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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik HW-Switchentprellung in ULP-Anwendung


Autor: Dennis (Gast)
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Hallo Leute,

in einem batteriebetriebenen MSP430 Ultra-Low-Power Gerätchen muss ich 
mehrere Endpositionstaster abfragen und in Hardware entprellen. 
Entprellen in SW kommt leider nicht in Frage, obwohl es sinnvoller wäre.

Leider kommt es dabei auf jedes uA an, da das Gerät mit einer Batterie 
etwa 3 Jahre laufen soll. Mein größtes Problem sind dabei die 
Kriechströme in den ICs. Ein einzelnes Logikgatter braucht etwa 1uA, und 
damit etwa drei mal soviel wie der MSP430 im Ruhezustand. Insgesamt sind 
etwa 6 Logikgatter auf der Platine verteilt. Auf die lange Betriebsdauer 
gesehen saugen mir die die Batterie leer.

Als Ausweg dachte ich mir, dass ich ein Pin des MSP als Spannungsquelle 
"mißbrauche" und damit d. Betriebsspannung des Logikgatters source. 
(siehe Bild im Anhang, "U_SW_1" ist ein IO des MSP430F247, "IC5" ist ein 
NC7S14, "SW_Li" geht direkt wieder auf ein IO des Prozessors)

Geht das so, oder übersehe ich etwas dabei?

Links zu den Datenblättern:
MSP430: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/msp430f247.pdf
NC7S14: http://www.fairchildsemi.com/ds/NC/NC7S14.pdf

Danke Euch für die Hilfe!

Autor: Chris (Gast)
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Wuerde dir Raten, es doch mit SW-Entprellung zu machen, ausser du hast
EMV Probleme. In SW, erster Int weckt ihn auf, dann wird der Interrupt 
abgeschaltet, der WDT gesetzt und in Sleep gegangen. Danach wird dann 
getestet, ob Taste gedrueckt, oder nicht. Eventuell wird es mehrmals 
wiederholt. Meistens ist das vom Energiehaushalt guenstiger, als eine 
analoge Loesung.

Autor: oha (Gast)
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1uA pro Gatter ? Welch eine Verschwendung. Die 100nF pro Entprell sind 
auch viel zuviel. Was soll denn die Zeitkonstante sein ? Den 
Schmitttrigger wuerd ich weglassen, was soll der bringen ?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Dennis wrote:
> Ein einzelnes Logikgatter braucht etwa 1uA, und
> damit etwa drei mal soviel wie der MSP430 im Ruhezustand. Insgesamt sind
> etwa 6 Logikgatter auf der Platine verteilt. Auf die lange Betriebsdauer
> gesehen saugen mir die die Batterie leer.

Ist das Dein Bauchgefühl oder hast Du es mal nachgerechnet.
Was für eine schwache Batterie (mAh) ist das denn?

Wenn Du die SW des Haupt-MCs nicht ändern darfst, nimm doch einfach nen 
2. MC zum Entprellen.

Dein Haupt-MC wird ja nicht nur schlafen, hast Du überhaupt mal 
nachgerechnet, was der im Durchschnitt verbrauchen wird?

Bei geschlossenem Kontakt und 3V fließen durch die 10k ja schon 300µA, 
hast Du das berücksichtigt?


Besser als Bauchgefühl ist daher, erstmal ne worst case Strombilanz 
aufzustellen und zu berechnen.
Dann erst sucht man die dazu passende Batterie aus.


Peter

Autor: R2D2 (Gast)
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Wie wäre ein Umtaster statt Eintaster? Akzeptiert ein Signal nur nach 
vollem Toggle (wenn der Taster wieder losgelassen wird), oder decodiere 
über ein RS Flip Flop.

Autor: Dennis (Gast)
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Hallo,

vielen Dank für die konstruktiven Fragen!

> Ist das Dein Bauchgefühl oder hast Du es mal nachgerechnet.
> Was für eine schwache Batterie (mAh) ist das denn?

Wink verstanden, es war eher ein Bauchgefühl :-) Die Batterie hat etwa 
1350 mAh (Li-Mn), worst case rechne ich mit etwa 25% weniger 
(Standzeit), also mit ca. 1 Ah. Typ ist vorgegeben, da im Lager. Unserem 
Einkäufer sei dank, der noch nie davon gehört hat, dass Batterien sich 
auch selbst entladen können, und deshalb nicht günstig im Großeinkauf 
gehortet werden sollten....  Ein Hoch auf die BWL-er :-)

Die Gatter alleine werden die Batterie nicht leerziehen, aber das ist 
das einzige Parameter, an dem ich noch drehen kann. Andere 
Schaltungsteile sind mehr oder weniger festgenagelt oder müssen im neuen 
Entwurf übernommen werden.

> Dein Haupt-MC wird ja nicht nur schlafen, hast Du überhaupt mal
> nachgerechnet, was der im Durchschnitt verbrauchen wird?

Der MC macht mir da weniger Sorgen, der schläft tatsächlich sehr viel. 
Es läuft alle paar Minuten kurz an und legt sich danach gleich wieder 
schlafen. Hauptstromfresser sind zwei kleine Elektromotoren und einige 
Sensoren.

> Bei geschlossenem Kontakt und 3V fließen durch die 10k ja schon 300µA,
> hast Du das berücksichtigt?

Ja, deshalb möchte ich den Zweig über U_SW_1 komplett abklemmen. Der 
Taster wird daher nur dann aktiviert, wenn er auch gebraucht wird, sonst 
verbraucht es gar kein Strom. Ebenso wird der Schmitt-Trigger stromlos. 
Zum Glück kann man in der Anwendung ziemlich genau vorhersagen, wann die 
Taster gebraucht werden.

Vermutlich übertreibe ich mit der Stromsparerei etwas, immerhin braucht 
mein Entwurf deutlich weniger Strom als bisher. Aber ich möchte gerne 
die Grenzen ausloten, solange der Aufwand noch halbwegs im Rahmen 
bleibt. Ich gebe gerne zu, dass über soetwas am Sonntag Nachmittag 
rumzugrübeln schon etwas krank ist, aber so sind die E-Techniker halt.

Daher um auf die Frage zurückzukommen:

Spricht etwas dagegen, die Schaltung oben mit einem IO-Port zu speisen, 
oder übersehe ich etwas dabei?

Autor: oha (Gast)
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Ja. Weshalb externe Gatter ? Weshalb nicht ein RC an eine Port ? 1M 
pullup, ein 10nF, ueber den Schalter. Macht : 1MOhm in den Eingang, Null 
uA in den Kondensator oder Schalter. Zeitkonstante 10ms, sollte 
genuegen.

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