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letzter Beitrag von Shadow-aSc am

C64 Handheld Laden/ Battery Management System / Feintuning

    Der Handheld Beta 1 Läuft, nun geht es an die Energieversorgung....


    Geplant ist ja vom Matthias eine 12V versorgung für den Handheld.


    Schauen wir mal was es schönes an Zellchemie gibt...

    Lifepo4: Schöne Robuste zellen, sehr flacher Entladespannungsverlauf, Lange lebensdauer von 3000 bis 5000 Ladezyclen, hoch eigensicher.

    4Zellen in Reihe = 14,4V Voll , ca.13V Mittlere Entladespannung, 10V Entladeschluss


    Litihum Titanat (LTO)
    Extrem Lange Lebensdauer, 10.000 Ladezyclen machbar, Hoch eigensicher, Extrem Hochstromfähg.

    Nachteil: Geringe Zellspannung von ca. 2,3V, Passende Batterie Management Systeme nur schwer zu beschaffen.

    6 Zellen in Reihe = 13,8V , Mittlere Spannung ca 12,4V, Entladeschlussspannung ca. 9V


    Li-Ion

    Hohe Energie dichte, Günstig zu erwerben, Hohe Zellspannung

    Nachteil: Nicht eigensicher, Steile Entladekurve von 4,2V auf 2,5V, nur 300 Zyclen je nach Typ.


    Li-Po

    Höchste Energie dichte, Günstig zu erwerben, Hohe Zellspannung

    Nachteil: Nicht eigensicher, Steile Entladekurve von 4,2 auf 3V, ca 500 bis 800 Zyclen je nach Typ


    Wenn man aus LI-Po Zellen, eine 12V Spannugsquelle bauen möchte braucht man 3 Zellen in Reihe.

    13,2V Vollgeladen, 10,8V Mittlere entladespannung, 7,5V bis 9V Entladeschlussspannung.


    Die Verkabelung von 3 oder 4 Zellen an den BMS ist auch nicht ohne, da kann man schnell Fehler machen das man ein Tischfeuerwerk hat, also plan B für Laiensicher(er)...

    Protoyp 001:

    Eine BMS Leiterplatte vom Freundlichen China Mann.

    Laden via Micro USB oder USB-C, mit abschalten am Ladeschluss und LED Anzeige (Rot Laden, Grün = Voll).


    Eine Booster Schaltung die aus den 2,5V bis 4,2V eine einstellbare ausgangsspannung von 3,3 bis knapp 30V erzeugt.

    Also 12V eingestellt, einen alten Handyakku vom Samsung S5 angeklemmt, und ran an die 5,5/2,1 Buchse...


    Freude, es Läuft, aus dem Kleinen Akku werden rund 2A gezogen, aber es geht...

    "Wir müssen Sparen", also schauen wir mal was wir aktuell machen, jede Wandlung kostet uns 10-20% verlust...


    3-4,2V vom Akku auf 12V Boosten -->

    12V auf 5V Bucken mit dem Pololu Regler -->

    Bildschirm 12V Bucken auf 5V intern

    5V auf 9 oder 12V Boosten für den Original SID


    Also schauen wir mal was wir Streichen können, das meiste Läuft ja auf 5V...

    Sparen wir uns das Boosten auf 12V und gehen auf 5V (einstellen der BMS Elektronik).


    Den Pololu Wandler von 12V auf 5V Entfernen und brücken (Vorsicht die 5.5/2.1 Buchse ist nun 5V +/- 5%)


    Die Bildschirm Elekronik um die Buck elektronik kürzen, hinter dem Schaltregler IC die Spule auslöten, und dort 5V einspeisen...

    Elektronik hinter dem Bildschirm.

    Es gibt noch eine alte Version wo ein 78L05 Spannungsregler sitzt, im Gameboy Forum haben die das Modell auf 5V Modefiziert.

    Hier ist aber ein Schaltregler...


    Spule Auslöten, und Roten Draht dran, fertig ist die 5V version...



    Da der Bildschirm bei meiner Beta 1 nicht passte, das Tasten Bedienbar sind und der Bildschirm unter die Leiterplatte passt, wurde ein "Technischer Schnitt" gemacht...



    Pi 1541 + 1541 Ultimate II + 6581 SID, mal richtig Last Provozieren...



    5V und 1,15 Ampere, 5,75 Watt maximaler Energiebedarf.

    Wenn ich einen Swinsid einbaue, spare ich schon fast 2 Watt, und die Ultimate braucht auch ca.0,75 Watt...

    Nebenerkenntnisse:

    Der Bildschirm wird nicht über dein Ein/Ausschalter abgeschaltet, Design Fehler oder Sitzt der Fehler 50cm vor dem Bildschirm.


    Bei Großer Lautstärke, Moduliert der SIDton Bildstörungen, da muss ich mal messen was die Versorgunsspannung macht...



    To Do:

    Akku Zellen die ins Auge gefasst wurden, mit Schutzelektronik vor Überladung, Überlast und Kurzschluss und einfach beschaffbar:

    https://www.ebay.de/itm/Lithiu…PCB-Tablet-9/283425831391


    Zwei Zellen davon würden schön zwischen Hauptleiterplatte und Backplate passen, nur 6mm Dick.

    Volumendummy aus dem 3D Drucker.


    Welche Ladeelektronik zum einsatz kommt, am besten 5V 2A ausgangsleistung, einfach zu beschaffen und möglichkeit JST Stecker zu nutzen.

    Warum JST? Es gibt akkus mit den Steckern, so müsste der Anwender nur den Akku an den BMS anstecken und nicht unter spannung Löten.


    Gehäuseschale Konstruieren, wo die Akkus sicher eingebettet sind und die Ladeelektronik/BMS gut befestigt sind.


    Noch zu Probieren um mit den mA zu Geizen...

    Stromersparnis durch Super PLA Variante ohne Farbram

    41464 gegen Matthias seine S-RAM Adapterplatine ersetzen

    Farbram gegen Matthias seine S-RAM Adapterplatine ersetzen

    Armsid/Swinsid verbauen...


    Anfang März geht es hier weiter, ich warte auf diverse kleinlieferungen aus China...

    Es ist soweit, Akku und elektronik sind da!


    Warum diese Lösung?

    Es soll einfach sein.

    Es soll sicher sein

    Es soll für Lötunerfahrene machbar sein

    Es soll skalierbar sein ( 5Ah bis 20Ah nur durch umstecken)

    Es soll einfach von "Jedermann zu laden sein

    Eine Ladezustandsanzeige soll da sein


    Als Akku habe ich einen Lithium Polymer gewählt, flache bauform gegenüber rundzelle, größte Energiedichte.

    Der Akku soll mit vorgecrimpten Stecker verfügbar sein, das Crimpen und Löten unter spannung ist nur was für erfahrene nutzer.

    Ein fehler führt schnell zum "Tischfeuerwerk" bis zur neueinrichtung der Wohnung.


    https://www.ebay.de/itm/Li-Ion…s-BMS-EREMIT/282953825822

    Die Ausführung ist zusätzlich mit Schutzelektronik eine selbständig Rücksetzende sicherung nach Kurzschluss, Überladung und Tiefendladeversuch.

    Trotzdem darf der Akku nicht gebogen, heißer wie ca. 75Grad, oder gar Löcher in die Folie kommen.


    Der Akku Selber:


    Der JST Stecker ab werk, im Rastermaß 2,0mm, das Gegenstück ist gut mit der Hand Lötbar und sollte mit Schrumpfschlauch Isoliert werden.


    Blick seitlich auf den Akku, under der Goldgelben Folie ist der "Elektronischer Airbag" der vor Kurzschluss, Über und Tiefendladung im Worst Case fall schützt.

    Nun zur Elektronik,

    Sie ist bei Ebay und Amazon für unter 10€ zu haben, und hat alles was wir Brauchen.


    Lademöglichkeit des Akkus Via Micro USB

    Spannungswandlung von 2,5 bis 4,2V auf 5V bei 2,1 Ampere Belastbarkeit

    Anzeige des Ladezusandes über 4 LEDs

    Für Spielkinder, eine 5mm LED in Weiß als Taschenlampe

    Tiefendladeschutz für den Akku


    So kommt die Ladeplatine von Ebay an:



    Die Bezeichnung JX-887Y bringt einen bei der Suche schnell ans Ziel!

    Oder auch "5V 2A+1A Doppelt USB Handy Schaltregler Netzteil Modul Mobile Power Bank Charger"


    Die Beiden USB Buchsen müssen abgelötet werden, das geht gut indem Links und Rechts die beiden Laschen etws mit Lötzinn benetzt werden und wechselnd erwärmt werden, und zum schluss die 4 Kontakte unten entlötet werden.

    Falls es bei einer Buchse Schief geht, kein Problem, beide sind parallel geschaltet.


    Zur Orinentierung habe ich mir markiert wo Plus und minus ist, kabel anlöten auf den Kleinen Lötflächen und zum Anschluss zum Handheld 64 verlegen.

    0,25 besser 0,35m² Kabel verwenden.

    Die Taschenlampen LED habe ich auch entfernt, ich sah die Funktion nicht als Nützlich an.



    Als Gehäuse habe ich etwas Gedruckt, es ist die Rückseite vom Handheld 64, Akku und Elektronikhalter in einem, gut zu Drucken ohne Support Material.

    Akuell wird noch etwas an den Maßen gearbeitet.



    Der Akku wird mit einem Kleinen Stück Doppelseitigen Klebeband in das Gehäuse geklebt, genau wie die elektronik.

    Nun kann man die Leitungen zum Handheld C64 Verkabeln und zum Schluss den Weißen Stecker zwischen AKku und Elektronik zusammenstecken und das System ist Scharf!





    Auf der Rückseite sind 4 LEDs die anzeigen wie voll der Akku ist, so kann man abschätzen ob es noch für einen Level reicht oder nicht ;-)

    Mit der selbstgedruckten Rückseitenlösung mit eingelassenem Akku spart man natürlich eine Menge Platz :thumbsup:

    So könnte man sogar 3.7mm an Bauhöhe erreichen, was perfekt wäre. Denn der Gameboy ist genauso hoch.


    Was den Akku angeht suche ich immer noch nach einem flachen 3s 11,8V Akku + 3s Lader. Das wäre eigentlich perfekt. Denn den 12V Regler würde ich persönlich nur ungerne ausbauen wollen, weil der sich bewährt hat.

    Zitat von AREA51HD

    Der Bildschirm wird nicht über dein Ein/Ausschalter abgeschaltet, Design Fehler oder Sitzt der Fehler 50cm vor dem Bildschirm.

    Der ein Ausschalter schaltet die 12V Eingangsspannung. An diese Anschlüsse muss die Lade-Platine mit dem 12V Output angeschlossen werden. Dann sollte eigentlich alles ausgehen, wenn alles "dahinter" dranhängt.

    Zitat von Matthias

    Denn den 12V Regler würde ich persönlich nur ungerne ausbauen wollen, weil der sich bewährt hat.

    Aber das ergibt doch gar keinen Sinn, wenn man sowieso schon 5V zum Einspeisen bekommen kann. Beim Tuning und beim Modular ist die Möglichkeit doch auch vorgesehen, 5V direkt einzuspeisen, warum nicht auch hier?


    Dann könnte man den Handheld auch mit einer USB-Buchse ausstatten und ggf. mit einer Powerbank betreiben.

    Zitat

    Beim Tuning und beim Modular ist die Möglichkeit doch auch vorgesehen, 5V direkt einzuspeisen, warum nicht auch hier?

    Das war nur bei der Beta. Habe ich dann entfernt, und nur noch 12V vorgesehen.


    Man hat ohne Regler keinen umfassenden Schutz mehr, und der Regler bringt noch andere Vorteile, das langsame herauffahren der Versorgungsspannung. uem. Der Regler ist mit den dahinter geschalteten Komponenten ein Swiss Army Knife.

    Du meinst beim Modular beta? Beim Tuning ist das doch weiterhin noch vorgesehen, da man hier sogar die Standard-Versorgungsbuchse montieren kann.


    Das Problem bei Akku-Geräten ist doch, dass man so viel wie möglich herausholen möchte, und deshalb auf zu viele Wandlerstufen verzichten sollte. Jede Wandlung bedeutet einen Verlust. Stattdessen könnte man schauen, dass die Schaltung, die ja sowieso die Akkuspannung anpassen muss, diese von Dir genannten Vorteile bietet.

    Bei allen Platinen. Zwar kann man beim Tuning Board noch die C64 Power Buchse einlöten, aber im Release-Info-Dokument rate ich vom C64 Netzteil mit 5V ab. Ich hab das gemacht weil ich auf Nummer sicher gehen wollte, und weil es sich bewährt hat. So läuft bei mir jedenfalls alles stabil. Und deshalb ordne ich dem alles unter :-)


    Aber bekanntlich führen viele Wege nach Rom, deshalb bin ich gespannt was bei dem Umbau von Area51HD sich so entwickelt.

    Matthias hat recht, viele Wege führen nach Rom.:dafuer::streichel:

    Ich habe premisse auf einfachheit und insbesondere bei der Akku verdrahtung auf Sicherheit und einfachheit wert gelegt.

    Die 5,5/2,1 Buchse ist nun auf 5V ausgelegt, einmal unbedacht ein 12V Netzteil dran, und viele IC Sockel bekommen ein neues IC.:strom:



    Akueller Stand vom Akkugehäuse, den rand etwas höher gestaltet, das er bis zur Leiterplatte reicht.

    Und wenn man grade Solid works offen hat, mal einen Rahmen für Tastertur und Bildschirm, es war ja wegen der Bildschirmdicke und mangelnden platz

    darunter, eine Stufe notwendig.


    Hier und da muss ich noch an den Maßen feilen, ausschnitt für Modul, Fase damit die IC Pins nicht anliegen...


    @ Matthias,

    Für 3S Zellenpacks habe ich mit dem BMS gute erfahrungen gemacht:

    https://www.ebay.de/itm/3S-BMS…0-Protection/392878966324


    Problem bei den ganzen BMS insbesondere mit eingebauten balancer ist, das die unteren Zellen mehr Ruhestrom abgezogen bekommen wie die oberen.

    Bei 10S wird es richtig schlimm.


    So eine Hausnummer

    Zelle 3 12,2V= 19µA

    Zelle 2 8,4V = 20µA

    Zelle 1 4,2V = 30µA



    Zelle 1 wird also bei Langer Standzeit deutlich mehr entladen wie Zelle 3.

    Bei Kleinen Kapperzitäten driften so bei Langer Standzeit die Zellen sehr weit auseinander, bis in die Tiefandladung.


    Ich habe rund zehn C64 auf Akku betrieb umgerüstet (LIFEPO4 Chemie), die Rechner die Lange gelegen haben, haben nun mindestens eine Tote zelle.

    Die Rechner die alle 3-6 Monate im Einsatz waren, laufen noch...



    Problem 2.

    Das Ladegerät sollte laut datenblatt der beisten Akkuhersteller bei der Ladeschlussspannung von 4,2V und einem Strom von weniger wie 10% der

    Kapperzität abschalten( bei einer 3000mAh zelle wären das 300mA).

    Wenn man doof ein Ladegerät mit 12,6V anschließt sind die Zellen nachher genau auf 12,6V Balanced, aber unter umständen durch die Dauerladung geschädigt weil die Abschaltung fehlt.

    Den Akku so zwei Wochen am Ladegerät lassen, tötet ihn sicher...

    ich lese hier gespannt mit - die Bilder sehen jedenfalls schonmal super aus - bin schon hoch erfreut, wenn ich das Teil dann mal in live bestaunen kann

    ..wann is eigentlich das nächste #Bee? Brainstorm ?


    mal sehen, wie sich die Inzidenzen entwickeln - dann werd ich auch in Münchberg mal wieder ein Treffen ansetzen


    aber zum Aufbau eines eigenen Handheld fehlt mir momentan leider das Geld ..der scheint ja doch mit Akku, Regler, der Handheld an sich, Bildschirm... so bei knapp 100€ zu liegen?


    erstmal muss mein Tube fertig werden - dann gugg ich mal


    jedenfalls super, dass du dich da so rein vertiefst und das zu einer rundum praktikablen Lösung machst - meine Hochachtung:applaus:

    Zitat von AREA51HD

    Hier und da muss ich noch an den Maßen feilen, ausschnitt für Modul, Fase damit die IC Pins nicht anliegen...

    Also, gerade mit den oberen und unteren gedruckten Schalen, trotz hohem Display Aufsatz, sieht das doch recht gut und rund aus (hatte erste Bedenken). Gratulation :ilikeit:


    Danke für die detaillierten Akku/Lader Berichte :thumbsup: Das hilft bei meinen Überlegungen.

    Zitat von Shadow-aSc

    ich lese hier gespannt mit - die Bilder sehen jedenfalls schonmal super aus - bin schon hoch erfreut, wenn ich das Teil dann mal in live bestaunen kann

    ..wann is eigentlich das nächste #Bee? Brainstorm ?

    Gibt seit Januar einen Thread zum Thema BEE. und auf meiner Homepage steht das auch. Mal Abgesehen von der Offensiven Werbung während der Online-BCC Party. Man muss die Augen schon ganz fest zu lassen, um das alles zu übersehen...

    Ich setze hier bewusst keine Links, da das hier OT wäre. Weitere Fragen zur BEE dann bitte auch im entsprechenden Thread.