Modifikation: Spannungsregler umgehen, Strom sparen

Design & Entwicklung Elektronik & Gehäuse
#1

Moin zusammen,

mir ist beim Aufbau meiner ersten OBS aufgefallen, dass noch zwei Spannungsregler „über“ sind:

  • der 3V3-Regler auf dem GPS-Modul (quasi als Alternative zum 3V7-Umbau)
  • der 3V3-Regler auf dem ESP32 (AMS1117, U1)

Insbesondere der Regler auf dem ESP32 stört mich, da dieser aktuell vom 3V3-Regler der OBS-Platine rückgespeist wird.

Also habe ich meine bisherigen Geräte wie folgt geändert:

Resultat:

  • das GPS-Modul arbeitet direkt mit den 3V3 der OBS-Platine
  • der ESP32 läuft wie gewohnt
  • bei Versorgung der Platine mittels µUSB-Schnittstelle am ESP32 sollte der Kippschalter auf AUS stehen, um nicht den Laderegler rückzuspeisen. Generell wird in diesem Fall die USB-Spannung über die gepatchte VIN-Leitung auf die OBS-Platine geholt und gelangt so zum 3V3-Regler. Dieser versorgt dann wie gewohnt alles.
  • Meine Messungen haben gezeigt, dass dieser Patch im Normalbetrieb 107 mW einspart.
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PCB Änderungsideen (nach 00.03.12)
Gerät muss bei niedriger Akkuspannung mehrmals eingeschaltet werden
#2

Hi @tutmanichtun, klasse, so eine Anleitung! Das ist eine tolle Idee für fortgeschrittene Bastler:innen. Ich habe deinen Post mal in einen eigenen „Wiki-Beitrag“ konvertiert, damit daran bei Bedarf noch etwas gearbeitet werden kann. So bleibt das Wissen lebendig.

Außerdem fand ich, dass es dabei ja wengier um eine Veränderung an der Hauptplatine geht, sondern vielmehr um eine optionale Erweiterung, darum habe ich es aus dem anderen Thema herausgeholt. Wir können die Anleitung auch gern am Ende der Bauanleitung entsprechend verlinken, falls das ein paar Leute nachmachen und alle damit gute Erfahrung haben.

Danke für deinen Beitrag!

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#3

Dankeschön. :slight_smile:
Aktuell laufen bei mir drei Geräte mit dem Patch. Die Leitung auf der Hauptplatine würde ich um Schritt 9 herum auflöten: wenn das SD-Modul verlötet ist, wird es an der Stiftleiste recht eng.
Beim löten des GPS-Moduls muss man aufpassen, mit dem Lötkolben nicht die Kondensatoren neben dem Spannungsregler wegzunehmen. Das geht mit einer Heißluftstation vermutlich besser. Aber auch mit einem normalen Lötkolben ohne Mikroskop oder Lupe ist das für Erfahrene machbar.

#4

Hallos @tut,

wie viel Prozent sind denn 107mW? Wie viel Gesamtleistung hat der OBS denn ohne/mit der Modifikationen?

Danke.

#5

Interessant, Deine Modifikation! :+1:

Vielleicht erklärt das ja auch das gelegentliche Fehlverhalten mancher OBS, die einfach rebooten, wenn z.b. die Akkuspannung etwas in den Keller geht und man auf WIFI-Kontakt schaltet…

Über das Thema Spannungsversorgung kann man nie genug nachdenken, wie sich hier zeigt.

#6

Das sind schätzungsweise so 50% Ersparnis - Ich hab mal einen Gemessen und erinnere mich an irgendwas zwischen 200 und 300 mA (aus denen ich dann eine Laufzeit von 10 Stunden für unsere Batterien extrapoliert hatte). Den genauen Wert habe ich nicht mehr im Kopf.

Edit: vielleicht doch nicht ganz so viel - Ich hatte natürlich mA gemessen, hier ist aber die Rede von mW - aber dann wären es immer noch über 10 Prozent Ersparnis. 200 mA wären 700mW bei 3.7V

#7

Die Originalvariante hat 140 mA Stromaufnahme @ 5,37 V (entspricht 752 mW). (Wegen der Reproduzierbarkeit habe ich mit eingestecktem USB-Kabel und ohne Akku gemessen.)
Nach der Modifikation waren es 120 mA @ 5,37 V und somit 645 mW. Also eine Einsparung von knapp 17 %.

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#8

Ich habe bei mir nachgemessen (mit meinem 3,7V-Umbau): Es braucht etwa 180mA.
Die Modifikation ist technisch sehr richtig gedacht von @tutmanichtun. Ich persönlich bekomme das hin, aber das ist nichts für Unerfahrenere… und die Module werden inkompatibel; man muss immer erst an den Umbau denken und aufpassen, wenn man sie rausnimmt, um sie querzutesten.

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#9

Danke für das Kompliment. :slight_smile:
Die GPS-Module bleiben kompatibel, beim ESP ist es etwas komplexer:

  • ein originaler ESP (mit Spannungsregler) funktioniert auf einem unmodifiziertem Board (klar, so ist ja der „Normalzustand“), bei Betrieb mittels USB-C-Kabel (dasselbe gilt für den Akku) und Mikro-USB-Kabel (z.B. zum flashen).
  • ein originaler ESP auf einem modifiziertem Board ist nicht zu empfehlen: in beiden Fällen ist der Onboard-Regler des ESP in Betrieb und der Spannungsregler auf dem Board ebenso: beide treiben also immer gegeneinander.
  • ein modifizierter ESP auf einem normalen Board wird an USB-C (bzw. mit Akku) normal funktionieren, lässt sich aber nicht per Mikro-USB betreiben/flashen.
  • ein modifizierter ESP auf einem modifiziertem Board funktioniert wieder wie gewohnt, lässt sich aber nur flashen, wenn er auf das Board gesteckt ist.

tl;dr:

Originaler ESP Modifizierter ESP
Originales Board µ: :white_check_mark:, C: :white_check_mark: µ: :x:, C: :white_check_mark:
Modifiziertes Board µ: :x:, C: :x: µ: :white_check_mark:, C: :white_check_mark:

Edit: man könnte noch eine Diode in die zusätzliche Leitung auf der Platine einbauen: dann würde ein originaler ESP auf einem modifiziertem Board in einem der Modi (je nach Polarität der Diode) funktionieren.

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