Anleitung: 18650 Battery Shield V3 Mod zu low cost USV

[Phantomato]

Hallo FHEM Freunde,


Ich möchte euch in Paar kurzen Sätzen den Mod eines 18650 Battery Shield V3 zu einer low cost USV erklären.

Es geht um das Modul "USBWemos ESP32 18650 Battery Shield V3 ESP-32 LED for Arduino Raspberry Pi" für ~2,50€ inkl. Versand aus China. Interessante Infos und Kommentaren dazu findet man unter https://www.cnx-software.com/2018/01/29/2-usb-18650-battery-shield-powers-arduino-esp32-and-other-low-power-boards-with-a-18650-battery/

Wichtig ist dass der TP4056 als Laderegler und der FP6298 als 5V Regler verwendet wird.

Leider musste ich feststellen, dass dieser für den Dauerbetrieb nicht geeignet ist, weil der Akku sich entleert und der Raspberry irgendwann aus geht. Der Grund dafür ist, dass der Akkuladestrom 0,5A beträgt. Der Raspberry verbraucht auch min 0,5A, sodass nichts übrig bleibt um den Akku zu laden.


Vorteile:
- Kurzzeitige Spannungsausfälle/ Einbrüche überbrücken (Zb. Wechsel der Steckdose, Stromausfall, Wackelkontakte)
- Wirkungsvoll Unterspannung verhindern
- Benutzung eines schlechten Netzteils mit 4,8 - 8V /1A
- Ausgangsstrom 4A@ 5,1V kurzzeitig (je nach Akku, bis der Akku leer ist)

Nachteile:
- kein Herunterfahren wenn der Akku zu neige geht (mit Bastellwille behebbar)
- Keine hohe Dauerlast möglich. Ich schätze der Raspberry sollte nicht mehr als 0,9A dauerhaft verbrauchen (der Wert ist nur geschätzt da ich keine Messungen dazu habe)

Mod:
1-  R2 durch 1,2kOhm ersetzen (Auswirkung: der Ladestrom wird auf 1A erhöht)
2- Problem: der 1A Ladestrom wird erst ab 4,5V (wenn ich mich richtig erinnere) geliefert. -> die Eingangsschaltung frisst aber bereits 0,8V sodass die 5V Eingang nicht mehr ausreichend sind
    2.1 Vorwiderstand R1 entfernen und überbrücken (bringt 0,3V mehr)
    2.2 Verpolungsschutzdiode S1 entfernen und durch einen Verpolungsschutz mit Logic Level P-Kanal Mosfet  (zb: IRML6401) ersetzen https://www.elv.de/elektronikwissen/verpolungsschutz-mit-mosfet.html (bringt 0,5V Mehr)
         Ich habe hier auf den Gatewiderstand und Diode verzichtet da ich dachte, dass diese nicht unbedingt notwendig sind.
3- Optional: Ausgangsspannung von 5.0V auf 5,1V erhöhen: R6 durch 77KOhm ersetzen.

Jedoch musste ich ebenfalls feststellen, dass die USB Buchen und Kabel eher bescheiden sind und trotz 5,1V am Raspberry hinter der Eingangsschaltung nur 4,7V ankamen und Unterspannung gemeldet wurde.

Abhilfe: Am Raspberry Pi 3 befinden sich unter der USB Buchse 2 Testpunkte PP5 und PP2 https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b/ Zuerst ermitteln welcher Punkt Vcc und welcher Ground ist, Kabel anlöten und an den 5V Ausgang des 18650 Battery Shield löten oder über 2,54mm Pfosten/Buchse verbinden. Ergebnis: 4,99V hinter der Eingangsschaltung am Raspberry und damit nie wieder Unterspannung

Ich habe die Schaltung mitlerweile  seit 2 Wochen im Einsatz und es läuft alles wie gewünscht

[Sonnenschein]

Hallo,

ich habe jetzt auch mal meine Erfahrung mit einem Raspberry B3+ gemacht und bin nicht gerade glücklich.
Das Board ist eine totale Mimose, wass die Spannungsversorgung angeht, vor allem scheint mit der Zeit ein Verschlechterung einzutreten.
Am Anfang hatte ein 5V/3A Netzteil daran dass hatte gut funktioniert kein blitzen etc.
Nach einem viertel Jahr war dann vorbei.
Habe dann das orginal Netzeil bestelltm da funktioniert es wieder. Aber wehe ich schleife noch ein 15cm Gehäusekabel ein, dann kommen die seltsamsten Störungen zustande. Selbst ein 100nF und 4700yF Kondensator konnten nicht helfen.

Auch ein Akkupack mit 5,2V mit meine Standart Handyladekabel, dass wirklich bis 2,5A stabil läuft funktioniert nicht zuverlässig.

Ja bei 2A fällt über die Zuleitungen Spannungen bis zu 0,4V ab. Aber das ist doch System bedingt normal.
Wo bekommt man denn USB Kabel mit 1mm² Litzen?

Also für mich ist der USB Stecker völlig irreführend, da die Anwendung systemkritisch ist.
Dann sollte es offiziell eine weitere Anschlussmöglichkeit wie Klinkenstecker oder Header etc geben.

Last USB Lautsprecher und einen RFID Leser, also auch nichts was viel Strom verbraucht. Eigentlich sollten 1A völlig ausreichend sein.
Jetzt werde ich es halt mal mit einem LM 2596 Stepdown und direkt an den 5V Pin versuchen. Aber ein Sicherung Boardseitig wäre mir lieber gewesen.

Diese Info schreibe ich nur um das Thema mit den Kabeln zu bestätigen.
Nicht dass jemand anders noch lange bei so einem Problem sucht.