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

[oberallgeier]

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 (http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Transistortester) 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 (http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/f/f0/Schaltplan_transistortester.png)).

................http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/thumb/f/f0/Schaltplan_transistortester.png/200px-Schaltplan_transistortester.png

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. (http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Transistortester) 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.

[Besserwessi]

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.

[oberallgeier]

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 At mel beim tiny85 im Powerdown bei 1,8 V. Nun braucht mein MiniD0 an den Motoren, am Ser vo 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.

[PICture]

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 https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=52107 geplannt.

MfG

[oberallgeier]

Hi, PICture,

warum solltest Du als Elektroniker keine elektromechanischen Teile verwenden? Mit Rel ais hatte man immerhin schon ganze Digitalrechner gebaut und sie sind heute schon recht klein und energiesparend zu bekommen. Nur passen Rel ais 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 Rel ais 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.

[Bammel]

Hallo,

der schaltplan ist leider down!

Gruß,
Bammel

[oberallgeier]

... 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 (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=482750&sid=ca85c88ae906264e4b67c5ebc5dd35c8#482750)"... mit einem Taster an und aus schalten .." ?

[kolisson]

hallo oberallgeier,

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

was hälst du von diesem Vorschlag ?

http://farm3.static.flickr.com/2710/4306554582_40d1201bb1_o.jpg

gruss klaus

[Bammel]

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) (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=481806#481806").
Nur bei R2 anstatt 27k einen 10k Widerstand.

[s.frings]

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.

[oberallgeier]

... Also kann ich mit Sicherheit sagen, dass ein ATtiny13L für dieses Vorhaben geeignet ist.Wunderbar, sehr schön, danke. Könntest Du bitte die Schaltung dazu zeigen?

[s.frings]

Schau mal auf meine Homepage http://www.meinemullemaus.de/elektronik/avr_workshop/index.html. Das ist aber eigentlich Off-Topic denn ich habe ja ein Spiel gebaut und nicht einen Ein/Aus Schalter.

[PICture]

Hallo!

Ich glaube an die > 1000 Jahre nicht, weil ich keine Akkus/Batterien ohne Selbstentladung kenne... ;)

MfG

[Bammel]

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.


es steht auch theoretisch

[PICture]

Hallo!

Sorry, das habe ich übersehen. Aber egal ob praktisch oder theoretich, die Selbstentladung wurde nicht berücksichtigt...

MfG

[Bammel]

ja aber die selbstentladung ist aj auch von typ zu typ unterschiedlich. jedenfall sollte mit der aussage nur bekräftigt werden das mit der schaltung eine batterie ewig hält

[oberallgeier]

Hallo Alle,

bitte um Hilfe.

Mit der hier eingangs gezeigten Schaltung (https://www.roboternetz.de/community/threads/46266-Ein-Aus-Taster-Standby-10-nA-Batterie-lebt-1000-Jahre?p=444438&viewfull=1#post444438) würde ich gern einen Controller ein-/ausschalten und mit dem hier noch freien Pinn nicht ganz sparsame Saft-Verbraucher: 12V/10A..20A - das Ganze OHNE Relais. Evtl. einen Controller mit mehr als 8 Pinnen und mit den dann zusätzlichen, freien Ausgängen zwei, drei (oder mehr) Verbraucher als Untermenge des genannten Strombedarfs.

......http://oberallgeier.ob.funpic.de/LowconsumAAS.jpg

Fragen
- Wie sieht die Schaltung ab 5V-Ausgangspinn des Controllers aus? Welche Transistoren, welche Schaltung?
- Ist ein Zweig mit ca. max. 12V/5A deutlich einfacher aufzubauen? Macht es evtl. eher Sinn, alle Zweige mit der gleichen Schaltung auszurüsten (auch wenns dann mal ein paar Pfennig mehr kostet).
- Muss ich mit merklichem Spannungsverlust am Schalttransistor (an der Schaltung) rechnen? Wieviel Volt?
- Gibt es Schaltungen (welche?) mit minimalem Spannungsverlust und wie hoch ist der?
- Der Hauptzweig sind zwei Motoren mit Stallcurrent von +5A (gesamt also satte zehn) die über diesen Motortreiber (mit zwei VNH2SP30) angesteuert werden. Ist da eine Lösch-/Schutzschaltung vorzusehen, damit der Schalttransistor/Schaltkreis im Schnellabschaltfall nicht zerschossen wird? Welche Schutzschaltung.

Danke im Voraus für die Antworten.

[oberallgeier]

Meinen Pacer (siehe Eingangspost (https://www.roboternetz.de/community/threads/46266-Ein-Aus-Taster-Standby-10-nA-Batterie-lebt-1000-Jahre?p=444438&viewfull=1#post444438)) habe ich wieder mal "angefasst". Hmmm, wohl eher nicht unbedingt wegen "Coronaverzweiflung" sondern primär um mich noch/wieder mal durch die Sleepgeschichten beim AVR durchzuhangeln.

Dabei bin ich natürlich über die Frage gestolpert die sich auftat, als mein Labornetzteil (KA3005D) im Sleepmodus des tiny85 unter Vcc=3,3V teils 0,001 A anzeigt, mein DMM (METRAHit 12S) mitunter 00,01 mA und das BilligDMM (PeakTech 2010) im 2mA-Bereich 0,000mA. Eine schnelle, grobe, erste Suche im Internet brachte da einen seltsamen Vorschlag (https://forum.mosfetkiller.de/viewtopic.php?t=64282) zum Vorschein. Seltsam für mich. Natürlich war ich sofort neugierig und hatte mich auch gleich drüber gemacht.

Also mein METRAHit und das (billige) PeakTech 2010 rausgeholt, zusammengeschaltet und - und - und . . . (Anm.: METRAHit 12S : 10,07 MΩ).

Der Pacer braucht also mit PowerDown unter Vcc 3,3 V - nach kurzer Schreib-/Rechenarbeit - 90 nA im Sleep.

Mal eben ein Blick ins Datenblatt (https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-2586-AVR-8-bit-Microcontroller-ATtiny25-ATtiny45-ATtiny85_Datasheet.pdf): Power-down Mode: • 0.1 μA at 1.8V. Und nun hab ich so meine Zweifel an der Schätzmethode "mit dem falschen Messbereich". Warum Zweifel: weil die 100nA für 1,8V angegeben sind und ich bei 3,3V gemessen hatte.

Hat diese Messmethode jemand ähnlich schon mal angewendet? Mit welchen Erfahrungen? Danke im Voraus.

[Manf]

Hat diese Messmethode jemand ähnlich schon mal angewendet? Mit welchen Erfahrungen? Danke im Voraus.

Messen kleiner Ströme mit dem DMM ist recht zuverlässsig, wurde hier auch kurz angesprochen, vielleicht zu kurz.


Weil das mit den kleinen Strömen erwähnt wird. Ein DMM mit 10 MOhm im Spannungsmessbereich hat bei 0,1V einen Eingangsstrom von 10 nA. Es misst damit auch den Strom. Für gößere Ströme kann man einen Shunt Widerstand dazunehmen, beispielsweise 100kOhm für Ströme bis 1µA mit entsprechender Aufösung von 1nA.

https://www.roboternetz.de/community/threads/75537-Suche-pushbutton-power-circuit?p=663009&viewfull=1#post663009 (https://www.roboternetz.de/community/threads/75537-Suche-pushbutton-power-circuit?p=663009&viewfull=1#post663009)

[Gnom67]

Ich glaube an die > 1000 Jahre nicht, weil ich keine Akkus/Batterien ohne Selbstentladung kenne... ;)


Korinthenkacker! Glaubst du ernsthaft, dass hier jemand die 1000 Jahre auf die Goldwaage legt? In 50 Jahren sind die meisten von uns tot! Aber Hauptsache mal was Besserwisserisches reingeworfen... =D>

[oberallgeier]

.. Ich glaube an die > 1000 Jahre nicht, weil ich keine Akkus/Batterien ohne Selbstentladung kenne... ;)

Korinthenkacker! Glaubst du ernsthaft, dass hier jemand die 1000 Jahre auf die Goldwaage legt? In 50 Jahren sind die meisten von uns tot! Aber Hauptsache mal was Besserwisserisches reingeworfen... =D>
Na ja, sooo korinthisch gek....t ist das ja wohl nicht. PICture hat das nur etwas volksstümlich ausgedrückt, was wir unter MTBF, MTTF und MTTR seit Jahr(zehnt)en kennen.
Mean Time Between Failures „mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen“, Mean Time To Failure „mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall“, Mean Time To Recover „mittlere Zeit, die eine Reparatur benötigt“
Seagate beispielsweise gibt im Datenblatt seiner 3,5 Zoll großen Enterprise-Capacity-Laufwerke einen MTBF-Wert von 2 000 000 Stunden bei einem Workload von 550 TByte/Jahr und einem kontinuierlichen Betrieb (24/7) an. Umgerechnet entspricht das einem durchschnittlichen Ausfall nach mehr als 228 Jahren. Dass dieser Wert unrealistisch ist, lässt sich auch ohne langjährige Erfahrung im Rechenzentrum leicht erahnen. (Anm.: teils zitiert von "andern")
BTW: einen kontinuierlichen Betrieb (24/7) finde ich für manche Baugruppen in Rechenzentren auch beinahe optimistisch.

Leider fehlt uns gerade heutzutage bei Datenträgern, Rechensystemen oder so der kaum anzugebende Wert MTBH (Mean Time Betweeen Hack), der für Rechenzentren von erheblicher Wichtigkeit wäre.

[PicNick]

Korinthenkacker! Glaubst du ernsthaft, dass hier jemand die 1000 Jahre auf die Goldwaage legt? In 50 Jahren sind die meisten von uns tot! Aber Hauptsache mal was Besserwisserisches reingeworfen... =D>
Bleib ruhig, so reden wir hier nicht