ATTiny13 interne Batterie kontrolle

[Stefan A. (ripper121)]

Hallo,
ich würde gern die LiPo batterie welche an meinem Tiny13 hängt 
überwachen damit sie nicht unter 3V kommt.
Dazu möchte ich die interne 1.1V quelle gegen VCC messe.
Es soll ohne extra Komponenten funktionieren (geht bei tiny85 auch)

ist das so möglich?

void setup()
{
}

void loop()
{  
  // Read 1.1V reference against AVcc
  // set the reference to Vcc and the measurement to the internal 1.1V reference
  if (ADMUX != (1<<REFS0))
  {
    ADMUX = (1<<REFS0);

    // Bandgap reference start-up time: max 70us
    // Wait for Vref to settle.
    delayMicroseconds(350); 
  }
  
  // Start conversion and wait for it to finish.
  ADCSRA |= _BV(ADSC);
  while (bit_is_set(ADCSRA,ADSC)) {};
    
  // Result is now stored in ADC.
  
  // Calculate Vcc (in V)
  float vcc = 1.1*1023.0 / ADC;

  // Apply compensation
  vcc *= 1.0;
  
}

[Thomas E. (thomase)]

Stefan A. schrieb:
> Dazu möchte ich die interne 1.1V quelle gegen VCC messe.
> Es soll ohne extra Komponenten funktionieren (geht bei tiny85 auch)

Das nennt sich Bandgap.
Ist eine tolle Sache. Der 13er hat das aber leider nicht.

mfg.

[Johannes O. (jojo_2)]

1. Warum probierst du das nicht einfach aus? Häng den Attiny an ein 
Labornetzteil und stell einfach die Spannung ein.

2. Ich denke nicht dass das SO läuft wie es aktuell da steht: Was machst 
du denn mit dem Ergebnis?

3. "float" auf einem AVR mit 1KB FLASH ist nicht sinnvoll bzw. 
vermutlich auch gar nicht möglich. Du brauchst hier kein Float. Du 
brauchst den Wert auch nicht in Volt. Rechne doch einfach mit Integer 
weiter und du weißt dann, dass der Wert von 123 z.B. 3V entspricht (nur 
ein Beispiel, keine korrekten Zahlen!).

[Thomas E. (thomase)]

Johannes O. schrieb:
> Warum probierst du das nicht einfach aus?

Was soll er denn ausprobieren? Der Tiny13 hat diese Funktion nicht.

mfg.

[Stefan A. (ripper121)]

Also muss ich den Tiny85 nehmen :(

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Thomas E. schrieb:
> Das nennt sich Bandgap.
> Ist eine tolle Sache. Der 13er hat das aber leider nicht.

Doch, natürlich hat der ATtiny13 eine Bandgap-Referenz, eben die
1,1 V.  Allerdings kann man diese nicht an einen Eingang des ADC
legen und gegen Vcc relativ messen damit.

Stefan A. schrieb:
> Also muss ich den Tiny85 nehmen :(

Naja, ein ATtiny25 würde es auch tun, große Mengen an Code oder RAM
wirst du ja wohl nicht brauchen, wenn es bislang alles in den 13er
gepasst hat.

Da er ansonsten pinkompatibel ist, was spricht denn dagegen?  Wirklich
teurer ist er ja auch erst, wenn du davon einige 10000 Stück kaufen
willst.

[Thomas E. (thomase)]

Jörg W. schrieb:
> Allerdings kann man diese nicht an einen Eingang des ADC
> legen und gegen Vcc relativ messen damit.

Ja eben. Und darum geht es, das man diese nicht über den Mux schalten 
kann.
Und die heisst meistens VBG. Manchmal kann man die Korinthen auch da 
lassen, wo sie sind.

mfg.

[Stefan A. (ripper121)]

Jörg W. schrieb:
> Stefan A. schrieb:
>> Also muss ich den Tiny85 nehmen :(
>
> Naja, ein ATtiny25 würde es auch tun, große Mengen an Code oder RAM
> wirst du ja wohl nicht brauchen, wenn es bislang alles in den 13er
> gepasst hat.
>
> Da er ansonsten pinkompatibel ist, was spricht denn dagegen?  Wirklich
> teurer ist er ja auch erst, wenn du davon einige 10000 Stück kaufen
> willst.

Wegen dem Verbrauch. Der tiny85 braucht 10µA und der tiny13 4µA.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Stefan A. schrieb:
> Der tiny85 braucht 10µA und der tiny13 4µA.

Unter welchen Randbedingungen denn?

Und nochmal: ATtiny25 genügt.

[Thomas E. (thomase)]

Stefan A. schrieb:
> Wegen dem Verbrauch. Der tiny85 braucht 10µA und der tiny13 4µA.

Unter welcher Bedingung?

mfg.

[Stefan A. (ripper121)]

Der tiny13 misst alle 10 Sec einen LDR über ADC.
Wenn es dunkel wird blinkt er alle 2 Sec für 500 ms (3-4Leds).
Danach geht er in Schlafmodus.

#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/sleep.h>
byte power_counter=0;
byte adc_counter=0;
int adc_in=1024;

//Light 15, Dark 1000;

ISR(WDT_vect) {
  power_counter++;
  adc_counter++;
}

void setup(){
  // set timer to 0.016s
  // WDTCR |= (0<<WDP3) | (0<<WDP2) | (0<<WDP1) | (0<<WDP0);
  // set timer to 0.032s
  // WDTCR |= (0<<WDP3) | (0<<WDP2) | (0<<WDP1) | (1<<WDP0);
  // set timer to 0.064s
  // WDTCR |= (0<<WDP3) | (0<<WDP2) | (1<<WDP1) | (0<<WDP0);
  // set timer to 0.125s
  // WDTCR |= (0<<WDP3) | (0<<WDP2) | (1<<WDP1) | (1<<WDP0);
  // set timer to 0.250s
  // WDTCR |= (0<<WDP3) | (1<<WDP2) | (0<<WDP1) | (0<<WDP0);
  // set timer to 0.5s
  // WDTCR |= (0<<WDP3) | (1<<WDP2) | (0<<WDP1) | (1<<WDP0);
  //set timer to 1 sec
  WDTCR |= (0<<WDP3) | (1<<WDP2) | (1<<WDP1) | (0<<WDP0);
  //set timer to 2 sec
  //WDTCR |= (0<<WDP3) | (1<<WDP2) | (1<<WDP1) | (1<<WDP0);
  //set timer to 4 sec
  //WDTCR |= (1<<WDP3) | (0<<WDP2) | (0<<WDP1) | (0<<WDP0);
  //set timer to 8 sec
  //WDTCR |= (1<<WDP3) | (0<<WDP2) | (0<<WDP1) | (0<<WDP1);


  ADCSRA &= ~(1<<ADEN);     //Turn off ADC
  ACSR |= _BV(ACD);         //Disable analog comparator

  // Set watchdog timer in interrupt mode
  WDTCR |= (1<<WDTIE);
  WDTCR |= (0<<WDE);

  sei(); // Enable global interrupts
  set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
}


void loop() {
  sleep_mode();
  if(power_counter >= 2)
  {    
    power_counter = 0;
    if(adc_counter >= 10){ //every 10 Seconds Read ADC
      adc_counter=0;
      adc_setup();
      adc_in=adc_read();
    }
    if(adc_in>15){ //Higher Value = Darker
      pinMode(PB0,OUTPUT);
      pinMode(PB1,OUTPUT);
      pinMode(PB3,OUTPUT);
      pinMode(PB4,OUTPUT);
      digitalWrite(PB0,HIGH);
      digitalWrite(PB1,HIGH);
      digitalWrite(PB3,HIGH);
      digitalWrite(PB4,HIGH);
      delay(250);
    }
    power_off();
  }
}


void adc_setup (void)
{
  pinMode(PB2,INPUT);
  digitalWrite(PB2,HIGH);
  // Set the ADC input to PB2/ADC1
  ADMUX |= (1 << MUX0);
  ADMUX |= (1 << ADLAR);
  // Set the prescaler to clock/128 & enable ADC
  ADCSRA |= (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0) | (1 << ADEN);

}

int adc_read (void)
{
  int adc_val = 0;
  for(byte i=0;i<3;i++){
    // Start the conversion
    ADCSRA |= (1 << ADSC);
    // Wait for it to finish
    while (ADCSRA & (1 << ADSC));
    adc_val += ADCH;
  }
  adc_val = adc_val / 3;
  return adc_val;
}

void power_off(){
  pinMode(PB0,INPUT);
  pinMode(PB1,INPUT);
  pinMode(PB2,INPUT);
  pinMode(PB3,INPUT);
  pinMode(PB4,INPUT);
  digitalWrite(PB0,LOW);
  digitalWrite(PB1,LOW);
  digitalWrite(PB2,LOW);
  digitalWrite(PB3,LOW);
  digitalWrite(PB4,LOW);
  ADCSRA &= ~(1<<ADEN);     //Turn off ADC
  ACSR |= _BV(ACD);         //Disable analog comparator
}

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Trotzdem unverständlich, warum ein ATtiny25 damit mehr Energie
verbrauchen sollte als ein 13er.  Die Kurven für den typischen
Stromverbrauch sind bei beiden ziemlich ähnlich.

Ich habe in einer vergleichbaren Anwendung einen ATmega128RFA1 laufen,
der braucht im Mittel irgendwas um 1 µA herum.  Ist ein Wettersensor,
der wie bei dir jede Sekunde vom Watchdog aufwacht, und dann aller
5 Minuten eine Messung eines SHT-21 anwirft und das Ergebnis zur
Basisstation innerhalb der Wohnung funkt.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Beim Tiny25/45/85 lohnt es sich, mal das PRR Register anzuschauen. Dort 
kann man beide Timer Module, das USI und den ADC abschalten.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Matthias S. schrieb:
> Dort kann man beide Timer Module, das USI und den ADC abschalten.

Interessiert aber nur im idle oder active mode.

Wenn ich den (offenbar) Arduino-Code richtig deute, dümpelt der aber
möglicherweise wirklich nur im idle mode herum, statt den Controller
ordentlich schlafen zu legen (power-down mode).

Dort ist natürlich noch viel Einsparungspotenzial.

[[e-mail] (Gast)]

Matthias S. schrieb:
> Beim Tiny25/45/85 lohnt es sich, mal das PRR Register anzuschauen. Dort
> kann man beide Timer Module, das USI und den ADC abschalten.
Was m.E. kaum was ausmacht, messbar ja, aber Auswirkungen z.B. beim 
Batteriebetrieb vernachlässigbar. Ob der jetzt 5µA mehr verbraucht das 
juckt doch keinen, da hat z.B. die Temperatur bei Outdooreinsatz viel 
grösseren Einfluss.

[Holger L. (max5v)]

Eventuell könnte man es mit dem Brownoutdetector versuchen. Den sollte 
man eigentlich vor dem Schlafmodus deaktivieren können damit er nicht 
unnötig Energie verpulvert.
Da der Brownout nur 2,7 Volt erkennen kann, könnte man mit einer Diode 
die gleichzeitig noch als Verpolschutz dient auf ~ 3,0 Volt kommen.
Das ist allerdings nur graue Theorie.

[Peter D. (peda)]

Stefan A. schrieb:
> Wegen dem Verbrauch. Der tiny85 braucht 10µA und der tiny13 4µA.

Was soll denn das Programm machen?
Wenn da LEDs dranhängen, sollten die 10µA mehr doch nichts ausmachen.
Und ansonsten gehe in Power-Down ohne Watchdog (0,5µA @5V) und laß ihn 
per PCINT aufwachen.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Peter D. schrieb:
> Was soll denn das Programm machen?

Er hat's doch oben gepostet.

[Holger L. (max5v)]

Mir ist gerade noch was aufgefallen. Von den 5 verfügbaren Pins werden 4 
dazu verwendet die Led's zu steuern, und zwar werden alle gleichzeitig 
ein bzw. ausgeschaltet. Das heißt man könnte die 4 Led's mit einem 
Transistor schalten und hätte somit noch genügend Pins für eine ADC 
Messung frei.

Das Blinken sollte wenigstens mit dem Watchdog realisiert werden, der 
delay kostet nur unnötig Energie.

[Stefan A. (ripper121)]

Holger L. schrieb:
> Mir ist gerade noch was aufgefallen. Von den 5 verfügbaren Pins
> werden 4
> dazu verwendet die Led's zu steuern, und zwar werden alle gleichzeitig
> ein bzw. ausgeschaltet. Das heißt man könnte die 4 Led's mit einem
> Transistor schalten und hätte somit noch genügend Pins für eine ADC
> Messung frei.
>
> Das Blinken sollte wenigstens mit dem Watchdog realisiert werden, der
> delay kostet nur unnötig Energie.

Ich habe noch ein ADC pin frei, verwende nur 3 Leds.
Ich wollte so wenig wie möglich extra teile.
Weis leider nicht wie das mit dem WDT geht.

[Holger L. (max5v)]

Wenn die Bedingung das es Blinken soll erfüllt ist wird der Watchdog auf 
0,25 Sekunden konfiguriert, die Leds werden eingeschaltet.

In der loop Schleife wird vorher geprüft ob die entsprechenden LED Pins 
high sind, wenn das der Fall ist wird der Watchdog wider auf 2 Sekunden 
konfiguriert, die Led's werden ausgeschaltet.

Allerdings ergeben sich dadurch andere Zeiten, da eine Watchdogauslösung 
die Counter statt nach 2 Sekunen nach 0,25 Sekunden erhöht, die könnte 
man allerdings um eins erniedrigen wodurch sich dann nur noch ein plus 
von 0,25 Sekunden ergeben würde.

[Hannes (Gast)]

Stefan A. schrieb:
> Ich habe noch ein ADC pin frei, verwende nur 3 Leds.

Falls Du eine der LEDs an einem ADC-tauglichen Pin hast, dann kannst Du 
auch indirekt die Akkuspannung ermitteln.

Dazu schaltest Du den Pin mit der LED auf Eingang und auf H. Der interne 
PullUp-Widerstand wird aktiv, es fließt ein sehr geringer Strom durch 
die LED. Der ist so gering, dass der Spannungsabfall am LED-Widerstand 
vernachlässigbar klein ist.

Nun misst Du die Spannung, die an der LED (incl. Vorwiderstand) abfällt 
gegen Vcc als Referenz. Da dürftest Du je nach LED-Typ etwa 1,8 V bis 3 
V erwarten.

Und schon hast Du genau das, was Du mit der Bandgap-Spannung machen 
wolltest, nur mit etwas mehr Auflösung, da die Spannung an der LED höher 
ist.

Und es kostet Dich nichts, denn die LED ist ja schon da und kann in 
einem kurzen Teil der Dunkelphase mal nebenher als Spannungsreferenz 
missbraucht werden.

;-)

Natürlich gelten weiterhin alle bereits gegebenen Hinweise zum 
Sleepmode.

...

[Stefan A. (ripper121)]

cool danke werde ich mal probieren :)