Hallo,
ich bin im Moment dabei eine kleine Platine (35x35mm) zu entwerfen. Auf
die Platine soll:
.) STM32L151C8T6 (32bit Mikrocontroller)
.) MPU-6000 (3-Achsen Gyro + 3-Achsen Beschleunigungssensor)
.) nRF24L01+ (2,4GHz Transceiver IC)
.) Graphic-LCD
.) Knopfzellenbatterie
.) 4 Taster
.) Low Power Spannungsregler
Der Schaltplan ist fast fertig. Doch bevor es ans Routing geht, möchte
ich mal ein paar Meinungen von euch bezüglich EMV/HF einholen. Wo seht
ihr die größten Probleme bzw. auf was sollte ich achten?
Ein großes(?) Problem ist denke ich die Kombination LCD und nRF24L01+.
Aufgrund der kleinen Abmessungen der Platine kann ich da keinen
räumlichen Abstand zwischen die beiden Komponenten bringen. Meine
Befürchtung ist nun, dass sich LCD und der 2,4GHz Transceiver
gegenseitig ziemlich stark stören werden. Eine Möglichkeit wäre, die
Rückseite des Displays mit einem Weißblech(?) abzuschirmen. Reicht das?
Dann bleibt noch die Zuleitung (Folienleiter) zum Display. Was kann ich
da am besten machen? Ein Ferrit um die Zuleitung?
Wie sieht es mit dem MPU-6000 aus? Sollte ich den auch irgendwie
abschirmen?
Der nächste Knackpunkt werden vermutlich die 2,4GHz sein. Das Routing
wird da wohl auch nicht mehr so trivial sein?!
Falls mir jemand ein paar Tipps geben könnte, dann wäre das echt super!
Ich glaub ich werde mich mal auf die Suche nach EMV - und HF Büchern
machen...
Hallo Bernhard,
es gibt min. zwei generelle Möglichkeiten.
Sollte das ein kommerzielles Projekt sein, unbedingt jemanden mit
Erfahrung mit Analogelektronik und speziell HF-Technik/EMV einbeziehen.
Ein Serienprodukt dieser Komplexität ist schon was „für Erwachsene“.
Nach ähnlichen Selbstversuchen habe ich mehrmals im Jahr mit klemmenden
Projekten und Restbudgets zu tun, manchmal aussichtslosen. Abesehen von
der eigentlichen Funktion gibt es da noch ein paar andere Kleinigkeiten
zu beachten...
Als "Bastelprojekt" ist das schon recht anspruchsvoll. Vom HF-Teil
abgesehen, könnte der MPU die größten Probleme machen. Invensence ist
etwas vorsichtig bezüglich Störungen über die Versorgungsspannungen.
Auch direkte Einstreuungen in den Analogteil sind nicht auszuschließen.
Zum Lernen sind dann ein paar Versuche angesagt. Das LCD ist eher
unkritisch, solange keine Schaltwandler Hilfsspannungen oder Beleuchtung
versorgen. Schirmung ist bei dieser Baugröße und dem Frequenzband eher
zwecklos und meist kontraproduktiv. Den nRF am besten nach den
Applikationsbeispielen layouten, je näher an der Vorlage desto besser.
Viele Grüße
Michael
Hallo Michael,
also im Moment ist es noch ein Hobbyprojekt, aber da ich so ein Gerät
bisher noch nirgends auf dem Markt gefunden habe, könnte ich mir auch
vorstellen, dass es mal in die kommerzielle Richtung geht. Im Moment
liegt der Fokus aber ganz klar auf Hobbyprojekt - sollte es sich das mal
ändern, dann werde ich deinen Vorschlag aufgreifen und mich an einen EMV
Experten wenden.
>Abesehen von der eigentlichen Funktion gibt es da noch ein paar andere >Kleinigkeiten zu beachten...
Das merke ich gerade selbst ganz stark. Am Papier/ in Gedanken klingt
alles ziemlich einfach, doch wenn man sich damit näher beschäftigt, dann
kommen die Probleme...
Michael F. schrieb:> Invensence ist> etwas vorsichtig bezüglich Störungen über die Versorgungsspannungen.
Das ist mir auch schon aufgefallen. Im Moment bin ich stark am
Überlegen, ob ich mir nicht ein anderes IC suche. Vorallem im Internet
liest man zur MPU-6000 nicht gerade viel gutes.
Michael F. schrieb:> Das LCD ist eher> unkritisch, solange keine Schaltwandler Hilfsspannungen oder Beleuchtung> versorgen.
Ok, gut zu wissen. Die Hilfsspannung für mein LCD kann direkt über den
LCD-Controller erzeugt werden. Ich denke mal, das sollte soweit passen
:)
Michael F. schrieb:> Den nRF am besten nach den> Applikationsbeispielen layouten, je näher an der Vorlage desto besser.
Werde ich machen, danke!
Kann man so ein Projekt eigentlich noch sinnvoll mit einer Double-Layer
PCB realisieren, oder sollte man da schon Richtung 3-4 Layer PCB gehen?
Bernhard schrieb:> .) Knopfzellenbatterie
Soll das die Versorgung des ganzen sein?
> Meine> Befürchtung ist nun, dass sich LCD und der 2,4GHz Transceiver> gegenseitig ziemlich stark stören werden.
Die 1mW des nRF werden das LCD nicht stören und umgekehrt liegen die
Ansteuerfrequenzen des LCD um Größenordnungnen zu niedrig um die
Funkfrequenz zu stören.
Manfred H. schrieb:> Soll das die Versorgung des ganzen sein?
Wenn der Mikrocontroller programmiert wird, dann wird dieser über JTAG
versorgt. Aber ansonsten soll die Knopfbatterie (CR2450 mit 620mAh)
eigentlich alles versorgen. Der größte Verbraucher ist das LCD mit
0,18mA - das soll aber nur dann etwas anzeigen, wenn die Schaltung
bewegt wird (also der Beschleunigungssensor etwas misst). Sollte doch
eigentlich klappen, oder?
Manfred H. schrieb:> Die 1mW des nRF werden das LCD nicht stören und umgekehrt liegen die> Ansteuerfrequenzen des LCD um Größenordnungnen zu niedrig um die> Funkfrequenz zu stören.
Danke, wieder etwas gelernt! :)
Hallo Bernhard,
poste deinen Schaltplan lieber im Pdf-Format oder etwas höher aufgelöst.
Einige Bezeichner lassen sich schlecht lesen.
> Kann man so ein Projekt eigentlich noch sinnvoll mit einer Double-Layer> PCB realisieren, oder sollte man da schon Richtung 3-4 Layer PCB gehen?
Das sollte sich schon mit einer doppelseitigen Platine lösen lassen.
Etwas kritisch ist der HF-Teil deines RF-ICs: hier benötigst du auf
jeden Fall Impedanzdefinierte LBs (50 Ohm). Bei zwei Lagen muss das eine
Coplanare Impedanz sein.
Achja, vergiss bitte ganz schnell 3lagige Multilayer. Das ist zwar
problemlos herstellbar (dann muss eben eine Lage komplett abgeätzt
werden)
Diese hätte man sicher besser verwerten können, also wenn schon, dann
4Lagen. Alles andere ist i.d.R. Verschwendung und 3Lagen kosten genauso
viel wie 4Lagen !
Gruss Uwe
Hallo Uwe,
Uwe N. schrieb:> poste deinen Schaltplan lieber im Pdf-Format oder etwas höher aufgelöst.> Einige Bezeichner lassen sich schlecht lesen.
Hast du vielleicht die Vorschaufunktion verwendet? Denn eigentlich
sollte das eh ein PDF sein.
Uwe N. schrieb:> as sollte sich schon mit einer doppelseitigen Platine lösen lassen.> Etwas kritisch ist der HF-Teil deines RF-ICs: hier benötigst du auf> jeden Fall Impedanzdefinierte LBs (50 Ohm). Bei zwei Lagen muss das eine> Coplanare Impedanz sein.
Zum besseren Verständnis meinerseits:
Die einzig kritische Leiterbahn (bezogen auf die Impedanz) ist ja
eigentlich die Antenne, oder täusch ich mich da?
Uwe N. schrieb:> Achja, vergiss bitte ganz schnell 3lagige Multilayer. Das ist zwar> problemlos herstellbar (dann muss eben eine Lage komplett abgeätzt> werden)> Diese hätte man sicher besser verwerten können, also wenn schon, dann> 4Lagen. Alles andere ist i.d.R. Verschwendung und 3Lagen kosten genauso> viel wie 4Lagen !
Ok, danke, dann probier ich's mal mit 2 Lagen. Sollte das nicht klappen,
dann nehm ich 4 Lagen.
Bernhard schrieb:> Hast du vielleicht die Vorschaufunktion verwendet? Denn eigentlich> sollte das eh ein PDF sein.
Autsch - ich bin doch ein Depp, total übersehen !
> Die einzig kritische Leiterbahn (bezogen auf die Impedanz) ist ja> eigentlich die Antenne, oder täusch ich mich da?
Hm, hier bin ich selbst ein wenig unschlüssig (bin kein
Antennen-Experte),
aber in dem gezeigten Beispiel-Schaltplan (im DB) ist die Rede von einem
50 Ohm Anpassungsnetzwerk, da schliesse ich erstmal vorsichtig daraus,
das die Zuleitungen zur Antenne (nicht die Antenne selbst) mit 50 Ohm
Impedanz geroutet werden sollte.
Aber irgendwie fehlt mir bei dem Layout-Beispiel (Seite 71) die Angabe
zur LB-Breite der Antennenstruktur ...
Bernhard schrieb:> Wenn der Mikrocontroller programmiert wird, dann wird dieser über JTAG> versorgt. Aber ansonsten soll die Knopfbatterie (CR2450 mit 620mAh)> eigentlich alles versorgen. Der größte Verbraucher ist das LCD mit> 0,18mA - das soll aber nur dann etwas anzeigen, wenn die Schaltung> bewegt wird (also der Beschleunigungssensor etwas misst). Sollte doch> eigentlich klappen, oder?>
Bist Du sicher dass das LCD der größte Verbraucher ist? Der Regler
braucht im Ruhezustand schon 0,1mA. Der nRF benötigt beim Senden 20mA!!
Der Prozessor mit 8MHz Quarz darf dann aber auch nicht viel rechnen.
Wie soll das mit dem Regler funktionieren? Du wandelst die 3,6V der
CR2450 in 3,3V?
Manfred H. schrieb:> Bist Du sicher dass das LCD der größte Verbraucher ist? Der Regler> braucht im Ruhezustand schon 0,1mA.
Wo steht das? Laut [1] sollte der doch 80uA sein, oder?
[1] http://www.national.com/pf/LM/LM2621.html#Overview> Der nRF benötigt beim Senden 20mA!!
Stimmt, ich muss aber nicht sehr oft senden. Die meisten Daten werden
auf im dem des Prozesser gespeichert. Der nRF wird angeblich auch in den
Logitech Mäusen verbaut und da halten die Batterien auch verdammt lange
(gut, die Batterien sind auch größer, dafür wird sendet die Maus aber
auch andauernd).
> Wie soll das mit dem Regler funktionieren? Du wandelst die 3,6V der> CR2450 in 3,3V?
Die CR2450 hat doch nur 3V Nennspannung [2], oder? Laut [1] funktioniert
der Regler mit 1,2 - 14V am Eingang (zumindest wenn ich das Datenblatt
richtig verstanden habe)
[1] http://www.national.com/pf/LM/LM2621.html#Overview
[2] http://data.energizer.com/PDFs/cr2450.pdf
Im Moment bin ich gerade auf der Suche nach kleinen Quarzen. Kann man
den irgendwie per Hand löten?
http://de.farnell.com/abracon/abm8-16-000mhz-b2-t/quarz-16m-18pf-cl-3-2x2-5mm-smt/dp/1611819
Hallo,
ich würde dringend empfehlen, die einzelnen Schaltungsteile separat
aufzubauen. An der kompletten kleinen Schaltung wird die Fehlersuche
aussichtslos und Fehler wird es geben.
Aufgrund der Fragen und Unklarheiten fürchte ich, ist das Projekt in
einem Stück etwas zu viel für den Anfang.
Vielleicht noch ein paar Punkte:
Das Layouten der HF nach Applikationsbeispiel schließt auch den PCB
Lagenaufbau ein und zwar alles exakt auf den Zehntel Millimeter.
Mit ziemlicher Sicherheit wird das ein 4-Lagen Stackup sein.
Gedanken über Impedanzkontrolle oder wo die Strukturen welche Impedanz
haben muss, führen hier mit Sicherheit zu weit und sind so nicht nötig.
Die Leerlaufspannung der Batterie kann deutlich über drei Volt liegen,
der Schaltwandler sollte daher eigentlich in der SEPIC-Konfiguration
betrieben werden. 80µA ist Werbung, im Betrieb wird der Strom deutlich
ansteigen (Datenblatt Seite S.5). Bei einem Wirkungsgrad von vielleicht
80% wird der Sendestrom einiges mehr als 20mA. Das ist für die Batterie
zu viel und kann zu Problemen führen also ausprobieren.
Wenn schon das Löten des Quarzes ein Problem ist, wie sieht es dann erst
mit dem nRF und dem IMU aus!?
Und so weiter...
Michael F. schrieb:> ich würde dringend empfehlen, die einzelnen Schaltungsteile separat> aufzubauen. An der kompletten kleinen Schaltung wird die Fehlersuche> aussichtslos und Fehler wird es geben.> Aufgrund der Fragen und Unklarheiten fürchte ich, ist das Projekt in> einem Stück etwas zu viel für den Anfang.
Stimmt, da hast du wohl recht!
Michael F. schrieb:> Mit ziemlicher Sicherheit wird das ein 4-Lagen Stackup sein.
Was wäre denn da deiner Meinung nach der ideale Aufbau des Stacks?
Signal 1
GND
Signal 2
GND
?
Michael F. schrieb:> Die Leerlaufspannung der Batterie kann deutlich über drei Volt liegen,> der Schaltwandler sollte daher eigentlich in der SEPIC-Konfiguration> betrieben werden.
Oh, ich dachte das wäre die SEPIC Konfiguration. Hab das
Applikationsbeispiel am Ende komplett übersehen.
Michael F. schrieb:> 80µA ist Werbung, im Betrieb wird der Strom deutlich> ansteigen (Datenblatt Seite S.5).
Ok, das lässt die Sache wieder anders aussehen. Die ganzen Komponenten
verbrauchen dann doch etwas mehr als ich erwartet hatte. Da ich bisher
noch nicht wirklich das Vergnügen hatte, komplexere Schaltungen per
Batterie zu versorgen, möchte ich folgende Frage in den Raum werfen: Wie
realistisch haltet ihr mein Vorhaben, alles mit einer Knopfzelle zu
versorgen? Kann das klappen, oder handelt es sich dabei um eine
Wunschvorstellung meinerseits? Vielleicht hat da ja jemand
Erfahrungswerte...
Michael F. schrieb:> Wenn schon das Löten des Quarzes ein Problem ist, wie sieht es dann erst> mit dem nRF und dem IMU aus!?
Die Größe des Bauteils ist weniger das Problem, eher die Position der
Kontakte (sind an der Unterseite des Bauteils). Da ich keinen Lötofen
besitze, müsste ich die Bauteile per Hand bestücken. Und da weiß ich
eben nicht, ob ich das mit einem Lötkolben bestücken kann. Meine Idee
wäre gewesen, den Footprint etwas größer zu machen und zu hoffen, dass
das Lötzinn unter das Bauteil fließt. Keine Ahnung ob das klappt...
Michael F. schrieb:> Das Layouten der HF nach Applikationsbeispiel schließt auch den PCB> Lagenaufbau ein und zwar alles exakt auf den Zehntel Millimeter.> Mit ziemlicher Sicherheit wird das ein 4-Lagen Stackup sein.
Nein. Es ist ein doppelseitiges Board (S.71).
> Gedanken über Impedanzkontrolle oder wo die Strukturen welche Impedanz> haben muss, führen hier mit Sicherheit zu weit und sind so nicht nötig.
Was macht dich da so sicher ??
Das Referenzlayout 1:1 zu übernehmen ist eh so ne Sache. Ich hab gestern
mal rumgespielt und alle Components in ein PCB übertragen und diese dort
ein wenig hin - und hergeschoben. Das wird sehr sehr eng werden, da wird
jeder Millimeter den ich irgendwo einsparen kann, wichtig sein.
Ich glaube, ich erstelle als erstes mal ein Layout ohne dem nRF. Dadurch
werd ich gleich mal den lästigen HF-Kram und die Peaks beim Senden los.
Sollte das dann funktionieren, dann werd ich den tatsächlichen Verbrauch
der Schaltung messen. Was haltet ihr davon? Ist das so sinnvoll, oder
sollte ich das Ganze in noch kleinere Teile zerlegen?
Bernhard schrieb:> Ich glaube, ich erstelle als erstes mal ein Layout ohne dem nRF. Dadurch> werd ich gleich mal den lästigen HF-Kram und die Peaks beim Senden los.
Ja logisch - du kannst ja ohne den nRF2401 auch nicht senden ;)
> Sollte das dann funktionieren, dann werd ich den tatsächlichen Verbrauch> der Schaltung messen.
Wie möchtest du denn prüfen das es funktioniert ohne den nRFxx ?
Es gibt viele fertige RF-Module (von Bluetooth bis ZigBee), die sind fix
und fertig aufgebaut/ geprüft - und lassen sich recht einfach einlöten
(es gibt die als SMD und THT).
Muss es unbedingt der nRFxx sein ? Mit einem fertigen RF-Modul
vereinfachst du dir dein Leben ungemein.
Was mir gerade auffällt: Wie willst du eigentlich all deine Komponenten
auf 35x35mm unterbringen ??
- Verbinder für Display/ JTAG
- Knopfzelle
- Prozessor
- RF IC (inkl. Raum für Antenne)
- div. Hühnerfutter (Cs/Rs/Ls)
- Beschleunigungssensor
- Spannungsversorgung
- etc.
Hallo Uwe,
Uwe N. schrieb:> Wie möchtest du denn prüfen das es funktioniert ohne den nRFxx ?
Den hätte ich dann im nächsten Schritt hinzugefügt. Also quasi eine
Version ohne dem nRF, mit der ich das Zusammenspiel von MPU, Display, uC
und Batterie teste und dann eine Version die alles beinhaltet.
Uwe N. schrieb:> Muss es unbedingt der nRFxx sein ?
Eigentlich nicht. Ich bin da eigentlich flexibel - das Modul sollte halt
nicht zuviel Strom verbrauchen und ziemlich klein sein. Bei der
Reichweite reichen mir 5m. Hast du vielleicht mit einem Modul schon gute
Erfahrungen gemacht?
Uwe N. schrieb:> Was mir gerade auffällt: Wie willst du eigentlich all deine Komponenten> auf 35x35mm unterbringen ??> - Verbinder für Display/ JTAG> - Knopfzelle> - Prozessor> - RF IC (inkl. Raum für Antenne)> - div. Hühnerfutter (Cs/Rs/Ls)> - Beschleunigungssensor> - Spannungsversorgung> - etc.
Der Anschluss für das Display benötigt relativ wenig Platz. Im Prinzip
sind das 49 Pads, die im Rastermaß von 0,6mm auf der Platine aufgebracht
werden. Ursprünglich wollte ich dafür einen Connector einsetzen, aber
laut Hersteller gibts für dieses Rastermaß keine passenden.
Der Knopfzellen-Halter ist in der Tat ziemlich groß (braucht fast die
komplette Fläche), aber da er etwas höher ist, kann man einige SMDs
drunter verlegen.
Der Prozessor nimmt eigentlich auch relativ viel Platz in Anspruch -
sollte sich das also vom Platz nicht ausgehen, dann werd ich mir wohl
nen anderen suchen müssen. Das wäre zwar schade, weil ich die
STM32er-Serie sehr gut finde, aber da könnte ich am ehesten sparen.
Der JTAG Connector ist auch riesig und wird sich ziemlich sicher auch
nicht ausgehen. Stattdessen werd ich die Pins wohl auf Stiftleisten
(oder ähnliches) rausführen.
Bei den Cs/Rs/Ls werd ich schauen, dass ich welche mit möglichst kleinen
Abmessungen finde. 0402 sollte glaub ich mit einem Kolben noch lötbar
sein.
Als ich die Bauteile gestern ein wenig auf der Platine herumgeschoben
habe, hatte ich schon das Gefühl, als könnte sich das alles (bis auf den
großen JTAG-Connector) ausgehen.
Schöne Grüße
Bernhard
Hallo Bernhard,
> Hast du vielleicht mit einem Modul schon gute Erfahrungen gemacht?
Nee, ich habe bisher nur diverse Module Layouten dürfen (beruflich),
aber programmiert habe ich bisher keinen. Ein Kumpel von mir hatte sich
damit mal auseinandergesetzt und hat bei einigen Leuten nach deren
Erfahrungen gefragt. Ergebnis war, das die eine Hälfte sagte "Scheisse,
nie wieder - kennst du Funk nimmst du Kabel !", die anderen meinten
"Supi, funktioniert gut !" ... Hmm
Wie gesagt, nimm ein fertiges Modul (ZBee od.ZigBee ist wohl recht
verbreitet), das kannst du Sandwichartig auf dein Mainboard setzen (dann
entfällt die Antennen-Problematik komplett) und du hast Platz gewonnen.
Mir fiel in deinem Schaltplan noch auf, das der Interrupt-Pin des
MPU-6000 noch frei ist - den würde ich aber schon nutzen wollen ...
Gruss Uwe
Bernhard schrieb:> Michael F. schrieb:
Wie
> realistisch haltet ihr mein Vorhaben, alles mit einer Knopfzelle zu> versorgen? Kann das klappen, oder handelt es sich dabei um eine> Wunschvorstellung meinerseits? Vielleicht hat da ja jemand> Erfahrungswerte...>
Theoretisch sollte sowas schon funktionieren. Allerdings ist die
Software sehr anspruchsvoll. Sie muss alle Komponenten inclusive
Prozessor in Standby versetzen und darf sie nur bei Bedarf so kurz wie
möglich einschalten.
Die CR2450 ist mit 2mA continuous discharge current angegeben!! Alles
andere muss aus dem Pufferkondensator kommen. Wenn du also sendest so
darf das Tastverhältnis nicht größer 1/100, besser 1/500 oder 1/1000
sein, je nachdem wieviel der Rest verbraucht. Ein unsynchronisierter
Empfang ist so gut wie unmöglich. Wenn du den Empfänger im nRF24L01
einschaltest entspricht das einem Kurzschluß für die Batterie und sie
ist innerhalb weniger Sekunden auf 0.
Als Alternative zum nRF24L01 kannst du das RFM70 nehmen, das ist fertig
gelayoutet, ist klein, ist weitgehend software kompatibel und kostet um
die 3,50 EURO
Hallo Mike,
Mike J. schrieb:> Es gibt kleine Boards mit NRF24L01+ und gedruckter Antenne (ca. 2 Euro)> 4 Boards kosten momentan 8,69 Euro> 1 Board kosten 2.02 Euro
Danke, das klingt echt nicht schlecht und ist definitiv eine Überlegung
wert!
Hallo Uwe,
Uwe N. schrieb:> Ein Kumpel von mir hatte sich> damit mal auseinandergesetzt und hat bei einigen Leuten nach deren> Erfahrungen gefragt. Ergebnis war, das die eine Hälfte sagte "Scheisse,> nie wieder - kennst du Funk nimmst du Kabel !", die anderen meinten> "Supi, funktioniert gut !" ... Hmm
Solche Aussagen hab ich auch schon öfters gehört. Ich konnte bisher nur
Erfahrungen mit Amber Wireless Bluetooth Modulen sammeln. Die
funktionierten echt gut, passen von den Abmessungen und dem
Stromverbrauch aber leider nicht. Ich werde mich mal ein bisschen zu den
hier eingebrachten Vorschlägen (Zigbee, Bluetooth, nRF, RFMxx)
informieren und mich dann für ein System entscheiden.
Uwe N. schrieb:> Mir fiel in deinem Schaltplan noch auf, das der Interrupt-Pin des> MPU-6000 noch frei ist - den würde ich aber schon nutzen wollen ...
Danke, das hätte ich glatt übersehen!
Hallo Manfred,
Manfred H. schrieb:> Theoretisch sollte sowas schon funktionieren. Allerdings ist die> Software sehr anspruchsvoll. Sie muss alle Komponenten inclusive> Prozessor in Standby versetzen und darf sie nur bei Bedarf so kurz wie> möglich einschalten.
Sowas in der Richtung hatte ich mir schon gedacht. Sobald ein IC nicht
benötigt wird, wird es sofort schlafen gelegt/ in den Low-Power Modus
gebracht.
Bezüglich des Pufferkondensators:
Wenn ich davon ausgehe, dass ich zum Senden in etwa 25mA (hab da die
Efficiency des Reglers schon eingerechnet) über einen Zeitraum von 2ms
benötige und einen Spannungseinbruch von 0,1V am Kondensator tolerie,
dann würde ich einen 500uF Kondensator (mit geringem ESR) benötigen. Ist
die Überlegung richtig?
Bernhard schrieb:>> Bezüglich des Pufferkondensators:> Wenn ich davon ausgehe, dass ich zum Senden in etwa 25mA (hab da die> Efficiency des Reglers schon eingerechnet) über einen Zeitraum von 2ms> benötige und einen Spannungseinbruch von 0,1V am Kondensator tolerie,> dann würde ich einen 500uF Kondensator (mit geringem ESR) benötigen. Ist> die Überlegung richtig?
Hallo Bernhard
bisher hast Du nicht geschrieben wieviele Daten Du wie oft senden bzw.
empfangen möchtest. Im Prinzip reichen sogar kleinere Kondensatoren aus
wenn die Sendepulse kurz sind. Als Beispiel habe ich eine Schaltung die
mit einer CR2032 betrieben wird und alle 0,5sek ein 8 Byte Telegram
sendet. Hier reicht ein Tantalkondensator von 220uF. Die Schaltung ist
pro 500ms Zyklus für 4ms aktiv, das eigentliche Senden dauert aber nur
150us. Die Schaltung läuft mit der Batterie 10000 Stunden (>1 Jahr).
Allein aus dem Kondensator, aufgeladen auf 3V kann die Schaltung ca. 20
X senden (10 Sek.) bis die Spannung unter 1,5V fällt.
Nachdem Du aber mehr Bauteile hast die Strom verbrauchen und die ja auch
nach dem Einschalten Zeit zum hochlaufen benötigen (der nRF benötigt ca.
4ms bis der Oszillator eingeschwungen ist, beim MPU-6000 werden 30ms für
den Gyro angegeben) sehe ich da ein allgemeines Problem in der
Energiebilanz das nicht durch einen Pufferkondensator gelöst werden
kann.
Was soll die Elektronik denn eigentlich machen und wie lange sollen die
einzelnen Komponenten aktiv sein?
Hallo Manfred,
danke für das Beispiel - das hilft mir schon mal ungemein, um ein Gespür
für die Größenordnung des Kondensators zu bekommen :)
bisher hab ich mir noch keine Gedanken darüber gemacht, wie ich die
Daten am platzsparendsten auf dem Flash des uC ablege. Grob geschätzt
werden aber so ca. 50-300 Byte pro Tag zusammenkommen. Nun ist es aber
so, dass die Schaltung nicht jeden Tag mit dem Empfänger (soll ein PC
sein) synchronisiert werden kann. Es kann also durchaus mal vorkommen,
dass Daten über ein paar Tage auf dem uC gespeichert werden, bevor diese
auf den PC übertragen werden. Wenn die Daten an den PC übertragen
werden, dann wäre es jedoch schön, wenn dies relativ zügig funktionieren
würde.
Zur Funktionsweise der Schaltung:
Ich hab mir vorgestellt, dass ich alle paar Minuten den
Beschleunigungssensor auswerte, um zu sehen, ob die Schaltung bewegt
wird.
Wenn aus den Werten hervorgeht, dass das Gerät seit xx Minuten nicht
mehr bewegt wurde, dann können alle Komponenten schlafen gelegt werden
(also Display, MPU, uC...usw). Das wird ca. 2-8 Stunden am Tag der Fall
sein.
Wenn das Gerät aktiv ist, also alle xx Minuten bewegt wird, dann soll
das Display genutzt werden, um darauf Daten anzuzeigen.
Zusätzlich möchte ich mir die Möglichkeit offen halten, den
Beschleunigungssensor dazu zu verwenden, um Messungen durchzuführen und
diese Daten auf dem Display anzuzeigen. In diesem Fall würde der
Beschleunigungssensor etwa 1 Std/Tag aktiv sein und in einem Intervall
von 0,5s Daten aufzeichnen. Das ist aber ein nice-to-have Feature, dass
ich nur einbauen möchte, wenn es der Stromverbrauch zulässt. Sollte es
der Stromverbrauch nicht zulassen, dann werde ich den MPU-6000 in der
zweiten Version durch etwas einfacheres/billigeres ersetzen.
Bernhard schrieb:> .) Knopfzellenbatterie
Wenn du dir deine anderen Komponenten so anschaust solltest du die
Knopfzelle durch einen kleinen LiPo/LiIon Akku tauschen, er kann ja
jeden Tag ein mal seine Akkuspannung messen und den Wert mit den anderen
Daten übertragen oder auf eine SD-Karte speichern.
Hallo Mike,
Mike J. schrieb:> Wenn du dir deine anderen Komponenten so anschaust solltest du die> Knopfzelle durch einen kleinen LiPo/LiIon Akku tauschen, er kann ja> jeden Tag ein mal seine Akkuspannung messen und den Wert mit den anderen> Daten übertragen oder auf eine SD-Karte speichern.
das wollte ich ursprünglich auch machen. Bisher konnte ich jedoch keinen
Akku mit entsprechnden Abmessungen (max. 35x 35mm - nicht viel dicker
als eine Knopfzelle) finden. Zudem sollte die Kapazität des Akkus auch
dementsprechend sein...wenn ich den Akku alle zwei Tage laden muss, dann
werd ich da auf Dauer glaub ich auch nicht sonderlich glücklich damit
werden.
B.A. schrieb:> Es gibt auch recht dicke Knopfzellen. Sei genauer!>> Es gibt Handy-LiIon-Akkus die nur wenige mm dick sind.>
Die von mir im Moment favorisierte Knopfzelle (CR2450) ist 5mm dick.
Viel dicker sollte der Akku also nicht sein.
> einer mit 4.2mm:> http://www.pollin.de/shop/dt/NjYyOTI3OTk-/Stromver...
Der Akku ist zwar schön dünn, aber leider auch viel zu groß.
Ich habe hier einen LiPo-Akku eines alten Handys, der ist 3.5mm x 46mm x
29mm groß.
Es gibt auch LiIon Akkus die so dünn wie Papier sind.
Der Akku passt zwar nicht für dein Gerät, aber es wird sich einer für
dein Gerät finden lassen.
Das schöne an den LiIon-Akkus ist dass sie eine sehr hohe Energiedichte
besitzen und die Spannung halten, also sich nicht selbst entleeren wie
es bei NiMh/NiCd-Zellen der Fall ist.
Sparkfun hat LiPo Akkus in diversen, kleinen Größen:
z.B.:http://www.sparkfun.com/products/10718
Du solltest mal genau wissen wieviel Strom du brauchst bzw. wie oft du
laden kannst.
Grüße
Martin
Hallo Martin,
danke, der Sparkfun-Link geht schon in die richtige Richtung!
Den tatsächlichen Stromverbrauch zu ermitteln, steht auf meiner
gedanklichen Liste ganz weit oben. Am Wochenende hatte ich zudem etwas
Zeit übrig und hab daher mal die Platine auf 2 Lagen geroutet. Ich weiß
nicht, so ganz zufrieden bin ich irgendwie nicht, aber ich glaube für
einen ersten Test sollte es klappen. Für die finale Version werde ich
aber glaube ich 4 Layer verwenden.
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und gegen polida2008 eine gesetzliche internationale Handlung von allem
anzufangen beeinflußt werden.
Ich weiß jetzt nicht genau was "polida2008 (Gast)" sagen möchte.
Ich habe aber auch bei polida2008 (bei eBay) bestellt und meine Ware
bekommen. (siehe Bild)
Die Module sind etwas dreckig.
(ist immer noch etwas weißliches Flussmittel drauf)
