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Thema: extrem sparsamer Microcontroller gesucht

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    extrem sparsamer Microcontroller gesucht

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    Hallo Community,
    ich habe mich hier extra angemeldet um ein paar Ideen für ein Projekt zu bekommen. Ich bin leider noch der absolute Neuling was Microcontroller und deren Zusammenschaltung mit anderen Komponenten angeht und hoffe dass ihr mir paar Vorschläge machen könnt.

    Ich muss für die Uni ein Projekt realisieren, bei dem ein Microcontroller auf engem Raum 5 bis 6 Infrarot-Distanzsensoren einmal am Tag abfragen und dann einige Daten per HTTP-Request losschicken soll. Für die IR-Sensoren brauche ich daher ein paar GPIO-Pins.
    Ganz Wichtig: Der MC muss mit einem Akku laufen und das so lang wie möglich. Da er den Rest des Tages "schläft" wäre eine Stromaufnahme im 1µA, besser sogar im nA Bereich super. Ich bräuchte auch einen MC wo man für die Programmierung des Chips keine extrem teuren Evaluation-Boards oder -Kits braucht. Ich muss die Kosten ja auch rechtfertigen. Das Projekt, soll wenn es überzeugt mehrmals nachgebaut und angeschafft werden.

    Zusammenfassend brauche ich:
    - Einen sparsamen WIFI-Chip
    - sehr geringe Stromaufnahme im (Deep-)/SleepMode (1µA oder weniger)
    - GPIO-Pins für IR-Distanzsensoren

    - optional: LiPO-Akku-Anschluss (notfalls kann man ja noch löten)

    Optimal wäre es wenn ich alles auf einer Platine hätte.

    Was habe ich schon gefunden/Welche Ideen habe ich?
    1. Variante: ESP32 Thing von Sparkfun + etwas ähnliches wie der TPL5110 Timer.
    Link zum Sparkfun: https://www.sparkfun.com/products/13907

    Vorteil: Ich brauche keinerlei DEV-Boards oder sonst was. Alles ist mit dabei: Lipo-Anschluss, Wifi-Chip, GPIO-Pins.
    Nachteil: Hibernation verbraucht bei dem 5µA. Ich bräuchte einen Timer der die Elektronik komplett ausschaltet und nach 24 Stunden wieder einschaltet. Diese 24 Stunden sollten aber auch variabel sein. Ist das möglich?

    2. Variante: SAM L21 + WinC1500
    Sehr geringer Energieverbrauch. Problem ist ich habe keine Platine gefunden mit GPIO-Pins, WLAN Chip oder sonst was. Hab ihn nur durch ein Video aufgeschnappt. Ich finde einfach nichts. Vielleicht gibts eine Platine mit GPIO-Pins wo ich den Wifi Chip nachrüsten kann.


    3. Variante: SAM W25? http://de.farnell.com/atmel/atsamw25...11b/dp/2491286
    Hat einen Cortex M0+ und einen WinC1500.
    Vorteil: Alles dabei.
    Nachteil: Keine Info über den Stromverbrauch. Soll aber einer der sparsamsten Chips sein siehe dieses Video: https://www.youtube.com/watch?v=pOFU0KCly80
    Im Video ist nur der Chip gezeigt. Wieviel Strom das Evaluation Board braucht weiß ich leider nicht.


    Habt ihr vielleicht noch weitere Ideen. Wäre super wenn ihr mir helfen könntet.

    Ich bedanke mich im Voraus!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Du könntest Dir die SimpleLink Lösung von TI mal anschauen.
    Allerdings bist Du auch hier bei 4,5µA im Hibernate-Mode. Drunter zu kommen wird schwierig, fürchte ich.
    Es sei denn, Du nimmst Dir zusätzlich noch einen MSP430, der das ganze komplett von der Spannung trennen kann.
    Die sparsamsten MSP430-Versionen liegen bei 0,3µA im Standby.
    Es gibt auch Boards mit SimpleLink & MSP430 drauf, vielleicht bekommst Du damit ja was hin.

    SimpleLink: http://www.ti.com/lsds/ti/wireless-c.../overview.page
    MSP430: http://www.ti.com/lsds/ti/microcontr.../products.page
    Kit z.B. http://de.farnell.com/texas-instrume...lsr/dp/2215416

    Gruß,
    askazo
    - Das Leben ist zu kurz, um in C zu programmieren -

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    einen SAM L21 kannst du mit etwas geschick auf ein spreadboard auflöten ... zur not könnte ich das sogar für dich machen ... die minimalbeschaltung ist lächerlich und der stromverbrauch im deep sleep könnte von einem kondensator bewältigt werden ... aber es wrid keine WiFi Chip geben der so sparsam ist! Abschalten is auch allerhöchst ineffektiv, da du dann jedes mal den Handshake neu machen müsstest!
    https://puu.sh/wOnLf/8897bd6172.jpg
    was spricht denn so dermaßen gegen die 5-20µA vom ESP? Das ist verflucht wenig und würde selbst mit einer Knopfzelle Monatelang halten! Und er muss aus dem Deep Sleep heraus auch nicht erst neu mit dem WLAN verbinden!

    gehen wir mal von 3 schlechten AAA-Akkus aus mit 500mAH als Versorgung aus

    bei unglücklichen 50µA wären das 416 Tage ... wenn ich jetzt deine Messungen für maximal 1sek zu Grunde lege, sollte das ganze wenigstens 1 Jahr lang halten!
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
    nicht.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo,

    Noch ein kleines Problem: Wie gross ist die Selbstentladung deines Akkus?
    Je nach Typ und Temperatur liegt die Selbstentladung bei 6 Monaten bis etwa 2 Jahren.

    1µA ergibt etwa 8.8mAh im Jahr.

    Welchen Strom brauchen deine IR-Sensoren und wie lange musst du sie für eine Messung betreiben?
    Dabei darfst du nicht vergessen, dass Sensoren meist erst Warmlaufen müssen um ein genaues Resultat zu erhalten.

    Also rechne erst einmal die Akku-Kapazität ohne µC aus.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  5. #5
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    @askazo
    Schaue ich mir mal genauer an.

    @CEOS
    Ansich finde ich den ESP32 verdammt gut. Das oben verlinkte Board von sparkfun hat alles was ich brauche. Hast du den ESP32 selbst?

    @Peter
    Ich möchte diesen Akku verwenden, da der Akku möglichst lange halten soll:
    http://www.exp-tech.de/battery-lipo6600mah

    Was wäre eigentlich die beste Möglichkeit den ESP32 mit einem Akku zu betreiben? Brauche ich Spannungswandler? Oder heißt es einstöpseln und loslegen? Der ESP32 von Sparkfun hat nämlich schon einen LIPO-Anschluss.

    Soweit ich weiß braucht man auch kein Development Kit für den ESP32 oder?

    Kennt jemand noch ein Board wie das von mir verlinkte ESP32 welches auch die selben Features bietet als Alternative?

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Kazuya91;638197@Peter
    Ich möchte diesen Akku verwenden, da der Akku möglichst lange halten soll:

    [url
    http://www.exp-tech.de/battery-lipo6600mah[/url]
    Datenblatt:
    http://www.exp-tech.de/pdf/products/...60701-6600.pdf

    Capacity retention:
    The battery to be charge in accordance with standard charge condition at 20~25℃,then storage the battery at an ambient temperature 20~25℃ for 28 days.
    Measure the capacity after 28 days with 0.2C at 20~25℃ as retention capacity
    Retention capacity ≥85%

    Das Ding hat also eine Selbstentladung von etwa 15%/Monat.
    Der Akku ist also nach etwa 6 Monaten leer, auch wenn da überhaupt nichts angeschlossen ist!

    Das passt auch zu diesen Angaben:

    Storage temperature for a long time: -20~25℃ 60±25%R.H.
    Do not storage exceed half year. Must charge once when storage for half year. must charge the battery which with protect circuit when storage for three months.


    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  7. #7
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    @Peter
    Kannst du mir eine Alternative empfehlen? Würde auch Batterien einsetzen, die sich nicht selbst entladen. Hauptsache möglichst langlebend. Evtl. auch eine Möglichkeit wo man keine Spannungswandler einsetzen muss?

    Leider hab ich nicht so viel Ahnung von der Materie.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hallo Kazuya91.
    wenn Tageslicht zur Verfügung steht, wäre eine kleine Fotozelle als Puffer möglich.

    Gruß
    ARetobor

  9. #9
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Leider steht kein Tageslicht zur Verfügung

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Kazuya91 Beitrag anzeigen
    @Peter
    Kannst du mir eine Alternative empfehlen? Würde auch Batterien einsetzen, die sich nicht selbst entladen. Hauptsache möglichst langlebend. Evtl. auch eine Möglichkeit wo man keine Spannungswandler einsetzen muss?
    Du könntest mal meine Fragen zum Stromverbrauch beantworten!

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

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