Garmin edge: opladen via achterkant

[Kapitein Bosui]

Naar aanleiding van een discussie uit dit topic:een oplader voor (nieuwere) Garmin fietscomputers via de 5 contactjes aan de achterkant ipv via een USB snoertje:

Ik heb sinds kort ook een Garmin en wil deze ook via de pinnen aan de achterkant opladen tijdens het fietsen. Die power-mount vind ik persoonlijk asociaal duur (en niet de juiste voor voor een VM stuur), dus ben er nu zelf een aan het ontwerpen: twee pogo-pinnen, een 12-5V dcdc converter en een 3D-print mount zou moeten werken. Materiaalkosten ruim onder de 10 euro. 

Nu ben ik wel benieuwd of iemand anders ook al zoiets ontworpen heeft voor een velomobiel?

Context:
Garmin verkoopt erg dure mounts en power packs waarmee je Garmin kan opladen via de contactjes aan de achterkant. Nu ik altijd 12V beschikbaar heb in mijn Quest, wil ik mijn Garmin ook aan de oplader kunnen hangen zonder een USB snoertje. Dat gaat tijdens het fietsen trillen en na een paar jaar zou het zomaar kunnen dat de USB-poort van het printplaatje binnenin de Garmin loskomt, of in ieder geval een of meerdere pinnen. Dat zou zonde zijn.


Dan maar zelf maken, mijn korte analyse tot nu toe:

Iemand heeft een kapotte power pack geopend en foto's van gemaakt. Verder heb ik dit project gevonden. Ik heb al een aantal onderdelen (pogo pins en dcdc converter) thuis liggen. 

Binnenkort moet ik eens tijd vinden om de foto's goed te reverse engineeren om te kijken of ik veilig iets kan maken. Zomaar 5V op een van de pinnen zetten ben ik nog wat huiverig voor. Het project hierboven gebruikt de middelste pin niet. Nu zie ik dat deze op de power pack wel gebruikt wordt: hier zit deze via diode aan GND, maar ook via een 1k weerstand en een seriediode aan GND zit. Tussen de 1k en de diode gaat of komt er een controlesignaal van of naar, van de elektronica op deze printplaat (vermoed ik). Mijn eerste gedachte is dat deze twee diode's ESD beveiliging zijn. Stel dat de Garmin zelf een van de 4 buitenste pinnen (zeg 5V) aan de middelste pin zet, kan dit na de weerstand gedetecteerd worden door de power pack: "Kijk, er is een apparaat aangesloten, nu mag je 5V op een of twee pinnen zetten om deze op te laden".
Is de weerstand een stroombegrenzer? Of detecteert de Power Pack dat er een apparaat aangesloten is die de middelste pin verbind naar GND? Hierdoor zou er een (bij 5V signaal van de power-pack) een 5mA stroom lopen door de middelste pin en daarmee de 5V op 2 van de 4 buitenste pinnen schakelt. Dit zou dan een soort kortsluitbeveiliging indien er geen apparaat op gekoppeld is, zodat een losse sleutelbos en een powerpack in een rugzak geen explosief worden?

Enfin, de reverse-engineering is nog niet klaar, maar ik vind dit wel een interessant project.

Edit: mocht er iemand hier zijn met een (defecte) power mount of (defecte) power pack die die wilt opofferen: ik zou graag wat willen meten op de pinnen en op de printplaat om dit nog beter te begrijpen. Het project hierboven zegt dat twee pinnen met 0 en 5V verbinden lijkt te werken, maar op een lage stroom. Ik vermoed dat de middelste pin een hoge oplaadstroom kan schakelen, maar uit de foto's is het mij nog niet direct duidelijk hoe die dat doet. Misschien is het zo simpel als een weerstandje ergens plaatsen, maar dat weet ik nog niet zeker. En ik zou graag de magische rook binnen in de net nieuwe Garmin willen laten zitten.

[Arend-Jan]

Tof project!
Ik heb nog wel pogopinnen liggen, als je weet wat de goede pinout is hoor ik het graag, ik zou ook wel een betaalbare powermount willen printen

[Kapitein Bosui]

Aardig idee, zal het daar volgen. Gebruik zelf een USB kabel om tijdens het rijden de Edge bij te kunnen laden. Maar de 1040 doet het zo lang op een lading dat dat zelden nodig is.

Het komt bij mij niet zelden voor dat ik ga fietsen en erachter kom dat de fietscomputer nog maar 5% batterij over heeft.. Bijladen is iets wat ik best vaak vergeet   Nog een reden waarom ik dit systeem aan het ontwerpen ben.

Tof project!
Ik heb nog wel pogopinnen liggen, als je weet wat de goede pinout is hoor ik het graag, ik zou ook wel een betaalbare powermount willen printen

Mocht je iets moois kunnen ontwerpen qua 3D print wat past op het midden van een stuur ben ik ook erg geïnteresseerd, mijn 3D print vaardigheden zijn nog niet zo heel gevorderd (ongeveer 0 nog  )
Mijn idee is om niet puur twee pogo-pinnen aan de boordaccu te koppelen, maar ook nog een mini anti-kortsluit / aan/uit  en overspanning beveiliging ertussen te zetten. Een klein printplaatje van zeg 20x20mm met een dikte inc onderdelen van 4mm zou hiervoor ruim voldoende moeten zijn. 't Zou zonde zijn als er opeens 12V op een dure Garmin komt, want ik weet niet welke beveiliging er in het toestel zelf ingebouwd is.

[Hoekie]

Inspiratie voor de powered mount kreeg ik in deze thread
https://www.emtbforums.com/threads/sram-...474/page-2

It's a bit of a custom hodgepodge. So I had to Dremel out the center of the K-edge mount to make room for the 3d printed pogo pin holder and then purchased the garmin power pack mount. Garmin does now sell an off the shelf solution for this part though.

Bij de linker pogo pin staat een +.


De Garmin Edge powered mount krijg ik straks binnen om te kijken of een andere mount mogelijk is.
Dan bepaal ik of ik 'm hou of retourneer en ik het via een 3D print oplossing wil doen. Heb er geen haast mee.

Edit: als ik de power mount binnen heb kan ik kijken of ik materiaal heb om te testen. Ik heb geen multimeter.
Waar bij mij de vraagteken is: als je een Edge 180 graden in de mount op de foto hierboven doet, zou plus min worden en min plus. Toch?
Of een Edge kan bij hem op maar 1 stand in die mount.

[Hardloper]

Zou het kunnen zijn dat de stroom kabels redunant zijn uitgevoerd:

Wire Color Wire Function
Red Power
Yellow Power
Blue Ground
Black Ground

Nog verder gekeken:

Het maken van je eigen power mount is mogelijk, en hier zijn printbare patronen voor. Je kunt DIY Info vinden hier https://www.thingiverse.com/thing:4806657 en afdrukbare bestanden hier https://www.printables.com/model/136674-...-usb-mount

[Hoekie]

Zou het kunnen zijn dat de stroom kabels redunant zijn uitgevoerd:

Wire Color Wire Function
Red Power
Yellow Power
Blue Ground
Black Ground

Klopt. Alleen met welke pogo pins komt dat overeen?

[Arend-Jan]

Dat zie je op die Thingiverse en Printables pagina's
Die eerste had ik ook net gevonden

[Kapitein Bosui]

Qua pinout: het maakt geen klap uit (is mijn hele sterke vermoeden):

Bron

Linksboven is GND (0V) en rechtsonder is verbonden met een positieve spanning. In dit (powerpack) geval is dit 5.07V. Eigenlijk 5.07-0.02=5.05V, want bij 775mA is er over de stroommeetweerstand van 25mOhm een spanningsval van ~20mV. Een klein beetje reverse engineeren zegt me dat dit komt door een ACT2804, een batterij laad- en ontlaad IC wat ervoor zorgt dat de interne batterij in de power pack opgeladen kan worden door USB. Verder is het een boost converter die de variabele spanning van de batterij naar 5.07V brengt en via een paar componenten, zoals een stroommeetweerstand en een zekering (denk ik) naar de pad rechtsonder brengt. Mocht iemand het interessant vinden kan ik de rest van dit circuit ook uitleggen, maar dan zou ik het van mijn aantekeningen eerst even moeten overtekenen op de PC. Zit best wel leuk in elkaar, voor wat ik van de foto's alleen al heb kunnen ontdekken

Aangezien je de powerpack inderdaad 180 graden kan draaien en Garmin weet dat er gebruikers zijn die dit zullen doen, moeten ze in de fietscomputers zelf wel een reverse polarity beveiliging hebben ingebouwd. Het kan al heel simpel met een diode, of met 4 diodes in een brugschakeling zodat intern de positieve en negatieve voedingslijn altijd op de juiste plek komen, onafhankelijk van hoe men de power pack, of wat wij willen: een externe mount, aansluit.

De ingangsspanning moet inderdaad tegen de 5V zijn, lees ik nu op Garmin's eigen website. Het lijkt alsof de Edge een stroom van 775mA vraagt.

• Ingangsvermogen: 4-14V, 1A max.
  
  
• Uitgangsvermogen: 5V, 775mA max.
  

Dat laatste wordt echter wel weerlegd door iemand die zelf eentje heeft ontworpen, zie de link van Hoekie

The connection to the Garmin via the power mount pins seems to restrict the current taken to 0.5A,

Eerst wilde ik kijken of ik het snel opladen ook kon realiseren maar -500 of 775mA is niet een heel groot verschil, en -meestal als ik de Edge wil opladen tijdens het fietsen ben ik toch lang onderweg, dan maakt de snelheid minder uit.

Conclusie: linksboven en rechtsonder kunnen naar wens aangesloten worden op 0V en 5.0V. ik kan niet aansprakelijk gesteld worden voor een kapotte Garmin

---

Klopt. Alleen met welke pogo pins komt dat overeen?

Mijn vermoeden is dat alleen misschien de 0V overeen komt met twee diagonale pogo pins, maar de positieve spanning niet. Zie het citaat van Garmin hierboven: deze mount accepteert een ingangsspanning van 4 tot 14 V, en genereert een uitgangsspanning van 5V. Als er dus geen USB stekker aan zit, zit er een buck-boost converter oid in verwerkt, om de spanning van die 4 tot 14 naar 5V te maken.
Reden: ze kunnen ook aangesloten worden op E-bike systemen van onder andere Bosch, en die werken met een hogere spanning dan 5V.

Maar je zou kunnen meten of er ergens een lage weerstand is tussen de blauw/zwarte draden en twee diagonale pogo pinnen, om deze vraag te beantwoorden.
Al gaat mijn analyse van deze post nog steeds op: ik ben overtuigd nu dat het niet uitmaakt hoe je 'm aansluit, als je maar linksboven en rechtsonder aansluit op 0V en 5V.

[Kapitein Bosui]

Korte update:
Net in 5 minuten zo'n 2% batterij kunnen bijladen (van 52 naar 54%). Dit met een stroom van ongeveer 450mA. Van leeg naar vol zou dit, als ik dit extrapoleer, 4 uur en 10 minuten moeten duren, onder de aanname dat dit een linear verband is.

Setup: Vanaf de achterkant gezien heb ik 0V op de rechsbovenpin en 5V op de linksonder pin gezet (spiegelbeeld van de post hierboven, waar ik keek naar de printplaat van de power pack, gezien alsof je dwars door het scherm van de Edge kijkt.
De eerste 3 seconden wordt er geladen met ongeveer 350 mA, waarna het automatisch omhoog gaat naar 450 en dat daar nu lijkt te blijven.
Plaatje (fotoshop van een stockfoto): 

Mijn hypothese van de reverse polarity beveiliging (niet echt beveiliging, maar een bruggelijkrichter om de zorgen dat het niet uitmaakt hoe je de spanning aanbied aan de Edge, dat deze intern altijd aan de juiste pinnen aangeboden worden) lijkt ook te kloppen: ik meet met een multimeter op diodestand een diode met spanningsval van 595mV tussen de middelste pin en pin 3 (rechtsboven in deze setup, waar ik later 0V op zette) en tussen de middelste pin en pin 2 (linksonder, 5V later) dezelfde spanningsval. Zit in het logische bereik voor dit soort onderdelen. Ik vermoed nu dat de middelste pin de daadwerkelijke ground pin van de Edge is. Als ik nu kijk naar de print van de battery pack, gok ik dat deze pas 5V op de pin rechtsonder zet (en dus de 5V aan de Edge aanbied) wanneer de middelste pin aan ground wordt verbonden in de Edge. Hiermee loopt er een stroom van V(=5V?)/1000 ohm =5mA waarschijnlijk door de weerstand op dat printje, wat gedetecteerd kan worden door de laad IC ACT2804 in de power pack. Hierdoor zal er dus alleen maar 5V op de pinnen komen wanneer er een Edge gemonteerd zit. Nog niet alles in dit stukje tekst is 100% logisch voor me nog echter, kost nog wat meer uitzoekwerk. 
Ik vermoed dat er nog twee diodes zullen zijn tussen deze twee voedingspinnen naar de daadwerkelijke Vin pin in de Edge, maar omdat deze niet aan de buitenkant beschikbaar lijkt te zijn, kan ik deze niet meten.

Ik heb thuis nog een adaptor waarmee ik de spanning en stroom van een USB snoertje kan aflezen: hiermee kan ik kijken wat de nominale oplaadstroom via USB is. Ik heb dit apparaat nog niet zo heel lang, voor anderen met een Edge 840: hoe lang duurt het meestal om deze op te laden van 0 tot 100%?

Wordt vervolgd.

[Hardloper]

Mijn 1040 kostte laatst 2,5 uur ofzo van 20 naar 80%.
Ik verwacht trouwens dat het opladen niet lineair gebeurd.
Ik heb ergens weleens gelezen dat in het begin sneller gaat, dan naar het einde toe.

[Boyd Maduro]

Ik neem aan dat je gewoon 5V PSU erop zet en dat dan meet ipv via een USB kabeltje maar mocht je dat toch wel doen: hou er rekening mee dat je een weerstand in je kabel moet plaatsen om meer dan 500mA uit een usb-poort te kunnen trekken.

[Arend-Jan]

Natuurlijk gaat het laatste deel van het opladen langzamer, dat gaat bij iedere lithium-ion/lipo/lifepo4 zo, omdat je deze absoluut niet tot een te hoge spanning wil opladen. Daarom wordt als je de eindspanning nadert de stroom geleidelijk afgebouwd. Een deftige lader schakelt dan van CC (constant current, voor 'bulk charge') naar CV (constant voltage, voor 'absorbtion').

Mooi werk @Kapitein Bosui!
Heb je na je uitzoekwerk enig idee waar het andere diagonale setje voor is?
Dat moet dan haast wel voor seriële data zijn, right?
Jammer/lastig, want dan moeten we geen +5 volt aanbieden op die eerste diagonale set tijdens het indraaien van de Edge op de mount.

Misschien dat Garmin's eigen Powermount daarom geen Quarter Turn is, maar een bedienbaar hendeltje heeft voor de vergrendeling, waarbij de ring draait (en niet de Edge t.o.v de mount-met-pogo's)?

In principe kan je nog steeds veilig indraaien, maar dan slechts in 1 draairichting, zodat je niet eerst de andere pinnen tegenkomt. Dat is vragen om problemen, natuurlijk. Dat gaat en keer fout, of vraagt dan om een grotere mount die fysiek maar 1 draairichting toestaat.

[Kapitein Bosui]

Natuurlijk gaat het laatste deel van het opladen langzamer, dat gaat bij iedere lithium-ion/lipo/lifepo4 zo, omdat je deze absoluut niet tot een te hoge spanning wil opladen. Daarom wordt als je de eindspanning nadert de stroom geleidelijk afgebouwd. Een deftige lader schakelt dan van CC (constant current, voor 'bulk charge') naar CV (constant voltage, voor 'absorbtion').

Klopt als een bus. Maar de Edge computers zijn slim: ik verwacht persoonlijk dat de 0-100% indicator rekening houdt met het feit dat de lading in de batterij niet linear toeneemt met tijd. Garmin zal vast een model hebben ingebouwd die een batterijpercentage geeft wat zo goed als mogelijk linear met tijd toeneemt, ook al is de gevraagde stroom in eerste instantie constant en later in de oplaadfase niet meer. 0% zal ook niet overeenkomen met een complete lege batterij, want dan kan je 'm weggooien, eenzelfde verhaal voor 100%.

Mooi werk @Kapitein Bosui!
Heb je na je uitzoekwerk enig idee waar het andere diagonale setje voor is?
Dat moet dan haast wel voor seriële data zijn, right?
Jammer/lastig, want dan moeten we geen +5 volt aanbieden op die eerste diagonale set tijdens het indraaien van de Edge op de mount.

Wat ik heb ontdekt:
5V toepassen op de andere diagonale pinnen sloopt de Edge niet. Dit was een minder handige zet, want ik was verward met het spiegelbeeld en zette 5V op de andere twee diagonale pinnen.  De edge gaf geen scherm dat er werd opgeladen, maar verder gebeurde er niks.
Ik heb een lijstje gemaakt met een diodemeting tussen álle pinnen, maar die moet ik nog analyseren, ben nog niet zeker of en hoeveel nuttige info ik daaruit kan halen. 
Wat betreft het voorkomen dat er 5V en 0V op deze twee diagonale pinnen komt te staan: de andere DIY projecten hierboven zorgen ook niet dat dit niet gebeurt. Ik vermoed niet dat er echt schade zal ontstaan. Het is wel netjes om dat wel te doen.

Wat ik wel kan doen is eenzelfde soort beveiliging ontwerpen als de power pack doet: Via een 1k weerstand 5V op de middelste pin aanbieden. Wanneer deze pin op de garmin is aangesloten, staat er 5V op, maar wanneer de andere twee pinnen óók zijn aangesloten, zal de middelste pin via een interne diode naar 0V via één diagonale pin(idealiter, maar een diode spanningsval van 595mV zorgt dat dit niet lager dan dat komt) . Deze 595mV is genoeg om een P-MOSFET te schakelen die eerst de 5V tegenield, maar nu toestaat op de andere diagonale pin. Samen met de 0V op de eerste diagonale pin. Een beetje zoals dit , waar je de schakelaar kan omzetten om de verbinding tussen de twee diagonale pinnen te 'simuleren'. Eerste idee dit. Misschien wat overengineerd.. Let wel dat ik hier niet alle mogelijke componenten kan simuleren, maar dit is wel een makkelijke tool om snel wat schema's te tekenen en te delen. Waar er nu 4.08V komt, is ook intern in de Garmin, waar ik niet weet welke onderdelen precies gebruikt worden 

Op de powerpack lijken de twee andere diagonale pinenn niet direct met iets verbonden te zijn. Echter, zijn niet alle via's (gaten in de printplaat waardoor sporen van de bovenste laag naar de binnenste en onderste lagen kunnen gaan) zichtbaar. Misschien is het toch ergens mee verbonden. Ik heb de maker van de foto's gevraagd of hij wat voor me kan doormeten als bevestiging. Immers: de powerpack en de powermount geven allebei een LEDje met een andere kleur, afhankelijk van of er een apparaat gekoppeld is. Verder zijn op de powerpack twee I2C signalen in ieder geval verbonden met íets, maar ik kan niet zien waarmee nog. Mogelijk zijn deze twee communicatiepinnen wel verbonden.
Als ik thuis tij dheb ga ik kijken of ik een tijdelijke mount kan knutselen met 5 pogopinnen (of een collega kan vragen of die iets voor me wilt printen): als ik dan 5V aanbied op de twee powerpinnen wil ik kijken met de oscilloscoop of ik data zie binnenkomen op de andere twee pinnen.

Misschien dat Garmin's eigen Powermount daarom geen Quarter Turn is, maar een bedienbaar hendeltje heeft voor de vergrendeling, waarbij de ring draait (en niet de Edge t.o.v de mount-met-pogo's)?

Ik zie dat zowel de PowerMount als de Power Pack inderdaad zo'n hendeltje hebben

In principe kan je nog steeds veilig indraaien, maar dan slechts in 1 draairichting, zodat je niet eerst de andere pinnen tegenkomt. Dat is vragen om problemen, natuurlijk. Dat gaat en keer fout, of vraagt dan om een grotere mount die fysiek maar 1 draairichting toestaat.

Ik weet dat de Wahoo (de fietscomputer waar ik de laatste 5 jaar mee reed totdat die een millenium bug kreeg ) maar op één manier ingedraaid kan worden. Volgens mij is dat voornamelijk door de mount op het apparaat zelf zo. Op mijn Garmin zit de bevestiging achterop het apparaat met 2 schroefjes vast. Is er iets te ontwerpen wat als vervanging daarvoor kan dienen en het fysiek onmogelijk maakt om op twee manieren in te draaien?