extrem sparsamer Microcontroller gesucht

[Peter(TOO)]

STOPP !!!

Es soll ein intelligenter Briefkasten werden. Ich baue den µC samt Sensoren in den Briefkasten ein. Der soll einmal am Tag zu einer bestimmten Uhrzeit checken ob was eingeworfen wurde und falls ja den User auf dem Handy benachrichtigen. Dafür möchte ich IR-Distanzsensoren verwenden. Daher muss der µC mit einem Akku laufen und möglichst lange da der Akku am bestenfalls nur einmal im Jahr getauscht werden muss.

Die ganze Konstruktion soll dann in ein Gehäuse welches dann unten in das innere des Briefkasten reingelegt wird. Die Distanzsensoren "strahlen" dann nach oben. Wird Post eingeworfen liegt diese auf dem Gehäuse und der Strahl der Distanzsensoren wird "gekürzt". Das soll dann das Triggersignal sein für die Benachrichtigung.

Schon mal überlegt, dass ein typischer Briefkasten aus Metall ist und dein WiFi abschirmt?

Rein Technisch kann man auf die Front des Briefkastens eine Solarzelle montieren. Ist dann höchstens eine Frage was man konstruktiv gegen Vandalismus macht.

Das ganze kann man mit einer einfachen Lichtschranke lösen, dann genügt ein Messimpuls im Bereich unter 1ms gänzlich für die Auswertung.
Nehmen wir mal 30mA für den Impuls, das ist dann ein mittlerer Strom von 30µA. Bei einmal Täglich sind das dann 10 mAh im Jahr.

So langsam reicht dann eine CR2032 Knopfzelle. die hat um die 200 mAh. Oben habe ich ja mal 8.8mAh für den Prozessor gerechnet und jetzt noch 10 mAh für die Sensorik. Macht also gut 20 mAh. Da bleiben für den Rest noch 180 mAh.
Das wären dann 0.4 mAh/Tag für den Rest. Bei 100mA für den Rest, kannst du diesen über 5 Minuten am Tag betreiben.

Achja, so eine CR2032 hat eine Selbstentladung von 1-2%/Jahr.

Es gibt viele µC da draußen aber kaum einer hat die GPIO-Pins die ich für die Sensoren benötige.

Irgendwie machst du da mit dem GPIOs einen Fehler!
Wie sollen die denn beschaffen sein?

MfG Peter(TOO)

[oberallgeier]

.. Das ganze kann man mit einer einfachen Lichtschranke lösen, dann genügt ein Messimpuls im Bereich unter 1ms ..

Da Luftpostbriefe völlig aus der Mode gekommen sind, kann man getrost mit einem Mindestgewicht von Poststücken von über 5 g rechnen. Dafür reicht ein Mikrotaster mit einem geschickt angebrachten Betätigungsstäbchen quer über den Briefkastenboden. Der frißt dann unbetätigt überhaupt keinen Strom; Nebeneffekt wäre die MÖglichkeit den Schaltvorgang als Interrupt zu verwenden der den gesamten Messvorgang einschaltet - dann kostet ne simple Transistor-Vorschaltung nur noch unter einem µA (mikro-!) ; für Schaltplan hier klicken.

.. Die Sensoren sollen mit dem Mikrocontroller für 1-2 Sekunden angehen, messen und dann wieder abgeschaltet werden ..

Ich hab ja keine Ahnung welche extrem brisanten Poststücke - z.B. mit abrupt drohendem Rechtverlust oder sonstwelchen Vollzugsdrohungen - Du überwachen musstwillst. Sonst reicht ja eine eher sekündliche bis mehrminütige Schaltpause zwischen einzelnen Beobachtungen und das in den an sich bekannten Briefträger-Lieferstunden. Nachts beispielsweise wird selten was geliefert, bei uns hier ist auch so etwa ab zwei absolute Lieferpause. Damit könnten beispielsweise weitere 50% Beobachtungszeit, z.B. 16°° bis 04°°, eingespart werden. Es sei denn ein Vertreter/Bote der Staatsanwaltschaft hat ne dringende Lieferung . . .

Prinzipiell gibt es eine Störmöglichkeit die bei mir gelegentlich auftritt: es wird ein Sendungs"bündel" aus Brief(en) und Zeitschrift(en) gemeinsam in den Schlitz gesteckt, das dann im Schlitz stecken bleibt und garnicht runterfällt. Hier macht dann die Abfrage mit Lichtschranke einen Sinn (aber dazu müsste man genau die Konstruktion des Briefkastens kennen). Die Abfrage im ein- oder mehrfachen Sekundentakt mit einer Lichtschranke in Einwurfhöhe ist aber schon eine recht niedrige Frequenz. Probier doch mal selbst einen einzelnen Brief "mit Schwung" in den Kasten zu werfen. Das kann in SekundenBRUCHTEILEN gehen; siehe auch Messimpuls im Bereich unter 1ms von Peter.

[021aet04]

Ich würde direkt nach dem Schlitz eine LS anbringen bzw wenn die LS verschmutzen kann etwas anderes (kap. Sensor, ind. Sensor mit Betätiger, Mikroschalter,...). Somit kann man erkennen wenn die Post ganz, aber auch halb (wie bei deneinem Zeitungsausträgern üblich) eingeworfen wurde. Du könntest das auch mit dem Öffnen des Schlitzes koppeln.

Am Schlitz einen Mikroschalter, wenn dieser schaltet den uC aufwecken, Sensor einschalten und Messung starten. Wurde der Sensor betätigt ist Post vorhanden. Wird der Schlitz wieder geschlossen bzw nach einer Zeit, uC schlafen legen und Sensor abschalten. Als Funkmodul würde ich eher kein WLAN o.Ä. verwenden, da das relativ viel Strom verbraucht. Ich würde z.b. ein RFM12,... nehmen und in der Wohnung den Empfänger, der immer am Netz hängt, von da kannst du dann mit WLAN weiter gehen. Als Energiequelle Solarzelle mit kleinem Akku bzw Kondensator. Wenn du ein Funkmodul (RFM12,...) verwendest könntest du das auch abschalten um Strom zu sparen.

MfG Hannes

[Kazuya91]

Danke für die Antworten!

Ich merke dass euch ein paar Infos fehlen (mein Fehler), weil ich nicht genau ins Detail gegangen bin. Der Briefkasten ist nicht für mich sondern für die Professoren an der Uni. Jeder Prof hat einen Briefkasten die von der Bauart alle identisch sind. Sie kriegen ab und zu Post. Nun sind die Professoren verpflichtet diesen Briefkasten regelmäßig, wenn nicht sogar täglich zu checken. Dafür müssen sie teilweise über den ganzen Campus laufen. Manchmal ist der Briefkasten aber leer und die ganze Zeit ist umsonst draufgegangen. Daher der Gedanke, den Briefkasten mit einem Microcontroller auszustatten der das erkennt.

Wichtig ist, dass die Professoren nicht direkt wissen müssen ob ein Brief eingeworfen wurde. Es ist also keine Interrupt mit einer Lichtschranke notwendig... Die Briefe werden immer bis 12 Uhr mittag eingeworfen. Später nicht mehr. Es sind äußerst selten eilige Briefe, die kommen aber trotzdem bis um 12 Uhr und es reicht auch wenn der Prof sie zwei Stunden später abholt. Außerdem soll erkannt werden, ob es nur ein kleiner Zettel ist, oder ein großer Brief. Das ist auch eine Anforderung. Daher die Distanzsensoren die verteilt sind worauf der Brief dann liegt. Sind 4 Distanzsensoren verdeckt, ist es ein mittlerer Brief. Ist nur einer verdeckt, ist es ein kleiner Notizzettel.

Es reicht also wenn der Microcontroller einmal zu einer bestimmten Uhrzeit, sagen wir 13 Uhr, kurz vom Deep Sleep aufwacht, registriert dass was eingeworfen wurde, eine Nachricht schickt und wieder schläft. Wenn der Professor den Akku nur einmal im Semester (6 Monate) besser sogar nur einmal im Jahr (2 Semester) tauschen muss reicht das dicke aus.

Es ist schon ein Prototyp da in der Uni der auch schon funktioniert, aber es soll eine Webanwendung und eine App dazu geschrieben werden wo man einige Sachen einstellen kann. Ich wurde aber noch gebeten mich mit der Elektronik zu beschäftigen ob man das nicht vom Stromverbrauch her weiter optimieren kann. Da der µC zu 99% der Zeit schläft ist ein sparsamer Deep Sleep wichtig. An andere Technologien wie 6Lowpan oder Zigbee hab ich auch schon in Betracht gezogen, aber da braucht man Gateways und Development Kits. Bei 5 Sekunden oder weniger die der µC an ist um die Benachrichtigung zu senden reicht auch meiner Meinung nach WLAN aus. Damit sollte der Akku dann auch halten. Ich will aber das maximale rausholen (mit WLAN, bin aber dennoch offen).

So sieht der Prototyp gerade aus:



Für diejenigen die es nicht genau erkennen: Da ist eine Art Glasschicht (nicht richtiges Glas) dadrauf montiert ist der µC mit 6 IR-Distanzsensoren und einer WLAN Antenne. Darüber um das ganze Abzudecken ist noch eine Schicht. Das soll alles kompakt sein.

Ich hoffe die weiteren Infos helfen euch . Bin für weitere Vorschläge offen!

[oberallgeier]

.. Es reicht .. einmal zu einer bestimmten Uhrzeit .. kurz .. aufwacht .. Da der µC zu 99% der Zeit schläft .. 5 Sekunden oder weniger ..

Bei so rigiden Vorgaben die Du zur Energieeinsparung vorbringst habe ich gehofft, dass man als Student doch etwas genauer rechnet. Es sind 5 Sekunden in 24 Stunden knapp 99,995 % Ruhepause. Zwei Größenordnungen daneben gelten im technischen Bereich eher nicht als Schätzung, das ist einfach daneben . . . Hoffentlich sind da Deine Profs wesentlich duldsamer.

Die Sensoren im Prototyp dürften doch bei einem senkrecht stehenden Briefumschlag im Format DL haarscharf vorbeilinsen - bei genauer Ausrichtung . . . *ggg*

[021aet04]

Warum arbeitest du nicht mit Interrupt? Wenn du z.b. eine Woche keine Nachricht bekommst, könntest den uC die ganze Zeit schlafen lassen. Zur Sicherheit könntest du einmal pro Woche eine Nachricht senden um sicherzustellen das das System noch funktioniert.

MfG Hannes

[Kazuya91]

Wenn ich mit Interrupts arbeite, heißt das doch dass die Sensoren die ganze Zeit eingeschaltet sind oder nicht? Das saugt doch meiner meinung nach noch mehr Strom oder irre ich mich da?