Raspberry & Co und die Stromversorgung?

Musikwiedergabe über PC und Mac

Raspberry & Co und die Stromversorgung?

Beitragvon Melomane » 03.01.2016, 23:16

Hallo,

ich lese des öfteren Fragen nach der optimalen Stromversorgung durch "optimale" Netzteile für rpi und Konsorten. Frage deswegen: Warum keine Akku-Lösung? Entsprechende Teile kosten nicht die Welt und eigentlich sollte man doch sämtliche Störungen durch Netzeinflüsse damit los sein.

Gruß

Jochen
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Beitragvon Joerghag » 04.01.2016, 00:21

Hallo Jochen,

das Thema hatten wir schon mal... leider finde ich es gerade nicht. Die normalen USB Zustzakkus haben wohl keine originäre 5V Spannung, sondern enthalten ein Schaltnetzteil, das die 5V generiert.

Ich habe mal ein ganz einfaches Akkupack mit 4 AA Zellen (Eneloop) probiert, das hat dann zwar nur 4,8V funktionierte aber einwandfrei. Einen Unterschied zum iPad Netzteil konnte ich aber nicht feststellen.
Fürs gute Gefühl also durchaus machbar.

Gruß Jörg
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Beitragvon Tinitus » 04.01.2016, 00:28

Hallo Jochen,

Erich (erich_v) hat in irgendeinem Thread beschrieben, dass es keine 5 V Akkus gibt, d. h. wenn man wie ich ein Ankerteil für die Stromversorgung der SSD und des Minirechners verwendet, hat man sich doch wieder ein SNT eingehandelt. Ein Forent, dessen Name mir entfallen ist, hat auch schon verschiedene Lösungen der Stromversorgung erprobt und ihm gefiel das Anker-Akku gar nicht. Ich habe das Ankerteil gleichzeitig mit dem Jitterbug in meine Kette eingebaut und fand den Unterschied zwischen vorher und nachher höchstens minimal besser. Entweder wirkt sich bei mir der Akku nicht schädlich aus und der Jitterbug bringt nicht viel oder der Jitterbug kompensiert das Akku leicht über. Nicht vergessen sollte man aber, dass falls das SNT für die 5 V an der gleichen Stromleiste wie andere Komponenten der Kette befinden, es durchaus eine negative Rückwirkung auf diese Komponenten geben kann, die schließt man mit einem unabhängigen Akku SNT hin oder her aus. Was der dominiernde Effekt ist, darfst Du mich allerdings nicht fragen.


Gruß

Uwe

Jörg ist mir zuvor gekommen
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Beitragvon Hans-Martin » 04.01.2016, 00:54

Hallo Jochen,
woher bekommt man 5V?
Aus 6V Bleigelbatterie mit nachgeschaltetem LowDrop-Regler, der bei zunehmendem Entladezustand und fallender Batteriespannung anfängt zu oszillieren bis zur Selbstzerstörung, oder 6V mit einem Vorwiderstand und nachfolgendem Parallelregler, der alles, was über 5V hinausgeht, nach Masse ableitet. Oder 12V Batterie und ein "normaler" 5V Spannungsregler, an dem mehr als die halbe Leistung in Wärme umgesetzt wird. Oder einfach 2 Dioden in Reihe damit, an denen 1V abfällt.

Aus 4 Stück Akkus (eine NiMH Monozelle mit 10000mAh kostet bei 17Euro) bekommt man 4,8V, wenn frisch geladen auch etwas über 5V. Beides liegt im Arbeitsbereich der üblichen Digitalschaltungen.
Als Lebensdauer werden 1000 Lade/Entladezyklen genannt, das reicht vermutlich, bis man eine technisch überzeugende neue Lösung (z.B. Pi3) gefunden hat. Einzelne Zellen können ausgetauscht werden, wenn sie versagen, aber es ist lästig, sie aus der Halterung zu nehmen und ins Ladegerät zu packen.

Allen Konzepten gemeinsam ist die Problematik, die Tiefentladung zu vermeiden, was einem verpolten Strom durch die erste Zelle, die schlapp macht, entspricht und zur Zerstörung führen kann.
Ein guter Laderegler schaltet bei Ladeschlussspannung ab, die bei Bleigel typisch 15% über Nennspannung liegt.
An dieser Stelle kommen neue Aspekte ins Spiel, nämlich, wie man während des Betriebs zugleich nachladen kann, ohne die zulässige Maximalbetriebsspannung der zu versorgenden Anwendung zu überschreiten. Oder eine Automatik schaltet unterbrechungsfrei von Batterie auf Netzteil um und das Ladegerät lädt die Batterie wieder auf. Oder eine Schaltuhr übernimmt die Ladeschaltung zu nachtschlafender Zeit und sorgt für immer frisch geladene Akkus, wenn die Anwendung vom Benutzer wieder hochgefahren wird.
Mir gefällt das Thema und ich freue mich auf weitere Vorschläge, denn netzunabhängiger Batteriebetrieb hat sich bei mir immer dort gut behauptet, wo ein Quarzoszillator im Spiel war.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon tovow » 04.01.2016, 02:30

Hallo,

ich hatte auch schon einen RAVPower Externer Akku Pack 16000mAh am RPI 2B und das
hat Akustisch überhaupt nichts gebracht und nach ca. 12 Stunden leer.
Mit 4 bzw. 2*4 parallel Eneloop Akkus wenn Sie voll sind kommt man auf ca. 5.6 volt.
Der RPI 2B läuft da sogar an.
Mit meinem Bruder hatten wir verschiedene Netzteile und
die Enenloop am Oszi gemessen, aber nur geringfügige Unterschiede gesehen.
Selbst bei den Eneloop ohne jegliche Elektronik. (Vielleicht waren einige schon zu Alt?)
Das hatte meinen Bruder sehr überrascht, der sich mit der Materie doch Recht gut auskennt.
Bei RC Modellen gibt es glaube ich ganz gute 3,3 Volt Akkus.
Ich hatte mir das IFI IPOWER 5 Volt Netzteil geholt für 50 €.
Das ist kein deut besser wie ein Standard Netzteil für 10€.

Ich weiß im Moment auch nicht wo die Reise mit der Stromversorgung hin geht. :roll:

Beste Grüße
Theo
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Beitragvon Fujak » 04.01.2016, 10:41

Hallo zusammen,

nach meiner Erfahrung mit Audio-PCs bringt eine saubere Stromversorgung PC nicht viel, solange sie einfach nur global angewendet wird, d.h. im Austausch zur normalen Stromversorgung. Wo sie effektiv etwas bringt, sind die für die Audio-Übertragung strategisch wichtigen Stellen:
USB-Ausgang, Festplatte, CPU, RAM. Die Aufzählung in der Reihenfolge, kennzeichnet auch die absteigende Reihenfolge ihrer Effizienz.

Das ist wahrscheinlich bei einem so hochintegrierten Produkt wie dem Raspberry nur mit Abstrichen möglich. Denn man muss die entsprechenden Komponenten spannungstechnisch auftrennen. Das geht bei einem herkömmlichen Mainboard sicher einfacher.

Noch ein Wort zu den angesprochenen Batterien/Akkus. Ich habe im Zusammenhang mit dem Fireface UC mit einem Motorrad-Akku bereits gute Erfahrungen gemacht (viewtopic.php?f=23&t=1538&start=0#p20677). Noch bessere allerdings mit dem schon ziemlich sauberen Peaktech-Netzteil 6080 (viewtopic.php?p=26248#p26248).

Die angesprochene Anker LithiumIonen-Powerbank hatte ich kurzfristig in Betrieb. Sie liefert eine sauberere Spannung als ein herkömmliches PC-Netzteil, allerdings bei weitem nicht so sauber wie das Peaktech-Netzteil. Das störende daran: Durch den eingebauten Stepdownregler (übrigens kein Schaltnetzteil) kommt es zu hässlichen "Nadeln" im Spannungsverlauf:

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Wenn man Akkupacks verwendet, sollte man keine NiMH-Akkus verwenden sondern aufgrund der besseren Innenwiderstandes und der günstigeren Entladungskurve lieber die LiFePO-Akkus. Horst (Trinnov) hat so ein AAA-Pack mit einem ausgefeilten Laderegler in seinem Audio-PC verbaut - allerdings nur für die Versorgung seiner USB-Karte. Stärkere Stromverbraucher benötigen entsprechend höhere Ah-Werte (z.B. die von Hans-Martin angesprochene Mono-Zellen).

Wenn man ein Lownoise-Netzteil nicht selbst aufbauen möchte, wie gerade im parall laufenden Thread (viewtopic.php?f=30&t=7127) beschrieben, würde ich auf das Peaktech-Netzteil zurückgreifen. Vorteile: günstig (ca. 50,- €), regelbarer V-Bereich von 0-15V, 3A Maximalstrom, geringer Ripple und damit höbare Verbesserung des Klangs.

Grüße
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Beitragvon MichaNRW » 04.01.2016, 11:08

Fujak hat geschrieben:Hallo zusammen,

nach meiner Erfahrung mit Audio-PCs bringt eine saubere Stromversorgung PC nicht viel, solange sie einfach nur global angewendet wird, d.h. im Austausch zur normalen Stromversorgung. Wo sie effektiv etwas bringt, sind die für die Audio-Übertragung strategisch wichtigen Stellen:
USB-Ausgang, Festplatte, CPU, RAM. Die Aufzählung in der Reihenfolge, kennzeichnet auch die absteigende Reihenfolge ihrer Effizienz.

Das ist wahrscheinlich bei einem so hochintegrierten Produkt wie dem Raspberry nur mit Abstrichen möglich. Denn man muss, die entsprechenden Komponenten spannungstechnisch auftrennen. Das geht bei einem herkömmlichen Mainboard sicher einfacher.


Aber ist nicht gerade die "nur" eine Platine, ein Vorteil bei den kleinen Mini-Boards!?
Da hier nur wenige Bauteile mit Strom versorgt werden, wirkt ein "saubere" Strom auf alle Bauteile gleich.
Ich halte diese Mini-PCs nach meiner Erfahrung für die bessere Lösung - sofern nicht mit PCI oder Zusatzkarten gearbeitet werden soll. Sozusagen In der Kürze liegt die Würze ;)

Eine hörbare Verbesserung des Klangs. erreicht man bereits mit einem Meanwell - ist aber noch Luft nach oben. Hier ist das von Fujack empfohlene Peaktech-Labornetzteil noch besser, wenn auch hässlich ;)

Gruß
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Beitragvon Fujak » 04.01.2016, 12:01

Hallo Michael,
MichaNRW hat geschrieben:Aber ist nicht gerade die "nur" eine Platine, ein Vorteil bei den kleinen Mini-Boards!?
Da hier nur wenige Bauteile mit Strom versorgt werden, wirkt ein "saubere" Strom auf alle Bauteile gleich.

Das kann man so pauschal nicht sagen: Entscheidend ist nämlich die Frage, wie die benötigten Teilspannungen auf der Platine generiert werden. Wenn hier wie üblich Step-Down-Regler verbaut sind, bedeutet dies in audiophiler Hinisicht eine ungünstige Vorgehensweise, weil hier einiges an Ripple erzeugt wird (siehe mein Beipiel Anker-Powerbank). Der saubere Strom, der global auf die Platine kommt, wird dann Step(-Down) by Step(-Down) verunreinigt.
Hier dann die Versorgung aufzutrennen, um statt der SetpDown-Regler sauberen Strom an die Stellen heranzuführen, wird bei zu nehmender Integration der Bauteile immer schwieriger, wenn nicht gar unmöglich.

Übrigens das von Dir verlinkte Netzteil ist nicht das Peaktech-Netzteil, auch wenn es in etwa so ähnlich aussieht. Es handelt sich hier um ein völlig anderes Innenleben mit billigerer Strom-Aufbereitung und hat auch nur 2A Ausgangsstrom statt 3A. Nur das Peaktech-Netzteil weist die guten Ripple-Werte auf - und übrigens auch nur dieses Modell 6080 (sowie das auf dieser Plattform basierende Doppelnetzteil von Peaktech).

Grüße
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Beitragvon MichaNRW » 04.01.2016, 13:53

Hallo Fujak,

danke für die Infos! Leider ist mir da der falsche link zum Labornetzteil reingerutscht. Das hier sollte das richtige sein.

Ein Rasp­berry-Pi-I/O-Board mit MagI³C SetpDown-Regle würde helfen ;)
Aber mal ehrlich, wer setzt den eine Architektur die über 12 Jahre alt ist ein?
Ein Pi ist sicherlich nicht die erste Wahl für einen Audio-mini-PC :P
Ich bevorzuge da eher aktuellen ARM-SoCs, wie sie etwa in Smartphones Verwendung finden.
Ein z.B. Tronsmart Vega S95 Telo oder Tronsmart Ara X5 klingt für mein Hobby Ohren M.m. richtig gut.

Oder Phytec.de (auf der .eu gibts mehr Infos) hat mit dem „phyBOARD-Wega AM3354“ eine schöne Raspberry-Pi-Alternative.
Nach Industrienormen entwickelt und hat einen Cortex-A8-Prozessor an Bord, also viel mehr Rechen-Power als RaspPi zudem zwei Erweiterungsstecker für 7" Touch-Display- und Peripherie wie ein HDMI- oder eine parallele Schnittstelle von Glyn oder serielle Schnittstellen, I2C, GPIO, USB-Host oder ein Funkmodul für WLAN und Bluetooth oben auf.
Wer größere Stückzahlen abnimmt, kann sich auch individuelle Boards mit einem Schnittstellenumfang nach eigenen Wünschen fertigen lassen - Wann kommt nun der "aktives-hoeren Audio mini PC" ? :cheers:

Sorry, es ging ja um Stromversorgung.

Gruß
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Beitragvon v_erich » 05.01.2016, 01:37

Hallo Fujak,

leider ist diese Aussage falsch:
Durch den eingebauten Stepdownregler (übrigens kein Schaltnetzteil) kommt es zu hässlichen "Nadeln" im Spannungsverlauf


Jeder Schaltregler (egal ob Step-Down (Buck) oder Step-Up (Boost)) arbeitet mit Transistoren als Schaltenden Elementen, siehe auch hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler

Daher kommen auch die gemessenen Spitzen in Deinem Oszillografenbild.
Deshalb haben alle sogenannten USB Akkus einen Regler drinnen der aus der Akkuspannung dann die genormten +5V macht, da allein durch die Abwärme von Linearreglern das Ding bei den heutzutage möglichen Ausgangsströmen einen riesigen Kühlkörper haben müßte um die Verlustleistung abzutransportieren.

Schöne Grüße,
Erich
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Beitragvon v_erich » 05.01.2016, 01:42

Ich entwickle gerade beruflich ein Board für 3D Videoanalyse gemeinsam mit Phytec.de
Wenn Du da nicht gerade professioneller Linux Programmierer bist ist das für Privatleute kein gangbarer Weg.
Die sind von einem Reifegrad einer Distribution wie zb für den Raspberry weit entfernt.
Ist halt für Firmen die sich das Ganze dann sowieso an ihre eigenen Anwendungen und Bedürfnisse anpassen müssen - da ist das Üblich.

Gruß,
Erich
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Beitragvon Fujak » 05.01.2016, 11:53

Hallo Erich,

ich glaube, Du hast meine Aussage in Klammern missverstanden; wir liegen glaube ich nicht so weit auseinander. Ich störte mich lediglich an dem Begriff des Schaltnetzteils (da hier keine Netzspannung verarbeitet wird). Die zugrunde liegende Schaltung ist natürlich prinzipiell die gleiche.

Grüße
Fujak
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Beitragvon v_erich » 05.01.2016, 16:21

Hallo Fujak,

ok - diese Begrifflichkeit hab ich so nicht impliziert,ist aber nachvollziehbar.
Ich finde aber daß da kein Unterschied in technischer Natur vorhanden ist, außer daß der Trafo davor fehlt und normalerweise von einem Schaltnetzteil dann auf eine hohe Gleichspannung gewandelt wird und dann von dieser mittels Stepdown Regler die einzelnen Spannungen generiert werden.
Also Trafo und höhere Gleichspannung unterscheiden dann den Begriff "Schaltnetzteil" von einem Step-Down Konverter. Die dahinterliegende Schaltung ist aber funktionell sehr ähnlich, vorallem die Probleme die dadurch entstehen sind die Gleichen (Schaltspitzen - EMV Problematik, Vorteil aber der Wirkungsgrad gegenüber Lineartechnik).

Für den Laien sind die Unterscheidungen aber egal da die Grundaussage ja sein soll das es eben kein Linear - Regler/Netzteil ist sondern Schaltspitzen vorhanden sind, deshalb hab ich mich an der Aussage "kein Schaltnetzeil" gestoßen.

Schöne Grüße,
Erich
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Beitragvon Tinitus » 10.01.2016, 22:58

Hallo Fujak,

eine Verständnisfrage hätte ich noch, ist die Art des "Drecks" beim Anker (Spitzen) anders als bei einem PC-Netzteiloder ist das Anker Ding einfach etwas weniger verseucht als das PC-Netzteil. Hast Du zu deiner Messung der vom Anker gelieferten Spannung noch die zugehörigen Skalen der Achsen?


Gruß

Uwe
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Beitragvon v_erich » 11.01.2016, 10:20

Hi,

der Vorteil eines Ankers ("USB Akku") ist der, daß er keine Masseverbindung zum Stromnetz hat.
Diese galvanische Trennung kann viel ausmachen, so viel daß trotz Step-Down Regler ein klanglicher Vorteil bestehen bleibt.
Also besser als ein PC Netzteil kann sein, muß nicht, aber die Chance ist hoch.

Gruß,
Erich
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