Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Batterie-Lebensdauer Tiny13 mit Kleinkram


von Fer T. (fer_t)


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Hallo zusammen,
Ich habe eine Frage, und zwar geht es um Batterielebensdauer.

Ich frage weil ich gerade eine Schaltung baue und mir gerade Gedanken 
über die Stromversorgung mache:

Geplant ist:
Lithium Batterie (3,6V 2450mAh): 
http://www.mercateo.com/p/932-11905/Saft_Lithium_Batterie_LS_14500_Mignon_3_6Volt_AA_mit_Loetfahnen_in_Z_Form.html

Verbraucher ist ein Tiny13 und etwas Kleinkram (LED, RTC etc).

Der Tiny braucht ja angeblich im Power-Down mit 3V 0,15 nA.
Die RTC (wollte zuerst DS1307 die braucht aber 5V also jetzt PCA8565) 
braucht 650-1300 nA.

Also normal (standby) ist 0,15 nA (AVR) + 650 nA (RTC) + 100 nA 
(Toleranz) = 750,15 nA

Die Schaltung wird ca. 50 mal am Tag für 5 Sekunden aktiv:

uC: 1,2 mA
Rest: 7 * ~20mA = ~140mA

-->  ((250/360) *141,2) / 24 = 4,09 mA

Daher die Batterielaufzeit von:

2450 mAh / 4,086390298 mA = 599,55 Std = ~25 Tage

Stimmt die Rechnung? Denn dann lohnt sich das nicht, dann muss ich wohl 
auf auswechselbare Batterien setzten... Heißt Batteriehalter rein und je 
2 Migon parallel in Reihe...

MfG,
Fer

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Also erstmal: Der AVR braucht 200nA. Plus den ganzen Rest komme ich auf 
1,6µA im Standby. Das Dingen wird 250 Sekunden am Tag aktiv, sodass das 
einen durchschnittlichen Strom von (250s : (24 * 3600s)) * 141mA = 402µA 
verbraucht. Den Standby-Strom kann man vernachlässigen, es verbraucht 
also etwa 400µA, womit ich auf eine Laufzeit von ca. 6100 Stunden komme, 
was etwa 255 Tagen entspricht.

von Peter II (Gast)


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Fer T. schrieb:
> Rest: 7 * ~20mA = ~140mA

woher kommt dieser Tei? So so ein batterie 140mA zu ziehen ist ebend zu 
viel. Da hilft es auch nciht wenn die Restliche zur nur ein paar nA 
fließen. Kannst du da nichts machen?

von Dominik S. (dasd)


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~20mA klingt für mich nach LEDs und die kann man (low current) in vielen 
Fällen auch mit deutlichen weniger Strom treiben.

von holger (Gast)


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>Rest: 7 * ~20mA = ~140mA

20mA pro LED? Wo kommt das Märchen her das eine LED
20mA haben muss?

>Laufzeit von ca. 6100 Stunden komme,
>was etwa 255 Tagen entspricht.

Bei 5mA pro LED dann ca. 1000 Tage.

von HildeK (Gast)


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Erst mal hat eine Stunde 3600s. Damit verlängert sich die 
Batterielaufzeit in deiner Rechnung auf das Zehnfache. Aber es ist 
trotzdem nicht besonders lange - ein gutes halbes Jahr.
Die Frage ist, wieso brauchst du 7*20mA? Für eine LED-Anzeige? Schon mal 
geprüft, ob die anstatt mit 20mA nicht auch mit 5..10mA noch ausreichend 
hell sind? Bei 20mA LEDs zumindest ist der Helligkeitsunterschied 
zwischen 15mA und 20mA kaum merklich. Oder du suchst dir eine Anzeige, 
die mit 2mA-Leds auskommt. Dann wäre die Batterielaufzeit wieder in 
einem erträglichen Maß.

von Fer T. (fer_t)


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Jonathan Strobl schrieb:
> womit ich auf eine Laufzeit von ca. 6100 Stunden komme,
> was etwa 255 Tagen entspricht.

Oh grober Rechen Fehler meinerseits oO
Danke das ist doch mal was positives doch 10 mal länger als gedacht :)

Aber eigentlich könnte ich trotzdem einen Halter einbauen, den 
Batterietyp einfach ohne Lötfahnen dann klappt das wechseln auch besser.
Also:
http://www.mercateo.com/p/932-1510/Saft_Lithium_Batterie_LS_14500_Mignon_3_6Volt_AA_ohne_Loetfahne.html

Peter II schrieb:
> Kannst du da nichts machen?

Nein Leider nicht, das sind LEDs die halt einiges ziehen wenn auch nur 
kurz.
Übrigens ist dass das Maximum, es kann zwischen 1 und 7 mal 20mA sein. 
Wobei ich noch nicht genau weiß, evtl auch nur als Maximum 100mA muss 
ich noch gucken.

Also insgesamt schon mal Danke, dass hilft mir sehr weiter :D

MfG,
Fer

von Fer T. (fer_t)


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Dominik S. schrieb:
> ~20mA klingt für mich nach LEDs

Ja sind es auch ;)

holger schrieb:
> Wo kommt das Märchen her das eine LED
> 20mA haben muss?

Von Reichelt die sind sehr ungenau bei den Technischen Daten da steht 
einfach 20mA If.

HildeK schrieb:
> Bei 20mA LEDs zumindest ist der Helligkeitsunterschied
> zwischen 15mA und 20mA kaum merklich.

Ok das muss ich dann wenn ich die hier habe mal prüfen, auch generell ob 
ich die nicht mit weniger betreibe, besonders weil die 4V brauchen ich 
aber nur 3,6V habe...

Ich bin jetzt einfach von dem GAU ausgegangen ;)
Danke nochmal, wieder etwas schlauer.
MfG,
Fer

von Bernd S. (Gast)


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Gibt es einen Grund warum du genau diese LED einsetzen möchtest?
Low-Current-LEDs kann man super mit 1mA betreiben, die leuchten als 
Signal/Zustands-LEDs hervorragend mit 1mA.

von Fer T. (fer_t)


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Weil das die einzige ist die es in der Ausführung gibt ;)
Ich lasse mich auch gerne eines besseren belehren, es geht um 20mm LEDs 
(4 Stück wovon max. 3 gleichzeitig an sind und 5 10 oder 8 mm LEDs wovon 
vier maximal gleichzeitig an sind).

Ein alternativer Weg wäre es sie zu multiplexen(?) sodass nur immer eine 
an ist, aber dadurch würde ja auch die Helligkeit leiden (weil dann jede 
ja nur 1/7 der Zeit sichtbar ist).

Ich denke ich werde die Stromversorgung jetzt doch nicht mehr mit der 
genannten Lithium Batterie machen, sondern jetzt auf normale Alkalien 
setzten (wegen dem Austausch) Laut der Seite: 
http://www.mercateo.com/p/114-19988/VARTA_Alkali_Mangan_Batterie_Mignon_LR6_AA_1_5V_Kapazitaet_2600mAh_4_VE.html
Haben die eine Kapazität von 2600mAh also sollte reichen wenn ich die in 
Reihe schalte.

MfG,
Fer

von Jochen (Gast)


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20 mA ist der maximal Strom. Probier doch einfach mal eine der LED mit 
ein paar verschiedenen Widerständen durch, dann wirst doch sicher sehen 
wie hell es sein muss :)

von Fer T. (fer_t)


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Jochen schrieb:
> 20 mA ist der maximal Strom. Probier doch einfach mal eine der LED mit
> ein paar verschiedenen Widerständen durch, dann wirst doch sicher sehen
> wie hell es sein muss :)

Genau das habe ich vor :D
Die ursprüngliche frage war ja auch ob meine Rechnung richtig ist, ganau 
rechnen und probieren wollte ich dann später (wenn ich die LEDs habe).
MfG,
Fer

(Hoffe mal das die jetzt bald ankommen...zum testen)

von Jens G. (jensig)


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>ich die nicht mit weniger betreibe, besonders weil die 4V brauchen ich

sagt wer? So hohe Spannungen haben meistens noch nicht mal blaue/weiße 
LEDs.

von Fer T. (fer_t)


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Jens G. schrieb:
> sagt wer? So hohe Spannungen haben meistens noch nicht mal blaue/weiße
> LEDs.

Das Datenblatt der DLC2-6ID.
http://www.datasheets.org.uk/indexdl/Datasheet-078/DSAE0060814.pdf

Wobei die sogar 5,7V bei 10mA braucht...

MfG,
Fer

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Fer T. schrieb:
> Wobei die sogar 5,7V bei 10mA braucht...

Sind ja auch 3 LEDs in Reihe.  Sowas verbaut man nicht, wenn man
mit niedrigen Betriebsspannungen auskommen will.

von Fer T. (fer_t)


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Oh hab ich zwar geahnt aber im Datenblatt übersehen oO

Naja wie gesagt ich muss noch gucken ob das wirklich in meiner Anwendung 
sein muss, eigentlich reichen auch 10 und 8 mm LEDs...

MFG

von Georg W. (gaestle)


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Die Batterie wird aber nicht ihre Nennkapazität (gemessen bei 2mA und 
20°C) erreichen wenn sie mit 140mA gequält wird. Saft geht übrigens von 
einer Abschaltspannung von 2V aus. Bei dieser Temperatur und 100mA 
verbleibt nur noch eine Kapazität von 1Ah. Du wirst so um die 1,5Ah 
heraus bekommen. Also sieht deine Rechnung schon wieder schlechter aus. 
Und dann hast du noch nichts über den nötigen Temperaturbereich gesagt, 
wenn das noch bei -25°C laufen soll dann gute Nacht.
Du solltest wirklich die Sache mit den LEDs überdenken.

http://www.saftbatteries.com/doc/Documents/primary/Cube655/LS%2014500_0408_revised_0908.58ecd0c2-6b62-44ca-8c7e-609aae0d25e7.pdf

von Fer T. (fer_t)


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Georg W. schrieb:
> Und dann hast du noch nichts über den nötigen Temperaturbereich gesagt[...]

Normale Zimmertemperatur, also von 18-25°C


Georg W. schrieb:
> Du solltest wirklich die Sache mit den LEDs überdenken.

Ja, bin nochmal alles durchgegangen und werde jetzt die 20mm durch 10mm 
und die 10 mm durch 8 mm LEDs ersetzten.
Also
4 10mm LEDs (rot da blau zu viel U braucht) max 3 gleichzeitig an.
5 8mm LEDs (auch rot oder grün) max 4 gleichzeitig an.

Sie sollten halt so hell sein, dass man sie gut erkennen kann auch bei 
Tageslicht.

Wegen der Batterie: Wie gesagt wollte ich wegen der besseren 
Verfügbarkeit (Austausch) lieber normale Alkalien nehmen (siehe Link vor 
ein paar Beiträgen). Laut Datenblatt schaffen die es 19 Stunden 1,2V 
(Mittel als anfangs und Endspannung) / 10 Ohm = 120 mA bereit zustellen.
Was gar nicht schlecht ist, also immerhin 2280mAh.
Auch die Schlussspannung ist gut, eine Zelle hat 0,9V da ich zwei in 
Reihe habe also 1,8V also die min. Spannung des uCs (muss leider wegen 
TWI / USI vom Tiny13 auf den Tiny261 umsteigen hat aber ähnliche Werte).

Datenblatt:
http://www.varta-microbattery.com/en/mb_data/documents/data_sheets/DS4106.pdf

MfG,
Fer

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