Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Controllerwahl Energy Harvesting-Anwendungen


von Marco M. (marco123)


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Hallo allerseits,
im Rahmen meines Bachelor-Projekts bin ich gerade dabei mir eine 
Marktübersicht im low power MCU Bereich zu verschaffen. Konkret geht es 
darum, dass im Rahmen eines anderen Projekts bereits ein Harvester 
entwickelt wurde und ich mich jetzt damit beschäftigen möchte, ein 
System zu entwickeln, das mit wenig Enegie auskommt. Bei meiner 
bisherigen Internetrecherche bin ich immer wieder auf die MSP430- 
Familie von Ti gestoßen. Ich würde in meiner Arbeit gerne ein paar 
Controller auflisten und gegenüberstellen. Desshalb die Frage was kennt 
Ihr/Sie noch für Alternativen aus den low power Segment. Auch für alle 
anderen Tips und Ratschläge für mein Projekt wäre ich dankbar.
Gruß
Marco

von bindochnurgast (Gast)


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vllt. ein 32-bit-Controller zum Vergleich:

STM32L:

http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1376.jsp

von Purzel (Gast)


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Was spricht denn gegen eine Recherche bei den ueblichen Anbietern? Fuer 
eine Bachelorarbeit darf man das erwarten. Nur den MSP430 selbst zu 
finden ist etwas mager. Nicht den Titel wuerdig. Sorry.

von Tek (Gast)


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http://www.energymicro.com/ vielleicht. Hab keine Erfahrung damit, bin 
da nur mal drüber gestolpert.

von Sebastian (Gast)


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Energymicro ist etwas exotisch, aber speziell auf geringen 
Stromverbrauch hin optimiert. Auch in Frage kommen könnte der recht gut 
erhältliche STM8L. Allerdings verbraucht auch ein ATMega/ATTiny nicht 
viel, wenn der Takt ausreichend niedrig ist.

von Marco M. (marco123)


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Purzel schrieb:
> Was spricht denn gegen eine Recherche bei den ueblichen Anbietern? Fuer
> eine Bachelorarbeit darf man das erwarten. Nur den MSP430 selbst zu
> finden ist etwas mager. Nicht den Titel wuerdig. Sorry.

Vielleicht habe ich mich etwas falsch ausgedrückt. Klar habe auch schon 
andere Controller gefunden. Das was ich meinte ist, dass ich den 
Eindruck gewonnen habe, dass TI sehr intensives Marketing betreibt und 
egal wonach ich suche die MSP430 sind immer unter den ersten Treffern.

Was ich hier erreichen wollte ist nicht, dass mir die Sucharbeit 
abgenommen wird, sondern eher dass mir ein paar erfahrende Entwickeler 
bei der Selektion helfen, da der Markt für mich als Neuling sehr 
unübersichtlich ist.

Außerdem handelt es sich nicht um eine Bachelorarbeit sondern um ein 
Projekt. Das ist quasi soetwas wie die Generalprobe für die 
Bachelorarbeit

von Purzel (Gast)


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Die Arbeit soll ja keine Marketing Beurteilung sein. Sondern ein 
Vergleich von technischen Werten. Dann mach die mal. Liste die 
gefundenen Controller/ Controllerfamilien auf, deren Stromsparmodi und 
deren Verbrauch. Was ist so schwierig dran.
Wieviel Werbung ein Hersteller macht ist unwesentlich.

von BT (Gast)


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Hallo,

die energymicro Controller bieten viele Funktionen die "fast" ohne 
Prozesorlast laufen...  --> LESENSE
Zusätzlich gibt es bei versch. Dev Boards die Funktion "Energiehungrige" 
Codeteile aufzuspüren... --> AEM

Je nach Aufgabe tut es aber auch ein Sleep-Mode mit ISR bei einem 
PIC/AVR/MSP um das ganze "LOW-Energy" zu nennen.

Gruß
BT

von Bronco (Gast)


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Marco Gi schrieb:
> ein System zu entwickeln, das mit wenig Enegie auskommt.

Ein Tip:
Lies die Datenblätter genau! Die Stromaufnahme ist i.d.R. in mehreren 
Kategorieren wie "min/typ/max" angeben.
Korrekterweise solltest Du die "max"-Werte hernehmen, denn das ist der 
Wert, mit dem Du im Zweifelsfall rechnen mußt.

Ich hab zu Beginn meines Berufslebens ein Batterie-Gerät mit MSP430 
entwickelt und mich mangels Erfahrung auf die Stromaufnahme-Angabe "aus 
der Werbung" verlassen. In der Praxis sah es dann etwas anders aus...
Zwar war der MSP320 damals immer noch sehr sparsam, aber meine Auslegung 
war trotzdem falsch...

von Marco M. (marco123)


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Purzel schrieb:
> Die Arbeit soll ja keine Marketing Beurteilung sein. Sondern ein
> Vergleich von technischen Werten. Dann mach die mal. Liste die
> gefundenen Controller/ Controllerfamilien auf, deren Stromsparmodi und
> deren Verbrauch. Was ist so schwierig dran.
> Wieviel Werbung ein Hersteller macht ist unwesentlich.

Nein es soll keine Marketingbeurteilung sein. Schwierig ist daran auch 
nichts. Allerdings würde ich gerne die Controllerfamilien in der 
Auflistung auf 4-5 beschränken und dafür muss ich nunmal wissen welche 
die gängigsten sind. Und da das für mich komplettes Neuland ist kann ich 
das nicht beurteilen.

Ich verstehe aber auch nicht warum man sich hier dauernd rechtfertigen 
muss.

Danke schonmal für alle Antworten

von Purzel (Gast)


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>muss ich nunmal wissen welche die gängigsten sind.

Also, die Gaengisten ... kommt darauf an, wen man fragt. Es sind nicht 
unbedingt die, fuer die am meisten Werbung laeuft, noch die, die am 
meisten bei Bastlern verwendet werden. Soweit ich weit, gibt es immer 
noch 4 bit Controller, die werden in extrem hohen Stueckzahlen 
eingesetzt, da kann Microchip nicht mal davon traeumen.

Bastler verwenden Controller, bei denen die Entwicklungssoftware 
kostenlos ist, und die bei den Standarddistributoren erhaeltlich sind.

Ein Teil der Industrie verwendet Controller, von denen ihnen garantiert 
wird, dass sie auch in 20 Jahren noch lieferbar sein werden.

Also lass das Gaengigste und beschreib alle.

von Marco M. (marco123)


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Bis jetzt auf meiner Liste:

-MSP430
-STM8L
-STM32L
-Atiny
-PIC XLP
und was mir bisher völlig unbekannt war
-Energymicro

habe ich noch etwas vergessen?

von test (Gast)


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Silabs hat auch noch ein bisschen was im Angebot:
http://www.silabs.com/products/mcu/lowpower/Pages/default.aspx

unter 100nA im Sleep-Modus ohne RTC

von GB (Gast)


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Jede Menge:
EPSON S1C88000

Freescale
S08QB
S08LL
S08QE
MCF51MM
MCF51QE

Holtek TinyPower

Maxim MAXQ

EM Microelectronics EM65/66/68

...

von Hmm (Gast)


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Ich würde auch mal einen Blick zu anderen Herstellern werfen, die kein 
Bastler einsetzen wird, da nur in großen Stückzahlen und mit teuern 
Tools erhältlich:
Renesas, NEC, Fujitsu, Samsung und die ganzen großindustriellen 
Hersteller.

Von TI gibt's auch die ehemalige Luminary Micro Stellaris-Sparte, mit 
denen ARM selbst zeigen wollte, was so technologisch geht mit ihrem 
Kern. Als Luminary Micro durchaus noch mit einigen Lieferschwierigkeiten 
behaftet, als TI-Linie noch nichts gehört.

Die Silabs-Teile sind doch 8051-Derivate, deren Leistungsfähigkeit ich 
erstmal evaluieren würde. Wenn 8051er schon erlaubt sind, gibt's da eine 
ganze Schippe voller Hersteller mit eigenen Derivaten. Eigentlicjh haben 
alle großen da was im Programm.

von lowlevel (Gast)


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Hallo,

gib mal mehr Info, dann hilft man auch bei der Selektion. Was für 
Features soll der µC haben? Wie sieht grob die Applikation aus also kann 
der µC überhaupt schlafen gelegt werden oder muss er ständig arbeiten...

Gruß lowlevel

von Mikel M. (mikelm)


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Bronco schrieb:

> Lies die Datenblätter genau! Die Stromaufnahme ist i.d.R. in mehreren
> Kategorieren wie "min/typ/max" angeben.
> Korrekterweise solltest Du die "max"-Werte hernehmen, denn das ist der
> Wert, mit dem Du im Zweifelsfall rechnen mußt.
>

Weder die min noch die max Werte sind entscheidend. Es kommt ja darauf 
an was gemacht werden soll. Wenn ein Prozessor laufend am max läuft 
könnte er schon der Falsche sein.
 Je nach Anwendung, wird die Taktfrequenz festgelegt, verschiedene 
Sachen ab- oder  angeschaltet. Ram/flashbedarf, schnittstellen usw Ich 
kann man vorstellen das je nach Anwendung mal der eine mal der andere 
besser abschneidet. bzw das man, wenn man z.b. Marketing betreiben will, 
eine Anwendung findet wobei der eignen Prozessor die Nase vorne hat.
 Ich erinnere mich groß an einige youtube videos die zeigten das der TI 
der beste ist andere den PIC usw.

von Marco M. (marco123)


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lowlevel schrieb:
> Hallo,
>
> gib mal mehr Info, dann hilft man auch bei der Selektion. Was für
> Features soll der µC haben? Wie sieht grob die Applikation aus also kann
> der µC überhaupt schlafen gelegt werden oder muss er ständig arbeiten...
>
> Gruß lowlevel

Das ding muss nicht viel können. Es soll ein paar Daten über I2C 
einlesen, ein paar kleine Rechenoperationen damit anstellen und 
anschießend wieder ausgeben (wahrscheinlich LCD). Die Daten müssen alle 
1-2s aktualisiert werden, also wird er die meise Zeit schlafen.

von Peter D. (peda)


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Marco Gi schrieb:
> dass ich den
> Eindruck gewonnen habe, dass TI sehr intensives Marketing betreibt

Diesen Eindruck habe ich auch. Leider hat Marketing nichts mit der 
Realität zu tun.

Letztendlich kochen alle nur mit Wasser, d.h. fast alle modernen MCs 
beherrschen verschiedene Stromsparmodi. Es hängt also eher von der 
Aufgabe und von der sorgfältigen Arbeit des Programmierers ab, wieviel 
Jahre eine Batterie hält.

Es hat auch keinen Sinn, um das letzte nA zu feilschen, wenn z.B. durch 
einen Stellmotor der mittlere Stromverbrauch einige 100µA beträgt.
Man muß also den Verbrauch des MC immer im Zusammenhang mit der 
restlichen Schaltung betrachten.


Peter

von Christoph B. (christophbudelmann) Benutzerseite


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Marco Gi schrieb:
> habe ich noch etwas vergessen?

Nuvoton eventuell noch, auch wenn die richtig exotisch sind.

http://www.atlantikelektronik.de/de/prod/nuvoton/armcortex-m0microcontroller.html

Wenn neben dem geringen Energieverbrauch auch Rechenleistung gefordert 
wird, sind die EFM32 von Energy Micro top. Für eine Batterie betriebene 
Uhr sind sie aber oversized, da tut es auch jeder AVR oder PIC.

von Schlagersänger (Gast)


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Freescale bietet ab September die ersten Cortex M0+ Cores an. Die laufen 
unter dem Namen "Kinetis L" und werden, wenn man dem Marketing glauben 
darf, die Stromverbrauch-Messlatte noch einmal deutlich nach unten 
senken. :-)

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die Frage entbehrt nicht einer gewissen Komik.

Ausschlaggebend ist in erster Linie die Software und die ist sowohl von 
den genutzten Möglichkeiten des Controllers und der Erfahrung und Zeit 
des Programmmierers abhängig, als auch von dessen bereits benutzten 
MCU-Plattformen. Die meisten kennen nur eine Familie richtig und haben 
vielleicht insgesamt 3 Familien jemals beackert. Zeit und Geld für eine 
neue Plattform wird in der Regel nur bei größter Not bewilligt.

Daher ist eine Umgestaltung sinnvoller:
Was muß der Controller können (Performance, Peripherie die sich nicht so 
ohne weiteres in Software simulieren läßt, Speichervolumen. Und für 
Bastler Beziehbarkeit und Verarbeitbarkeit des Gehäuses)? Man findet 
dann praktisch bei jedem Hersteller eine entsprechende 
Controller-Schiene.

Will man z.B. Linux haben, schränkt das sofort die Familien stark ein.

von Marco M. (marco123)


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Abdul K. schrieb:
> Die Frage entbehrt nicht einer gewissen Komik.
>
> Ausschlaggebend ist in erster Linie die Software und die ist sowohl von
> den genutzten Möglichkeiten des Controllers und der Erfahrung und Zeit
> des Programmmierers abhängig, als auch von dessen bereits benutzten
> MCU-Plattformen. Die meisten kennen nur eine Familie richtig und haben
> vielleicht insgesamt 3 Familien jemals beackert. Zeit und Geld für eine
> neue Plattform wird in der Regel nur bei größter Not bewilligt.
>

Tja das ist bei mir etwas anders. Ich kenne keine Familie richtig und 
habe biher nur einmal kurz mit den Atmegas gearbeitet.

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Marco Gi schrieb:
> Bis jetzt auf meiner Liste:
>
> -MSP430
> -STM8L
> -STM32L
> -Atiny
> -PIC XLP
> und was mir bisher völlig unbekannt war
> -Energymicro
>
> habe ich noch etwas vergessen?

Viel wichtiger als die Aufzählung von Markennamen wäre doch eine Liste 
mit Anforderungen, z.B. Rechenleistung, Anzahl I/O-Ports, spezielle 
Schnittstellen, Anzahl ADCs, maximaler Stromverbrauch.

Oder irre ich mich da?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Wenn man keinen wichtigen Grund zum Wechseln hat, bleibt man beim Alten! 
Ich weiß, daß versteht die Jugend nicht mehr und probiert lieber jeden 
Tag eine neue Hammerform aus.

In deiner Liste fehlt noch die Option erreichbarer Support. Bei einem 
Exoten findest du eventuell keine Antworten auf deine Fragen!
Linux und DSP brauchst du offensichtlich nicht, also folgt AVR, PIC, LPC 
STM oder sonst ARM und eventuell 8051. Leider sind das auch nur 
Oberbegriffe.

Gute Suchfunktionen und eine Beantwortung der Frage, was die anderen 
verwenden, findest du in der Form von digikey. Was es dort nicht gibt, 
ist entweder zu speziell oder zu marktfremd (teuer, Funktion die keiner 
brauch).

von test (Gast)


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Marco Gi schrieb:
> Das ding muss nicht viel können. Es soll ein paar Daten über I2C
> einlesen, ein paar kleine Rechenoperationen damit anstellen und
> anschießend wieder ausgeben (wahrscheinlich LCD).

Das kann ja eigentlich fast jeder. Nur wenn du von Energy Harvesting 
schreibst, schließt sich das mit dem LCD nicht irgendwie gegenseitig 
aus?
Wenn so ein LCD ein paar mA braucht kommt es beim Controller erst recht 
nicht mehr drauf an.

von EH profi (Gast)


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And then is, that the major impact on the energy balance is achieved by 
a smart firmware implementation; e.g how to use all the possible power 
modes, hardware if, interactivity pith power management and EH device 
and voltage regulation. Good socces shoes do not make a good soccer 
player.

von Christoph B. (christophbudelmann) Benutzerseite


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test schrieb:
> Das kann ja eigentlich fast jeder. Nur wenn du von Energy Harvesting
> schreibst, schließt sich das mit dem LCD nicht irgendwie gegenseitig
> aus?
> Wenn so ein LCD ein paar mA braucht kommt es beim Controller erst recht
> nicht mehr drauf an.

Ein LCD ohne Hintergrundbeleuchtung und ohne eigene Logik (also wo man 
alle Segmente selber ansteuern kann), braucht fast keine Energie. 
Ansonsten hätte man mit allen Weckern, digitalen Armbanduhren, 
Heizkörperzählern, etc. ein Problem. Allerdings haben nicht alle 
Controller ein entsprechendes Interface, beim AVR ist es beispielsweise 
der ATmega169, bei den EFM32 sind es fast alle Typen. Da sieht man auch 
ganz gut, dass die Display-Anforderung gerade im Low-Power-Bereich 
absolut nichts ungewöhnliches ist.

von Bitteeinbit (Gast)


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Da ich ein Gecko-Fan bin, hier ein paar weiterführende Links:

http://www.energymicro.com/energyharvesting

http://www.energie-und-technik.de/energiequellen/news/article/88425/0/Energy-Harvesting-Systeme_machen_erst_mit_energieeffizienten_Komponenten_richtig_Sinn/


Seminar dazu gibt’s hier:

http://www.ultra-low-power-entwicklerforum.de/fileadmin/pictures/Events_2012/ULP_2012/Programm/Energy_Harvesting/Programm_Energy_Harvesting_Oktober_2012.pdf


Gecko-STKs gibt’s bei Digikey und Mouser ... mit denen kann man auch den 
tatsächlichen Stromverbrauch messen und ermitteln welche SW-Funktion am 
meisten verbraucht. Cool!

B1B

von Tante Käthe (Gast)


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Gerade gegoogelt, da ich mir das Thema anschauen soll:
http://www.aktiv-verzeichnis.de/news/123377.html

Sieht ganz gut aus: Linear Schaltregler, Solarzelle und Thermogenerator 
auf einem Board + Giant Gecko Starter Kit  mit dem EFM32GG. Sollte 
ausreichen um erste Exerperimente zu machen. Mit den STKs von Energy 
Micro habe ich schon Erfahrung und man kann an jeden pin vom Mikro dann 
mit externen SChaltungen verbinden.

Werde ich über Würth bestellen...
http://www.we-online.com/web/en/passive_bauelemente_standard/produkte_pb/energy_harvesting.php

Schönes WE

TK

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