Attiny84/44/24: Ermittlung Spannung Batterie

Gerrit OP #7342137
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Sehr geehrtes mikrocontroller Forum,

Ich arbeite derzeit an einem Projekt in welchem die Spannung einer 18650 Lithium Ionen Batterie von einem Attiny84 gemessen und beim Unterschreiten einer gewissen Spannung (ca. 3.3-3.5V) eine LED aufleuchten soll, um anzuzeigen, dass der Akku bald leer ist. Funktionieren tut das ganze derzeit aber leider nur solange der Attiny84 durch eine zweite Spannungsquelle, in meinem Fall durch die 3.3V beziehungsweise 5V eines Arduino Nanos mit Energie versorgt wird (siehe Skizze 1). Sobald die Batterie als Spannungsquelle für den Attiny84 genutzt wird funktioniert es nicht mehr (siehe Skizze 2). Vom Internet konnte Ich bereits lernen dass ein Spannungsteiler genutzt werden muss, da die Versorgungsspannung des Attiny84 nicht gleich der zu messenden Spannung des Attiny84 entsprechen darf, funktionieren tut es derzeit allerdings trotzdem nicht. Wie schaffe Ich es Skizze 2 zum Laufen zu bringen, sodass auf den Arduino als Spannungsquelle verzichtet werden kann? Kann mir jemand weiter helfen?

MfG Gerrit

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EAF Gast #7342147
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Gerrit schrieb:

Ich bereits lernen dass ein Spannungsteiler genutzt werden muss, da die Versorgungsspannung des Attiny84 nicht gleich der zu messenden Spannung des Attiny84 entsprechen darf,

Dann hast du was falsches gelernt.

Der Tiny kann sehr wohl seine Versorgungspannung messen. Zumindest die Distanz von interner Referenz zu Vcc. Wie viele weitere AVR das auch können. Ohne all externen Bauteile/Spannungsteiler.

Tipp: Es gibt ein Datenblatt zu deinem µC

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Gerald B. #7342185
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pegelwendler schrieb:

Gerrit schrieb:

beim Unterschreiten einer gewissen Spannung (ca. 3.3-3.5V) eine LED aufleuchten soll

Dann ist die Batterie noch schneller leer. Wenn schon LED, dann wenigstens blinkend, das fällt erstens mehr auf und braucht zweitens weniger Strom.

Das mit der Referenz wurder ja ebenfalls schon angesprochen. Du mußt die interne Referenz verwenden. Worüber man ebenfalls nachdenken sollte, ob die Stromaufnahme bei sinkender Spannung ebenfalls sinkt (ohmsche Last), oder sogar ansteigt (Step Up Regler). Danach richtet sich die noch mögliche Restlaufzeit, die man z.B. auf einem LCD als Piktogramm anzeigen kann. Ich habe das mal für ein Batteriebetriebenes Gerät mit einem Atmega 328 realisiert, der über einen kleinen Step Up Wandler (5V) aus einer LiPo Zelle gespeist wurde. Ich hatte dann 4 oder 5 Batteriepiktogramme für unterschiedliche Füllstände realisiert. Dazu habe ich den Akku 1x voll aufgeladen, Spannung per DVM getrackt und in festen Intervallen notiert und dann den Akku leergenuckelt (zur Beschleunigung mit zusätzlicher Last auf 5V. Nachdem ich auf 3V war, habe ich dann die Gesamtzeit prozentual aufgeteilt, geschaut, was ich dort für eine Klemmspannung hatte und die Klemmspannungswerte als Schaltschwellen definiert. Statt der blinkenden LED kann man auch das Batterie fast leer Piktogramm blinken lassen und den µC sich selbst abschalten lassen. Die Selbstabschaltung ist eigentlich eine Selbsthalteschaltung. Per Taster überbrückst du einen Transistor, der Ub schaltet. In der µC Routine wird dann der Transistor angesteuert, so das sich der µC selber eingeschaltet lässt. nach einer gewissen Zeit ohne Bedienung, bzw. bei Unterspannung sperrt man den Transistor und die Schaltung dreht sich somit selbst den Saft ab ;-)

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HildeK Gast #7342251
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Simon A. schrieb:

ich fürchte, du verwendest die Versorgungsspannung als Referenz zum messen.

Das ist schon richtig! Nur muss er nicht über einen Pin irgend eine geteilte VCC messen, sondern den Wert der internen 1.1V - Referenz; hier mit MUX(5:0) = 0b100001!

Und dann ein wenig rechnen ... Der ganze Aufwand ist (fast) nur Programmcode. Fast: die interne Referenz ist zwar stabil aber nicht genau. Wenn es genau sein muss, dann wird man es für das Prozessorexemplar kalibrieren müssen.

Sollte da drin zu finden sein: Georg M. schrieb im Beitrag #7342154:

Measure VCC/Battery Voltage Without Using I/O Pin

https://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/00002447A.pdf

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HildeK Gast #7342277
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EAF schrieb:

Das ist kontraproduktiv.

Ach was, so pauschal kann man das nicht sagen.

Er hat eine LiIon-Zelle, 16850 mit, Größenordnung: 3Ah. Er will unter ca. 3.3-3.5V melden, da hat die noch eine Menge Reserve bis sie am Entladeschluss ankommt. Da würde eine effiziente LED noch lange blitzen ... Ja, blitzen würde ich auch bevorzugen; es ist auffälliger und spart nochmal 80% o.ä. ein.

Und was die eigentliche Last an der Zelle für eine Stromaufnahme hat, ist auch nicht bekannt, so dass man das Verhältnis kennen könnte zum LED-Stromverbrauch. Und der könnte blitzend im Mittel deutlich unter 1mA liegen!

Vielleicht ist es auch eine Zelle mit eingebauter Schutzelektronik, dann kann er sogar wochenlang in Urlaub gehen. Alternativ kann er den µC auch mit einer zweiten, tiefer liegenden Schwelle, das System komplett abschalten lassen.

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