Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 1.8 Volt mit geringen Verlusten erzeugen


von LowPowerBastler (Gast)


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Hallo,
ich bin gerade dabei, ein paar erste drahtlose Sensoren zu entwerfen. 
Ich würde gerne ohne Batterien auskommen, weil ich sie gerne (zumindest 
für 10 Jahre oder so) wartungsfrei gestalten möchte.
Im wesentlichen sollen Temperaturdaten gesendet werden.
Jedes Modul besteht dann aus einem MSP430, RFM69 und einem DS18B20 (so 
der bisherige Plan).

Hinzu kommt die Frage der Energieversorgung. Gibt es eine Möglichkeit, 
die im Supercap gespeicherte Energie auf 1.8 V zu wandeln, und das 
möglichst bis hinunter auf ca. 1 V(in)? Der Kondensator kann ja im 
Betrieb zwischen 0 und ca. 2.7 V (Leerlauf) liegen, und ich würde ungern 
erst zum Beispiel ab 2 V(in) erst mit der Wandlung per LDO anfangen...

Weiß jemand einen Rat?

von Max H. (hartl192)


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LowPowerBastler schrieb:
> DS18B20
Darüber würde ich nochmal nachdenken, der funktioniert laut Datenblatt 
nur von +3V bit +5.5V.

von knoelke (Gast)


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Hört sich sportlich an.
Such mal nach Energy Harvesting
Der SPV1050 könnte das sein was Du suchst.

von Purzel H. (hacky)


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Schaltregeler fuer 1.8V : TPS 62202, mit 12uA Eigenverbrauch

von stefanus (Gast)


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Wie jetzt, der Supercap soll den Sensor 10 Jahre lang mit Energie 
versorgen?

von rava (Gast)


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was ist der unterschied zwischen einem cap der leer wird und einer 
batterie die leer wird?

harvesten oder lithiumzelle

von Kubavian (Gast)


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> Weiß jemand einen Rat?

Poste eine Skizze aller Komponenten, die du konkret (MSP340 ist zu wage) 
verwenden möchtest.

von stefanus (Gast)


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> was ist der unterschied zwischen einem cap der leer wird
> und einer batterie die leer wird?

Der Cap hat weniger Kapazität, dafür aber auch weniger Selbstentladung. 
Dennoch bezweifle ich, dass irgendein Kondensator 10 jahre lang hält. 
Dafür sind sie nicht vorgesehen. (Lithium) Batterien schon eher.

von Εrnst B. (ernst)


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stefanus schrieb:
> Der Cap hat weniger Kapazität, dafür aber auch weniger Selbstentladung.


Eher:

Der Cap hat weniger Kapazität, dafür aber auch mehr Selbstentladung.

Selbst bei gleicher Selbstentladung:

Beim Cap fällt die Spannung schnell ab, die Li-Primärzelle hält über 
viele Jahre fast dieselbe Spannung.

d.H: bei der Batterie reicht ein Buck-Converter, für den SuperCap müsste 
man eigentlich einen BuckBoost verbauen.

: Bearbeitet durch User
von LowPowerBastler (Gast)


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Tut mir leid, ich war gestern nicht ganz bei der Sache, als ich den Post 
formuliert habe.
Ich lade das ganze natürlich per Solarpanel, der Supercap soll nur ein 
paar wirklich laue Tage überbrücken.
Der vorgestellte Plan würde vorsehen, den RFM69 und DS18B20 an einem 
zusätzlichen 3.3V Boostconverter zu betreiben, der per MCU 
ein/abgeschaltet wird. Mit ging es dabei darum, den MSP und low-power 
RTC mit geringerer Spannung zu betreiben, um auch das letzte Quäntchen 
Energie zu sparen.
Im Moment denke ich aber, dass ich mit der Lösung keine wesentliche 
Einsparung gegenüber einer Versorgung aller Verbraucher aus dem 3.3V 
Boost habe, oder?

von LowPowerBastler (Gast)


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Tut mir leid für den Doppelpost.

Ich wollte auch deshalb auf nen Supercap setzen, weil ich bisher nicht 
mit denen gearbeitet habe und das einfach mal testen wollte, auch wenn 
die in einem Akku gespeicherte Energie natütlich Größenordnungen höher 
wäre. Aber das Laden einer NiMH-Zelle wollte ich vermeiden.

von Martin S. (led_martin)


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@LowPowerBastler:

Hallo,
entschuldige, daß ich erst jetzt antworte. Ich habe hier was entfernt 
ähnliches in der Mache, habe da aber einen ganz anderen Ansatz verfolgt, 
vielleicht ist das ja, auch für Dich, eine Möglichkeit: Ich habe ein 
autarkes LED Leuchtgimmick gebaut (Software ist noch lange nicht fertig, 
aber es läuft schon mit eingeschränkter Funktionalität). Herz ist ein 
ATMEL ATmega328, versorgt wird er von 6 parallelgeschalteten 1F 
Goldcaps, die 5,5V Variante. Die Parallelschaltung wegen dem 
Innenwiderstand, und der mechanischen Bauform. Geladen werden die 
Goldcaps von 4 Strängen BPW34 mit BAT48 als Entladeschutzdiode. Die 
BPW34 sind natürlich teuer, aber dafür fliesst schon bei wenig 
Helligkeit Ladenstrom. Die meiste Zeit ist der Controller im Sleep-Mode, 
dann läuft nur Timer2 mit einem Uhrenquarz als Zeitbasis, alle 1/4 
Sekunden wacht der Controller kurz auf, misst Helligkeit und die 
Spannung der Goldcaps, und aktualisiert die Zeit. Das Ganze verzichtet 
komplett auf einen Spannungsregler, überhaupt ist das Ganze nach dem 
Motto gebaut, was nicht vorhanden ist, braucht auch keinen Strom. z.B. 
für die Helligkeitsmessung wird ein 8er Strang BPW34 im 
Fast-Kurzschluss, an einem Shunt, betrieben, so spart man den OP eines 
Transimpedantverstärkers. Die Stromaufnahme eines Controllers im Sleep 
ist so gering, da braucht jedes zusätzliche IC erschreckend viel! Man 
braucht natürlich Komponenten, die mit der stark schwankenden 
Versorgungsspannung klarkommen, da habe ich jetzt nicht geschaut, wie es 
da bei den, von Dir, ausgesuchten Komponenten steht. Man braucht auch 
mehr Kapazität bei den Caps, da man sie ja nicht 'leerlutschen' kann. 
Eventuell muß man auch, in der Software, den Einfluss der variierenden 
Betriebsspannung kompensieren.

Mit freundlichem Gruß - Martin

von MaWin (Gast)


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LowPowerBastler schrieb:
> Ich wollte auch deshalb auf nen Supercap setzen, weil ich bisher nicht
> mit denen gearbeitet habe

Aha.

Vielleicht vorher die Erfahrung von denen hören, die das schon getan 
haben ?

Reparaturbetriebe berichten aber, das sie nicht zuverlässiger als Akkus 
sind.
Siehe auch: http://www.abcde.de/solaruhren_ersatzteile_citizen.html 
müsste man nicht ersetzen, wenn sie ewig halten würden.

von Patrick C. (pcrom)


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Eingige tips die ich benutze die dir vielleicht auch weiter helfen 
koennen :
* PSoc-3 prozessor hat einen DC/DC converter eingebaut also kann mann 
viel flexibeler low-power machen, programmierbaren spannung
* Bestudiere dich die verschiedene arten von Supercaps. Goldcaps sind 
fuer diese application nicht geeignet wegen hoher ESR. Besser kann mann 
zB Maxwell PC-10 benutzen
* Musz du unbedingt RFM69 benutzen ? Wenn es um stromverbrauch geht sind 
denke NRF24L01+ modules mehr flexibel. Dabei sind die NRF module 
weltweit benutzbar, RFM69 musz mann pro Land die frequenz 
checken/aendren. Fuer hobby natuerlich nicht wichtig.

Patrick

von Frankman (Gast)


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Der DS18B20 braucht für 750ms (!!!) saumäßig viel Strom.
Für Batterieanwendungen ==> No Way!!!
Ich möchte etwas ähliches bauen und verwende nun einen analogen Sensor 
von Microchip (MSP9700), den kannst Du über einen PortPin KOMPLETT 
abschalten und über einen ADC-Pin superschnell einlesen.

von wendelsberg (Gast)


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MaWin schrieb:
Goldcaps...
> das sie nicht zuverlässiger als Akkus
> sind.

Koennen Sie auch nicht, bei ueblich 5000-6000h garantierter Lebensdauer, 
also weniger als 1 Jahr Dauerbetrieb.

wendelsberg

von (prx) A. K. (prx)


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Frankman schrieb:
> Der DS18B20 braucht für 750ms (!!!) saumäßig viel Strom.

Nämlich saumässige 1mA.

von Harald W. (wilhelms)


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LowPowerBastler schrieb:

> Ich würde gerne ohne Batterien auskommen, weil ich sie gerne (zumindest
> für 10 Jahre oder so) wartungsfrei gestalten möchte.

Lithium-Primärzellen sind durchaus in der Lage, einen Verbraucher
zehn Jahre lang zu versorgen, wenn die Kapazität stimmt. Bei allen
anderen Speichersystemen ist das eher zweifelhaft. Normale Wickel-
kondensatoren dürften beim regelmäßigen Nachladen ebenfalls halten,
aber da gibts meist Probleme mit der Baugrösse.
Gruss
Harald

von Thomas B. (thombde)


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Ich habe 3 mal alles gelesen.

Habe ich das richtig verstanden?

Vin  = 1V-2,7V (vom Cap)
Vout = 1,8V
I   =  ?

Warum schaltest du nicht 2 Caps in Reihe.
Oder reich die Ladespannung der Solarzellen nicht?

von MaWin (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Bei allen anderen Speichersystemen ist das eher zweifelhaft.

Na ja,
http://nickelcells.com/pdf/manuf/microtherm_NiFe_de.pdf
http://www.exide.com/Media/files/Downloads/IndustEuro/Classic_OPzS_en.pdf
http://www.schorisch-systems.de/en/system-gebaeudetechnik/batterien/nickel-cadmium.html

Es geht schon, wenn man will, dazu darf man halt nicht kaufen was einem 
im MediaMarkt angeboten wird.

von Frankman (Gast)


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A. K. schrieb:
> Frankman schrieb:
>> Der DS18B20 braucht für 750ms (!!!) saumäßig viel Strom.
>
> Nämlich saumässige 1mA.


A. K.  ==> Ja genau: Rechne doch selber mal:

1000yA * 750ms  = 750 000 yA*ms
12yA * 1 ms     = 12yA*ms

also rund und roh 62500 mal weniger Energie mit dem MCP9700.

Er wollte seine Schaltung mit einer Batterie oder sonst was für 10 Jahre 
lang versorgen....
Und die Millisekunde für die Wandlung mit dem ADC ist eh sehr großzügig 
bemessen.

von Harald W. (wilhelms)


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Frankman schrieb:

> 1000yA

Yottaampere? Ich glaube kaum, das es irgendeine elektronische
Schaltung gibt, die damit auskommt.

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