Raspberry Pi Pico: Stromversorgung prüfen

Es geht um die Frage, ob eine Stromversorgung für den Raspberry Pi Pico ausreichend ist. Dazu wäre es von Vorteil wenn man den Stromverbrauch des Aufbaus ermittelt und dann eine passende Stromversorgung auswählt.

Wenn es darum geht, ob eine Stromversorgung (Spannungsquelle) für ein Projekt mit dem Raspberry Pi Pico geeignet ist, dann ist meist die Strombelastbarkeit der Spannungsquelle der ausschlaggebende Punkt. Doch wie prüft man das?

Grundsätzlich gilt, die maximale Ausgangsleistung bzw. Strombelastbarkeit sollte großzügig dimensioniert sein. Die Strombelastbarkeit sollte mindestens 20 bis 30 Prozent über dem maximalen Strombedarf liegen, der im Betrieb auftreten kann. Wenn der Stromverbrauch im laufenden Betrieb 30 mA und in der Spitze 40 mA beträgt, dann sollte man in der Praxis mit 50 besser 60 mA Nennstrom rechnen. Und dass muss die Stromversorgung in Form eines Netzteils oder Batterie liefern können, damit typische Betriebs- und Umgebungsschwankungen locker abgefangen werden können und nicht die Stromversorgung zum Problem wird.

Programmcode für Raspberry Pi Pico (optional)

Damit die Messung mit einem Raspberry Pi Pico einigermaßen realistisch und aussagekräftig ist, sollte sie mit dem Programmcode gemacht werden, der auch tatsächlich zum Einsatz kommt.

Wenn man die Messung aber nur nachvollziehen und eine mögliche Stromversorgung grundsätzlich prüfen möchte, dann eignet sich dafür der folgende Programmcode, bei dem die Onboard-LED blinkt.

# Bibliotheken laden
import machine
import time

# Onboard-LED
led_onboard = machine.Pin('LED', machine.Pin.OUT, value=1)

# Hauptprogramm
while True:
    time.sleep(1)
    led_onboard.toggle()

Programmcode für Raspberry Pi Pico W (optional)

Damit die Messung mit einem Raspberry Pi Pico W einigermaßen realistisch und aussagekräftig ist, sollte sie mit dem Programmcode gemacht werden, der auch tatsächlich zum Einsatz kommt.

Wenn man die Messung aber nur nachvollziehen und eine mögliche Stromversorgung grundsätzlich prüfen möchte, dann eignet sich dafür der folgende Programmcode bei dem eine Verbindung zu einem WLAN hergestellt wird und anschließend die Onboard-LED blinkt.

Hinweis: WLAN-Name und WLAN-Passwort sind einzutragen.

# Bibliotheken laden
import machine
import time
import network

WLAN_NAME = 'wlan'
WLAN_PASSWORD = 'password'

# Onboard-LED
led_onboard = machine.Pin('LED', machine.Pin.OUT, value=1)

# WLAN-Verbindung herstellen
network.country('DE')
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect(WLAN_NAME, WLAN_PASSWORD)
while not wlan.isconnected() and wlan.status() >= 0:
    time.sleep(1)

# Hauptprogramm
while True:
    time.sleep(1)
    led_onboard.toggle()

Messaufbau

Messaufbau mit Raspberry Pi Pico und Mini-Voltmeter zum Messen von VSYS

Der Messaufbau befindet sich auf einem Steckbrett, auf dem sich ein Raspberry Pi Pico und ein Mini-Voltmeter befinden. Mit dem Mini-Voltmeter misst man die Spannung der Spannungsquelle.

Steckbrett
Raspberry Pi Pico (RP2040) / Raspberry Pi Pico W (RP2040) / Raspberry Pi Pico 2 W (RP2350)
Mini-Voltmeter

Messungen

Vorher-Messung: Es geht darum herauszufinden, wie hoch die Spannung an der Spannungsquelle ohne Last ist.
Nachher-Messung: Es geht darum, herauszufinden, wie sich die Spannung an der Spannungsquelle unter Last verhält.

Beim Messen mit Last muss der Raspberry Pi Pico mit der Spannungsquelle verbunden werden:

GND der Spannungsquelle mit GND (z. B. Pin 38) vom Pico
+VCC der Spannungsquelle mit VSYS (Pin 39) vom Pico

Auswertung (Beispiele)

Bei der Auswertung geht es darum, die Differenz zwischen vorher (ohne Last) und nachher (mit Last) zu beurteilen. Der Unterschied sollte im Optimalfall nur wenige Millivolt betragen.

Szenario 1: Raspberry Pi Pico 2 an USB-Powerbank

Vorher: 5,17 Volt (stabil)
Nachher: 5,17 Volt (stabil)

Die gemessene Spannung mit Last hat auf die Spannungsquelle keinen Einfluss. Das ist optimal und im laufenden Betrieb wird es mit dieser Spannungsquelle als Stromversorgung keine Probleme geben

Szenario 2: Raspberry Pi Pico 2 an 3 x 1,5-Volt-Batterien

Vorher: 4,37 Volt (stabil)
Nachher: 4,22 Volt (stabil)

Die gemessene Spannung mit Last weist nur eine kleine Differenz zur Spannung ohne Last auf. Das ist in Ordnung und wird im laufenden Betrieb keine Probleme verursachen.

Szenario 3: Raspberry Pi Pico W an USB-Powerbank

Vorher: 5,17 Volt (stabil)
Nachher: 5,07 Volt, dann 5,12 Volt (stabil)

Die gemessenen Spannungen ohne und mit Last weisen nur eine kleine Differenz auf. Das ist in Ordnung und wird im laufenden Betrieb keine Probleme verursachen.

Szenario 4: Raspberry Pi Pico W an 3 x 1,5-Volt-Batterien

Vorher: 4,32 Volt
Nachher: 4,05 Volt, dann 4,15 Volt (leicht schwankend)

Die gemessenen Spannungen ohne und mit Last weisen am Anfang schon eine erhebliche Differenz auf. Da die Spannung im laufenden Betrieb leicht schwankt, hat die Stromentnahme einen gewissen Einfluss auf die Spannung, was auf eine schlechte Strombelastbarkeit hindeutet. Das ist vermutlich noch kein Problem. Viel mehr Strom darf man aber vermutlich nicht entnehmen.

Stromverbrauch messen

Wenn man sich mit dem Stromverbrauch des Raspberry Pi Pico befassen muss, dann kommt man um das Messen mit einem Messgerät nicht herum. Das richtige Messen des Stromverbrauchs ist essentiell, um über die Stromversorgung entscheiden und diese auswählen zu können.

Raspberry Pi Pico: Stromverbrauch messen

Überwachen der Versorgungsspannung an VSYS

Beim Mikrocontroller-Board Raspberry Pi Pico ist der ADC 3 (GPIO 29) intern über einen Spannungsteiler mit VSYS (Pin 39) verbunden. Da bietet es sich regelrecht an, die Versorgungsspannung an VSYS zu messen. Aber, ein korrektes Ergebnis zu bekommen ist nicht so ganz einfach, wie man sich das vielleicht denkt.

Raspberry Pi Pico: VSYS mit ADC messen

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