Lichtspiel - Version 2

Pirx

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15 Aug 2009
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Hallo zusammen,

Es gab den Bedarf, ein Lichtspiel wie dieses noch einmal zu bauen. Allerdings habe ich es nicht 1:1 nachgebaut und möchte hier die überarbeitete Version kurz vorstellen.

Das eigentliche Lichtspiel ist im Grunde unverändert, besteht nach wie vor aus einem Tiny24, auf dem eine 3Kanal Soft-PWM läuft (weitere Details siehe im oben verlinkten Projekt).

Die Neuerung besteht in der Stromversorgung durch jetzt nur noch zwei Mignonzellen, die zudem Batterien oder Akkus sein können. Während der Tiny24 direkt mit der Batteriespannung läuft, wird die Betriebsspannung für die LEDs durch einen Step-Up Konverter erzeugt. Die 5V bleiben über die gesamte Laufzeit konstant, so dass die Lichtfarbe jetzt nicht mehr vom Batteriezustand abhängig ist. Eine weitere Neuerung ist die Überwachung der Batteriespannung durch den Tiny24 und die Signalisierung bei einer Spannung <=2,1V.

Der Tiny24 (ohne "V") läuft laut Datenblatt erst ab 2,7V. Meine beiden Exemplare liefen jedoch auch mit 2V noch ohne erkennbare Probleme (möglicherweise, weil hier lediglich mit 1MHz getaktet wird). Einen Tiny24V (ab 1,8V spezifiziert) zu nehmen, erwies sich als unnötig.

Für die Batterieüberwachung nutze ich den ADC des Tiny mit interner 1,1V Referenz. Durch den hochohmigen Spannungsteiler (die krummen Widerstandswerte hatte ich einfach noch rumliegen) wird die Batterie nur wenig belastet. Bei zu niedriger Spannung wird mit rotem Licht "SOS" gemorst.

Als Step-Up Konverter habe ich einen LT 1301 eingesetzt, den hatte ich noch greifbar. Er wird über sein Shutdown-Pin vom Tiny nach der "Show" abgeschaltet. Der SS 216 ist ein simpler Schalttransistor (alter DDR-Typ).

Im Standby verbraucht die gesamte Schaltung gerade mal zwischen ca. 13µA (bei 2V Batteriespannung) und ca. 30µA (bei 3V). 90% des Stroms gehen auf das Konto des LT 1301.

Programmiert ist das Ganze wie üblich in Assembler (Code anbei).

Gruß
Pirx
 

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LotadaC

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22 Jan 2009
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Hi Pirx,

natürlich (wieder) ein schönes, (auf den ersten Blick) kleines Projekt (wobei Du den Löwenanteil ja schon damals erledigt hattest).
Der Tiny24 (ohne "V") läuft laut Datenblatt erst ab 2,7V. Meine beiden Exemplare liefen jedoch auch mit 2V noch ohne erkennbare Probleme
Die kommen (kamen?) alle "von einem Band", mit Toleranzen, und werden hinterher sortiert...
laufen sie mit 20MHz stabil -> ohne "V"
laufen sie mit 1,8V stabil -> "V"
Trifft beides zu, entscheidet möglicherweise der Bedarf oder der Zufall...
Die angegebenen 2,7V ("ohne V") ist die Spannung, ab der ATMEL garantiert, daß der Controller sauber läuft - allerdings nur mit maximal 10MHz.
Irgendwann wurde die Fertigung geändert (geringere Strukturbreiten und was weiß ich) - und picoPower-Controller kamen auf den Markt. Meist (aber nicht immer) am "A" im Namen erkennbar. Da gibts dann keine Selektion mehr.
Wäre hier der Tiny24A/44A/84A. Der wurde später nochmal zum Tiny441/841 "generalüberholt" (die 241-Variante taucht nur in den ersten Datenblatt-Versionen auf -> gestrichen), hat aber teilweise gravierende Änderungen...
Für die Batterieüberwachung nutze ich den ADC des Tiny mit interner 1,1V Referenz.
Wenn's nur um eine Schwelle geht - warum dann nicht über den Analog Comperator? Wäre weniger Rechenkraft/Stromaufnahme (was natürlich gegenüber der LED vernachlässigbar ist).
Warum überhaupt Soft-PWM? der Tiny hat doch zwei Timer mit je zwei OC-Units - und die liegen sogar alle auf unterschiedlichen Pins. Solange sich animationstechnisch nichts ändert, kann der Controller theoretisch rum-idlen.
Aufwecken mußt Du ihn aber durch den/einen Timerüberlauf - der "Watchdog-Timer-Trick" ist beim 24/44/84 nicht anwendbar.

Bei dem Projekt hab ich natürlich gleich an den Tiny43u gedacht, der startet ab etwa 1V, und läuft bis etwa 0,7V, und erzeugt sich die 5V mittels integriertem Boost-Converter selbst. Allerdings ist der maximale Strom auf 30mA begrenzt, wenn die Batterie leer wird sogar weniger...
(der hätte auch vier getrennte PWM und der Hund kann bellen ohne gleich zu beißen (IRQ statt sofortigem Reset) -> quasi ein dritter Timer für die Animation).

Mir ist klar, daß Du vorhandene Bauteile einsetzt... sind halt nur meine Gedanken dazu.

P.S.:
90% des Stroms gehen auf das Konto des LT 1301.
Du schickst den über irgend'n Enable-Pin schlafen? Gäbs 'ne Möglichkeit, den über einen FET komplett vom Strom zu nehmen? (Wären dann die Verluste während des Betriebes (über den FET) größer?)

Schönen Sonntag noch.
LotadaC
 

Pirx

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15 Aug 2009
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Hi LodataC,

Du schickst den über irgend'n Enable-Pin schlafen? LotadaC
So ist es - Pin3 (Shutdown) macht's möglich.

Gäbs 'ne Möglichkeit, den über einen FET komplett vom Strom zu nehmen? (Wären dann die Verluste während des Betriebes (über den FET) größer?)LotadaC
Mit der Frage habe ich mich nicht weiter beschäftigt, denn wie lange dauert es, bis bei 30µA die Batterie leer ist? Mit den 30µA kann man m.E. bei einer Batterie oder einem Akku mit ca. 2Ah locker leben. Bei einer Knopzelle wäre das natürlich etwas anderes ...

Gruß
Pirx
 
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