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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromverbrauch


Autor: Esorbio (Gast)
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Hallo zusammen,

die folgenden Fragen sind genereller Natur und beziehen sich auf keinen 
bestimmten Controller.

Ziel soll es sein, die Feinheiten der Stromfresser ausfindig zu machen!
Dieses Thema betrifft spätestens die Leute, die mit batteriebetriebenen 
Konzepten arbeiten.


A) INTERNE/EXTERNE FREQUENZ
In wie weit spielt die Wahl der Taktquelle bei der Stromaufnahme eine 
Rolle?
Braucht der externe Quarz mehr Strom als ein internes RC-Glied?
Gibt es Unterschiede zwischen ext. Quarz und ext. Resonator bzgl. 
Stromaufnahme?
Oder hängt die Aussage zu sehr an den jeweiligen Bauteilen ab?

B) INPUT/OUTPUT
Es geht um unbenutzte Pins. Es gibt die eine Möglichkeit diese als 
Eingang mit z.B. Pullup zu schalten.
Somit gibt es kein floating Level am Pin - allerdings fließt Strom durch 
den Pullup.
Die andere Möglichkeit ist, ihn als z.B. Output Low zu schalten. Somit 
umgehen wir den Pullup-Strom.
Laufen aber der Gefahr eines hohen Kurzschlussstroms. Wie ist eure 
Meinung dazu?

C) ADC-CLOCK
Das ADC-Modul im Controller hat einen einstellbare Clock. Diese kann 
über einen Prescaler gesteuert werden.
Ich habs schon selber erlebt, dass bei falscher Einstellung (Clock zu 
schnell/zu langsam) falsche Messwerte vom ADC geliefert werden.
Sollte die Clock auf ein Minimum, wo es "noch" geht oder spielt die 
Clock eher eine untergeordnete Rolle bei der Stromaufnahme?


bin gespannt auf eure Erfahrungen! Vielleicht gehen dann einige Lichter 
auf! :)

gruß, Esorbio

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Esorbio (Gast)

>In wie weit spielt die Wahl der Taktquelle bei der Stromaufnahme eine
>Rolle?

Siehe Sleep Mode.

>Braucht der externe Quarz mehr Strom als ein internes RC-Glied?

Ein wenig. Ist aber egal, weil der interne RC-Oszillator nicht läuft 
wenn er nicht gebraucht wird.

>Gibt es Unterschiede zwischen ext. Quarz und ext. Resonator bzgl.
>Stromaufnahme?

Nur geringfügig, denn beide sind sich shr ähnlich im Aufbau.

>Es geht um unbenutzte Pins. Es gibt die eine Möglichkeit diese als
>Eingang mit z.B. Pullup zu schalten.

Ja.

>Somit gibt es kein floating Level am Pin - allerdings fließt Strom durch
>den Pullup.

Nöö, der zieht nur den Eingang hoch und gut. Wo soll der Strom denn 
hinfliessen?

>Die andere Möglichkeit ist, ihn als z.B. Output Low zu schalten.

Oder High, das ist egal.

>Laufen aber der Gefahr eines hohen Kurzschlussstroms.

Wo soll der herkommen?

>Das ADC-Modul im Controller hat einen einstellbare Clock.

Früher (tm) hieß das Takt.

>Ich habs schon selber erlebt, dass bei falscher Einstellung (Clock zu
>schnell/zu langsam) falsche Messwerte vom ADC geliefert werden.

Kann sein.

>Sollte die Clock auf ein Minimum, wo es "noch" geht oder

nöö, wenn man im angegebenen Bereich bleibt, passt das schon.

> spielt die
>Clock eher eine untergeordnete Rolle bei der Stromaufnahme?

"die clock" ? Meinst du deine Wanduhr? ;-)

MFG
Falk

Autor: Esorbio (Gast)
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Hi Falk,

danke für deine Antwort. Ganz zufrieden bin ich noch nicht. ;)
Mir geht’s um die Details, um beispielsweise ein batteriebetriebenes 
Gerät SO LANGE WIE MÖGLICH laufen zu lassen ohne alle 3 Wochen die 
Batterien zu wechseln. Das sieht hoffentlich jeder so - deswegen geht’s 
um jedes µA ;)

Sleep Mode ist richtig. Und das so oft wie möglich. Das ist von der 
Applikation abhängig und sollte hier als "vorausgesetzt/angewandt" 
betrachtet werden.

Wenn das interne RC-Glied (vorausgesetzt für die Applikation genau 
genug), dann sollte man demnach diesen verwenden, da er weniger Strom 
braucht als ein ext. Quarz. Richtig? seht ihr das alle so?


Wegen Pullups an Eingang: Wenn der Pin als Input mit Pullup konfiguriert 
ist und von außen liegt ein Low-Pegel an. dann fließ sehr wohl ein Strom 
von 5V über Pullup-widerstand zu GND. Das hab ich auch schon erlebt. Ein 
Uart-Tx-Pin wurde von außen auf Low gezogen. Intern war ein Pullup 
geschalten -> Strom fließt. In diesem Fall war der Pin zwar nicht 
"ungenutzt" aber ich wollte ihn von der Applikation "abschalten". So war 
eigentlich auch der Hintergrund der Frage -> benutzte Pins abschalten ;)

zu ADC-Takt :)
dass, "das schon passt", kann ich mir denken, wenn ich der ADC-Takt im 
"richtigen Bereich bleibt". Wie gesagt, mir kommt's auf die letzten µA 
an.
Wahrscheinlich muss ich das mal ausmessen.

gruß, Esorbio

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Wegen Pullups an Eingang: Wenn der Pin als Input mit Pullup konfiguriert
>ist und von außen liegt ein Low-Pegel an.

Dann ist es kein unbenutzter Eingang.

MfG Spess

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Auch wenn ich jetzt speziell keine Vergleichswerte bzgl. Pull-Up, Quarz 
etc liefern kann...
ich habe mir eine IR-Fernbedienung gebastelt mit einem Attiny25. Der ist 
nur im Sleep Modus und wacht bei einem Pin-Change wieder auf. Das Teil 
habe ich vor gut einem Jahr gebaut und seitdem ist da eine CR2032 drin, 
die vorher bereits 1 Jahr im Rechner gewesen war und an der Spannung hat 
sich noch nichts geändert. Laut Datenblatt liege ich bei 0.5µA im 
Sleep-Modus, also da geht die Batterie eher von der Altersschwäche leer 
als vom µC.
Ein Mainboard braucht zum vergleich so 3µA.
Ich habe hier in der Firma ein Amperemeter mit dem ich bis in den 
Nanobereich messen kann, vielleicht kann ich mal verschiedene Zustände 
vergleichen (mit Pullup etc.)

Achja es gibt übrigens noch einen weiteren Trick zum Strom sparen, 
nämlich nicht VCC als Vbat zu nehmen, sondern einen Port über die 
Schutzdiode.

Autor: Esorbio (Gast)
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Timmo H. schrieb:
> Achja es gibt übrigens noch einen weiteren Trick zum Strom sparen,
>
> nämlich nicht VCC als Vbat zu nehmen, sondern einen Port über die
>
> Schutzdiode.

Wie soll das gehen?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Esorbio schrieb:
> Timmo H. schrieb:
>> Achja es gibt übrigens noch einen weiteren Trick zum Strom sparen,
>> nämlich nicht VCC als Vbat zu nehmen, sondern einen Port über die
>> Schutzdiode.
> Wie soll das gehen?
Gehen tut das schon, die Frage ist eher: was soll das bringen?
Warum sollte dann der Stromverbrauch geringer sein? Und warum reicht es 
dann nicht aus, einfach nur die Versorgungsspannung um die 0,7V zu 
reduzieren?

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Esorbio schrieb:

> Wie soll das gehen?
So wie hier: http://www.doc-diy.net/photo/smatrig/#thecircuit

Lothar Miller schrieb:
> was soll das bringen?
Genau Spannungsabfall von ~0,7V. Bei Batteriebetrieb kein zusätzliches 
Bauteil nötig, dafür geringere Stromaufnahme durch geringere VCC

Autor: AVR-Verwender (Gast)
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Timmo H. schrieb:
> Genau Spannungsabfall von ~0,7V. Bei Batteriebetrieb kein zusätzliches
> Bauteil nötig, dafür geringere Stromaufnahme durch geringere VCC

Dafür kann aber die Batterie nur bis ~2.4 V Entladen werden, und nicht 
bis 1.8V runter.
Also mal ne Entladekurve für Li-Primärzellen ansehen: Soviel Strom kann 
die niedrigere VCC garnicht sparen, um den Verlust jemals wieder 
reinzuhohlen. Dumme Idee...

Autor: AVR-Verwender (Gast)
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Mit "Dumme Idee" meinte ich übrigens nicht unbedingt den Schaltplan 
hier:

Timmo H. schrieb:
> So wie hier: http://www.doc-diy.net/photo/smatrig/#thecircuit


Bei dem macht das aber nur deswegen Sinn, weil so der vorhandene 
Drehschalter als Ein/Ausschalter mitverwendet werden kann. Die dadurch 
sinkende Batterielebensdauer nimmt der Entwickler bewust in Kauf.

Autor: Timmo H. (masterfx)
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AVR-Verwender schrieb im Beitrag #1893370:

> Dafür kann aber die Batterie nur bis ~2.4 V Entladen werden, und nicht
> bis 1.8V runter.

Bei einer CR2032 ist etwa 80-90% der Kapazität bei einer Spannung 
zwischen 3.0-2,6V anzutreffen, darunter geht es steil nach unten.
Machen wir doch eine kleine Rechnung.
CR2032 mit 210mAh. Nun z.B. den ATtiny25 bei sagen wir "idle" bei 8 MHz.
Bei 3V frisst er etwa 2,6mA. Bei 2,6V noch etwa 2,4mA. Im mittel sagen 
wir also einfach 0,21Ah*0,8/0,0025A = 67,2 Std
Nun das gleiche mit 0,7V weniger: Bei 2,3V braucht der tiny etwa 2mA und 
bei 1,9V etwa 1,6mA. Sagen wir im Schnitt 1,8mA:
0,21Ah*0,8/0,0018A = 93,3 Std, also locker 30% länger. So Dumm ist das 
also nicht. Solange man die höhere Taktrate nicht braucht...

Gut der Spannungsabfall ist bei solchen geringen Strömem ja auch nicht 
0,7V sondern wenn es in den µA Bereich geht eher so 0,2-0,3V

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