Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Passive Bauelemente für ATMEGA128


von Jürgen K. (microman)


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Hallo, Leute!

Mein Controller ATMEGA128 benötigt 4,5V-5,5Volt bei max. 40 mAh.

Ich plane mit 5 Knopfzellen, die hintereinander geschaltet sind auf 7,5
Volt, da das Display zwischen min 6,5 und max 14 Volt benötigt.

Es soll das Display und der Controller parallel von der 7,5
Volt-Einheit versorgt werden.

Welchen Vorwiderstand brauche ich für den Controller?

Rechnerisch komme ich auf (7,5-5)V*0,04A=62,5Ohm bei 2,5V*0,04A=0,1Watt
minimal.

Liege ich mit meiner Rechnung so richtig?

Ursprünglich bin ich von einer 9V-Block-Batterie ausgegangen und kam
ich auf 123 Ohm bei 0,06 Watt. Die von Verkäufer empfohlenen 123 Ohm
bei 0,25 Watt ergeben bei folgender Schaltung + -> Widerstand ->
Voltmeter -> Masse -> keine Änderung der Spannung von 9,7 Volt. Dies
macht mich für mein Projekt und meinen Berechnungen etwas skeptisch! -
Vorher kommt es das keinerlei Spannungs-Abweichungen zu beobachten
sind? Ursprünglich 9,7V =  (durch den Widerstand geleitete) 9,7 V .

In Sachen Sicherungen...Welche Sicherung ist optimal? 40 mA, 50 mA oder
mehr?

Wie weit eignen sich UMF-Sicherungen? ...wie habt gut sind Eure
Erfahrungen damit?

Danke für Eure Hilfe! ...in Sachen E-Technik lerne ich gerne dazu!
Stephan

von Rolf Magnus (Gast)


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> Welchen Vorwiderstand brauche ich für den Controller?

Einen, der sich an den Verbraucher anpasst, also einen
Spannungsregler.

> Rechnerisch komme ich auf (7,5-5)V*0,04A=62,5Ohm bei
> 2,5V*0,04A=0,1Watt

Das setzt voraus, daß der Mikrocontroller immer genau 40mA verbraucht.

> Die von Verkäufer empfohlenen 123 Ohm bei 0,25 Watt ergeben bei
> folgender Schaltung + -> Widerstand -> Voltmeter -> Masse -> keine
> Änderung der Spannung von 9,7 Volt.

Das liegt daran, daß das Voltmeter keine 40mA über seine Meßleitungen
zieht. Und genau das ist auch das Problem beim Mikrocontroller. Wenn er
weniger braucht, geht seine Versorgungsspannung hoch.

von Jürgen K. (microman)


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Danke für Deine promte Antwort!

Welche Bausteine brauchte man somit für einen erfolgreichen Einsatz
(sonst sollen nur noch SMD-Taster mit den einzelnen I/O-Leitungen
verbunden werden.)?

Welche Hardware braucht man unbedingt zum Programmieren? ...aktuell
habe ich erstmal den ISP-Programmer geordert und warte darauf was da
kommt.

Thanx, Stephan

von Jürgen K. (microman)


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Moin, Gemeinde!

Um die Schaltung mal zusammen zu fassen könnte man sagen:

+ -> Widerstand für die gewünschte Spannung -> Spannungsregler um diese
Spannung bei unterschiedlichen Leistungen einzuhalten -> Sicherung um
die maximale Ampherestärke nicht zu überschreiten -> Mikrocontroller
und zurück zur Masse...

C´est bon?

Grüzzi,
Stephman

von Thomas K. (thkais)


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7805

von unbekannt (Gast)


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Hast du dich schon mal mit den ohmschen Gesetzen auseinander gesetzt,
bevor du mit ICs bastelst. Wenn du Autofahren lernen möchtest fängst du
auch nicht mit einem F1-Wagen an.
Was willst du für ein Display anschließen? Wie lange sollen die
Batterien den reichen. Bei Knopfzellen kommt es auf effektive
Spannungsreglung an. Ich würde sagen, ein Längstregler wie der 7805 ist
deswegn weniger geeignet.

von Jürgen K. (microman)


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Aktuell beschäftige ich mich ausschließlich mit dem ohmschen Gesetz.

Der Vorschlag mit 7805 kommt auch nicht von mir.

Das Display kommt von Speedservice.de. - Da das Display mehr zu
Demonstrationszwecken dienen soll, brauchen die Batterien nicht teuere
Lithium-Batterien sein, sondern Alkali reicht vollkommen aus.

Denke ich setze auf Alkali-Knopfzellen LR 44 mit 120mAh, die sich bei
Conrad anscheinend gut verkaufen.

Meine Planung kann von mir aus noch 4 Wochen oder länger dauern, sofern
ich dann weiss das ich ein aufeinander abgestimmtes System habe. - Dann
werde ich erst an die Beschäffung gehen.

Vielleicht hat ja jemand noch gute Vorschläge wie man das gesamte
Orchestern am besten zusammen stellen könnte!?

Stephan

von Joern G. aus H. (Gast)


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Teure Lithium Knopfzellen gehen auch gar nicht, weil diese ihre Leistung
nicht bei Hochstromanwendungen (40mA ist sehr viel für diese Dinger -
gebaut werden die CR-Typen z.B. für max. 1 bis 2mA) liefern.
Die sind dann extrem fix alle.
Alkaline ist da viel besser.

Wozu eine Sicherung? Ist total überflüssig. Die Alkaline Knopfzellen
begrenzen durch ihren Innenwiderstand selber den Ausgangsstrom, so dass
nichts zu "brennen" anfangen kann im Kurzschlußfall.

Vorwiderstand geht deshalb nicht, weil ein Controller nicht konstant
z.B. 40mA zieht (wie z.B. eine LED es täte). Wenn er mal nur wenig
braucht, dann würde nach Ohmschen Gesetz, ja die Spannung über alle
Maßen ansteigen.

Daher der Vorschlag eines Spannungsreglers.

Bei Batterien ist z.B. der 78L05 das einfachste, was man nehmen kann.

Etwas anderes als ein Linearregler lohnt sicherlich nicht, weil der
AUfwand dann zu groß wäre.

Am Allerbesten wäre es vermutlich gar keinen Spannungsregler zu nehmen,
sondern 3 Batterien, also 4,5V. Der Controller würde damit problemlos
bis weit unter 3V arbeiten, wenn du einen LowVoltage Typ nimmst, also
den ATmega128L.
Nebenbei halten dann die Batterien auch viel länger, da bei geringerer
Spannung die STröme auch geringer sind (siehe AVR Datenblatt ganz
hinten!).

Du müßtest aber gucken, ob dein LCD das mitmacht. Ein normales tut das
nicht und läuft nur bei 5V. Zudem verbrauchen die normalen viel zu viel
für Betrieb mit Knopfzellen.

Ich empfehle dir dringen ein DOG-LCD von Electronic-Assembly zu
nehmen.
http://www.lcd-module.de/deu/dog/dog.htm
Verbraucht sehr wenig, ist sehr klein, einfach zu verbauen und läuft
auch unter 3V noch problemlos. Viele Designvarianten gibt es auch.
Für Batteriebetrieb sind die Typen:
EA DOGM 162E-A und
EA DOGM 163E-A

Zu beziehen (mit Gewerbeschein) direkt über E.A. oder einfach eine
Anfrage danach bei reichelt machen (anfrage@reichelt.de) - die besorgen
dir das auch.

joern g.

von unbekannt (Gast)


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Bist du dir wirklich sicher, dass du solch ein Display mit Kopfzellen
betreiben willst? Wie lange sollen die Batterien denn durchhalten???

Ich würde einfach 3 Batterien (mit mehr als 120mAh) nehmen und einen
Step up Spannungsregler um die Displayspannung zu erzeugen. Dann bist
du auch flexibler von der Spannung her.

von Joern G. aus H. (Gast)


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Ach so, es soll ein Farbdisplay sein, sehe ich gerade....
Etwas merkwürdig für Knopfzellen.
Naja, dann häng die Displaybeleuchtung einfach direkt an die Batterien
und nimm für Controller einfach einen 7805 oder 78L05 - bei dem
winzigen Bedarf des Controllers (40mA zieht der extrem selten mal) ist
es auch egal, ob es ein Linearregler ist.
Wenn du etwas Strom sparen willst, dann stecke lieber etwas mehr Arbeit
in sinnvoll platzierte "Sleep" Kommandos oder sogar mal komplett den
Controller (softwaremässig) abschalten, wenn der nichts zu tun hat. Das
spart sehr viel mehr, als sich mit Schaltreglern Mühe zu machen.

jörn

von unbekannt (Gast)


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Die Betriebszeit erhöht sich aber nicht durchs Schlafen legen.
Ein 7805 verbrät bei 7,5V Eingang min. 1/3 der zur verfügung stehenden
Leistung und wandelt sie in Wärme um !!! Bei Netzbetrieb egal aber
nicht bei Batteriebetrieb.

von Jürgen K. (microman)


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Hallo, Jörg!

Danke für Deine sehr nützlichen Hinweise.

Auf Knopfzellen bin ich nur aus Platzgründen gekommen. Das ganze
"Werk" soll in ein altes Handy eingebaut werden und da bekomme ich
mit einer 9V-Blockbatterie große Probleme. - Müsste ich bei einem
9V-Block denn mit Sicherungen arbeiten?

Besser wird es sicherlich sein die Hintergrund-Beleuchtung des Displays
komplett über eigene Knopfzellen zu betreiben, was aber natürlich die
Gesamtanzahl extrem erhöhen würde.

Kann man rein rechnerisch die Gesamtkapazität der Alkali-Batterien mit
120mAh durch die 40mAh maximale Leistung des uC dividieren, sodaß man
auf mindestens 3h Laufzeit kommt oder ist das unrealistisch?

Das software gesteuerte Energiemanagement ist auch mehr mein
Steckenpferd und werde da auch einige Energie reinstecken. - Die Frage
bliebe natürlich nach der Kosten/Nutzen-Relation.

Stephan

von unbekannt (Gast)


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Du brauchst auch bei 9V keine Batterie. Bei 9V Eingang werden aber schon
fast 44% der Energie vom 7805 in Wärme umgewandelt dies fehlt dir dann
bei der Lebensdauer.
Ob Sleep oder nicht kannst nur du entscheiden. Es ändert aber nichts an
der Betriebsdauer.

von Hermann K. (r2d2)


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Unbekannt: "Ob Sleep oder nicht kannst nur du entscheiden. Es ändert
aber nichts an
der Betriebsdauer."
Das ist einfach nur noch falsch!
Einfaches Beispiel:
10V am Eingang.
Betrieb: 100mA
Sleep: 1mA
Betrieb:
   Leistung µC: 100mA*5V=0.5W
   Leistung 7805: 100mA*5V=0.5W
   Zusammen: 100mA*10V=1W
Sleep:
   Leistung µC: 1mA*5V=0.005W
   Leistung 7805: 1mA*5V=0.005W
   Zusammen: 1mA*10V=0.01W

Macht ne 10x so lange Betriebsdauer bei gleichem Akku. Das einzige was
wirklich stimmt ist, dass in beiden Fällen der Wirkungsgrad gleich ist:
50%. Aber der interessiert hier nur zweitrangig.

von Thomas K. (thkais)


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Ich möchte ja nun keinen Traum zerstören, aber wenn Du mit einem
Spannungsteiler einen µC betreiben willst, dann ist das gesamte Projekt
ziemlich overkill für Dich, denn ich gehe mal davon aus, daß Dein
Grundlagenwissen gerade mal für den Anschluß einer LED reicht, da Dir
nichtmal Längsregler (7805) bekannt sind. Daraus schließe ich, daß Du
auch nicht gerade viel Erfahrung mit µC hast.
Der Mega-128 ist für Anfänger schon recht kompliziert. Würde mich mal
interessieren, wie Du das Ding irgendwo aufgelötet bekommen willst. Ist
Dir TQFP ein Begriff? Falls nein, dann - vergiß es einfach.
Ein Farbdisplay als Anfänger? Na, dann Prost.

Nicht böse gemeint, ich will Dir nur tonnenweise Frust ersparen - den
wirst Du mit Deinem Projekt nämlich haben.

von Joern G. aus H. (Gast)


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@unbekannt:
1/3 von 1uA sind (sagen wir mal) scheißegal.
Und wenn der Controller (wie sehr oft möglich) z.B. 90% der Zeit
schläft, dann ist der Mehrverbrauch absolut egal. Man muß immer Vor-
und Nachteile realistisch abschätzen.
jörn

von Joern G. aus H. (Gast)


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Ach ja, natürlich hast du recht, dass "kein 7805" PLUS "Sleep" noch
viel besser wäre (falls du daran gedacht hast bei deiner ansonsten
sinnlosen Aussage), aber man muß auch den Mehraufwand, Zeitbedarf,  und
Platzverbrauch usw. bedenken. Und bei Strömen in diesen Bereichen lohnt
sich der AUfwand einfach nicht.

Bei einer Lumiled mit 350mA Dauerverbrauch z.B. ist das was ganz
anderes, da wäre ein Linearregler im Gegensatz zu einem Schaltregler
totaler Unsinn.

jörn

von Jürgen K. (microman)


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Ach ja, solche Statements wie von T.Kaiser kann ich leider hier nicht
gebrauchen!

Frust bereiten mit nur Leute, die mir erzählen, was nicht lieferbar ist
oder was nicht realisierbar ist. - Gibt es keinen Bausatz, wird halt
einer selbst entwickelt.

Lernbar ist alles, fehlendes Wissen aus dem Bereich Elektrotechnik - so
weit das notwendig ist - werde ich mir weiter aneignen, denn mein
Projekt wird keine Eintagsfliege.

TQFP ist mir schon länger ein Begriff.

Eine passende Sleep-Funktion werde ich entwickeln, die den Controller
und die Hintergrundbeleuchtung bei längerer Untätigkeit auf AUS bzw.
Sleep setzen wird.

von Thomas K. (thkais)


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Nun ja, wenn Du meine Statements nicht brauchst, dann verrate ich Dir
auch nicht, daß Du einfach nur mal den Text des Angebots durchlesen
mußt, um die Lösung Deines Problems zu finden.
Aus den Angaben "Spannungsversorgung 3,3 - 20V" lese ich heraus, daß
die mit angebotene Adapterplatine einen Spannungsregler inklusive hat.
An den hängst Du den Mega-128 einfach mit dran.
Ob das tatsächlich so ist, wird sich weisen, wenn Die Platine vor Dir
liegt.

Aber da Du Dir ja nichts sagen lassen willst.... Viel Glück. Das wirst
Du dringend brauchen.

von Jürgen K. (microman)


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...dann hast Du das Angebot nicht genau genug durchgelesen:

Es ist richtig das die Signal vom Controller zum Display 3,3 - 20 V
haben kann.

Die Hintergrundbeleuchtung braucht jedoch m i n d e s t e n s
6,5 Volt bis ca. 14 Volt.

6,5 Volt (Hintergrundbeleuchtung) != 5 Volt (Microcontroller)

Somit ergibt sich keine triviale Lösung des Problems ausgehend von
einer einzigen Batterieeinheit oder etwa doch?

Glück brauch ich nicht. Wissen reicht aus.

Stephan

von unbekannt (Gast)


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Sleep ist kein Betrieb!

von Thomas K. (thkais)


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Ich habe davon geschrieben, daß die Spannungsversorgung von 3,3V - 20V
variieren kann - laut Datenblatt. Daß ein Display 20V verträgt, ist sehr
unwahrscheinlich. Deshalb gehe ich davon aus, daß auf der Platine ein
Spannungsregler existiert. Und aus diesem Grund wirst Du
höchstwahrscheinlich keinen Spannungsregler zusätzlich brauchen. Das
hat mit der Hintergrundbeleuchtung herzlich wenig zu tun, die ist
völlig getrennt. Ergo: Irgendeine Spannung >= 6,5 Volt reicht für
Display und Hintergrundbeleuchtung, und die Betriebsspannung von 3,3V
für Deinen Mega-128 bekommst Du von der Displayplatine.
Sorry, aber noch einfacher kann ichs nun wirklich nicht mehr erklären,
und wenn Du weder das Datenblatt noch mein Posting richtig
interpretierst...

Zu Deinem letzten Satz sag ich jetzt nichts mehr. Ich klink mich hier
aus, werd halt glücklich mit Deinem Projekt.
(Da gibt man einen entscheidenden Tipp und wird von der Seite
angemacht. Danke.)

von unbekannt (Gast)


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Standard 7805 - Quiescent Current 5mA !!!
78L05 - Quiescent Current 3mA !!!
Also nix mit mit 1mA Sleepstrom.
Evtl. währe der LP2950 eine Alternative.
Aber die Prioritäten muss Stephan selbst festlegen.

@Hermann: 50% sind 50% ob nun bei 0,5W oder 0,0001W.

von Hermann K. (r2d2)


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unbekannt: aber für die lebensdauer der batterien is es halt
entscheidend ob du 0,5W oder 0,0001W entnimmst. Dabei is es vollkommen
egal welchen wirkungsgrad der regler hat! auf das gesamtsystem kommts
an. Und das braucht halt im Sleep nur wesentlich weniger. Und wie
meinem Text weiter zu entnehmen sein sollte sind die 1mA nur ein
Beispiel. Ich mach seit Ewigkeiten nix mehr mit AVRs. Keine Ahnung
wieviel die "verbrauchen". Bei den MSPs muss man sich für
Spannungsregler eh andere Sachen einfallen lassen, weil du da mit etwas
Geschick schon in den µA-Bereich. Und dann is auch ein LM317 mit seinen
100µA schon pure Verschwendung. Wenn möglich kommt der µC dann gleich
an passende Baterien oder wenn ein Trafo mit drin is, achte ich nicht
auf die Stromaufnahme.

von Jürgen K. (microman)


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Ist wohl besser wenn Thomas sich ausloggt!

Ich spreche die ganze Zeit von einer Spannungsversorgung > 6,5 V, die
das Display und den Microcontroller versorgt. Diese Spannung > 6,5 V
muss ich für den Microcontroller auf 5V ändern. Das war und ist die
grundsätzliche Fragestellung.

Die Verbindung von Microcontroller zum Display ist uninteressant, da
die möglichen Eingangsimpulse zwischen 3,3 V und 20 V liegen können.

Also nochmal:
- Versorgung des Microcontrollers => 4,5V - 5,5V
- Versorgung des Displays(=Hintergrundbeleuchtung) mindestens 6,5V
- möglich eine Spannungsversorgung

Die Bauelemente von dem unbekannten Verfasser wäre ich mal eingehend
checken. - Einen Sleep-Modus werde ich auf jeden Fall software-mässig
implementieren.

Stephan

von unbekannt (Gast)


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Stephan hat ja noch nix über den Verwendungszweck geschrieben. Also ob
z.B. das Berät nur 1mal am Tag für 1  Minute eingeschaltet ist und rest
Sleep oder ebend 24 Stunden eingeschaltet.

von Jürgen K. (microman)


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Es soll eine Art Spielekonsole werde - mehr zu Demonstrationszwecken als
zum Dauerbetrieb.

Wenn ein Satz Batterien für mehr als 3 Stunden aktive Nutzung reicht,
wäre ich damit schon zufrieden.

Gruss, Stephann

von Thomas Geier (Gast)


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Kann man nicht einfach (ich nehm halt mal 1,5V pro Batterie an) das
machen:

3*1.5V=4.5V für den µC

daran hängt man noch zwei weitere Batterien

5*1.5V=7,5V für das Display

Da der µC im Vergleich mit der Beleuchtung so gut wie nichts zieht wenn
er manchmal schläft wird es auch nicht ins Gewicht fallen, dass die drei
Batterien die beides versorgen mehr belastet werden.

von noch einer (Gast)


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In der Beschreibung vom Display steht, dass die Hintergrundbeleuchtung
für 12V ausgelegt ist, aber noch geändert werden kann. Wahrscheinlich
ist das einfach ne LED mit Vorwiderstand. Wenn man den ändert, klappts
evtl. mit kleineren Spannungen.
Dass das Display mit zwei unterschiedlichen Spannungen versorgt wird
(einmal Elektronik und einmal Hintergrundbeleuchtung) habt ihr
berücksichtigt? Die Idee von Thomas ist garnicht so weit hergeholt.

von Unbekannt (Gast)


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Da muss ich noch einmal meinen Vorschlag von oben ansprechen - 3
Batterien Step-up Regler da hinter und ich kann ganz einfach im
Nachhinein noch die Spannung, durch austauschen von 2 Widerständen,
ändern.
<ironie> *** Ja ich weiß, ein Schaltregler ist sehr sehr teuer, enorm
Groß, noch aufwendiger und sehr schwer zu beschaffen. *** </ironie>
Habe kein Bock mehr auf diese idiotische Diskussion. Das ist nur einer
von 1000 Möglichkeiten. Das kann auch wieder nur Stephan entscheiden je
nach Budget.
Es gibt auch bei Conrad oder Reichelt Akkus, die etwa so lang sind wie
eine Mignon Zelle aber nicht rund sind sondern Rechteckig flach. Damit
passt das ganze auch wieder in das gewünschte Handy-Gehäuse.

von Jürgen K. (microman)


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Hallo, Leute!

Ich werde es wohl so machen wie Thomas G. es beschrieben hat.

- 3 x 1,5 Volt Knopfzellen mit dem Controller verbinden.

- Hinter die 3 Knopfzellen noch weitere 2 Knopfzellen für die
Hintergrundbeleuchtung des Displays schalten.

Frage wäre sicherlich noch von welcher Quelle ich die 3,3 - 20 V für
das Display (intern) abgreife(ansich ist dies unspektakulär!). Anbieten
würden sich sicherlich die 7,5 V hinter den 5 Knopfzellen oder auch 4,5
V, die von den 3 Knopfzellen ausgehen und durch den Controller weiter
an das Display geleitet werden.

Die 2. Variante müsste möglich sein. Hier müsste ich mir noch genauer
die PIN-Belegung des ATMEGA128 ansehen. Intuitiv würde ich sagen, daß
diese Variante auch besser ist. Konkrete Verbrauchstest müsste ich
später im Einsatz mal machen.

Stephan

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