Hilfe bei der Auswahl der richtigen Batterien für mein selbstfahrendes Auto-Projekt?
Hallo zusammen,
ich plane, ein selbstfahrendes Auto zu bauen und benötige Unterstützung bei der Auswahl der passenden Batterien für mein Projekt. Hier sind die Bauteile, die ich bisher habe:
- 2x DC-Motoren
- L298N Motortreiber
- Servo-Motor
- Arduino Uno R3
- Sensor Shild v5.0
Hab mir dieses Set geholt:
https://www.ebay.de/itm/185049974511?
- 4x Infrarot-Hindernis-Sensoren
Das Auto soll mit den Motoren und Sensoren autonom fahren können. Nun bin ich dabei, die richtige Stromversorgung auszuwählen. Die DC-Motoren und der Servo-Motor benötigen eine stabile Spannungsversorgung, und ich möchte sicherstellen, dass der Arduino sowie die Infrarot-Sensoren ebenfalls zuverlässig betrieben werden können. Am Anfang habe ich es mit normalen AA-Alkaline-Batterien ausprobiert, musste aber schnell feststellen, dass das nicht wirklich funktioniert.
Meine Frage:
Welche Batterien oder Akkus würdet ihr empfehlen, um mein selbstfahrendes Auto zuverlässig zu betreiben?
Gibt es etwas anderes, das ich bei der Stromversorgung beachten sollte?
Ich freue mich auf eure Vorschläge und danke euch im Voraus!
2 Antworten
Am einfachsten so ein fertiges Modul, das Ladeelektronik und Spannungsregelung an Bord hat: Charger Module/Step up Booster.
Brauchst halt noch zwei LiIon-Zellen 18650.
Beim konkreten Modul musst du auswählen welches Modell, also 5V, 9V oder 12V du haben willst. Wie das mit der Spannungsversorgung der Motoren aussieht weiß ich nicht, wenns leistungsfähigere Motoren sind, brauchts vielleicht einen Motortreiber. Die Ausgangspins des Controllers kannst du halt nur mit einer gewissen, niedrigen Stromstärke belasten, sonst brennt der Controller durch. Übrigens kannst du dir für ca. 5€ einen ESP32 dazubestellen, der ist um Größenordnungen leistungsfähiger, als ein Arduino UNO, hat bereits WLAN und Bluetooth an Bord und kann auch mit der Arduino IDE programmiert werden. Damit kannst du auch mit KI experimentieren.
Aliexpress funktioniert problemlos. Einfach Angebote auswählen, die als Versandmethode "Choice" haben, das sind eh die meisten, wenn du für mindestens 10€ einkaufst ist auch der Versand kostenlos und im Preis ist der Zoll schon enthalten (kannst du checken, ob beim Preis "Price includes VAT" dabeisteht). dann hast du das Paket in ca. 10 Tagen ohne Zollprozedur in deinen Händen.
Wenn man zwei Zellen in Reihe schaltet, dann gibt es immer Probleme. Du müsstest zusätzlich ein BMS verbauen, welches die Spannung der Zellen überwacht und rechtzeitig abschaltet wenn die Spannung einer Zelle zu niedrig sein sollte.
Besser wäre es die Zellen parallel zu betreiben und einen StepUp-Spannungswandler zu verwenden um +5V oder auch +12V herzustellen.
Bei Aliexpress bekommt man gute Produkte zum niedrigen Preis, vor allem bei den Bündel-Angeboten, aber da muss man eben immer ein Auge drauf werfen und die Preise vergleichen, denn exakt das Selbe Produkt bekommt man da oft für unterschiedliche Preise. Man muss auch wissen wie man in sucht. Es werden eben nur wenige Produkte bei den Bündel-Angeboten gezeigt, wenn man dann sucht, dann kann man die Choice-Produkte auswählen, klickt eines an und unten auf der Seite gibt es dann noch mal eine Auswahl mit dem selben Produkt und unterschiedlichen Preisen, über die man dann zu den Bündelprodukten weiter geleitet wird.
Es ist etwas kompliziert, aber es bringt echt was. Dieses sammeln von Münzen oder diese Spiele kannst du vergessen, die bringen nichts und man verbraucht nur sinnlos Zeit damit.
Ja, die Details dort sind eine eigene Wissenschaft, darüber hinaus gibts noch alle paar Wochen Supersales, aber wenns dir nicht so auf Centbeträge ankommt, kannst du ganz normal, wie bei Amazon bestellen.
Das mit den unterschiedlichen Preisen ist wirklich eine Spezialität, da gibts nicht selten auch im selben Laden Preisunterschiede für das selbe Produkt. Und für unrealistische Angaben muss man ein gewisses Gefühl entwickeln, also eine Powerbank in der Größe für 5.000mAh kann keine Kapazität von 50.000mAh haben. Aber eigentlich läuft alles sehr seriös dort ab und der Kundenservice kümmert sich auch drum, wenns Probleme gibt.
Mit der APP kannst du auch irgendwas fotografieren und es wird dir angezeigt, welche (optisch) ähnliche Produkte es gibt. Man kann auch innerhalb der APP ein Produktfoto in die Suche schicken.
Bei den Bündelangeboten (3+ from 2,39€), die dann dort um ein, zwei Euro billiger sind, bin ich schon draufgekommen, dass man das Angebot dort verändern kann, wenn man bestimmte Artikel öfter ansieht, oder in den "normalen" Warenkorb legt, dann tauchen sie nach ein zwei Tagen auch dort auf.
Danke für deine Hilfe!
Peterdachse hatte mir dieses Modul empfohlen:
Typ-C 15W 3A 18650 Lithium-Batterie-Ladegerät-Modul DC-DC Step-Up-Booster Schnellladung USV-Stromversorgung/Konverter 5V 9V 12V
Das ist das, was du meintest, oder?
AliExpress hört sich kompliziert an 😅, aber ich werde mich morgen mal genauer damit befassen.
Ich verwende den L298N Motortreiber.
Kann ich den ESP32 direkt an meinen Laptop anschließen? Ich hatte mir mal einen ATtiny85 mit Developerboard geholt, aber mein PC hat ihn nicht erkannt, und ich wusste nicht genau, wie ich das Problem lösen kann.
Morgen werde ich mich mal bei AliExpress umsehen. Denkst du, dass es eine gute Idee ist, dort Li-Ion-Akkus zu kaufen? Gerade bei Akkus wäre ja die Qualität wichtig.
Akkus findest du hier: https://www.nkon.nl/de/rechargeable/li-ion.html
So einen ESP32 kannst du ja per USB an deinen Rechner anschließen und dann per Aduino-IDE dort ein Progamm hoch flashen. Der kommt auch mit 5V Pegel zurecht.
Du brauchst eine Unterspannungsabschaltung die deinen Akku schützt, im Fall das der Akku zu leer gezogen wird. Da sollten immer wenigstens 3,0V im Akku sein, besser 3,5V.
nkon.nl kann ich auch empfehlen, die gibts schon lange und sind echte Spezialisten für Batterien und Akkus. Im Prinzip kommt sowieso alles aus China, aber bei Akkus hast du recht, da kanns nicht schaden, wenn die über einen Spezialisten gekauft werden, der sich seinerseits auf seine Liferanten verlassen kann. So viel Erfahrung hab ich auch nicht. Ich hab in letzter Zeit ein bisschen mit WLED (LED-Steuerung mit ESP32) und HomeAssistant (da kann man ESP32 verwenden für billige Sensoren und Aktoren über WLAN). Eigentlich ist so ein ESP32 auf den Development-Boards mit denen er verkauft wird plug and play, die meisten oder alle haben USB-C, was auch noch einiges vereinfacht. Die Boards werden über USB mit den üblichen 5V versorgt und machen den Rest selbst. Beispielsweise wird der Controller mit 3,3V betrieben und auch die I/O Pins haben 3,3V! Ich kenn den Motortreiber nicht, aber Google sagt, dass der eine Logikspannung von 5V benötigt, da brauchts dann wahscheinlich noch einen Pegelwandler oder besser einen anderen Motortreiber (Der Arduino hat 5V an den I/O-Pins, da würde der Treiber passen).
Hier ist eine Projektseite, die so ein ähnliches Projekt, wie deines, mit einem ESP32 zeigt: https://randomnerdtutorials.com/esp32-dc-motor-l298n-motor-driver-control-speed-direction/
... allgemeiner Zusatztipp: Den Controller nur zum Programmieren an den Laptop/Computer anschliessen! Wenn du im Betrieb herumexperimentierst und die Spannungsversorgung über den USB-Port des Laptops ziehst, kanns passieren, dass der USB-Teil oder das ganze Mainboard bei einer Fehlfunktion beschädigt wird. Ist zwar nicht so wahrscheinlich, aber besser safe then sorry ;-)
Danke dir! Dann werde ich mir ein paar Akkus über die Website besorgen.
Ist die Unterspannungsabschaltung nicht schon im Typ-C 15W 3A Modul enthalten?
Ja, auf dem Mainboard gibt es ja diese selbst rückstellenden kleinen grünen SMD-Sicherungen, aber die können auch mal dauerhaft kaputt gehen, dann ist der Port weg oder gleich zwei USB-Ports nicht mehr nutzbar.
Ich habe mir eine elektronische Sicherung gebastelt, das ist eigentlich nur ein Shunt, ein OpAmp (LM358) und ein MosFET. Kann das Ding dann über einen Poti einstellen von 1A bis runter auf wenige mA. Reset passiert über einen Taster.
Manchmal stellt man seine Platine mit den GPIO- und Power-Beinchen (diese Stifte) auf den Arbeitsplatz und es befindet sich unten ein Stück Metall oder man erzeugt einen Kurzschluss während man da dran herumfummelt, ich kenne das.
Dieses China "Labornetzteil" was ich hier habe ist absolut träge, es dauert ein paar Sekunden bis der Strom auf den eingestellten Maximalwert reduziert wird wenn es einen Kurzschluss gibt. Zur Absicherung ist das absolut ungeeignet. Die Dinger in der Uni hatten linear geregelte Transistoren, die waren extrem schnell beim nachregeln, wurden aber eben auch ganz schön warm und waren groß und schwer.
Danke für den Tipp, daran werde ich mich ab sofort auf jeden Fall halten! :)
Ich hatte das mit dem Motortreiber so verstanden, dass die Motoren jeweils mit 3-6V arbeiten und der Motortreiber einen Spannungsabfall von 1,5-2V hat. Das bedeutet, es sollten nicht weniger als 7,5-8V anliegen, was ja mit zwei 18650 Li-Ion-Akkus (jeweils 3,6V) abgedeckt wäre. Sollte ich dann lieber das Typ-C 15W 3A Modul mit 5V oder 9V verwenden? Die 5V liegen ja schon am unteren Ende von dem, was die Motoren brauchen.
Ich bin mir nicht sicher, ob ich das hinbekomme. Ist das notwendig? Bei Projekten, bei denen Leute solche Kits benutzen, scheinen sie das immer ohne diese Sicherung zu machen.
Oh, das mache nur ich so. Wenn du zum Betrieb deiner Schaltung ein separates Handy-Netzteil nutzt oder eben diese Platine die aus dem Akku die 5V oder 12V herstellt, dann passt das so.
Eine Sicherung an sich ist aber immer eine gute Idee. Man verbaut ja bei jedem Gerät eine Sicherung um bei einem Fehlerfall einen Schutz zu haben.
Meine gebastelte elektronische Sicherung ist nur für das Prototypen-Steck-Board, damit ich nicht jedes mal die Sicherung austauschen muss, sondern nur "Reset" drücken muss.
@PredatorWorks: Ich bin eigentlich gar nicht so der Elektronik-Bastler, ich stecke die Module eher nur so zusammen. Aber danke für deine Beschreibung der elektronischen Sicherung, ist immer interessant zu wissen welche Möglichkeiten es gibt.
@Ponthos: Ich würde mir da um Spannungsabfälle keine Gedanken machen. Wenn alles auf 5V (incl. Motoren) ausgelegt ist, sollte es funktionieren.
Das Einzige dabei ist, dass die Logik-/Steuerspannung von den I/O-Pins des ESP32 3,3V ist. Da brauchst du eben den passenden Motortreiber, der mit 3,3V angesteuert wird und dann 5V schalten kann.
Sicherungen brauchst du dabei nicht. Die Warnung war nur den "kostbaren" USB-Port eines Laptops nicht als Experimentalstromquelle zu gebrauchen, das würde aber auch für Gimmicks wie Ventilatoren oder Tassenwärmer gelten; so zweifelhafte Dinger würde ich eher an ein billiges Steckernetzteil anschließen. Wenn so ein ESP32 mal durchbrennt (was er normalerweise nicht tut) ist das auch kein Drama bei 3,50€, kannst dir ja auch gleich ein paar davon bestellen, als Reserve oder andere Projekte. Vorsicht aber mit statischer Elektrizität bei dem "nackten" Board, damit hab ich schon mal einen Raspi zerstört.
Ich hab zufällig noch diesen Artikel gefunden:
https://raydiy.de/stromversorgung-von-arduino-und-esp32-microcontroller-mit-pc-netzteil-betreiben/
Ansonsten gibts jede Menge Ressourcen über den ESP32 im Netz. Ich verwende gerade bei speziellen technischen Fragen gerne Gemini von Google, da kannst du ganz gezielt beispielsweise fragen: "Welche Batterie ist in einer Casio XY4711" und du bekommst eine (zumeist) richtige Antwort und du kannst natürlich auch nach Szenarien fragen, wenn konkrete Geräte interagieren sollen ...
... übrigens noch ein ganz allgemeiner Zusatztipp: Ich hab mir jetzt nochmal deine Frage angesehen und da fällt dieser elendslange ebay-Link auf. Alles was hinter dem Fragezeichen und inclusive dem Fragezeichen steht ist irrelevant und witzigerweise sieht man dort bei genauerem Hinsehen, wo du vorher auf ebay herumgesurft bist; jedenfalls sind das vermutlich Daten deiner persönlichen Cookies. Lange Rede kurzer Sinn: Hinter dem Fragezeichen in einer URL stehen immer Parameter, die man vielleicht gar nicht veröffentlichen will, wenn man nur einen Link weitergeben will.
Ok dann schau ich mal das ich mich noch iwann damit beschäftige. Aber erstmal versuch ich das Projekt zum Laufen zu bringen.
Danke für den Artikel und noch die Tipps (auch für den Hinweis mit den Links XD). Ich hatte bei den AIs oft das gefühl das man sich da in so ein Rabbithole begibt mit den Antworten. Also ich musste dann ständig Dinge nachfragen bis ich viel zu viel Einzelheiten hatte und dann den Überblick verloren habe. ABer ich glaub das lag auch mit daran das mir hier so ein paar Grundverständnisse fehlen (gefehlt haben).
und @PredatorWorks Vielen Dank nochmal euch beiden! Ihr habt mir echt geholfen ein bisschen Überblick zu bekommen. Ich hab jetzt mal das Zeug bestellt und hoffe das ich damit mein Projekt weiterbauen kann:)
Du kannst ja zwischendurch prompten: "Fasse bitte das aktuelle Thema zusammen".
Nim eine handelsübliche Powerbank. Da kommen sehr stabile 5V am USB raus. Mindestens 1A. Das sollte reichen. Der Rechner und der Servo brauchen eh 5V. Ich denke die Motoren laufen mit 5V auch vernünftig.
Wäre eine Powerbank nicht überdimensioniert? Die haben ja in der Regel eine deutlich höhere Kapazität, die man für so ein Projekt gar nicht wirklich benötigt, und ist zudem recht groß, was eher unpraktisch ist.
Gibt ja auch kleine handliche Powerbank. So 2000-3000mAh. Die wiegen keine 100g und sind nicht größer wie eine Streichholzschachtel.
Danke für deine Antwort!
Mit diesem Modul kann ich also die Akkus laden und gleichzeitig die Ausgangsspannung auf 5V, 9V oder 12V einstellen?
Ich würde zwei 18650 Li-Ion-Akkus verwenden, die jeweils 3,7V haben, also insgesamt 7,4V liefern. Reicht das aus, um zwei DC-Motoren zu betreiben? Ich hatte eigentlich gedacht, dass ich eher das Doppelte an Spannung brauche.
Hast du schon Erfahrungen mit AliExpress? Kann man dort bedenkenlos bestellen? Die Preise dort sind ja auffällig niedrig.