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Thema: Ein-Aus-Taster, Standby 10 nA, Batterie lebt > 1000 Jahre

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Ein-Aus-Taster, Standby 10 nA, Batterie lebt > 1000 Jahre

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    Hallo Alle,

    meine Schaltungen wollte ich schon immer mit einem einzigen Taster einschalten und auch ausschalten. Das geht auch stromsparend mit der Sleep-Funktion der Controller und PCI (PinChangeInterrupt) oder Ähnlichem. Mit dieser Funktion kommt man schon unter 1 mA. Leider ist das Stromsparen schwierig(er), wenn in der Beschaltung oder Versorgung des Controllers noch verschiedene andere Verbraucher sind - da ist die Energiebox schon nach wenigen Tagen Betriebszeit leer. Mein Pacer (Schrittmacher zum Joggen) zieht beispielsweise über den sehr sparsamen LDO LP2950 ohne weiteren Verbraucher knapp 100 µA. Eine andere Schaltung mit einem MAX232 braucht im Sleep bereits knapp 1 mA. Ich habe >> in diesem Thread genau die nötige Schaltung gefunden (danke an den Entwickler Markus F.) und bisher erfolgreich 3 mal nachgebaut. Stromverbrauch ist unter 10 nA (NANO...!), das ist der Leckstrom des Steuertransistors - da könnte mein angehängter 9V-Akkublock theoretisch im Standby an die 3000 Jahre halten. Mein DMM zeigt im mA-Bereich nur 2 Digits nach dem Komma - die Messung zeigt erwartungsgemäß nur Nullen.

    ................Hier ist der zugrundeliegende Schaltplan (groß mit Klick hier).

    ................

    Die linke Hälfte der Schaltung ist die An-Aus-Schaltung. Durch Drücken des Tasters S1 wird der gesperrte Transistor (Basis liegt auf Plus) auf Masse gelegt, der LDO bekommt Spannung und damit startet der Controller. Genauer und ausführlich beim Autor. Als besonderes Feature kann man einen Spannungsteiler einbauen und beim Einschalten (oder auch später) die aktuelle Spannung des Energieblocks messen. Natürlich kann von dieser Schaltung oder vom Controller noch ein weiterer Transistor (oder ein Relais) geschaltet werden, der vom vorhandenen oder einem zusätzlichen Energieblock weitere Lasten wie z.B. Motoren etc. schaltet.

    Die rechte Hälfte der Schaltung ist für meinen Pacer: zwei LEDs und ein zusätzlicher Taster TAU - damit ich verschiedene Einstellungen mit den Tastern TAU für "Auf" und TAB für "Ab" aufrufen kann. Bei dieser Schaltung mit dem tiny85 ist die Spannungsüberwachung nicht realisiert, dazu müsste ich einen Taster auf Doppelfunktion legen - das habe ich mir erspart.

    Viel Spass beim Nachbau.
    Geändert von oberallgeier (15.10.2014 um 09:00 Uhr)
    Ciao sagt der JoeamBerg

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Eine einfacher Weg wäre die Schaltung mit 3 V zu betreiben. Das reicht für den µC (ggf. L bzw. V - Version nötig). Man kann dann auch einen Spannungsregler verzichten. Ganz nebenbei sind 2 Zellen AAA kleiner und billiger als ein 9 V Block, haben aber deutlich mehr an Kapazität.
    Der Stromverbrauch in Powerdown oder Modus kann damit detulich unter 1 µA liegen, 10 nA vielleicht nicht ganz, aber 200 nA sind realistisch.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Die verschiedenen Stromsparmodi hatte ich schon realisiert und vermessen, daher meine Verbrauchsangaben oben. Unter 100 µA bin ich mit einem tiny13 auch bei niedrigen, internen Takten nicht gekommen - bei "üblichen" Takten über 10 MHz verspricht nicht mal das Datenblatt allzu viel Sparsamkeit - die 100 nA nennt Atmel beim tiny85 im Powerdown bei 1,8 V. Nun braucht mein MiniD0 an den Motoren, am Servo und an den Sensoren mehr Spannung und läuft mit 20 MHz. Da nutzen selbst 3V nix. Tja, und ich hatte ja auch erwähnt, dass es einfacher geht.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Weil ich Elektroniker bin, weiss ich, dass ohne Strom nur ohne Elektronik möglich ist. Deswegen würde ich es wachrscheinlichst mit Relais machen. Der "schlaffende" µC wird 2...4 AAA Akkus zum Versorgung (wie Besserwessi vorgeschlagen hat) und direkt angeschlossenes Reedrelais mit "starkem" Relais haben.

    Er wird nach einem Tasterdruck mein Bot ein- und beim Bedarf ausschalten. Somit vermeinde ich hoffentlich ein Haufen von Problemen (z.B. Spannungsverluste und Wärmeentwicklung bei elektronischen "Schalter") und verliere keine Energie von Hauptakkus im ausgeschalteten Zustand. Die galvanische Trennung ist zwar nicht notwendig, aber auch nicht schädlich...

    Ich habe es wie im http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=52107 geplannt.

    MfG

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hi, PICture,

    warum solltest Du als Elektroniker keine elektromechanischen Teile verwenden? Mit Relais hatte man immerhin schon ganze Digitalrechner gebaut und sie sind heute schon recht klein und energiesparend zu bekommen. Nur passen Relais nicht so ganz pfiffig in einen SMD-Aufbau.

    Die noch einfachere Lösung des Schiebeschalters kenne ich andererseits auch und hatte diese Technologie als erste Lösung an meinen beiden Dosen. Aber seit Jahrzehnten werden Taschenrechner, Handys, IR-Fernsteuerungen und vieles andere mehr ohne Relais ein- und ausgeschaltet - bei minimalen Standby-Verlusten. Schließlich bin ich bei meinem Hobby weder durch betriebswirtschaftliche Gründe, noch duch Marketingvorgaben, Werksnorm oder sonstige Vorgaben eingeschränkt. Und den täglichen Verlust einer Viertel Mikroamperestunde verkraften meine Akkus gut *ggg*.

    Dass die mechanikfreie/-arme Philosophie sicherer gegen Erschütterungen/Stöße ist, sollte auch nicht unbeachet bleiben. Ausserdem hat meine Schaltung noch den Vorteil der Doppelnutzung des Startbuttons für Start und sonstige Zwecke. Das und die Selbstabschaltung, die mein Pacer nach einer halben Stunde macht, wird vielleicht auch mit Elektromechanik durchführbar sein.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Bammel
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    Hallo,

    der schaltplan ist leider down!

    Gruß,
    Bammel

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Bammel
    ... der schaltplan ist leider down ...
    Leider sind meine ganzen Bilder nicht mehr auf dem account - bis auf eines mit ner leuchtenden LED von einem Sharp GP2D120 . . . . und auf meine Mail(s) bekam ich keine Antwort vom Provider. Jetzt fehlen praktisch alle von mir verlinkten Bilder hier im Forum - so ein Schmarrn.

    Aber mann weiß sich ja zu helfen.

    Und welchen Schaltplan hast Du jetzt an Deinem Roboter "... mit einem Taster an und aus schalten .." ?
    Angehängte Dateien Angehängte Dateien
    Ciao sagt der JoeamBerg

  8. #8
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    hallo oberallgeier,

    ist die von dir vorgestellte schaltung für den zweck nicht etwas zu aufwändig ?

    was hälst du von diesem Vorschlag ?



    gruss klaus

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Bammel
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    Hallo,

    und danke für den Plan.

    Und welchen Schaltplan hast Du jetzt an Deinem Roboter "... mit einem Taster an und aus schalten .." ?
    Ich verwenden nun diesen Plan (schaltplan1.png).
    Nur bei R2 anstatt 27k einen 10k Widerstand.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Um nochmal auf den Mikrocontroller zurück zu kommen:

    Ich habe mal ein kleines elektronische Spiel mit einem ATtiny13V gebaut. Der wird mit einer Knopfzelle CR2032 versorgt. Der Mikrocontroller schläft, bis eine der Tasten gedrückt wird. Ich habe die Tasten direkt an dessen Eingänge angeschlossen, nutze die internen Pull-Up Widerstände.

    Die Batterie ist jetzt etwa 3 Jahre drin und immer noch gut. Also kann ich mit Sicherheit sagen, dass ein ATtiny13L für dieses Vorhaben geeignet ist.

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