Schutzschaltung für einen MCU durch Anschluss an eine Powerbank

OP (Firma: privat) #8089445
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Hallo,

ich habe eine kleine Schaltung mit einem Attiny84 und einem 0,91 Zoll Oled gebaut, die vier Lichtschranken abfragt und entsprechende Informationen auf dem Display anzeigt. Das Ganze ist einem Geocache eingebaut und wird von dem jeweiligem Cacher mit seiner Powerbank mit Strom versorgt. Das hat soweit etwa 4 Wochen sehr gut funktioniert.

Nach dem Ausfall der Schaltung dachte ich erst, das der Attiny84 oder das Oled durch Überspannung (ESD) zerstört worden wären. Dem war nicht so. Durch ein neues Aufspielen der Software funktionierte alles wieder wie gehabt. Könnte es sein, das durch ESD, während des Anklemmen oder Abklemmen der Powerbank, die Daten im Flash verändert wurden ?

Ist es sinnvoll die Schaltung insgesamt durch die Schutzschaltung mittels TVS und PTC Fuse so zu erweitern um dem Ganzen zu entgehen ?

Als zweiter Punkt fiel mir auf, dass sich die Powerbank bei einigen Cachern nach 20 bis 30 Sekunden abschaltete. Vermutlich war der Stromverbrauch für die Powerbank insgesamt zu niedrig.

Funktioniert die Erweiterung durch den Transistor Q1 der geplant alle 10 - 15 sec durch einen Impuls vom Attiny84 den Strom für etwa 0,5 - 1 sec auf etwa 100mA erhöht um die Powerbank dazu zu bringen nicht abzuschalten ?

Vielen Dank im voraus für eure Mühe

Thomas E.

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#8089458
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Thomas E. schrieb:

Nach dem Ausfall der Schaltung dachte ich erst, das der Attiny84 oder das Oled durch Überspannung (ESD) zerstört worden wären. Dem war nicht so. Durch ein neues Aufspielen der Software funktionierte alles wieder wie gehabt. Könnte es sein, das durch ESD, während des Anklemmen oder Abklemmen der Powerbank, die Daten im Flash verändert wurden ?

ESD wird Dir erst mal den Controller resetten. Erst wenn es richtig heftig kommt geht was kaputt. Das es dann nur das Flash erwischt halte ich für unwahrscheinlich. Meist werden dann die Schutzdioden der betroffenen IO-Pins oder des Vcc-Pins niederohmig. Dadurch hast Du dann entweder Kurzschluss oder zumindest einen wesentlich erhöhten Stromverbrauch.

Ich vermute eher irgendeinen Fehler in der Firmware. Ich hab noch dunkel in Erinnerung dass bei manchen Atmel-MCUs man aufpassen musste den Brownout-Detector richtig zu konfigurieren weil sonst Daten verloren gehen können. Ich habs aber nicht mehr genau im Kopf und weiß nicht ob es Deinen Attiny84 betrifft.

Ist es sinnvoll die Schaltung insgesamt durch die Schutzschaltung mittels TVS und PTC Fuse so zu erweitern um dem Ganzen zu entgehen ?

TVS schadet nie für Pins die von außerhalb des Gehäuses berührt werden können oder die mit Kabeln von außerhalb verbunden werden.

Als zweiter Punkt fiel mir auf, dass sich die Powerbank bei einigen Cachern nach 20 bis 30 Sekunden abschaltete. Vermutlich war der Stromverbrauch für die Powerbank insgesamt zu niedrig.

Ja, das ist ein gängiges Muster bei Powerbanks. Du brauchst etwas Last.

Funktioniert die Erweiterung durch den Transistor Q1 der geplant alle 10

  • 15 sec durch einen Impuls vom Attiny84 den Strom für etwa 0,5 - 1 sec auf etwa 100mA erhöht um die Powerbank dazu zu bringen nicht abzuschalten ?

Könnte funktionieren. Müsstest Du mal mit verschiedenen Powerbank-Modellen ausprobieren.

Wenn Du USB-C verwendest, könnte es auch helfen mit der Powerbank ein USB-PD-Profil auszuhandeln. Dann weiß die Powerbank auf jeden Fall dass da ein Gerät dranhängt. Das musst Du nicht alles selber bauen, so ein kleines USB-PD-Triggerboard, auf 5V gestellt, sollte schon reichen.

OP (Firma: privat) #8089462
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H. H. schrieb:

Thomas E. schrieb:

Attiny84

Wie sind die Fuses gesetzt?

1
FUSES = {
2
  .low = 0xE2, // LOW {SUT_CKSEL=INTRCOSC_8MHZ_6CK_14CK_64MS_DEFAULT, CKOUT=CLEAR, CKDIV8=CLEAR}
3
  .high = 0xDF, // HIGH {BODLEVEL=DISABLED, EESAVE=CLEAR, WDTON=CLEAR, SPIEN=SET, DWEN=CLEAR, RSTDISBL=CLEAR}
4
  .extended = 0xFF, // EXTENDED {SELFPRGEN=CLEAR}
5
};
6

7
LOCKBITS = 0xFF; // {LB=NO_LOCK}
OP (Firma: privat) #8089465
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Gerd E. schrieb:

Ich vermute eher irgendeinen Fehler in der Firmware. Ich hab noch dunkel in Erinnerung dass bei manchen Atmel-MCUs man aufpassen musste den Brownout-Detector richtig zu konfigurieren weil sonst Daten verloren gehen können. Ich habs aber nicht mehr genau im Kopf und weiß nicht ob es Deinen Attiny84 betrifft.

Brownout ist nicht aktiviert und es werden auch keine Daten gespeichert oder während der Betriebes geändert. Ich werde mal das Datenblatt des Attiny84 zu Brown Out konsultieren.

Gerd E. schrieb:

Wenn Du USB-C verwendest, könnte es auch helfen mit der Powerbank ein USB-PD-Profil auszuhandeln. Dann weiß die Powerbank auf jeden Fall dass da ein Gerät dranhängt. Das musst Du nicht alles selber bauen, so ein kleines USB-PD-Triggerboard, auf 5V gestellt, sollte schon reichen.

Danke für den Hinweis, aber der Anschluss soll bei USB A bleiben

: Bearbeitet durch User
#8089470
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Thomas E. schrieb:

Brownout ist nicht aktiviert

das ist ein schwerer Fehler, wenn man keinen externen Reset-Baustein angechlossen hat!

Gerd E. schrieb:

Ich hab noch dunkel in Erinnerung dass bei manchen Atmel-MCUs man aufpassen musste den Brownout-Detector richtig zu konfigurieren weil sonst Daten verloren gehen können. Ich habs aber nicht mehr genau im Kopf und weiß nicht ob es Deinen Attiny84 betrifft.

Das war bei allen AVRs der Fall, die noch keinen BOD hatten - AT90S2313 als Beispiel.

(Firma: 1984now) #8089482
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Mi N. schrieb:

das ist ein schwerer Fehler, wenn man keinen externen Reset-Baustein angechlossen hat!

...oder anderweitig sichergestellt ist, dass sich die Software nicht auf unvorhersagbare Abwege durch BrownOut begeben kann, z.B. durch entsprechendes Design der Versorgung selber.

Dies ist allerdings nur selten möglich. Und selbst dann, wenn es möglich wäre, ist es im Allgemeinen um vieles einfacher, den BOD zu aktivieren.

OP (Firma: privat) #8089486
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Ob S. schrieb:

Dies ist allerdings nur selten möglich. Und selbst dann, wenn es möglich wäre, ist es im Allgemeinen um vieles einfacher, den BOD zu aktivieren.

Danke für den Hinweis, dann werde ich den Brown Out bei 4,3 V aktivieren, damit der Attiny bei abstöpseln der Powerbank in Reset Modus geht, bevor die Spannung unter 1,8 V sinkt.

#8089491
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Thomas E. schrieb:

Warum

Man legt von etwas, das funktionieren soll, prinzipiell keine Kabel nach aussen.

Da kommt eine Batterie rein die ggf. 10 Jahre hält und gut is. Eine Laternenbatterie kostet 1.99.

Wie man überhaupt auf die abstruse Idee kommt, jeder hätte eine passende Powerbank dabei. Wie man auf die Idee kommt, jedem ware nur an erfolgreichem funktionieren und nicht Sabotage gelegen, wie man darauf kommt dass kein Easser/Feuchtigkeit uber USB Buchsen eindringt.

Dazu muss man in einer eigenen Welt leben, fern der Realität.

OP (Firma: privat) #8089500
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Michael B. schrieb:

Wie man überhaupt auf die abstruse Idee kommt, jeder hätte eine passende Powerbank dabei.

Über 90% der Cacher betreiben ihr Hobby mittlerweile mit einem Handy. Das verbraucht viel Energie. Von daher haben sie immer eine kleine oder große Powerbank dabei. Des Weiteren gibt es zu jedem Cache ein Listing. Dort wird dann ggf. aufgeführt, welche Hilfsmittel gebraucht werden um den entsprechenden Cache loggen zu können. Kann es sein, dass du dich mit Geocaching nicht auskennst ?

Michael B. schrieb:

wie man darauf kommt dass kein Easser/Feuchtigkeit uber USB Buchsen eindringt.

Es ist keine Buchse verbaut, sondern ein USB A Kabel. Die Elektronik ist entsprechend, so gut es geht gegen Feuchtigkeit und Wasser geschützt. Ich schätze mal mindestens IP45 bei geschlossenem Gehäuse, bei geöffnetem Gehäuse und angeschlossener Powerbank IP44.

Michael B. schrieb:

jedem ware nur an erfolgreichem funktionieren und nicht Sabotage gelegen

Ich betreibe dieses Hobby seit mehr als 15 Jahren, aber Sabotage ist mir bei allen meinen elektronischen Caches noch nie vorgekommen. Eher Diebstahl.🤷‍♂️😅

#8089601
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Thomas E. schrieb:

Als zweiter Punkt fiel mir auf, dass sich die Powerbank bei einigen Cachern nach 20 bis 30 Sekunden abschaltete. Vermutlich war der Stromverbrauch für die Powerbank insgesamt zu niedrig.

Erfahrungsgemäß sind das PBs, die sich schlecht wachhalten lassen. Mache für die Anwendung Vorgaben für passende PBs; damit bist Du auf der sicheren Seite.

Funktioniert die Erweiterung durch den Transistor Q1 der geplant alle 10

  • 15 sec durch einen Impuls vom Attiny84 den Strom für etwa 0,5 - 1 sec auf etwa 100mA erhöht um die Powerbank dazu zu bringen nicht abzuschalten ?

Erfahrungswert: Der Strom ist zu klein und der Impulsabstand zu groß. Empfehlen kann ich Dir 4,5 s und 200 mA (R13 mit 22 Ohm) für 0,3 s.

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