Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Asymmetrischer Taktgeber 24h - 3min


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von Harry D. (alhaman)


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Hallo,

ich suche eine Schaltung, die einen asymmetrischen Takt erzeugt und 
möglichst wenig Strom benötigt, da Sie an einer Batterie hängen soll.
Idealerweise sollte der Takt in Stufen einstellbar sein. Die EIN-Zeit 
soll konstant ca. 3min und die AUS-Zeit einstellbar 6, 12, 24 oder 48h 
betragen.

Ich dachte da an einen 4536 mit nachgeschaltenen 74121 für das feste 
3min. Intervall.

Die Hoffnung ist, dass diese Schaltung weniger Strom verbraucht als ein 
µC.

Hat jemand Erfahrung mit dem Strombedarf einer 4536/74121 Kombination 
oder einen alternativen Vorschlag?

Danke

von S. Landolt (Gast)


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Aus dem Datenblatt der ATmega48..328:
"Power-save Mode: 0.75μA (Including 32kHz RTC)" bei 1.8 V.

> möglichst wenig Strom benötigt, da Sie an einer Batterie hängen soll
Geht es präziser, z.B. welche Batterie?

von Harry D. (alhaman)


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Die Batterie ist eine SAFT LSH 20 oder etwas ähnliches.
Das Ganze soll etwa 5 Jahre laufen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Harry D. schrieb:
> mit nachgeschaltenen 74121

Das geht gar nicht, der 74'er frisst die Batterie leer. Wenn du ein 
Hardware Monoflop nehmen willst, sollte es ein 4538 bzw.4528 sein. 
Notfalls ein CMOS NE7555.

von S. Landolt (Gast)


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Habe ich das richtig gesehen: 13 Ah?
13 Ah/5a= 300 uA, da ist Stromsparen in engeren Sinne wohl nicht 
nötig.

von Joe F. (easylife)


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Wenn es dir darauf ankommt 5 Jahre lang immer zur gleichen Uhrzeit zu 
schalten, kommst du um eine Real-Time-Clock nicht herum. Alles andere 
läuft dir schnell aus dem Ruder.

von Michael B. (laberkopp)


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Harry D. schrieb:
> Ich dachte da an einen 4536 mit nachgeschaltenen 74121 für das feste
> 3min. Intervall.

Reicht nicht. Der CD4536 teilt maximal durch 2^24, macht also aus dem 
einzigen stabilen Uhrenquartz von 32768Hz nur 256 Sekunden, keine 24 
Stunden.
Längere Zeiten gehen nur mit RC-Oszillator und das wird dir zu ungenau 
sine.
Dafür braucht er kein extra MonoFlop, ein nicht so zeitgenaues MonoFlop 
ist schon eingebaut. Das ist auch gut so, denn ein 74121 braucht Strom 
ohne Ende.

> Die Hoffnung ist, dass diese Schaltung weniger Strom verbraucht als ein
> µC.

Kaum. Ein uC mit 32768 Uhrenquartz braucht weniger als 1uA.

Harry D. schrieb:
> Die Batterie ist eine SAFT LSH 20 oder etwas ähnliches.
> Das Ganze soll etwa 5 Jahre laufen.

Du könntest mit dem uC eine viel kleinere Batterie nehmen.

von Hp M. (nachtmix)


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wenn auch noch die Sommerzeit zu berücksichtigen ist, wird eine Funkuhr 
nötig sein.
Denn: In Deutschland wird die gesetzliche Zeit vom Sender DCF77 
verbreitet, UND: Gesetze kann man ändern.

von Harry D. (alhaman)


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Erst einmal danke für die vielen Tipps, das bringt mich weiter.

>... Real-Time-Clock nicht herum
Eine genaue Zeit brauche ich nicht., die darf ruhig aus dem "Ruder 
laufen". Nur das Intervall sollte bei etwa 6, 12, 24 oder 48h bleiben.

>...sollte es ein 4538 bzw.4528 sein
Danke für den Tipp.

> ...da ist Stromsparen in engeren Sinne wohl nicht nötig.
Die Schaltung ist ja nicht Selbstzweck. Ich brauche pro Aufwachen ca. 
5mAh für's angeschlossene Gerät. Dann noch die Selbstentladung der Zelle 
und es wird knapp mit 5Jahren.

>...ein nicht so zeitgenaues MonoFlop ist schon eingebaut.
Aber nicht im 4536 - oder habe ich etwas übersehen?

von S. Landolt (Gast)


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> Ich brauche pro Aufwachen ca. 5mAh für's angeschlossene Gerät.
Nehmen wir das 24 h-Intervall und erlauben der steuernden Schaltung 5 %, 
so wären das rund 10 uA - mit einem uC leicht zu erreichen.

von Joe F. (easylife)


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Der LTC6991 könnte interessant für dich sein
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/6991fb.pdf

- Period Range: 1ms to 9.5 Hours
- <1.5% Maximum Frequency Error
- 2.25V to 5.5V Single Supply Operation
- 55μA to 80μA Supply Current (2ms to 9.5hr Clock Period)

Den dann auf 6h einstellen, und einen Teiler ranhängen für die 
Einstellungen 6, 12, 24, 48h.

3 min. Puls dann wie du schon sagtest mit Monoflop.

von Benjamin S. (recycler)


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Bevor ich einen diskreten CD4536 nehmen würde, würde ich einen MSP430 
verwenden, der ist vielseitiger einzusetzten und braucht meiner Meinung 
nach weniger Strom:
0.1-μA RAM retention
0.8-μA real-time clock mode
250-μA / MIPS active

Dafür musst du Code spendieren.
Wenn du den CD4536 verwendest, braucht der Pullup mehr Strom als der 
ganze MSP430.

von S. Landolt (Gast)


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> Dafür musst du Code spendieren.
Den bekäme er hier nachgeworfen, und vielleicht fände sich sogar jemand, 
der den programmierten Controller liefert, falls ein Programmiergerät 
fehlt.

von Manfred (Gast)


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S. Landolt schrieb:
> so wären das rund 10 uA - mit einem uC leicht zu erreichen
Ganz leicht, mit fertiger China-Baugruppe: 
http://www.home-automation-community.com/arduino-low-power-how-to-run-atmega328p-for-a-year-on-coin-cell-battery/

ATmega328P Pro Mini Version
No Power LED, no Regulator

5.0 V @ 16 MHz = 0.0058 mA
3.3 V @  8 MHz = 0.0045 mA

von Harry D. (alhaman)


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Manfred schrieb:
> S. Landolt schrieb:
>> so wären das rund 10 uA - mit einem uC leicht zu erreichen
> Ganz leicht, mit fertiger China-Baugruppe:
> 
http://www.home-automation-community.com/arduino-low-power-how-to-run-atmega328p-for-a-year-on-coin-cell-battery/
>
> ATmega328P Pro Mini Version
> No Power LED, no Regulator
>
> 5.0 V @ 16 MHz = 0.0058 mA
> 3.3 V @  8 MHz = 0.0045 mA

Da ich etwas Erfahrung damit habe und auch noch einige Module werde ich 
das als erstes versuchen.

Danke

von Mani W. (e-doc)


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4060 mit einfachem Taktgeber, der Rest ist Monoflop - 4093 hat vier
ST-Nand, damit läßt sich Vieles bauen...

Und wir reden hier ja nicht über Genauigkeiten im mS-Bereich, oder?

von Manfred (Gast)


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Mani W. schrieb:
> 4060 mit einfachem Taktgeber, der Rest ist Monoflop - 4093 hat vier
> ST-Nand, damit läßt sich Vieles bauen...
Da würde mich mal die tatsächliche Stromaufnahme interessieren, bis vor 
ein paar Jahren hätte ich das etwa so gemacht.

Ich habe eine ähnliche Sache mit einem 5V-ProMini gebaut, versorgt aus 
12V-Blei: Watchdogtimer 8s, Aufwachen, zwei Schalter abfragen, einen 
Zähler abfragen, inkrementieren und gute Nacht. Nach etwa 900s wird für 
ein paar ms gemessen, dann wieder 111 mal schlafen.

Incl. des MCP1703 bewege ich mich um 12µA, bequemer und günstiger 
bekomme ich das nicht hin.

Wie schon oben angerissen,
S. Landolt schrieb:
> "Power-save Mode: 0.75μA (Including 32kHz RTC)" bei 1.8 V.
würde mit einem puren ATMega und ohne Quarz noch weniger Strom gehen, 
aber hier darf man auch eine Aufwandsabschätzung machen.

von Mani W. (e-doc)


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Manfred schrieb:
> Mani W. schrieb:
>> 4060 mit einfachem Taktgeber, der Rest ist Monoflop - 4093 hat vier
>> ST-Nand, damit läßt sich Vieles bauen...
> Da würde mich mal die tatsächliche Stromaufnahme interessieren

Wozu?

Die Schaltung macht genau das, wofür sie entworfen  wurde!

von michael_ (Gast)


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Hp M. schrieb:
> wenn auch noch die Sommerzeit zu berücksichtigen ist, wird eine Funkuhr
> nötig sein.

Nö, das ist kein Hexenwerk mit einem Prozessor.
Auch ein Schaltjahr geht ohne Funkuhr.

von michael_ (Gast)


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Was mir noch einfällt.
Nimm doch eine stinknormale Zeitschaltuhr für die Steckdose.
Und entkernst die.
Das Uhrenteil läuft mit Knopfzellen mehr als ein Jahr.
Die 48h programmierst du mit Mo/Mi usw.

von S. R. (svenska)


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Mani W. schrieb:
> Und wir reden hier ja nicht über Genauigkeiten im mS-Bereich, oder?

Naja, im Milli-Siemens-Bereich ganz sicher nicht, da es hier um Zeiten 
geht.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Manfred schrieb:
> Da würde mich mal die tatsächliche Stromaufnahme interessieren, bis vor
> ein paar Jahren hätte ich das etwa so gemacht.

Fairchild behauptet ungetaktet einen Ruhestrom von 5µA bei 5V für den 
CD4060BC, ist also schon um Längen über einem Tiny.

michael_ schrieb:
> Nimm doch eine stinknormale Zeitschaltuhr für die Steckdose.
> Und entkernst die.
> Das Uhrenteil läuft mit Knopfzellen mehr als ein Jahr.

Klingt doch gut. Von der hier weiss ich, das das klappen würde - selbst 
schon auseinander genommen :-)
https://www.amazon.de/BAT-DZ20-digitale-Zeitschaltuhr-wei%C3%9F/dp/B003VSUTR2

Wimre ist da ein 24V Relais drin, aber das kann man leicht umstricken.
Muss man nicht beim Buchhändler kaufen, die haben aber Bebilderung. 
Sommer/Winterzeit umschalten per Knopfdruck.

: Bearbeitet durch User
von m.n. (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Fairchild behauptet ungetaktet einen Ruhestrom von 5µA bei 5V für den
> CD4060BC, ist also schon um Längen über einem Tiny.

So kann man sich die Teile schlechtreden ;-) Nimm einen von TI mit typ. 
40 nA Ruhestrom.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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m.n. schrieb:
> Nimm einen von TI mit typ.
> 40 nA Ruhestrom.

Welcher soll das sein? Im TI Datenblatt steht genauso 5µA wie bei 
Fairchild für den 4020/4040/4060BM/BC.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4060bm.pdf

Wohlgemerkt alles ohne Takt. Das geht bei CMOS in die Höhe, wenn da 
getaktet wird.

von m.n. (Gast)


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http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4060b.pdf
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%252FMOS4060.pdf

Bei der vorgesehenen Batterie ist die Stromaufnahme doch eh egal. 
Wichtiger ist, daß der TO sein Problem selbst lösen kann, ohne einen µC 
programmieren zu müssen. Was für uns eine kleine Entspannungsübung ist, 
kann für Andere ein großes Problem sein.

S. Landolt schrieb:
> 13 Ah/5a= 300 uA, da ist Stromsparen in engeren Sinne wohl nicht
> nötig.

So sieht es aus.

von Andrew T. (marsufant)


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Also es würde gehen mit z.B. einer Kombination von 4060 mit 4093, alles 
CMOS.

Die Schaltung des "asym. Zeitgebers" ist in der Funkschau angegeben, 
Heft & Seite schaue ich heute nach.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Matthias S. schrieb:
> m.n. schrieb:
>> Nimm einen von TI mit typ.
>> 40 nA Ruhestrom.
>
> Welcher soll das sein? Im TI Datenblatt steht genauso 5µA wie bei
> Fairchild für den 4020/4040/4060BM/BC.

Das ist nur der übliche Vergleich zwischen Äpfeln und Birnen.
Typische vs. garantierte Werte. Der Ruhestrom von CMOS kann stark 
schwanken, entsprechend pessimistisch sind die garantierten Werte.

> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4060bm.pdf
>
> Wohlgemerkt alles ohne Takt. Das geht bei CMOS in die Höhe, wenn da
> getaktet wird.

Ja. Aber bei den geringen Frequenzen nicht dramatisch. Alles in allem 
wird ein vernünftig programmierter µC (vollkommen egal ob AVR, MSP430, 
STM8 oder notfalls sogar PIC18) bei ziemlich dem gleichen Strombedarf 
herauskommen wie die Lösung mit CMOS-Logik. Natürlich bei drastisch 
kleinerem Footprint und besserer Bedienbarkeit.

von Manfred (Gast)


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m.n. schrieb:
> Wichtiger ist, daß der TO sein Problem selbst lösen kann, ohne einen µC
> programmieren zu müssen.
Damit hat er wohl kein Problem:

Harry D. schrieb:
>> ATmega328P Pro Mini Version
> Da ich etwas Erfahrung damit habe und auch noch einige Module werde ich
> das als erstes versuchen.

michael_ schrieb:
> Nimm doch eine stinknormale Zeitschaltuhr für die Steckdose.
Das ist eine hervorragende Idee!

von Mani W. (e-doc)


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S. R. schrieb:
> Mani W. schrieb:
>> Und wir reden hier ja nicht über Genauigkeiten im mS-Bereich, oder?
>
> Naja, im Milli-Siemens-Bereich ganz sicher nicht, da es hier um Zeiten
> geht.

Scho recht!

Da es sich hier aber im Titel schon um eine Zeitschaltung handelt
ist bei "mS" dann doch die Zeit gemeint und nicht der Leitwert...

Aber man ja alles bekritteln...

von S. R. (svenska)


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Mani W. schrieb:
> Da es sich hier aber im Titel schon um eine Zeitschaltung handelt
> ist bei "mS" dann doch die Zeit gemeint und nicht der Leitwert...

Die Einheit "mS" ist Milli-Siemens.
Die Einheit "ms" ist Milli-Sekunden.
Wenn du eine Zeit meinst, warum schreibst du dann Leitwert?

Eine grundsätzlich falsche Einheit zu benutzen, ist schlechter Stil.
Einfach merken und ab sofort richtig machen. Dann ist schon viel 
gewonnen.

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