Herz und Nierencheck Fernbedienung

So ganz spontan:

a) Wozu der Regler? Der Atmel tut auch mit den 3V, falls rein für die 
LED: Per Enable nur anschalten, wenn die LED auch sendet.

b) Sleep-Modes im µC ordentlich genutzt?

Also ein Step-Up ist eine ganz schlechte Wahl für eine so heikle 
Batterieanwendung. Entweder, wie Moritz empfohlen hat, direkt den uC an 
die Batterie hängen, oder mit einem speziellen Step-Down mit Bypass 
Funktion noch mehr sparen: TPS62730

Den uC natürlich auf geringstem Takt laufen lassen und ständig schlafen 
legen. Nur für das senden kurz aufwecken.

Deine IR-LED braucht nur 1.4V bei 100mA, dein uC in der Low Voltage 
Variante arbeitet mit 1.8V, dann verwende einen sehr stromsparenden Buck 
Converter und regle die Batteriespannung auf 1.8V runter und betreibe 
alles damit.

Die anderen LEDs solltest du nicht blau verwenden, sondern eher grün 
oder gelb bzw. rot. Auf blau reagiert das menschliche Auge mit am 
unempfindlichsten. Grün ist hier viel besser. Gelb bzw. Rot haben den 
Vorteil von einer geringen Vorwärtsspannung, wodurch du die LEDs direkt 
mit der Batteriespannung betreiben kannst. (ich hoffe natürlich die LEDs 
leuchten nicht ständig sondern so gut wie nie!)

Deine Dioden haben einen normal hohen Leckstrom, zwar kommt der nur zum 
tragen beim Betätigen eines Tasters, aber trotzdem kann hier optimiert 
werden.

edit:
als Leuchtdiode verwende auch keine 08/15 LED. Deine LED hat eine 
sagenhafte Effizienz von 0.65 Lumen/Watt.
Verwende so etwas: 
http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/SMD-LEDs/Osram-Top-SMD-LED-rot-1400mcd.html
Hat eine effizienz von 97lm/W @ 20mA 2.05V. Die wirst du mit 1.8V und 
einem geringem Strom problemlos betreiben können und sie wird immer noch 
heller als deine jetzige sein (Wenn du stabile 1.8V hast und die LEDs 
ein bisschen Hand selektierst (also kaufe doppelt so viel wie du 
brauchst und nimm nur die mit der für dich passenden Vorwärtsspannung), 
dann kannst du dir auch den Vorwiderstand sparen sofern es dann nicht zu 
hell für dich ist. Das ist eine sehr helle LED, also spiel mal ein 
bisschen mit den Vorwiderständen rum etc.)

Da du sowieso schon alle Taster über die Dioden veroderst und an INT1 
führst, kannst du eigentlich mit dieser Leitung auch gleich den ganzen 
MC hochfahren, so das du gar keinen Sleep Modus brauchst. Ideal wäre 
also ein StepUp mit /Enable Eingang, wenn du überhaupt einen StepUp 
brauchst (siehe oben).

Statt des ATMEGA168 die PicoPower-Variante ATMEGA168p verwenden. Sind 
Pin- und Funktionskompatibel und haben teilweise einen deutlich 
reduzierten Stromverbrauch (siehe DC Characteristics).

Wenn du 1.8V verwendest kannst du keine blauen LEDs mehr verwenden, da 
sie eine hohe Vorwärtsspannung haben. Hier muss man halt abwägen was 
einem lieber ist: Einfacheres design und lange Laufzeit, oder 
aufwendiges design mit einschaltbaren Boost-Converter und kürzerer 
Laufzeit.

Auch wenn du bei den blauen bleiben willst und es damit etwas komplexer 
wird, nimm auch hier effiziente mit >20 lm/Watt. Wie hell sie am Ende 
leuchtet kannst du dann immer noch mit den Widerständen bestimmen, aber 
lieber eine effiziente LED mit 1mA betreiben als eine ineffziente mit 
20mA.


Der Sleep-Mode ist ein Muss! Sonst kannst du es wirklich gleich sein 
lassen. Dein uC verbraucht momentan vermutlich gerade ca. 10mA, was viel 
zu viel ist. Mit dem Sleep Mode im Idealfall 1uA!
http://www.mikrocontroller.net/articles/Sleep_Mode

http://www.atmel.com/images/doc2545.pdf
Kapitel 13, dort steht der Pin change interrupt beschrieben.
Kapitel 10, Power saving modes

Wie es funktioniert:
Du konfigurierst die Pin Change interrupts. Dann führts du dein Programm 
aus, anstatt dann ständig die Hauptschleife durchzulaufen, legst du den 
uC schlafen. Er macht nichts, bis ein Taster gedrückt wird, dann macht 
er einfach dort weiter wo er zuvor schlafen gelegt wurde.



Die IR LED blitzt ja nur ein paar Milisekunden kurz auf, dort ist es 
vorerst egal ob sie 100mA oder 20mA benötigt. Was du machen musst, ist 
die Spannungsversorgung senken, den Boost Converter abschaffen und den 
Schlafmode im uC integrieren.

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> Schaltregler hab ich was gefunden: Schaltregler CL-2025, XCL206B183AR-G
> – https://www.distrelec.ch/ishop/Datasheets/XCL205_206_207_eng_tds.pdf
Der ist totaler Overkill. Du brauchst keine 600mA Ausgangsstrom. Auch 
wirst du wohl kaum so wenig Platz haben, dass du nicht eine externe 
Spule verwenden kannst.
Das Ding kannst du als Laie nicht löten.

Nutze die parametrische Suche von TI, Maxim IC, Linear Technology um 
einen geeigneten DC-Converter zu finden.

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> Den Regler würde ich im Prinzip sehr gerne weglassen.

Nimmm einfach 3 AAA-Zellen, dann hast Du rund 4,5V. Ich mache das auch 
so und es läuft perfekt. Einige Anregungen kannst Du Dir hier holen:

  http://www.mikrocontroller.net/articles/DIY_Lernf%C3%A4hige_Fernbedienung_mit_IRMP

Gruß,

Frank

Hi,

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> 3 AAA Zellen passen in der Breite sowieso besser als die zwei.
> Trotzdem, für die IR LED und die anderen LED's hätt ich schon gerne eine
> konstante Spannung. Wäre das vielleicht ein passender Regler?
>
> Schaltregler TSOT-23-6, LTC3560IS6#PBF
> 
–https://www.distrelec.ch/schaltregler-tsot-23-6/linear-technology/ltc3560is6-pbf/582076

es ist hier schon mehrfach angeklungen/erwähnt worden. Lass den Regler 
weg. Du brauchst ihn nicht. Er zieht nur sinnlos Strom wenn Deine 
Fernbedienung schläft. Wenn Du vermeiden willst das im Sleep-Modus im 
Regler Strom fließt musst Du ihn ab schalten (wurde auch schon erwähnt). 
Die Logik dafür ist aber erstens viel zu komplex und zweitens fließen 
dann immer noch unnötig Leckströme.
Du brauchst auch keine konstante Spannung für die LEDs. Fahr die IR-LED 
doch mit maximalem Strom. Wenn die Batterie dann leerer wird sinkt der 
Lichtstrom, na und. Es wird dann immernoch lange funktionieren, das hast 
Du Dir ja auch schon mal überlegt.
Ansonsten empfehle ich Dir das Design so einfach wie möglich zu halten 
und den µC viel schlafen zu lassen. Ich würde ebenfalls AA oder AAA 
Batterien nehmen und auch die Status-LEDS weg lassen.

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> Meinte mit hochfahren sei gemeint, die ganze
> Stromversorgung zu kappen und nur bei Tastendruck auch die
> Stromversorgung einzuschalten.

Genauso meinte ich das auch. Da INT0 in deiner derzeitigen Schaltung auf 
nahezu GND gezogen wird, kann man das auch auswerten und die Versorgung 
damit einschalten. Ordentliche Sleepmodes sind zwar gut, aber gar nicht 
ganz einfach, denn die Zustände an den I/O Pins im Sleep müssen für 
wenig Stromverbrauch auch stimmen. Ein einziger falscher Pullup oder 
Pulldown kann dir die gesamte Bilanz vermiesen.

Wolfgang Heinemann schrieb:
> es ist hier schon mehrfach angeklungen/erwähnt worden. Lass den Regler
> weg. Du brauchst ihn nicht. Er zieht nur sinnlos Strom wenn Deine
> Fernbedienung schläft.

ACK

> Du brauchst auch keine konstante Spannung für die LEDs. Fahr die IR-LED
> doch mit maximalem Strom. Wenn die Batterie dann leerer wird sinkt der
> Lichtstrom, na und.

nochmal ACK

Ich frage mich wieviele der "Experten" die bisher hier geantwortet 
haben, schonmal in eine handelsübliche IR-Fernbedienung geschaut haben. 
Die laufen heute praktisch alle mit 3V. Und keine hat einen 
Spannungsregler eingebaut. Und alle verwenden einen Vorwiderstand für 
die IR-LED. Zufall?


(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> die IR LED, die mit 100mA betrieben wurde, was gemäss dem Artikel
> "Versorgung aus einer Zelle" zuviel für die CR2032 war

Schon falsch. Entscheidend für die Batterielebensdauer ist der 
Dauerstrom. Die IR-LED wird aber mit Impulsen betrieben. 100mA sind da 
eher das Minimum. Allerdings muß man dafür einen (leckstromarmen, also 
besser Tantal) Elko parallel zur Batterie schalten, der die 
Spitzenströme puffert.

Da die Fernbedienung überdies >99% der Batterielebensdauer inaktiv sein 
wird (der µC ist dann im Tiefschlaf) ist es der Stromverbrauch in 
diesem Zustand, der über die Batterielebensdauer entscheidet. Ein 
Picopower-AVR sollte es also schon sein. Und man muß im Sleep auch 
wirklich alles abschalten. Inklusive BOD. Die Stromaufnahme sinkt dann 
deutlich unter 1µA. Weitgehend unabhängig von der Versorgungsspannung. 
Auf jeden Fall ist es völlig illusorisch zu glauben, man könnte den 
geringeren Ruhestrom bei kleineren Spannungen mit einem vorgeschalteten 
Spannungsregler ausnutzen. Die Verluste durch den Spannungsregler werden 
immer höher sein als die Einsparung.

Und wenn man alles mit 3V betreibt, dann gehen vermutlich auch die 
blauen LED. Grenzwertig zwar, aber geht. Die IR-LED bekommt einen 
richtigen Treiber; kleiner LL-MOSFET oder auch bipolar. Ein einzelner 
Portpin schafft bei 3V Versorgung nicht mal annähernd 100mA, eher 20. 
Man könnte notfalls Pins parallel schalten, aber was soll der Geiz?
Der Vorwiderstand der IR-LED wird für z.B. 100mA bei Batterie- 
Nennspannung ausgelegt. Wenn die Batterie schwächer wird, sinkt der 
Strom und damit die Reichweite. Ganz normales Verhalten also.


XL

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> okay, überredet. Ich lasse den Regler weg. Auf die LED's möchte
> ich aber nicht verzichten.

Verlangt ja keiner

> Konnte nun auch die sparsameren LED's bei meinem Lieferanten finden
> (halt nur grün). Ich kann den Widerstand so bemessen, dass bei vollen
> 4.5V

Warum jetzt doch 3 Batterien? 2 reichen doch.

> ca. 5mA durch die LED fliessen (max. wäre bei 7.5 gemäss
> Datenblatt) und bei 3V die empfohlenen 2mA.

Das wird sicher zu hell sein. Wenn das wirklich hocheffiziente LED sind, 
werden 0.5mA reichen. Du willst ja nur etwas signalisieren und nicht 
beleuchten.

> Bei der Auswahl des Transistors für die IR LED brauche ich wohl ein
> bisschen Hilfe. Da kenne ich mich ganz schlecht aus :/

Für den Anfang tuts ein BC327 oder 337 aus der Bastelkiste. Besser wäre 
ein low-sat Typ wie z.B. ZTX650. Alternativ ein kleiner MOSFET wie 
IRLML2402.

> Wegen dem Sleep-Modus muss ich nochmals im Datenblatt nachlesen. Der
> Prototyp wurde ja mit einem Atmega328 betrieben. Diesen konnte man mit
> dem Interrupt nur aus gewissen Schlafzuständen aufwecken, weshalb ich
> nicht alles abschalten konnte.

Das Stichwort ist pin change interrupt. Klassisch macht man eine 
Matrix für die Tasten. Im Ruhezustand legt man alle Spalten auf das 
aktive Potential (sinnvollerweise L) und schaltet an dem Zeilen die 
Pullups ein. Sobald irgend eine Taste gedrückt wird, geht eine der 
Zeilen entsprechend auf L und weckt den µC per pin change interrupt auf.

Einmal aufgewacht scannt der µC einmal die Matrix ab und findet so die 
gedrückte(n) Taste(n), reagiert entsprechend und geht nach dem Loslassen 
der Taste(n) wieder in den power save Mode.

Wenn du genügend Pins hast, kannst du auch jede Taste an einen einzelnen 
Pin hängen. Mit deinen gerade mal 8 Tasten geht das auf jeden Fall.


XL

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> Konnte nun auch die sparsameren LED's bei meinem Lieferanten finden
> (halt nur grün). Ich kann den Widerstand so bemessen, dass bei vollen
> 4.5V ca. 5mA durch die LED fliessen (max. wäre bei 7.5 gemäss
> Datenblatt) und bei 3V die empfohlenen 2mA. D.h. jede Batterie kann um
> 0.5V einbrechen, bevor die LED's schwächer als im Normalbetrieb
> leuchten. (die Änderung der Durchlassspannung hab ich mal
> vernachlässigt, da sich diese kaum verändert und die Grafik irgendwie
> der Tabelle zu widersprechen scheint.)

So wie es sich anhört sind das low-current LEDs, das sind die falschen.
Suche nach den wirklich ganz hellen (aber nicht die 1W power LEDs!) und 
betreibe diese dann mit einem ganz geringem Strom, unter 1mA um eine 
Helligkeit zu erhalten die du momentan mit deiner bei 20mA erreichst.
vielleicht:
https://www.distrelec.ch/top-led-superhell/seoul-semiconductors/mgt-801

Hi,

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> Ok, wenn ich die Grafiken richtig interpretiere und die Daten richtig
...
> Zum Kondensator, der parallel zur Batterie geschaltet werden soll: Da
> ist ja noch der 100nF Kondensator, den man für den Controller einbaut.
> Erfüllt der diesen Zweck auch gleich oder müsste ein zweiter mit einer
> anderen Kapazität verbaut werden? Wie gross müsste der sein? Das würde
> ja irgendwie von der Impulsdauer, der Dauer zwischen den Impulsen und
> dem Spitzenstrom abhängen, oder nicht?

In "normalen" Fernbedienungen sind da ca. 10µF Elkos drin. Ich denke die 
brauchst Du mindestens auch. Wenn Du Platz hast mach den Elko größer.

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> Zum Kondensator, der parallel zur Batterie geschaltet werden soll: Da
> ist ja noch der 100nF Kondensator, den man für den Controller einbaut.
> Erfüllt der diesen Zweck auch gleich

Nein, der ist in jedem Fall zu klein.

> oder müsste ein zweiter mit einer
> anderen Kapazität verbaut werden? Wie gross müsste der sein? Das würde
> ja irgendwie von der Impulsdauer, der Dauer zwischen den Impulsen und
> dem Spitzenstrom abhängen, oder nicht?

Richtig. Wobei man da nicht übermäßig genau sein muß. Typische Werte 
sind 47-100µF. Leitungsführung beachten! Genauso wie der 100nF Abblock-C 
nah an die GND/Vcc Anschlüsse des AVR gehört, gehört dieser Kondensator 
nah an die IR-LED und den Treiber. Also wenn du einen npn-Transistor 
oder n-FET verwendest, dann das (-) Bein des Kondesators nah an 
Emitter/Source und das (+) Bein nah an die Anode der LED.

Bei 3 Zellen (3x AAA oder was?) entschärft sich die Problematik etwas, 
weil diese Zellen ja einerseits gut Strom abgeben können und 
andererseits Spannungsreserve da ist. Wenn du wirklich wild entschlossen 
bist 3 Zellen zu verbauen, solltest du darüber nachdenken, 2 IR-LEDs in 
Reihe zu verwenden. Die kannst du dann entweder mit weniger Strom 
betreiben oder so montieren daß die Fernbedienung in breiterem Winkel 
abstrahlt.


XL

(Hobby-)Bastelmann schrieb:
> Okay. Pin Change Interrupt scheint ganz einfach zu sein mit der
> entsprechenden Library :)

Häh?

> Habe also mal den Schaltplan entsprechend angepasst. Ich konnte partout
> nirgends eine Library mit dem Modell des IRLML2402 finden, deshalb ist
> das im Plan verwendete Schaltzeichen falsch. Das Gehäuse stimmt jedoch
> mit dem des IRLML2402 überein.

BSS138 oder BSS123 sollte jedes E-CAD in der Lib haben. So gesehen würde 
bei deinen Anforderungen ein BSS138 (= 2N7002 - findet man massig auf 
alten Platinen) auch reichen. Bedrahtete Variante wäre BSS98, BSS100, 
2N7000. Notfalls sogar BS170.

> Wie nennt man die Spannung, die mindestens am Gate anliegen muss, damit
> er aufhört zu sperren und überhaupt leitend wird? Ist das die "Gate
> Threshold Voltage"?

Ja.

> Die wäre bei diesem Modell nämlich erfrischend niedrig :)

Komischer Zufall, was?

> Die Funktion des Elkos verstehe ich noch nicht so ganz.

Der ist auch falsch eingezeichnet. Der Pluspol des Elkos gehört an Vcc 
(aka das andere Ende von R10)


XL

Such dir für den Schaltplan irgendeinen N-MOSFET, so ist es etwas 
irritierend.

Die interessierenden Spannungen findest du bei RDSon. Hier steht, dass 
der Widerstand bei 4.5V 0.25Ohm beträgt, bei 2.7V sind es 0.35Ohm.
Der Artikel mag hilfreich sein: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/FET

Der Elko sollte meiner Meinung nach mit seinem Plus nicht zwischen 
IR-LED und Widerstand hängen, sondern zwischen Widerstand und VCC. Der 
Elko wird permanent geladen, er hängt direkt an GND (und VCC, selbst wie 
eingezeichnet über den Widerstand). Wenn der MOSFET leitend wird, dann 
versorgt der Elko die IR-LED (soweit seine Ladung reicht) und 
verhindert/vermindert starke Spannungseinbrüche auf VCC.