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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Grundlage zum HW Design


Autor: Christian Radermacher (cradi)
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Hallo,

ich entwickle derzeit an eine Hardware. Das gesamte Projekt teilt sich 
in zwei Module auf, ein Handgerät mit einigen Tasten, Display und einem 
Mega644p, und einem Steuerungsteil, zur Steuerung von zwei 
Schrittmotoren und einem Relais mit mega8.

Die Verbindung zwischen den beiden Modulen soll über Funk erfolgen. Die 
Module dazu sind noch nicht entgültig klar.

Das Handgerät soll über einen LiIon Akku betrieben werden, und eine USB 
Schnittstelle zur Kommunikation mit dem PC und für das Laden des Akkus 
bekommen.

Folgende Bauteile/Baugruppen sollen zum Einsatz kommen:

- Mega644p
- RFM12 (Funkmodul zur Kommunikation mit der Steuerung)
- EA DOGM 128-6 (Grafik LCD)
- FT232RL (USB Controller)
- BQ2057 (LadeController)

Jetzt zu meinen Fragen, da ich zum ersten mal mit solchen Bauteilen und 
Funktionen arbeite:

Den FT232 möchte ich vom Anschluss als gespeist durch USB verschalten. 
Dann brauche zwar einen separaten Quarz für den Mega, er braucht aber 
keinen Strom, wenn ich USB nicht verwende.

Parallel zum FT232 soll auf die Spannungspins des Akkus der 
Ladecontroller wirken. Ist das technisch möglich? Kann ich durch 
anstecken eines USB Kabels den Ladevorgang starten, auch wenn die 
Schaltung aus dem Akku noch versorgt wird?

Wie kann ich meine Schaltung mit stabilen 3 oder 3,3 Volt aus einem 
LiIon akku versorgen. Die mir bekannten Spannungsregler benötigen eine 
größere Differenzspannung zwischen Eingang und Ausgang. Wie kann man das 
lösen?

Gibt es irgend etwas besonderes zu beachten bei der ganzen Sache? Sind 
die gewählten Bauteile optimal, oder gibt es Empfehlungen für anderes?

Ich werde heute abend mal einen Schaltplan zeichnen und den hier 
nachreichen.

Würde mich über Rückmeldungen freuen, ich erwarte keine fertige Lösung 
sondern nur Tipps oder Hinweise auf Fallstricke.

Danke und Gruß
Christian

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Christian Radermacher (cradi)

>Parallel zum FT232 soll auf die Spannungspins des Akkus der
>Ladecontroller wirken. Ist das technisch möglich?

Ja, wenn gleich man da aufpassen muss.

>Wie kann ich meine Schaltung mit stabilen 3 oder 3,3 Volt aus einem
>LiIon akku versorgen.

Siehe Versorgung aus einer Zelle.

>Gibt es irgend etwas besonderes zu beachten bei der ganzen Sache?

1000 Dinge ;-)

> Sind
>die gewählten Bauteile optimal,

Das weiss nur der liebe Gott. Auf den ersten Blick klingt das alles OK.

MFG
Falk

Autor: Matthias (Gast)
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Als Ladecontroller wäre auch evtl. ein AVR aus der "Battery Management" 
Serie interessant. Dann kannst du den Laderegler und den AVR Controller 
mit
einem Chip erschlagen. (Aber beachte die Zellenzahl, bei der Auswahl, da 
nicht alle BM AVRs alles können!)

Autor: Matthias (Gast)
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Eine Sache noch:
----------------
Das mit dem Power Management für Batterieanwendungen ist teilweise ein 
wenig
"Tricky". Also das AVR Datenblatt gründlich lesen und sehr ausgiebig 
darüber nachdenken, wie man das ganze Systemkonzept auf minimalen 
Stromverbrauch
auslegen kann.

Hardware auf Stromsparmaßnahmen optimieren:
-------------------------------------------
* Externe und interne Pullups benötigen Strom
  [abschaltbar? floating digital Inputs?]
* Oscillator abschalten (Power Down Mode -> 644p)
  [Wiederanlaufzeit? Aufwecken über?]
* Externe Verbraucher (Sensoren, RFM12, ...) abschaltbar?
  [-> Reinitilaisierung?]
* Spannungsregler - Linear? Schaltregler?
* Minimalspannung, bis zu der das System noch läuft?
  -> Sehr böser Fallstrick! Vor allem, da nicht alle Baugruppen/Module
  -> bei allen Spannungen funktionieren
  -> Auch Kurzzeitige Stromspitzen sind nicht zu unterschätzen
* BOD erforderlich?
* LiPo/... Akku Tiefentladungsabschaltung?
* Brown Out aktivieren?

Software optimieren:
--------------------
* Module initialisieren -> Schlafen schicken -> Reinitialisieren
* Wie läßt man die Module "Schlafen"?
* Duty Cycle -> Active/Power Down Dauer, wenn man z.B. 20 ms nach einem
  Signal sucht und den Controller dann 60 ms schlafen schickt. Beim 644p
  kann man den Watchdog dafür sehr gut zweckentfremden.
  SystemReset Modus (POR) -> IRQ Modus -> Schlafen -> SystemReset Modus
  (nach Aufwachen)

[...]

Ach ja, man kann den JTAG auch deaktivieren per Bit. Und wenn man den
Strom der Baugruppe mißt, dann vorher den JTAG abziehen ;-)

Autor: Matthias (Gast)
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Opps, hab noch was übersehen:

Wenn Du ein Grafikdisplay benutzt, denk dran, dass die Fonts 
(Zeichensatz mit maximal 255 Zeichen, je nach dem, was man braucht) eine 
ganze Menge
Flash-Speicher frisst!

Ich hab das DOGM 128x64 mit einem DSPIC32 angesteuert. Ok, hab auch 
mehrere Fonts drin, aber das frisst gut Flash-Speicher. Und vor allem 
sollte man sich Gedanken machen, ob man sich einen Frame-Buffer anlegt 
(ca. 1024 Bytes),
den man dann zyklisch überträgt, oder ob man das Ganze direkt überträgt.
Letzteres frisst gut Leistung...

Autor: Christian Radermacher (cradi)
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Hallo,

@Falk, vielen Dank für den Link, das bringt mich schon weiter, da werde 
ich mich entsprechend einlesen, wobei eine LiIon Zelle ja die ca. 3 V 
dauerhaft abgibt. Somit ist ein StepUp ja eigentlich nicht nötig, 
funktionieren die Regler auch von 2-4 Volt Eingang auf 3.3V Ausgang,....
Ich werde mal die Datenblätter studieren.


@Matthias:
Vielen Dank für die umfangreiche Stellungnahme.
Zum Thema Spannungsmanagement habe ich mir noch nicht so viel Gedanken 
gemacht. Das Gerät läuft nur wenige Stunden am Stück, und dann steht 
wieder eine Lademöglichkeit zur Verfügung. Eine Strommessung habe ich 
noch nicht durchgeführt, somit kenne ich den Bedarf für die Akkuzelle 
noch nicht.

Das ganze wird aus einem StateMenue heraus bedient, und bei Anwahl 
bestimmter Menüpunkte soll die Steuerung Aktionen ausführen.

Aber die Hinweise zur Unterspannungsüberwachung sind trotzdem sehr 
wichtig, dazu muss ich mir noch Gedanken machen. Also Spannungsmessung 
mit dem ADV des AVR und Warnmeldungen und kontrolliertes Abschalten muss 
ich in der SW vorsehen.

JTAG habe ich derzeit abgeschaltet, kenne ich mich auch noch nicht mit 
aus.
Zum Thema Speicherplaz im mega644p, ich habe derzeit 2 Fonts geladen und 
mit dem jetztigen Code noch 48%frei. Da kommen aber noch einige Teile 
wieder raus, und wandern in den Steuerungs-AVR.

Gruß
Christian

Autor: Christian Radermacher (cradi)
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Hallo,

so ich habe noch ein wenig gesucht, und mich nun für einen 
Spannungswandler entschieden. Die Wahl ist auf einen TI TPS62007 
gefallen. Der ist recht günstig und bei RS zu bekommen.

Jetzt hänge ich noch an den RTS / CTS Leitungen des FT232RL. Kann ich 
die am Mega frei plazieren, oder bin ich da an bestimmte Pins gebunden?

Einen Schaltplan habe ich angefangen, werde ich aber erst später 
nachreichen, ist noch nicht fertig. Ich habe sehr lange gebraucht das 
passende Gehäuse für den TPS in Eagle zu finden.

Gruß
Christian

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Einen Schaltplan habe ich angefangen, werde ich aber erst später
>nachreichen, ist noch nicht fertig. Ich habe sehr lange gebraucht das
>passende Gehäuse für den TPS in Eagle zu finden.

Und das willst du jetzt alles in einem Rutsch machen, ohne die einzelnen 
Schaltungsteile mal einzeln zu testen? Entweder du hast mächtig Ahnung, 
oder du bist naiv. Ich hoffe Ersteres.

MfG Spess

Autor: Christian Radermacher (cradi)
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Hallo,
ich kann dich beruhigen. Klar teste ich die Schaltungsteile vorher 
einzeln und dann auch komplett, bevor das auf eine Platine geht.
Aber so werde ich mir wenigstens über den Schaltplan im klaren.

Ausserdem kann ich die Zeit auf Geschäftsreise für Recherche und 
zeichnen verwenden.

Gruss
Christian

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