Optimierte Stromversorgungslösungen für Arduino-Projekte

Code-Snippet für Spannung und relativer Ladestand (min/max Akkuspannung):

float maxVoltage = 4.25;
float minVoltage = 3.75;
arduinoPowerVoltage = float(analogRead(arduinoPowerVoltagePin)) / 1024.0 * 5.0;
float fractionalVoltage = (arduinoPowerVoltage - minVoltage) / (maxVoltage - minVoltage);

LiPo-Entladung nicht linear, aber nah genug für Schätzung der Restlaufzeit via fractionalVoltage.

Kommunikation an Nutzer: Alphanumerisches Display möglich, nächster Abschnitt loggt auf SD-Karte. Aber oft Overkill.

Einfacher: RGB-LED, Farbe = Akkustand:

• Grün → > 50 %
• Gelb → 20–50 %
• Rot → < 20 % → Laden!

Umsetzung: RGB-LED (Common Anode) + 2× 1kΩ Widerstände zum Schaltplan hinzufügen, Code in arduinoPowerMonitor() ergänzen.

Hinweis: In der Praxis nutze ich 3,3 V für LEDs.

Hinweis: Messspannung kann stark „osczillieren“ (Gründe unklar). Nahe Farbwechselgrenzen flackert LED hin/her – nervig. Abhilfe: 0,1 µF Kondensator zwischen Analogpin A0 und GND.

Breadboard-Layout zeigt nicht Akku/Arduino. Sketch arduino_2_voltage_led implementiert Ein/Aus + LED-Spannungsanzeige. Code setzt Grün/Rot auf LOW für AN, HIGH für AUS.

Debug: Serial-Aufrufe im Code einkommentieren → Serial Monitor in IDE → echte und relative Akkuspannung sehen. Erster Messwert oft fehlerhaft.

Akku-Spannung auf SD-Karte loggen

LED-Anzeige gut für portable Systeme, wo Details egal sind – nur „wann laden?“.

Bei autarken Sensorsystemen (z. B. Garten) möchte man Akkuspannung mit Sensordaten loggen → Stromverbrauch über Zeit nachvollziehen.

Hier: Adafruit Data Logging Shield → CSV-Datei auf SD-Karte mit Timestamps. Adafruit Guide zu SD- und RTC-Library vorher verstehen.

Schaltung unverändert – LED als Sofortfeedback behalten (optional).

Wichtig: Abschaltmeldung loggen → erkennen, ob gewollt oder Fehler. Spannungsmonitoring: Bei Unterschreitung Mindestspannung sauber herunterfahren, Meldung davor loggen.

Sketch: arduino_3_voltage_logging. Enthält Hilfsroutinen für formatierte Timestamps, Hack: rote LED blinkt bei fehlender SD-Karte (passiert mir ständig).

Gesamter Stapel: Arduino UNO + Data Logging Shield + PowerBoost Shield + Breadboard:

Spannungsdaten

Akku-Spannung über ~20 Stunden – allmählicher Abfall. Nicht perfekt linear, aber für Restkapazitätsschätzung ausreichend.

0,1 µF Kondensator an A0 gegen GND hilft stark: Violette Kurve (mit Kondensator) vs. Blau (ohne) – deutlich geglättet.

Umweltdaten auf SD-Karte loggen

Nächste Erweiterung: Autarker Umweltsensor für Garten – Temperatur, Bodenfeuchte, etc.

Arduino in abgedichteter Box, unbeaufsichtigt für längere Zeit. Neben Akkuende: Feuchtigkeit im Gehäuse prüfen, Extreme Temperaturen vermeiden (Systemschaden).

Günstig & einfach: DHT22 Sensor (Temperatur + Luftfeuchte). Adafruit Tutorial.

In Beispielcode: Digitalpin 5 statt Pin 2 (Pin 2 für Power-Off-Button-Interrupt belegt).

Code: arduino_4_voltage_temp_humidity_logging. Nach Breadboard-Test auf Adafruit Proto Shield verlötet. DHT22 recht groß, aber billig. Alternativen: Breakouts von Adafruit, SparkFun.

Stromsparen in Arduino-Projekten

Nächste Stufe: Stromverbrauch senken, Akkulaufzeit verlängern.

Ausgangspunkt: Exzellentes Adafruit Tutorial „Low Power Datalogging“ von Tony DiCola.

Code

GitHub Repositories

• arduino_power
• lipopi
• pi_power