Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Batteriegepufferter Countdown


von Jens B. (nixiefreak)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Leute,

ich baue gerade für einen Bekannten einen Nixie-Röhren-Countdown, der 
zweistellig Tage herunterzählen soll (also z.B. noch soundsoviele Tage 
bis Weihnachten).

Die Schaltung wird mit einem Steckernetzteil versorgt, soll aber, wenn 
sie vom Netzteil getrennt wird, immer noch weiterzählen, natürlich mit 
ausgeschalteten Nixies.

Also verwende ich den PIC16F627A, der mit dem TIMER1 und einem externen 
32kHz Uhrenquarz mit entsprechendem Vorteiler eine Zeitbasis bildet. 
Der PIC schläft permanent und updated nur, wenn er kurz aufwacht, die 
BCD-Pins für die beiden Treiber.

Jetzt hängen an der externen Versorgung nach einem 7805 noch der 
DCDC-Wandler für die Nixie-Hochspannung sowie die beiden angesprochenen 
Nixie-Treiber-ICs. Diese sollen, wenn die externe Stromversorgnung weg 
ist, natürlich ausgeschaltet sein. Daher habe ich sie nach dem 7805 aber 
vor der Diode eingeklinkt. Nicht ganz optimal, aber der PIC schafft 
auch noch so, die 74141 anzusteuern.

Ist das so OK? Oder gibt es eine bessere Möglichkeit, dafür zu sorgen, 
dass bei Batterieversorgung die Treiber und der DCDC nicht mit Strom 
versorgt werden?

Über Meinungen und Anregungen bin ich sehr dankbar.

Gruß
Jens

von Max (Gast)


Lesenswert?

1: Der Pic muss noch iwie mitkriegen, dass der saft weg is, sonst bläst 
er den teuren batteriestrom über die eingangsdioden von den 74141 (als 
logikbausteine ham die die doch?) in den wandler und ende.
2: Ein sparsames Programm (oft sleep) is pflicht
3: ich hätt statt den LR44 vlt. was wiederaufladbares genommen
4: Ein externer RTC-Baustein wär auch ne überlegung wert...

von Jens B. (nixiefreak)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Max schrieb:
> 1: Der Pic muss noch iwie mitkriegen, dass der saft weg is, sonst bläst
> er den teuren batteriestrom über die eingangsdioden von den 74141 (als

Das ist eben die Frage. Dann hätte ich den angehängten Schaltplan 
anzubieten.

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Wobei R6 und R7 dazu dienen, dass nicht 5V den PIC-Eingang kaputt 
machen, wenn die Spannung eingeschaltet wird und die Spannung am RA4 
kurzfristig die PIC-VDD übersteigt.

Ich könnte da natürlich auch einen Optokoppler nehmen, vielleicht besser 
wegen der Pegel. Was meint ihr?

Gruß
Jens

von Max (Gast)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:
> Wobei R6 und R7 dazu dienen, dass nicht 5V den PIC-Eingang kaputt
> machen, wenn die Spannung eingeschaltet wird und die Spannung am RA4
> kurzfristig die PIC-VDD übersteigt.
>
> Ich könnte da natürlich auch einen Optokoppler nehmen, vielleicht besser
> wegen der Pegel. Was meint ihr?
>
> Gruß
> Jens

ein simpler npn-transi der nen pic eingang gegen masse zieht wenn saft 
da is tuts auch. Du musst dann nur in deinem programm die ausgänge an 
die treiber auf low (is besser als hochohmig) schalten wenn der eingang 
high is

von Max (Gast)


Lesenswert?

edit: pullup an dem eingang türlich

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Max schrieb:

> 1: Der Pic muss noch iwie mitkriegen, dass der saft weg is, sonst bläst
> er den teuren batteriestrom über die eingangsdioden von den 74141 (als
> logikbausteine ham die die doch?) in den wandler und ende.

Nur wenn es abweichend vom Schaltplan CMOS-Bausteine sind. Bei den 
dargestellten TTLs ist das zulässig und es fliesst nur der Sperrstrom 
der Eingangsdioden..

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

@Max: Naja, aber wie viel Strom fließt denn dann durch den Pullup, wenn 
der NPN nicht durchschaltet und der PIC im SLEEP-Mode ist?

@A.K.: Es sind die russischen K155ID1-Treiber, siehe hier:

http://www.tube-tester.com/sites/nixie/74141-NDT/74141-NDT.htm

Sind doch TTL-Bausteine, oder?

Gruß
Jens

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:

> @A.K.: Es sind die russischen K155ID1-Treiber, siehe hier:
> Sind doch TTL-Bausteine, oder?

Wenn sie wie dort dargestellt den 74141 entsprechen, dann liegt der 
zulässige Spannungsbereich der Eingangsstufen unabhängig von VCC bei 
0-5,5V. Allerdings ist mir der Sperrstrom nicht bekannt. Da TTLs nicht 
auf niedrigen Sperrstrom in dieser Betriebsart optimiert sind kann eine 
Abschaltung der Controller-Ausgänge trotzdem sinnvoll sein.

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Es ist ja auch sinnvoll, dass der uC weiß, ob er gerade auf Batterie 
oder Netzteil läuft.

Dann habe ich noch die Frage: Welcher Strom fließt denn in den RA4 rein 
(wenn ich ihn mit einem 4k7-Pullup versehe und mit einem BC547C, der 
über 1k mit +5V verbunden ist, und den RA4 auf GND zieht? Denn dieser 
Strom trägt ja auch zum SLEEP-Verbrauch des uC bei.

Gruß
Jens

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:

> Das ist eben die Frage. Dann hätte ich den angehängten Schaltplan
> anzubieten.

Ich würde die Spannung vor dem Regler messen. Gibt mehr Zeit, man kann 
schon reagieren, bevor die Spannung hinter dem Regler absackt.

von Sascha W. (sascha-w)


Lesenswert?

den Eingangswiderstand des PIC solltest du im Datenblatt finden, aber 
das wird vernachlässigbar wenig sein und du kannst den Pullup ja auch 
größer machen. Der Strom bei durchgesteuertem Transistor fließt ja nur 
wenn Netzspannungsversorgung vorhanden ist. Sollte also nicht weiter 
stören.

Sascha

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Na gut, als Pullup nehme ich dann 33K oder so.

@ A.K.: Ich weiß nicht, wie ich davor messen soll, weil mein PIC keinen 
ADC eingebaut hat ;-) Es kommt ja sowieso noch ein Elko vor den Regler, 
so in der Größenordnung 10u dachte ich.

Gruß
Jens

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Dieser PIC hat wie so viele Bausteine dieser Klasse einen 
Analogkomparator (*) und eine interne Referenz. Man kann also die 
9V-Versorgung über einen passenden Spannungsteiler direkt mit dem 
Komparatoreingang verbinden und sobald diese Spannung ca. 7,5-8V 
unterschreitet wärs Zeit, ans Einschlafen zu denken.

Ab und zu muss man dann mal kurz den Analogkram einschalten und 
nachschauen ob wieder Spannung da ist. Gelegentlich aufwachen muss man 
ja für die Uhr sowieso. So realisiert mit einem Mega88 und einem 0,1F 
Goldcap als Puffer, der das immerhin gut 2 Stunden durchhielt.

*: Rate mal weshalb. ;-)

von Jens B. (nixiefreak)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Wäre wirklich eine Überlegung wert. Dann muss ich die RA6:7 eben für die 
Taster verwenden, damit ich den RA0, RA1 frei bekomme.

Gruß
Jens

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Aber ich merke gerade: Wenn ich das so mache, bin ich ja nur sehr 
langsam. Besser ein Comparator-Interrupt aktivieren.

Gruß
Jens

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:

> Wäre wirklich eine Überlegung wert. Dann muss ich die RA6:7 eben für die
> Taster verwenden, damit ich den RA0, RA1 frei bekomme.

Einer der Kompartoren reicht und der Vergleichwert kommt aus der 
internen Referenz, d.h. einer der Pins reicht aus.

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Nein, es gibt keine Konfiguration sodass nur ein RA-Pin benötigt wird, 
oder habe ich was übersehen?

Gruß
Jens

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:

> Aber ich merke gerade: Wenn ich das so mache, bin ich ja nur sehr
> langsam. Besser ein Comparator-Interrupt aktivieren.

Yep, das ist aber nur in der aktiven Zeit sinnvoll. Im Batteriebetrieb 
dürfte der Stromverbrauch des Analogteils für Dauerbetrieb zu hoch sein 
(offenbar 1xAC+Ref grob 100µA). Da ist es sinnvoller, nur alle Sekunde 
kurz nachzusehen. Diese kurze Verzögerung beim "Strom wieder da" dürfte 
kein Ärgernis sein.

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Ja, wenn er in den SLEEP geht schalte ich besser den Analog-Komparator 
aus.

Aber wie verschalte ich das dann? Einen 1:2 Spannungsteiler und fertig?

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:

> Nein, es gibt keine Konfiguration sodass nur ein RA-Pin benötigt wird,
> oder habe ich was übersehen?

So tief steck(t)e ich nicht in den Komparatoren der PICs drin. Scheint 
aber tatsächlich so, als ob man den gewünschten Modus eines einzelnen 
Komparators mit einem internen und einem externen Bein nicht kriegt. Und 
man einen zweiten parasitär mitlaufenen Komparator nicht einem 
deaktiviert kriegt, so dass der im Interrupt-Betrieb mitmischen würde.

Allerdings kommt man ggf. ohne Interrupt aus, wenn die Hauptschleife (im 
Netzbetrieb) schnell genug läuft um auf die Abfrage des 
Komparator-Zustands auch ohne Interrupt reagieren zu können.

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:

> Aber wie verschalte ich das dann? Einen 1:2 Spannungsteiler und fertig?

Erst rechnen, dann schalten. Spannungsteiler so berechnen, dass der 
Komparator bei beispielsweise 7,5V schaltet. Da die PICs anders als die 
AVRs eine einstellbare Referenzspannung haben kannst du dafür an zwei 
Schrauben drehen, am Spannungteiler und an Vref.

1/2 ginge nur dann, wie die Hälfte dieser "9V" garantiert nie über der 
Versorgung des Controllers läge. Da diese bei 4,xV liegt würde ich eher 
auf 1/3 gehen. Oder wenn die Versorgung ein ungeregeltes Steckernetzteil 
ist, das bei geringer Last auch mal über 12V liefert, ...

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Naja, einen einzelnen (mit zwei IOs) kann man schon konfigurieren, das 
klappt.

Gruß
Jens

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Jens B. schrieb:

> Naja, einen einzelnen (mit zwei IOs) kann man schon konfigurieren, das
> klappt.

Stimmt, das frisst zwar immer noch zwei Pins, mit einem davon als 
rausgeführter Referenzspannung, aber dafür hält der inaktive Comp die 
Schnauze.

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Noch eine Frage: Als Dioden wollte ich 1N4148 verwenden, gibt es da 
bessere?

Gruß
Jens

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Bei normaler Temperatur: kleine Schottkys wie BAT42, oder BAT54C in SMD 
für beide Dioden zusammen.

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Ja, das Gerät wird drinnen eingesetzt, die Temperatur spielt da keine 
Rolle. Alles klar, danke für die Hilfe, ich melde mich hier wieder, wenn 
es klappt oder auch wenn nicht.

Danke & Gruß
Jens

von Jens B. (nixiefreak)


Lesenswert?

Kann ich eigentlich den 74141-Treibern den Strom abdrehen? Das wäre 
vielleicht besser, als sie so komisch vor die Diode zu schalten, oder?

Gruß
Jens

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.