Liebes Forum, ich bin bei der Planung eines neuen Projekts. Vorsicht, ich bin verglichen zu manch anderem hier ein Anfänger und die meiste µC-Erfahrung beruht auf dem Arduino. Der Unterschied zu meinen vorherigen Projekten ist, dass in diesem Fall erstmalig der Stromverbrauch und die Stromversorgung eine wichtigere Rolle spielen, da hier auf Batteriestrom zurückgegriffen wird und ich natürlich ungern die Batterie häufig wechseln würde. Bestehen wird das Projekt aus einem ATtiny85-20PU, einem nRF24L01+ und einem Sensor, über dessen Wahl ich mir noch nicht ganz klar bin, ich bin aber sicher, dass das an dieser Stelle nicht so die Rolle spielt. Die Anforderung ist simpel, der Chip soll den Sensor überwachen und im Falle einer Messung eine Signatur funken. Ein Event wird etwa eine Sekunde vorhanden sein, der Sensor löst aus, sobald er das Event wahrnimmt. Aus Sicht der Warteschlangentheorie macht es Sinn, etwa alle 1000ms zu messen, dazwischen muss nichts getan werden. Um Energie zu sparen, habe ich mir für die erste Version gedacht, mich in zwei Themen etwas einzulesen - zuerst einmal möchte ich, dass der µC so langsam wie möglich läuft, ohne dass die anderen Geräte (Sensor und Funk) ins Stottern geraten. Ich hatte da an 1MHz gedacht (macht langsamer noch Sinn?). Desweiteren wollte ich mich in die Themen Power-down und Watchdog einlesen, da man damit ja viel Strom sparen kann. Gibt es effizientere Methoden, das zu realisieren? Desweiteren mache ich mir etwas sorgen um die Versorgungsspannung. Ich hatte an den Einsatz drei kleiner NiMH-AA-Akkus gedacht, die ich in Reihe schalte, um die benötigte Spannung zu erreichen. Günstig zu beschaffen, gut zu ersetzen. Zusammen ergibt sich eine theoretische Spannung von 3.6V Der µC kann locker zwischen 2.7V und 5.5V betrieben werden. Was mir etwas sorgen macht ist der nRF24L01+ Chip, das Datenblatt sagt etwas von Betriebsspannung zwischen 1.9 und 3.6V maximal. Nun, die erreiche ich, sollte ich trotzdem vorsichtshalber 30 Ohm an Widerstand zwischenschalten? Dann wäre ich bei 3.3V, dadurch würde errechnet etwa 1mA Verluststrom entstehen. Das ist natürlich nicht viel, ich habe mir mal ausgerechnet, dass das nach etwa 4 Monaten einer kompletten 'Batterieladung' entspräche. Wie tolerant ist der nRF24L01+ gegenüber "Hochspannung"? Kann man den ohne Bedenken auf Dauer bei seiner Maximalspannung betreiben? Ich bin mir nicht sicher, allein durch die Leitungen müsste ja schon etwas Widerstand entstehen. Kennt sich da jemand aus? Vielen Dank!
verlinkte doch mal die Datenblätter, dann braucht die sich nicht jeder zusammensuchen. Ich bin der Meinung Atmen hat einen Avr im Programm mit Ladungspumpe speziell für Batterieanwendungen.
Ich wuerde dem nrf24l01 einen linearregler spendieren, den du um Strom zu sparen ausschalten kannst.
Daniel Bischof schrieb: > Ich bin mir nicht sicher, allein durch die Leitungen müsste ja schon etwas > Widerstand entstehen. > > Kennt sich da jemand aus? Da hilft dir das Ohm'sche Gesetz. Aus der minimalen Stromaufnahme des Funkmoduls und der Differenz zwischen der Klemmspannung 3er voll geladener Akkus zu den zulässigen 3.3V läßt sich leicht ausrechnen, welchen Widerstand die Leitung haben müßte, damit das hin haut. Das hätte aber zur Folge, dass die Spannung bei max. Stromaufnahme (Senden) arg zusammenbricht, was sich kontraproduktiv auf die Reichweite auswirkt. Ein Spannungskonverter, wie z.B. der HT7733A wird geeigneter sein und erspart dir noch einen Akku.
Daniel Bischof schrieb: > Der µC kann locker zwischen 2.7V und 5.5V betrieben werden. Was mir > etwas sorgen macht ist der nRF24L01+ Chip, das Datenblatt sagt etwas von > Betriebsspannung zwischen 1.9 und 3.6V maximal. Nun, die erreiche ich, Eine frisch geladene NiMH-Zelle kann bis zu ca. 1,6 V haben. Die Gesamtspannung kann also kurzzeitig auch mal 4,8 V sein. Von einer leeren Zelle kann man meines Wissens bei ca. 0,9 V ausgehen, macht also gerade noch die 2,7 V. Daniel Bischof schrieb: > sollte ich trotzdem vorsichtshalber 30 Ohm an Widerstand > zwischenschalten? Dann wäre ich bei 3.3V, dadurch würde errechnet etwa > 1mA Verluststrom entstehen. "Verluststrom"? Bei einer Reihenschaltung ist der Strom überall gleich. Du hast eine "Verlustspannung", nämlich die Differenz zwischen Akkuspannung und der Spannung des Verbrauchers. Wenn du einen Widerstand davorschaltest, ist die Versorgungsspannung des Moduls aber instabil, da sie dann von der Momentanlast abhängt. Ob das Modul damit so gut funktioniert?
Vielen Dank für die ersten Antworten. Für meine Berechnungen berufe ich mich auf diese Seite: http://www.leds.de/Widerstandsrechner/ Datasheet Sender: http://www.nordicsemi.com/eng/content/download/2726/34069/file/nRF24L01P_Product_Specification_1_0.pdf Datasheet Prozessor: http://www.atmel.com/Images/Atmel-2586-AVR-8-bit-Microcontroller-ATtiny25-ATtiny45-ATtiny85_Datasheet.pdf Okay, scheinbar ist die Batterie wirklich ein größeres Problem. Der µC wird bei ausreichend niedriger Frequenz damit ja kein Problem haben, es sollte also laut Datenblatt weniger als 4MHz sein. Perfekt. Also einfach einen Widerstand nehmen löst das Problem nicht, an die Entladekurve der Batterie hatte ich nicht gedacht. Das Datenblatt für den HT7733A habe ich mir gerade mal angesehen, das Teil ist mir neu. Das scheint ja recht praktisch für so Anwendungen zu sein. Mich würde mal interessieren, wie und ob man das Modul in den Stromsparmodus setzen kann? Also dass der Oszi im inneren selbst im Power-down-mode ist. Da bräuchte ich die SOT-25-Ausführung, oder?
Der Vorwiderstand würde ich lassen. Das Funkmodul beinhaltet bereits einen integrierten Spannungsregler, daher sollten leichte (!) Spannungsänderungen kene größenren Probleme machen. Vom µC gibt es auch eine "-V"-Version, welche bereits ab 1,8V (1,9V?) arbeitet. Kannst Du nicht diese verwenden, und dann mit nur 2 Zellen auskommen?
Kann man natürlich auch. Nur habe ich die nonV-version schon zuhause, das wäre praktisch gewesen ^^
Daniel Bischof schrieb: > Kann man den ohne Bedenken auf Dauer bei seiner Maximalspannung betreiben? Ja. Sogar 10% drüber, denn so genau kann der Chip sein Datenblatt nicht lesen und der Hersteller schreibt natürlich die Zahlen ins Datenblatt mit denen er auf der sicheren Seite ist. Also ist auch das Einlegen von frisch geladenen Zellen mit 1.3V /Zelle kein Problem. Nur laden, mit bis zu 1.9V/Zelle bevir -DeltaU greift, kann man nicht. Den Spannungsregler würde ich weglassen, gerade der HT7733 frisst Strom, und den Widerstand auch, der bringt nix wenn der Chip gerade weniger Strom zieht. Falls du willst, nimm stattdessen eine Diode in Leitrichtung, macht aus 2.7V gerade 2V und damit genug.
MaWin schrieb: > Falls du willst, nimm stattdessen eine Diode in Leitrichtung, Besser als der Widerstand. Ob der HT7733A so viel billiger kommt (bei einmaliger Beschasffung!) als die nonV-Version?! Falls Du für ein kleines und kurzlebiges Projekt schummeln magst: Greif doch die Versorgungsspannung für den Sender bereits nach 2 Zellen (und nicht nach 3 wie den µC) ab; zur Not nach einiger Zeit die Baterrien für eine gleichmäßigere Belastung rotieren... EDIT Nachtrag Anonsten gäbe es hier noch einige Hinweise: http://www.mikrocontroller.net/articles/Versorgung_aus_einer_Zelle
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Ich habe mir nochmal Gedanken zu dem anderen Sensor gemacht und habe mich für folgenden Chip entschieden: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/MFRC522.pdf Im Vergleich zu anderen Lösungen ist der am günstigsten. Grob gesagt geht es um ein batteriebetriebenes NFC-Lesegerät, welches die Signatur einer Karte an einen Hub übertragen soll. Die Spannung ist hier 2.5 < U < 3.6, es dürfte also batterieeffizienter sein, wenn ich 3 Akkus nehme anstelle von zweien. Ansonsten macht als erstes der Sensor schlapp. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass drei Akkus zusammen mehr als 4V Spannung erzeugen? Weiß jemand, wie das verteilt ist? :) Wäre interessant für eine Risikoanalyse. An eine Diode hatte ich noch gar nicht gedacht. Ich denke, ich werde das ganze mal zusammenlöten und ausprobieren. Dioden habe ich bis jetzt ehrlich gesagt kaum genutzt (nur eben als LED und wenn ich Wechselstrom zu Gleichstrom umwandeln wollte) und kenne mich da im Detail nicht so aus. Wie siehts da mit Verlust aus? Und welche kannst du mir da mal als Beispiel nennen? EDIT: Vielen Dank für den Link! Da sind ja auch noch ein paar gute Ideen drin. Ich rechne ja schon die letzten zwei Tage an Stromverbrauchen herum, so eine Monozelle ist ja mit fast 15000mAh schon ein ganz schöner Brummer..
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Daniel Bischof schrieb: > Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass drei Akkus zusammen mehr als > 4V Spannung erzeugen? Bei frisch geladenen Akkus in gutem Zustand würde ich sagen 100%. Wenn sie dann etwas entladen sind, sehr gering. Im Anhang ist mal ein (willkürlich gewähltes) Google-Ergebnis für typische Entladekurven bei eine Entladestrom von C/5. Bei geringeren Strömen werden die Niveaus vermtlich noch einen Tick höher liegen. (Quelle ist http://www2.ife.ee.ethz.ch/~rolfz/batak/easy2use/ ) > Dioden habe ich bis jetzt ehrlich gesagt kaum genutzt (nur eben als LED > und wenn ich Wechselstrom zu Gleichstrom umwandeln wollte) und kenne > mich da im Detail nicht so aus. Wie siehts da mit Verlust aus? Wie bei jedem anderen Spannungsteiler auch. Den Strom, den der Verbraucher zieht, bekommt auch die Diode. Die Spannung an ihr ist halt einigermaßen konstant bei 0,6 bis 0,7V. Die Verlustleistung ist dann eben P=U*I.
Okay, vielen Dank. Das Bauteil, was dafür in Frage käme, wäre dann eine sogenannte Zener-Diode, oder? http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/180041-da-01-en-ZD_500_MW_3_3V.pdf Der Stromverbrauch des Sendemoduls ist ja nicht wirklich hoch und liegt immer noch im Bereich des Durchlassstroms. Außerdem ist die Verlustleistung ja total gering.. Das wäre ja beinahe die optimale Lösung, da ja dann nach einer gewissen Zeit (wenn die Batterie nicht mehr voll geladen ist) der Strom einfach durchgelassen wird, wenn ich das richtig verstehe. Der Wikipedia-Eintrag zu den Teilen ist ja etwas verwirrend. Wieso benutzt man diese Dioden als Spannungsbegrenzung nicht öfter bei µCs? Also statt mit Linearreglern oder Widerständen irgendwas zu drehen.
Eine Zenerdiode ist ziemlich ungeeignet. So was ähnliches nutzt man ggf. zum Schutz vor Überspannungen, allerdings in Schaltungen mit Akkus nur mit Strombegrenzung. Auch dann gibt das keine scharfe Begrenzung bei Teilen mit so wenig Toleranz. Auch unterhalb der Nennspannung hat gerade eine Zenerdiode für kleine Spannungen noch einiges an Leckstrom - ggf. mehr als 10 µA. Ein low Drop Linearregler wäre hier die bessere Wahl. Etwa ein MCP1702 oder ähnliches - halt ein Ausführung die nur ein paar µA braucht und eine relativ niedrige Spannung bereitstellt. Auch der µC läuft sparsamer mit wenig Spannung - etwa 2,7 V oder weniger mit der V oder P Version bei den AVRs. Sofern da nicht ein wirklich großer Stromverbraucher mit bei ist, ist auch die große Frage ob sich NIMH Akkus lohnen - da ist die Selbstentladung recht hoch. Alkaline Batterien könnten 1-2 Jahre halten (bei z.B. 100 µA) - und ob Akkus da lohnen ist fraglich. Ein Akku ersetzt dann nämlich nur etwa 3-6 Einwegzellen, denn nach 3-6 Jahren sind die auch alt.
Daniel Bischof schrieb: > Das Bauteil, was dafür in Frage käme, wäre dann eine sogenannte > Zener-Diode, oder? Nein, eine normale Diode wie 1N4148 in Leitrichtung war gedacht.
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