese hier http://www.conrad.ch/ce/de/product/1221200/Emmerich-Li-Ion-Akku-26650-mit-Kabeln-37-V-4500-mAh ?
Lässt sich so ein Akku mit dem NeuEnergy X6+ Ladegerät von epower sachgemäss laden?
Link zum Ladegerät: http://www.epower.ch/downloads/Bedienungsanleitungen/epower/ePower X6+ Charger.pdf

 

[BEAUTYofNATURE]

Wenn Du ohnehin 3,7V=1S benötigst, schau halt um so einen Akku, (entweder Modellflug/Modellbau, da findest Du sicher was "kleines", z.B.
Gewicht 150g
mA 5400
Spannungsbereich 3.7V - 1S
C-Rate 50C
Style 1/12 4-Zellen SubC
Gehäusegröße 93x47x18.5mm
Gibt auch einfache Ladegeräte, muß da ja nicht balancen ...
Du musst nicht rumregeln und die brechen halt auch unter Last nicht ein, wobei Du ja eh kaum Last hast ... und haben reichlich "Saft" ...


Wegen Diebstahlsschutz: bei der Größe Deines Kästchens nimmt´s der Spaziergänger halt einfach mit, wenn er nix größeres als Taschenmesser dabei hat ...

 

[pawa]

Wenn Du ohnehin 3,7V=1S benötigst, schau halt um so einen Akku, (entweder Modellflug/Modellbau, da findest Du sicher was "kleines"

Du meinst also sowas wie der hier http://www.kotte-zeller.de/LRP-LiPo...case.htm?websale8=kotte-zeller-shop&pi=900515 ?

Wegen Diebstahlsschutz: bei der Größe Deines Kästchens nimmt´s der Spaziergänger halt einfach mit, wenn er nix größeres als Taschenmesser dabei hat ...

Ja, aber nur wenn er das 6mm Edelstahlkabel an dem das Kästchen und die Geldkassette hängt oder die fette Panzerkette, mit der das ganze an nem Baum befestigt ist, irgendwie durchkaut. (ist im Foto noch nicht befestigt gewesen, sry!)
Aber ja, ein Restrisiko bleibt natürlich. Ist ja auch nur ne ABS Kunststoffbox. Wer wirklich will, der nimmt mein Gebastel mehr oder weniger kaputt mit nachhause...

 

[low batt]

Etwas in der Art eines Kensingtonschlosses, Seildurchmesser etwa 8 mm, ist als Sicherung so tauglich wie ein beigelegter Zettel mit dem Text "Bitte nicht mitnehmen". Meine Meinung nach zwei verschwundenen Notebooks und sogar einem fetten Monitor

Cooles Thema, willst Du "explodierende" Pilze aufnehmen?

 

[pawa]

Etwas in der Art eines Kensingtonschlosses...

Ja schon, ein Leatherman und 30min geballte Willenskraft können reichen und das Stahlkabel ist durch (selbst getestet). Aber eben, das ganze Einbetonieren will ich ja auch nicht.

Cooles Thema, willst Du "explodierende" Pilze aufnehmen?

Ja, mich interessiert wie Pilze wachsen, in Abhängigkeit von Temp/Feuchtigkeit etc. und welche Tiere alle so dran waren bis ich dann vorbei komm und sie pflücke - ist nämlich noch krass was da alles rumkreucht -fleucht und -kriecht.

Falls es dich interessiert, hier mein erstes Timelapse Video von einer gemeinen Hundsrute (kleiner Verwandter der Stinkmorchel) - ein Pilz der aus n'em Ei schlüpft und dann nur sehr kurz lebt (knapper Tag): http://youtu.be/-28ZXi_ibkE

 

[W.Peters]

Bei der Stromversorgung, denk mal an Handy Akkus. Da gibt es viele mit 7,2V und die sind günstig.

 

[low batt]

Ich freue mich schon auf Deinen - (Hasenbovist ?).

Gruß low batt

 

[pawa]

Ich freue mich schon auf Deinen - (Hasenbovist ?).

Hehe
Hasenbovist? Uiuiui, das wäre aber eine gefährliche Verwechslung
Wie auf diesem Foto zu erkennen ist würde dir ein Pilzrisotto mit diesen Pilzen wohl nicht gut bekommen
Amanita muscaria, auch bekannt als Fliegenpilz

 

[pawa]

Zwischenbericht:
Der Test ist tiptop verlaufen! Die vorgegebenen 1000 Fotos wurden einwandfrei geknipst und, zu meinem Erstaunen, die Powerbank meldet, sie sei quasi immer noch voll (4 von 4 Striche [LED])! Freude herrscht!!

Nun muss nur noch die Reproduzierbarkeit belegt werden...
Resultate folgen...

UPDATE:
Test 2 (T_Anfang 6°C, T_Ende 2°C) mit nochmals 1000 Fotos ebenfalls gelungen. Powerbank immer noch "voll" (4 von 4 Striche) - Herrlich!
Nun läuft Test 3...

 

[low batt]

Glückwunsch,
und weiter viel Erfolg

[...]
Hasenbovist? Uiuiui, das wäre aber eine gefährliche Verwechslung
[...]

Uuuuups ...
... na ja, ich weiß schon, warum ich keine Pilze sammle.

Beim zweiten Foto wäre mir die Missdeutung wohl nicht gelungen

 

[schubbser]

Wie sähe denn eine Schaltung konkret aus, bei der ich von seriell auf parallel mittels einfachem Schalter wechseln kann? Mein mini-Knowhow sagt mir, dass ich quasi zwei Schalter brauche (1. Minuspole und 2. Pluspole umschalten). Oder geht das einfacher?

Du bräuchtest lediglich einen 2pol. Wechselschalter.
Die angehängte Schaltung sollte eigentlich klappen. Allerdings ist es bei der Schaltung so, dass man eine Zelle leersaugen kann wenn man vergisst den Schalter umzuschalten. Ausserdem ist nicht klar wie das USB-Pack auf derartige Umbauten reagiert. Nachbau und Einsatz auf eigene Gefahr

Noch eine Frage an alle:
Was spricht gegen eine 26650 Li-ion Zelle wie.....

Eigentlich spricht nix dagegen, ausser dass Deine Variante ja nun zu funktionieren scheint.