Ich möchte mit einem ATtiny85 nach ungefähr acht Stunden wiederkehrend ein Licht (ab)schalten und dachte daran, dafür einen Uhrenquarz zu verwenden. Bei 32 kHz und 10 ppm[1] läge die Abweichung bei rund 30 Sekunden pro Monat, also ungefähr eine Sekunde pro Tag, das ist ausreichend. Gefunden habe ich einen TC38: https://www.reichelt.de/mini-uhrenquarz-32-768-khz-10-ppm-3x8-mm-tc38-0-032768-p1089.html?&nbc=1 Laut Datenblatt liegt die Lastkapazität (dort "Belastungskapazität") bei 10 pF. Ich weiß aber nicht, welche Kapazität ich für die beiden Keramikkondensatoren benötige. Im Datenblatt des ATTiny85[2] ist auf S. 29 von 16 pF und von 6 pF für die Pins Xtal1 respektive Xtal2 die Rede (= 22 pF). Ist damit die Kapazität dieser beiden Pins gemeint? Die Streukapazität der Leiterbahn, normale doppelseitige Lochrasterplatine, selbst kann ich nur grob mit 5 pF abschätzen, doch mit dieser Formel (ich weiß nicht, ob sie korrekt ist) bräuchte man im Prinzip überhaupt keine Kondensatoren mehr, weil die Lastkapazität des TC38 so niedrig ist: C1, C2 = 2 x 10 pF [CL] - (5 pF [CP] + 22 pF [CI]) = –7 pF --- [1] Laut Datenblatt liegt die Frequenztoleranz bei 10 ppm, auf der Website stehen 20 ppm. [2] https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-2586-avr-8-bit-microcontroller-attiny25-attiny45-attiny85_datasheet.pdf
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Erwin schrieb: > Ist damit die Kapazität dieser beiden Pins gemeint? Nein, das bezieht sich auf "Figure 6-5. Crystal Oscillator Connections". Erwin schrieb: > Die Streukapazität der Leiterbahn, normale doppelseitige > Lochrasterplatine, selbst kann ich nur grob mit 5 pF abschätzen Wie lang willst du denn die Leiterbahnen machen? Üblicherweise setzt man den Quarz (und die Kondensatoren) so nah wie möglich an die zugehörigen Portpins. Dann spielt die Kapazität der Leiterbahn praktisch keine Rolle. Erwin schrieb: > Laut Datenblatt liegt die Frequenztoleranz bei 10 ppm, auf der > Website stehen 20 ppm. Dann hat es wohl der Praktikant falsch abgetippt. Da im 'Datenblatt' aber auch kein Hersteller genannt ist, kann dir Reichelt alles mögliche verkaufen...
Erwin schrieb: > [1] Laut Datenblatt liegt die Frequenztoleranz bei 10 ppm, auf der > Website stehen 20 ppm. Rick schrieb: > Da im 'Datenblatt' aber auch kein Hersteller genannt ist, > kann dir Reichelt alles mögliche verkaufen... Reichelt kann dir auch einen verkaufen, bei dem der Hersteller bekannt ist: https://www.reichelt.de/uhrenquarz-metallgehaeuse-2x2x6mm-7pf-32-768-ms1v-7-p85042.html?&nbc=1 Den gibt es wahlweise auch mit 6, 10 oder 12.5pF. Außerdem steht im ATtiny Datenblatt "The Low-frequency Crystal Oscillator provides an internal load capacitance, see Table 6-11 at each TOSC pin.". Demnach brauchst du garkeine externen Kondensatoren. Abgesehen davon ist das in deiner Anwendung vollkommen egal, weil du den Fehler per Software ausgleichen kannst. Bei 8 Stunden macht 1 Sekunde 35ppm aus. Zusammen mit dem Timer kannst du wahrscheinlich auf 1ppm abgleichen. Was aber ziemlich sinnlos ist, wenn das Gerät im Freien betrieben wird. Bei -10°C kommen 40ppm Fehler dazu, bei 0°C immer noch 20ppm, bei jedem Uhrenquarz. Also nicht übertreiben...
Es gibt noch eine Möglichkeit: DS3231 (ohne "M"). Drin ist schon Quarz und auch Temperaturausgleich. Kostet zwar ein paar Euro mehr, aber für ein Stück sollte das nicht von Bedeutung sein. ATtiny kann dann auch intern getaktet werden. Pins werden damit leider nicht gespart: statt 2x XTAL braucht man dann SCL und SDA. Möglicherweise auch INT. Dafür aber kein Problem mit Uhren-Quarz (das ist ein Lotto-Spiel) und Kondensatoren. Als Bonus kann man auch Temperatur ablesen (zwar nur so ungefähr). https://www.mouser.de/ProductDetail/Analog-Devices-Maxim-Integrated/DS3231SN?qs=1eQvB6Dk1vhUlr8%2FOrV0Fw%3D%3D
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Bauform B. schrieb: > Was aber ziemlich sinnlos ist, wenn das Gerät im Freien betrieben wird. > Bei -10°C kommen 40ppm Fehler dazu, bei 0°C immer noch 20ppm, bei jedem > Uhrenquarz. Wenn die Stromaufnahme nicht das Problem ist, könnte man einen Quarz mit besserem TC im Bereich >= 4 MHz verwenden. > Also nicht übertreiben... So ist es! Alternativ passt man sich die Kondensatoren an - Trimmer verwenden oder parallel dazu löten. Maxim B. schrieb: > Kostet zwar ein paar Euro mehr, Viel zu teuer ;-)
Erster Tipp: Es gibt (gab?) fertige ICS mit Pufferakku. Die haben den Vorteil, dass sie jahrelang laufen, ohne dass sie durch die Betriebsspannng des Geräts beeinflusst werden. andre Maßnahmen: Einfach einlöten, aber Platz für die SMD-Cs vorsehen. Bei Bedarf (schlechtes Anschwingen, zu große Abweichung)die Cs nachbestücken. Wenn der Oszillator nicht anschwingt, bei vielen Kontrollern lassen sich interne Cs dazuprogrammieren oder auch die Schwingfreudigkeit verstellen (siehe Datenblatt). Eine Frequenzabweichung lässt sich nahezu beliebig per Software korrigieren, siehe <die genaue Uhrzeit> Mi N. schrieb: > So ist es! Alternativ passt man sich die Kondensatoren an - Trimmer > verwenden oder parallel dazu löten. Auf keinen Fall Trimmer (sauteuer, anfällig für Feuchte oder Verschmutzung), Software ist wesentlich besser.
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Wers noch genauer haben will, misst die Betriebstemperatur und korrigiert per Software die temperaturabhängige Frequenzänderung.
Peter R. schrieb: > Wers noch genauer haben will, misst die Betriebstemperatur und > korrigiert per Software die temperaturabhängige Frequenzänderung. Oder man nimmt einfach einen TCXO.
Mi N. schrieb: > Wenn die Stromaufnahme nicht das Problem ist, könnte man einen Quarz mit > besserem TC im Bereich >= 4 MHz verwenden. Peter R. schrieb: > Wers noch genauer haben will, misst die Betriebstemperatur und > korrigiert per Software die temperaturabhängige Frequenzänderung. H. H. schrieb: > Oder man nimmt einfach einen TCXO. Und hier die eigentliche Anfrage: Erwin schrieb: > Ich möchte mit einem ATtiny85 nach ungefähr acht Stunden wiederkehrend > ein Licht (ab)schalten ;-)
Norbert schrieb: > Und hier die eigentliche Anfrage: > > Erwin schrieb: >> Ich möchte mit einem ATtiny85 nach ungefähr acht Stunden wiederkehrend >> ein Licht (ab)schalten > > ;-) Also doch ein Cäsium-Normal.
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H. H. schrieb: > Peter R. schrieb: >> Wers noch genauer haben will, misst die Betriebstemperatur und >> korrigiert per Software die temperaturabhängige Frequenzänderung. > > Oder man nimmt einfach einen TCXO. TCXOs können sehr genau sein, ich habe erst vor kurzem einen Test über mehr als 6 Monate laufen lassen (die obige Grafik ist für 25°C und beginnt erst 2 Wochen nach dem Start) Beitrag "Re: Anschluss TCXO"
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Erwin schrieb: > Im Datenblatt des ATTiny85[2] ist auf S. 29 von 16 pF und von 6 pF für > die Pins Xtal1 respektive Xtal2 die Rede (= 22 pF). Trugschluss. Die sind in Reihe, macht also reichlich 4 pF Last durch die Pins. > Ist damit die > Kapazität dieser beiden Pins gemeint? So würde ich das lesen. Ich würde das an deiner Stelle einfach ausprobieren. Wenn die obige Rechnung stimmt, sollte dein 10-pF-Quarz mit weiteren 2 x 10 pF an den Pins halbwegs genau werden. Wenn du genauer werden willst, kannst du einen der beiden Cs als Trimmer ausführen, aber eleganter ist es natürlich, die Abweichung in Software zu korrigieren.
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Peter R. schrieb: > Auf keinen Fall Trimmer (sauteuer, anfällig für Feuchte oder > Verschmutzung), Software ist wesentlich besser. Daß das ein bißchen schräg ist, merkst Du hoffentlich selber. https://www.pollin.de/p/trimm-kondensator-240269 Blaue im 7,5 mm Raster hätte ich auch zu verschenken. Angesichts der unbekannten (geringen?) Anforderungen des TO wird garkein Abgleich notwendig sein. Allein wäre interessant, warum er einen Uhrenquarz verwenden möchte. Sonst kann er jeden beliebigen Quarz <= 20 MHz mit noch so 'krummer' Frequenz aus der Kiste nehmen.
Mi N. schrieb: > Allein wäre interessant, warum er einen Uhrenquarz verwenden möchte. Die Teile sind von Haus aus typischerweise deutlich genauer spezifiziert als "Feld-, Wald- und Wiesen"-Quarze.
Bauform B. schrieb: > Reichelt kann dir auch einen verkaufen, bei dem der Hersteller bekannt > ist: > > https://www.reichelt.de/uhrenquarz-metallgehaeuse-2x2x6mm-7pf-32-768-ms1v-7-p85042.html?&nbc=1 Und der ist sogar noch günstiger, vielen Dank!
Peter R. schrieb: > Auf keinen Fall Trimmer (sauteuer, anfällig für Feuchte oder > Verschmutzung), Software ist wesentlich besser. Man kann auch 2 Adern vom gut™ verdrillten 0.3 mm CuL nehmen, und passend kuerzen. Trifft man damit die Zielfreqeunz, kann man sich jeden Softwareabgleich sparen. Braucht aber die passende Messtechnik...
Natürlich hab ich mich ein bisschen vertan, was den Anspruch an Genauigkeit angeht: bei einer Aktion alle 8 Stunden dürfte selbst eine Minutenabweichung ohne Belang sein: tut mir leid. Mi N. schrieb: > Allein wäre interessant, warum er einen > Uhrenquarz verwenden möchte Einige Kontrollertypen haben einen extra Oszillator für den zusätzlichen Betrieb eines Uhrenquarzes der dann besonders niedrigem Stromverbrauch des Kontrollers während der Wartezeiten ermöglicht.
Peter R. schrieb: > ... tut mir leid. Das macht doch nix. Wer sich mit mehr als 1 ppm zufrieden gibt, ist selbst schuld. :)
Peter R. schrieb: > Einige Kontrollertypen haben einen extra Oszillator für den zusätzlichen > Betrieb eines Uhrenquarzes der dann besonders niedrigem Stromverbrauch > des Kontrollers während der Wartezeiten ermöglicht. Das ist alles bekannt, nur der TO äußert sich dazu nicht. Soll uns ja auch egal sein.
Moin, Falls Du diese Appnote noch nicht kennst, ist hier ein Link: https://www.mikrocontroller.net/attachment/56130/AVR042.pdf Was Bestimmung von den Quarz Cs betrifft, halte ich mich meist einfach halber an CL1 = CL2 = 2 ( CL - C[Schaltung] ) Deine Annahme an 5pF Schaltkapazität ist wahrscheinlich zu pessimistisch. Ich würde da eher zwischen 2-3pF schätzen. In LP Schaltungen habe ich diesen Bereich typisch aktuell gemessen. Bei angegebenen CL = 10pF würde ich es so berechnen und gut ist. Wenn es wirklich bestmöglich genau sein soll, dann mach einen Trimmer an CL1 dran und stelle es ein. Meist wirst Du ohnehin herunter einstellen müssen. Wenn nicht verkleinere das C parallel zum Trimmer ein bisschen. Es ist übrigens besser die Cs nahe an den uC Oszi-Pins anzuordnen und den Quarz danach, weil die Oszillatorströme in den Cs viel höher sind als durch den Quarz. Es ist m.M.n. ungünstiger den Quarz vor den Cs anzuordnen. Die Lastkondensatoren auf kürzmöglichsten Weg mit dem nächstgelegenen Vss verbinden. Die Verbindungen zwischen den Last-Cs so nahe wie möglich und direkt anordnen nach Möglichkeit. An diesen Uhrenoszillatoren ist Meßtechnik ein besonderer Erwähnung wert. Ohne Ultra Niedrigen Tastköpfe (<1pF) mist man da meist Mist oder stört den Oszi bis zum Absterben. Wenn die Frequenz gemessen werden soll, dann ist es besser das durch einen internen uC Puffer zu machen. Vielfach kann man den uC so konfigurieren, daß man da extern herankommmt. Ich würde da einen Pin so programmieren, daß da ein durch 32768 geteiltes 1s Taktsignal herauskommt. Wer einen reziproken Zähler hat, misst besser den Sekundentakt mit sehr hoher Auflösung. Beim PM6666 Zähler, z.B. kann man da mit 1E-8 Auflösung in kurzer Zeit genau messen. Jeder ppm Beiwert entspricht dann ungefähr +/- 32s/a Abweichung. Das ist dann sehr bequem zur Abschätzung. Ferner muß berücksichtigt werden, daß diese Art Quarze einen stark negativen parabolischen Temperaturbeiwert haben. Im Extremfall sind da bis zu -200ppm Abweichung möglich. Bei höheren Anforderungen wäre da ein kompensierter Oszi günstiger. Siehe DS32 oder DS323x RTC. Software Kompensation ist natürlich, wenn auch aufwendiger, auch möglich. Auch ist es wichtig, den Uhrenquarz nicht zu überlasten. Die meisten Uhrenquarze haben 1uW Maximalleistung angegeben. Ist allerdings sehr schwer zu messen. Man kann aber, falls notwendig, zwischen X2 und CL2 noch einen Widerstand zur Verringerung des Quarzstroms einfügen. Da Messen sehr schwierig ist, schlage ich vor, zu messen, wie lange der Oszillator zum Anschwingen braucht. Falls er unter 1s zum Anschwingen braucht, bist Du da eher im höheren Bereich. Vergrößere dann den Wert bis ungefähr 2s erreicht werden. Dann liegst Du auch so ziemlich richtig. Was Überlastung betrifft, ist da normalerweise bei uC mit LF Oszi Pins ohnehin kaum ein Problem zu erwarten. Eher einer Betrachtung bei Eigenbaugatter Oszi Schaltungen von Bedeutung. Übrigens, Uhrenquarze mit niedrigerem Lastkapaztätswert verbrauchen weniger Oszillatorleistung als solche mit höheren Wert. Gut sind 6-7pF Quarze. 12.5 würde ich aus der Hinsicht vermeiden. Das könnte hinsichtlich des Schlafstromverbrauchs von Bedeutung sein. Zur besseren Einstellung, nimm einen kleinen Trimmer oder schalte ein kleines C in Serie mit dem Trimmer. Die Philips 10pF Folientrimmer (gelb) eignen sich übrigens gut. Sonst darauf achten, daß der Trimmer einen niedrigen Temperaturkoeffizienten hat. CL1 = CL2 = 2 ( 10 - 2 ) = 16pF ; bei 3pF dann 14pF Also, nimm 2 mal 15pF und gut ist. Lege Dir noch ein paar C0G keramik Cs zu mit 0.5,1,2pF und trimme den Oszillator in der Endschaltung. Ob sich eine SW Korrektur lohnt? Ich stehe da eher für HW. Gerhard
Gerhard O. schrieb: > Ob sich eine SW Korrektur lohnt? Klar, die kostet keine extra Hardware. ;-) Ich bin auch Hardware-Bastler, aber die Softwarelösung ist eindeutig eleganter, denn sie braucht nur ein wenig Hirnschmalz. Gibt's hier im Wiki glaub ich auch einen Beitrag, "Die genaue Sekunde" oder so.
Jörg W. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> Ob sich eine SW Korrektur lohnt? > > Klar, die kostet keine extra Hardware. ;-) Ich bin auch > Hardware-Bastler, aber die Softwarelösung ist eindeutig eleganter, denn > sie braucht nur ein wenig Hirnschmalz. Gibt's hier im Wiki glaub ich > auch einen Beitrag, "Die genaue Sekunde" oder so. Aber es erschwert den Schlafbetrieb und es wird aufwendig. Da ist mir eine HW Kalibrierung immer noch sympathischer. Sonst wäre ein externer DS323x RTC ohnehin eine gute Lösung.
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Ist das Hardware oder Software?
Georg M. schrieb: > Ist das Hardware oder Software? https://onlinedocs.microchip.com/oxy/GUID-8CE4FE13-3B15-43FE-A86C-FC8177202CD3-en-US-6/GUID-7345F913-2F33-4AC3-AEA1-6E1FAFDE3BE6.html
Gerhard O. schrieb: > Aber es erschwert den Schlafbetrieb Inwiefern? In regelmäßigen Abständen mal aufwachen musst du sowieso, da kannst du dann auch die Korrekturrechnung ansetzen. Meine Außenthermometer wachen jede Sekunde auf (Watchdog, kein 32-kHz-Quarz), und nur alle 5 Minuten senden sie was. Die beiden LR03 halten damit problemlos 5 Jahre oder so. (Korrekturrechnung brauche ich dort nicht, es reicht mir, wenn sie so ungefähr aller 5 Minuten neu messen.)
Jörg W. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> Aber es erschwert den Schlafbetrieb > > Inwiefern? In regelmäßigen Abständen mal aufwachen musst du sowieso, da > kannst du dann auch die Korrekturrechnung ansetzen. Meine > Außenthermometer wachen jede Sekunde auf (Watchdog, kein 32-kHz-Quarz), > und nur alle 5 Minuten senden sie was. Die beiden LR03 halten damit > problemlos 5 Jahre oder so. (Korrekturrechnung brauche ich dort nicht, > es reicht mir, wenn sie so ungefähr aller 5 Minuten neu messen.) Ja. Das ist schon in Ordnung. Das machte ich bei einigen PIC Projekten früher auch ähnlich. Zur Zeit werkle ich im QRL mit einem L496. Der hat dies schon eingebaut. Braucht man nur zu konfigurieren. Allerdings Temperaturkompensation erfordert trotzdem mehr Aufwand. Auch damit. Deshalb bevorzuge ich eigentlich die DS323Xen. Alleine haben die Quarze für Außenbetrieb ohne Kompensation einen ziemlich starken Temperaturgang. (Ich habe in meiner Wetterstation einen SPI DS3234 seit 2009 im Betrieb. Ich habe ihn noch nie nachgestellt und geht nach 15 Jahren unter 2 Minuten falsch. Finde ich überhaupt nicht schlecht).
H. H. schrieb: > Georg M. schrieb: >> Ist das Hardware oder Software? > > https://onlinedocs.microchip.com/oxy/GUID-8CE4FE13-3B15-43FE-A86C-FC8177202CD3-en-US-6/GUID-7345F913-2F33-4AC3-AEA1-6E1FAFDE3BE6.html Toll, dass der neue Tiny das hat. Kannte ich noch nicht, weil ich mit Tiny noch nie etwas gemacht habe und mir nie die Datenblätter ansah. Die neueren Tinys sind ja eigentlich gar nicht mehr so "Tiny". Da hat sich mittlerweile viel getan. Früher machten mir die ersten Tinys einen zu "kleinen" Eindruck. Wie dem auch sei, habe ich sie bis jetzt vollkommen ignoriert.
Jörg W. schrieb: > In regelmäßigen Abständen mal aufwachen musst du sowieso Aber 8 Stunden ununterbrochen sind möglich. https://www.mikrocontroller.net/attachment/633444/tinyAVR_RTC.png Gerhard O. schrieb: > Toll, dass der neue Tiny das hat. Leider nicht alle, erst ab tinyAVR® 2 Family (und selbstverständlich alle weiteren AVR: DA, DB, DD, DU, EA, EB)
Gerhard O. schrieb: > (Ich habe in meiner Wetterstation einen SPI DS3234 seit 2009 im Betrieb. > Ich habe ihn noch nie nachgestellt und geht nach 15 Jahren unter 2 > Minuten falsch. Finde ich überhaupt nicht schlecht). -> 0,25 ppm Geht aber mit TCXO noch einfacherund billiger
Stephan S. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> (Ich habe in meiner Wetterstation einen SPI DS3234 seit 2009 im Betrieb. >> Ich habe ihn noch nie nachgestellt und geht nach 15 Jahren unter 2 >> Minuten falsch. Finde ich überhaupt nicht schlecht). > > -> 0,25 ppm > > Geht aber mit TCXO noch einfacherund billiger Billiger? Möglich. An welche Lösung denkst Du da? SW Temperaturkompensation in FW? Der DS3234 ist aber ein TXCO gestützter RTC Baustein. Ich hatte für die WS nur einen 877A PIC drin mit 8K Flash und da war eine fertige RTC zweckmässiger, da ja noch Vieles Andere erledigt werden mußte, w.z.B einen MS5534 und SHT75 zu befragen.
Gerhard O. schrieb: > Billiger? Möglich. An welche Lösung denkst Du da? SW > Temperaturkompensation in FW? Siehe Beitrag "Re: ATtiny85 + Uhrenquarz mit 10 pF CL: Kondensatoren"
Stephan S. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> Billiger? Möglich. An welche Lösung denkst Du da? SW >> Temperaturkompensation in FW? > > Siehe Beitrag "Re: ATtiny85 + Uhrenquarz mit 10 pF CL: Kondensatoren" Danke. Das sieht tatsächlich vortrefflich aus. Werde es mir im Gedächtnis behalten.
Gerhard O. schrieb: > Billiger? Möglich. An welche Lösung denkst Du da? SW > Temperaturkompensation in FW? Siehe Beitrag "Re: ATtiny85 + Uhrenquarz mit 10 pF CL: Kondensatoren" und Beitrag "Re: Anschluss TCXO"
Stephan S. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> Billiger? Möglich. An welche Lösung denkst Du da? SW >> Temperaturkompensation in FW? > > Siehe Beitrag "Re: ATtiny85 + Uhrenquarz mit 10 pF CL: Kondensatoren" > und Beitrag "Re: Anschluss TCXO" Von Dallas gab es da als (größeres) Gegenstück den DS32. Deine vorgestellten Modelle sind für mich auch von Interesse. Mal sehen ob sie sich im Lieferprogramm von Digikey befinden. Nachtrag, es gibt sie dort. $6,47
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Gerhard O. schrieb: >>> (Ich habe in meiner Wetterstation einen SPI DS3234 seit 2009 im Betrieb. >>> Ich habe ihn noch nie nachgestellt und geht nach 15 Jahren unter 2 >>> Minuten falsch. Finde ich überhaupt nicht schlecht). >> >> -> 0,25 ppm >> >> Geht aber mit TCXO noch einfacher und billiger > > Billiger? Möglich. Noch billiger, mit nur einem Drittel des Stromverbrauchs und mit besserer Temperaturkompensation geht's mit einem moderneren RTC Baustein: RV-3032-C7. Nachteile: nur die RTC ist temperaturkompensiert, nicht die 32kHz und das Datenblatt hat 154 Seiten ;)
Bei so einer Anwendung kann man bedenkenlos den WDT einsetzen. Hier ein Codeschnippsel wo der Sleep in Idle geht und 1Sekunde lang den WDT ausmisst, und dann die Korrektur vornimmt mit power_down sleep. Dieser Wert wird dann zurueckgelifert und in einer Schleife weiters verwendet. Alle 20 Minuten oder wenn weniger dann ab 5 Minuten wird eine messung gemacht. Die Temperaturkompensation ist nicht perfekt , aber funktioniert nicht schlecht.
1 | static unsigned int sleep20s() { // times WDT 1sec (interrupts and peripherials works) and then deep sleeps for 19sec
|
2 | // 14 bit fixed point calcs unsigned int sec=sleepWithWDT(WDTO_1S,0); unsigned int ms = (20000UL*(16384000UL/sec))>>14; sdelay(ms-sec); return ms; } |
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