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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromverbrauch und Spannung


Autor: Daniel (Gast)
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Hallo zusammen,

es ist ja allgemein bekannt (ich habs grad mal wieder in der wiki
gelesen), dass uC's bei geringerer Spannung weniger Strom
verbrauchen.

Ich habe beispielsweise eine ATtiny Schaltung, die mit 4x 1,2V Akkus
läuft. Jetzt stellt sich bei mir die Frage, ob es sinnvoll ist die
Spannung mit einem Spannungsregler, einem Spannungsteiler (mit Dioden
oder Widerständen), o.ä. herunterzuregeln, um somit die Laufzeit der
Akkus zu erhöhen oder wird, ganz egal wie ich es mache immer mindestens
genauso viel Strom bei der Verminderung der Spannung verbraten.

Zur Information: die Schaltung benötigt derzeit insgesamt etwa 20mA.

Vielen Dank,

Daniel

Autor: Sebastian (Gast)
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Hast du schon probiert den takt soweit wie möglich runter zu schrauben.
wenn für dein programm 1 mhz ausreichend ist dann lass es auch auf 1
mhz laufen. die benötigte spannanung ist auch abhängig vom takt. so
kannst du vielleicht beides senken.

Autor: Stefan Kleinwort (Gast)
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>Spannung mit einem Spannungsregler, einem Spannungsteiler (mit Dioden
>oder Widerständen), o.ä. herunterzuregeln, um somit die Laufzeit der

Spannungsteiler ist Gift für Stromsparschaltungen.
Am Besten nimmst Du einen Spannungsregler mit niedrigem
Eigenstromverbrauch ("with low quiescent current"). Z.B. den National
LM2936-3.3, oder LP2950 (bei Reichelt auf Lager), aber auch Maxim, TI
und andere haben mittlerweile sehr gute Sachen in der Richtung. Problem
ist eigendlich nur, ob Dein Händler die Teile hat.

Bei niedriger Spg sinkt der Stromverbrauch dramatisch, ebenso bei der
Taktfrequenz, wie Sebastian schon sagte. Atmel hat sehr ausführliche
Tabellen zum Stromverbrauch in seinen Datenblättern (unter "electrical
characteristics"), unbedingt anschauern! Wenn nichts zu tun ist: in den
Idle-Mode gehen, das setzt aber ein sauber IR-gesteuertes System
vorraus.

Auch die restliche Beschaltung solltest Du genau anschauen: der
Basisstrom eines konventionellen T kann mehr Strom verbrauchen al der
mc, besser einen FET verwenden ...

Ein Stromverbrauch unter 1mA ist eigendlich immer "drin".

Viele Grüße, Stefan

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Also, in Deinem Fall kannst Du das viel einfacher haben:

Einfach nur 3 Akkus verwenden!

Jetzt hast Du vier Akkus, macht insgesammt 4.8 Volt und wenn sie leer
sind, etwa 4 Volt.

Wenn Du drei Akkus verwendest, macht das 3.6 Volt und wenn die dann
leer sind ca. 3 Volt.

Die Tiny-L-Typen funktionieren mit 2.7 Volt bis 5.5 Volt. Das einzige
worauf Du achten musst, ist die Taktfrequenz.

a.) Du kannst bei den L-Typen nicht so hohe Taktfrequenzen wie bei den
Nicht-L-Typen verwenden. ---> Datenblatt

b.) Wenn Du den internen RC-Oszilator verwendest, ändert sich die
Taktfrequenz mit sinkender Spannung. Wenn der Takt also kritisch ist,
einen Quarz verwenden.

Wie schon geschrieben wurde. Die Energiespareffekte multiplizieren
sich, wenn Du eine möglichst niedrige Spannung und möglichst langsame
Taktfrequenz verwendest.

Ausserdem kannst Du oft noch etwas per Software rausholen, indem Du
ungenutzte Teile des Controllers abschaltest (z.B. Analog-Comparator)
und Du bei Timer-Aufgaben auf Interrupts setzt in Verbindung mit
verschiedenen Sleep-Modes. Das kommt dann aber immer sehr speziell auf
die Anwendung drauf an.

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Ach ja, noch vergessen:

Bei der Elektronik um Deinen Controller ringsum, hilft oft das Motto:
"Viel hilf viel". Meistens ist es so, dass je weniger Strom eine
Schaltung verwenden soll, desto mehr Bauteile benötigt sie. Also
anstatt einem Transistor zwei oder drei Transistoren in anderer
Beschaltung, differenzierter Bauteile etc.

Ansonsten gibt's noch die Technik, einen Schaltungsteil nur dann mit
Strom zu versorgen, wenn er gebraucht wird, und in der restlichen Zeit
abschalten.

Am besten mal sagen um was es bei Deiner Schalung konkret geht und den
Schaltplan Deiner Anwendung posten.

Autor: Daniel (Gast)
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Hallo!

hab leider keinen Schaltplan gemacht.
Ist aber auch nicht kompliziert. Ich benutze einen AVRtiny 26L an 2x5
Ports hängt direkt eine 5x5 LED Matrix mit 5x1kOhm Widerständen.
Die LEDs werden natürlich zeilenweise gepulst ansgesteuert.
Auf der LED-Matrix werden dann einzelne Buchstaben/Sätze dargestellt.
Der Strom wird im ausgeschalteten Zustand komplett unterbrochen.

Problem bei dem Vorschlag mit der Reduktion der Zahl der Akkus ist,
dass ich die Akkus eigentlich nicht so häufig wechseln möchte (es soll
ein Geschenk sein und das Gehäuse ist komplett geschlossen und soll vom
Nutzer auch nicht geöffnet werden)
Und mit einer höheren Spannung habe ich ja auch eine höhere Laufzeit,
oder?

Derzeit habe ich einen 8MHz Quarz, ich hab es noch nicht
durchgerechnet, aber ich könnte mir vorstellen, dass es da noch
Sparpotential gibt.

Viele Grüße,

Daniel

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Drei Akkus halten in Deinem Fall länger, als vier Akkus. Der Strom für
den AVR sinkt, weil die Spannung kleiner ist.

Aber die Leds sind Deine Hauptverbraucher. Und es gibt noch das
Problem, dass im Bereich von 3 bis 3.6 Volt bei drei Akkus der
Helligkeitsunterscheid zwischen vollen und leeren Akkus größer ist, als
bei 4 bis 4.8 Volt. Das hängt mit der ungünstigeren Spannungsverteilung
über Led und Widerstand zusammen.

Aber das Led-Helligkeitsproblem könnte man evtl. mit Stromsenken in den
Griff bekommen.

Verwendest Du rote Leds? Dann würde es gerade so gehen.

Autor: Daniel (Gast)
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Ja ich verwende rote LEDs. Meinst du ich sollte einen größeren
Widerstand davorsetzten? Um welchen Faktor?

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Naja, größer Widerstand = kleinerer Strom = dunklere Led

Ich meinte folgendes:

   Fall 1a: Vier Akkus voll, Spannung 4.8 Volt:

      I_led = (4.8 - 1.8) Volt / 1000 Ohm = 3mA

   Fall 1b: Vier Akkus leer, Spannung 4.0 Volt:

      I_led = (4 - 1.8) Volt / 1000 Ohm = 2.2mA

Für 3.6 Volt bräuchtest Du einen Widerstand von 600 Ohm (in der Praxis
würden man 560 Ohm wählen):

   Fall 2a: Drei Akkus voll, Spannung 3.6 Volt:

      I_led = (3.6 - 1.8) Volt / 600 Ohm = 3mA

   Fall 2b: Drei Akkus leer, Spannung 3 Volt:

      I_led = (3 - 1.8) Volt / 600 Ohm = 2mA


Bei drei Akkus sind die Leds bei leeren Akkus dunkler, als bei vier
leeren Akkus. Die Leds sind bei vollen Akkus aber immer gleich hell,
egal, ob bei der Lösung mit vier oder drei Akkus.

Zusätzlich kommt noch dazu, dass der Mikrocontroller bei niedriger
Versorgungsspannung größerer "Innenwiderstände" hat, so dass sich
dieser Effekt noch verstärkt. Details dazu im Datenblatt.

Autor: Fasti (Gast)
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Hi!

Wie oft sollen den die Akkus bei dir getauscht/geladen werden? Bei NiMH
Akkus kannst du locker mit 1-3% Kapazitätsverlust pro Tag rechnen, bei
NiCd sinds soweit ich weiss ein bisschen weniger aber grundsätzlich
glaub ich, dass nicht der uC die Lebensdauer ausmachen wird sondern die
Selbstentladung der Akkus. Aus eigener Erfahrung weiss ich, dass wenn
man vollgeladene Akkus ein paar Wochen liegen lässt diese meistens
nicht mehr viel hergeben also solltest du vielleicht doch eine
Möglichkeit vorsehen die Akkus zu tauschen ohne das ganze Gehäuse
aufschrauben zu müssen, sonst wirds u.U. mühsam.

mfg

Fasti

Autor: Daniel (Gast)
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Wow, ich hätte nicht gedacht, dass das so viel wäre. Ich habe NiMH mit
800mAh. Aber das wäre prinzipiell ok. Das wären ja mindestens 30 Tage.
Das Gehäuse ist ja nicht ganz geschlossen, nur aufmachen geht halt
nicht ganz einfach.
Ist magnetisch verschlossen:
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-164182.html

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