Minimax-Thermometer

[LotadaC]

Das ist quasi wie bei den Zenerdioden - nur eben mit der Vorwärtsspannung (die laut Datenblatt bei ca. 1V liegt (@1mA I_F - für geringere Ströme find ich keine Infos mehr im DB).
Zenerdioden sind natürlich mehr auf den Knick optimiert als Gleichrichterdioden, insofern wird das hier also mehr mit der Temperatur und dem Strom zu kämpfen haben (der Strom muß ja dann wieder durch einen Widerstand begrenzt werden, wodurch er wieder von der variablen Spannung abhängt).

Jedenfalls muß das "Stromsparen" in der ganzen Schaltung bedacht werden:

• externe Hardware (Sensoren etc) müssen entweder selbst über ähnlich gute (stromsparende) SleepModi verfügen, oder abgeschaltet werden können (ggf über einen Pin des Controllers versorgt)
• Spannungsteiler möglichst vermeiden, wenn unbedingt nötig möglichst hochohmig dimensionieren
• (unnötige interne Hardware inaktiv lassen)
• Zeiten, in denen der SleepMode verlassen wird möglichst kurz halten

 

[dino03]

Hi,

Jedenfalls muß das "Stromsparen" in der ganzen Schaltung bedacht werden:

man könnte ja zB beim LCD auch noch mit nem MOSFET die gesamte Spannungsversorgung trennen. Damit dann keine "Phantomspeisung" über die Datenleitungen erfolgt schaltet man die IO-Pins des Atmels als Eingang ohne PullUp. Wenn der Atmel wieder reaktiviert wird, dann schaltet man die IOs wieder auf Ausgang, den MOSFET an und initialisiert das LCD einmal neu. Damit sollte der Stromverbrauch recht gering sein. Das könnte man mit der restlichen Pheripherie soweit wie möglich auch machen.

Gruß
Dino

 

[wer]

externe Hardware (Sensoren etc) müssen entweder selbst über ähnlich gute (stromsparende) SleepModi verfügen, oder abgeschaltet werden können (ggf über einen Pin des Controllers versorgt)

Letzteres ist beim TSIC der Fall. Das wäre schon mal ein Pluspunkt für diesen Baustein.

Gruß, Wolfgang

 

[wer]

Wie LotadaC errechnet hat (sofern es richtig ist, kA) würde deine Schaltung mit dem Kondensator nur noch 'ne halbe Stunde laufen sobald sie auch nur 1mA zieht, das ist fast nix. Und da ging es nur um den Controller, die Sensoren nicht inbegriffen. Ich persönlich würde da eher einen kleinen LiIO / LiPO Akku zur Hilfe nehmen. Denn hat man auch Luft nach oben. Gibt ja auch ganz kleine mit rund 150mAh.

Die 1mA braucht der MC nur alle 20 Minuten für die Zeit einer Temperaturmessung (das ist natürlich auch noch ein Parameter) und für den relativ seltenen Fall, daß der Taster gedrückt und das Display angeworfen wird.

Der Stromverbrauch ohne Timer ist offensichtlich äußerst variabel 0.1µA, max 2µA. Im Minimum habe ich dann einen Stromverbrauch von
0,1µA + 1,5µA = 1,6µA gegen 4µA mit WDT. Aber auch, wenn ich den Maximalwert nehme komme ich mit RTC auf
2µA + 1,5µA = 3,5µA gegen 8µA. Dabei habe ich noch unterschlagen, daß der MC alle 8s aufwachen muß, um einen Zähler zu inkrementieren.

Was mich noch interessiert ist folgendes: Es gibt sicher eine Spannung V₀, ab der der MC erst läuft. Jetzt wäre doch eine Überlegung die, das Intervall
]V₀,V_max[ möglichst groß zu halten damit die Sache möglichst unabhängig vom Ladezustand des Gold Cap wird. D.h. V_max eher 5V als 3,5V. Auf der anderen Seite ist der Stromverbrauch des MC von der Betriebsspannung abhängig, das spricht eher für V_max = 3,5V.
Wie kann man das überschlagen?

Gruß, Wolfgang

 

[LotadaC]

Hüstel...

...Controller... der arbeitet ja von knapp 2V bis gut 5V...

Ansonsten wirf mal einen Blick ins Datenblatt...
1,8-5,5V... kommt aber AFAIK auch auf den Takt und so an (für volles Tempo ist mehr Spannung nötig - allerdings biste dann auch wieder schneller aus den ISR raus, und kannst den Armen pennen lassen)

 

[dino03]

Hi,

Ansonsten wirf mal einen Blick ins Datenblatt...
1,8-5,5V... kommt aber AFAIK auch auf den Takt und so an (für volles Tempo ist mehr Spannung nötig - allerdings biste dann auch wieder schneller aus den ISR raus, und kannst den Armen pennen lassen)

höherer Takt heißt aber auch wieder mehr Strombedarf. Bei 1,8V oder 3,3V kann er glaube ich nur noch maximal 8MHz oder weniger.

Gruß
Dino

 

[LotadaC]

wollte ich damit sagen, das mit dem Strom hatte ich noch vergessen...
Irgendwann hatte ich hier schon mal vorgeschlagen: geringen Takt und die ISRs kurz halten. Aber auch bei den Externa aufs Stromsparen achten... ggf über einen Prozessorpin versorgen (Du hattest ggf 'n FET ergänzt, und daß man dabei auf parasitäre Versorgung via Datenpins aufpassen/ausschließen muß)

 

[dino03]

Hi,

ggf über einen Prozessorpin versorgen (Du hattest ggf 'n FET ergänzt, und daß man dabei auf parasitäre Versorgung via Datenpins aufpassen/ausschließen muß)

stimmt. Da hab ich etwas kurz gedacht. Bei dem geringen Strombedarf kann man sich den FET auch sparen und das LCD über nen Portpin versorgen. Wenn man den dann hochohmig schaltet (Eingang ohne PullUp) dann ist das LCD auch aus

Gruß
Dino

 

[wer]

stimmt. Da hab ich etwas kurz gedacht. Bei dem geringen Strombedarf kann man sich den FET auch sparen und das LCD über nen Portpin versorgen. Wenn man den dann hochohmig schaltet (Eingang ohne PullUp) dann ist das LCD auch aus

Also irgendwie hab ich den letzten Punkt nicht verstanden!?

Und bezüglich meiner letzten Frage drängt mich mein Gefühl immer mehr zu der 1,8V - 5,5V Variante mit geringem Takt. Wozu soll ich mich spannungsmäßig von vornherein einschränken. Dann müßte das Display und der Sensor aber auch so variabel sein, oder?

Gruß Wolfgang

 

[TommyB]

So ein LCD frisst ja nicht viel Strom, das kann ein Port Pin eines AVR's locker versorgen. Sprich du legst die Betriebsspannung an den AVR und die Betriebsspannung vom Display eben nicht direkt mit daran sondern auf einen Port Pin. Den schaltest du auf Ausgang und High (= Betriebsspannung) wenn du das Display brauchst, oder auf Low (=0V) wenn du es nicht brauchst. Somit wäre es komplett vom Strom "getrennt" (Daten- und Adressleitungen auch auf 0 setzen), würde also nichts mehr verbrauchen.
Da das Display dann aber keine Spannung mehr hat muss es bei jedem "Aufwecken" wieder neu initialisiert werden.

 

[dino03]

Hi,

Also irgendwie hab ich den letzten Punkt nicht verstanden!?

ob man nun nen Portpin benötigt um damit einen MOSFET zu steuern der dann dem LCD Saft gibt oder ob man das LCD direkt vom Portpin Saft zuweist ist bei dem geringen Strombedarf ziemlich egal. Man spart sogar noch nen Bauteil.

Sprich du legst die Betriebsspannung an den AVR und die Betriebsspannung vom Display eben nicht direkt mit daran sondern auf einen Port Pin.

dabei die Kontrastspannung nicht vergessen. Die muß mit abgeschaltet werden.

Wenn der Atmel mit 5V läuft und nur 4MHz taktet, dann sollte sich das im Schlafmodus auch mit dem Strom in Grenzen halten. Müßte man mal messen wenn man es denn im Datenblatt nicht findet.

Gruß
Dino

 

[TommyB]

dabei die Kontrastspannung nicht vergessen. Die muß mit abgeschaltet werden.

Stimmt natürlich. Aber ich regel die z. B. immer direkt am Display, also auch von dessen Spannung.
Aber wie du schon so richtig sagtest: Die Kontrastspannung nicht vergessen. Ich hatte es bereits erwähnt, ist vermutlich untergegangen. Die ändert sich doch auch mit der Betriebsspannung, man müsste also ständig nach regeln. Oder gibt es Displays bei denen das nicht so ist? Bei den von EA schon.

 

[wer]

So ein LCD frisst ja nicht viel Strom, das kann ein Port Pin eines AVR's locker versorgen. Sprich du legst die Betriebsspannung an den AVR und die Betriebsspannung vom Display eben nicht direkt mit daran sondern auf einen Port Pin. Den schaltest du auf Ausgang und High (= Betriebsspannung) wenn du das Display brauchst, oder auf Low (=0V) wenn du es nicht brauchst. Somit wäre es komplett vom Strom "getrennt" (Daten- und Adressleitungen auch auf 0 setzen), würde also nichts mehr verbrauchen.
Da das Display dann aber keine Spannung mehr hat muss es bei jedem "Aufwecken" wieder neu initialisiert werden.

Das ist klar. Das mit dem MOSFET war eher unklar.

Zum Spannungsintervall von Temperatursensoren:
Der TSIC und der DS18B20 will zwischen 3V und 5,5V. Ich werde wohl einen NTC oder PTC nehmen müssen, oder gibt es digitale Sensoren mit einem anderen Spannungsintervall? Gibt es irgendwo eine Übersicht, welche AVR MCs einen internen Temperatursensor haben?

Gruß, Wolfgang

 

[LotadaC]

Eigentlich sollten alle neueren Megas den haben, kannst Du das bei der Übersicht von Atmel nicht filtern? (Die Seite ist auf'm Handy nicht wirklich gut bedienbar...)

Aber erwarte nicht zuviel von dem internen Sensor... das ist auch nur ein Spannungsteiler mit PTC/NTC(?), den Du als Kanal auf den ADC schalten lassen kannst. Ok, den haste dann schon drinn...

 

[wer]

Eigentlich sollten alle neueren Megas den haben, kannst Du das bei der Übersicht von Atmel nicht filtern? (Die Seite ist auf'm Handy nicht wirklich gut bedienbar...)

Aber erwarte nicht zuviel von dem internen Sensor... das ist auch nur ein Spannungsteiler mit PTC/NTC(?), den Du als Kanal auf den ADC schalten lassen kannst. Ok, den haste dann schon drinn...

Ich hab ja den Vorteil, daß sich Umgebungstemperaturen so schnell nicht ändern. Wegen der Genauigkeit muß ich noch mal schauen. Ich will halt auch möglichst unabhängig von dem Ladezustand des Gold-CAP sein, d.h das ganze Intervall von 5V bis 1,8V runter nutzen können.

Apropos Kondensator: Der ist angegeben mit 1F und 5,5V. Ist das nicht ein bischen knapp, die 5,5V?

Noch was: Ich überlege gerade, ob man das vorhandene Spannungsintervall ]1,8V;5V] nicht irgendwie auf ]2,5V;3,3V] abbilden kann (letzteres will z.B.dieses Display.

Ich hab's mal mit einem Spannungsteiler probiert, mit R1=100Ohm und R2=52Ohm:

VG	V2
5,0V	3,3V
4,5V	3,0V
4,0V	2,6V
3,5V	2,3V
3V	2V

Damit kommt man also nicht weit. Gibt es irgend ein raffiniertes Widerstandsnetzwerk, daß mir wenigstens ]2,5V;5V]
auf ]2,5V;3,3V] abbildet?

Edit: Noch ein paar Ideen:

Hilft mir ein zweiter Gold-CAP weiter, der erst geladen wird (auf die Spannung, die das Display will), wenn der erste voll ist und nur dem Display zur Verfügung steht. Das Problem wird dann die Kommunikation sein, deren Pegel ja dann doch zu tief hängen, oder?

Kann der MC seine eigene Versorgungsspannung messen und das Display dann per PWM angepaßt versorgen?

Gruß, Wolfgang

 

[dino03]

Hi Wolfgang,

au man ... das artet ja richtig aus

Also nen Spannungswandler mit reinzubauen würde zwar die Betriebsspannung stabil halten aber auch zusätzlich Strom fressen. Den Strom kann man besser für den Atmel gebrauchen. Fällt also aus.

Dann der 1F 5,5V GoldCap. Das ist schon ein ganz schöner Block Ich hab hier 0,22F an meinem DS1307 und der hält problemlos 2 Wochen die RTC am laufen.

Spannungsteiler kannst du beim Stromsparen gleichmal vergessen. Die saugen mehr als der ganze Atmel und RTC-Kram zusammen. Das wäre kontraproduktiv.

LCD mit Backlight kannst du wegen Stromverbrauch des Backlight auch vergessen. Also nur ein normales.

Dann hab ich mal beim DS18S20 1Wire-Sensor nachgesehen ...
Can Be Powered From Data Line. Power Supply Range is 3.0V to 5.5V
Das kommt einem doch schonmal entgegen. Da würde ich der Einfachheit halber mit Phantomspeisung arbeiten.
Active Current IDD (VDD= 5V) : typ 1, max 1.5 mA
Standby Current IDDS : typ 750, max 1000 nA NANO-Ampere!
Eventuell muß man den garnicht totlegen bei max 1µA Standby-Strom
Kann man ja trotzdem wenn man den 4,7k Widerstand für die Phantomspeisung an einen PortPin legt.

Was haben wir nun also ...

• Atmel-Controller der schlafengelegt wird.
• LCD das über PortPin totgelegt wird und damit nichts mehr zieht (D4-7,RS,E,Vcc = 7 IO-Pins)
• DS18S20 mit 1µA Standby. Sicherheitshalber über PortPin genauso tot gelegt (1Wire, Vcc = 2 IO-Pins)
• soll die DS1337 RTC auch noch ran? (SDA/SCL, INT, Vcc für Bus-PullUps = 4 IO-Pins)

Entweder man weckt den Atmel über die RTC auf oder man macht es über den Wachhund.
Wenn man dann 20Minuten zusammenhat (war glaube ich dein Meßintervall) dann wird der 1Wire aktiviert und für 1sec die Zähne zusammengebissen (1-1,5mA Verbrauch bei der Messung). Danach alles berechnet und dann wieder schlafengelegt.

Wenn der Taster für die Anzeige gedrückt wird (INT), dann wacht er auf, aktiviert das LCD und zeigt das Ergebnis an. Wenn der Taster losgelassen wird schläft er wieder ein.

Probier das doch erstmal aus. Dann wird man ja sehen wie es aussieht.

Alternativ könnte man den Atmel über 2 Schottkys betreiben. Bei einer bekommt er Saft direkt vom GoldCap. Wenn er dann die Anzeige betreiben soll, dann wird ein Schaltwandler aktiviert, der über die 2te Schottky Vcc dann auf 3,3V oder sogar 5V hochpumpt. Nur solange das LCD in Betrieb ist. Da es ja kein Backlight hat ist die Anzeige in der Nacht sowieso schlecht (nur mit Taschenlampe).

Gruß
Dino