Hallo,
in den letzten Tage habe ich einen einfachen Wecker basierend auf einem
ATMega88 gebaut. Das Projekt diente lediglich der Einarbeitung in die
Mikrocontroller Programmierung und Elektronik.
Die Funktionalität umfasst
- Uhrzeit/Datum anzeigen
- Uhrzeit/Datum einstellen
- Alarmzeit setzen
- Alarm aktivieren/deaktivieren
- Alarm auslösen mit Schlummerfunktion
- Temperatur anzeigen
- Menüsteuerung mittels 4 Taster
Die Stromversorgung erfolgt durch 4 AAA Batterien.
Ich habe euch den Schaltplan angefügt.
Momentan befindet sich der Aufbau noch auf einem Breadboard. Soll aber
später auf eine Steckplatine und die Bauteile in ein Gehäuse eingebaut
werden.
Bevor ich dies mache, wollte ich euch bitten mir ggf.
Verbesserungsvorschläge zu geben.
Insbesondere bei der Stromversorgung bin ich mir nicht ganz sicher.
Ich möchte gerne eine möglichst hohe Lebensdauer der Batterien
erreichen.
Durch Messungen hat sich gezeigt das das LCD Display den meisten Strom
benötigt (0,22A mit Hintergrundbeleuchtung). Ohne Hintergrundbeleuchtung
sind es lediglich 0,01A für die Gesamtschaltung. Aus diesem Grund wird
die Hintergrundbeleuchtung softwareseitig bei einem Knopfdruck für 10
Sekunden aktiviert.
Grüße,
Timo
Ich bezweifel das die Schaltung wie gezeichnet funktioniert.
C1 ist zwei mal vorhanden und sollte 100n anstelle 100p sein.
AVCC gehört mit VCC verbunden und ebenfalls ein 100n nach GND.
J1 ist ISP und nicht JTAG.
Am LCD gehört VDD an 5V, VO an den Schleifer des Poti.
BC547 ist verkehrt, es fehlt ein Basiswiderstand und ein Widerstand im
Kollektor.
Das nur beim schnellen drüber schauen, es wir sicher noch einiges zu
verbessern sein.
Timo B. schrieb:> lediglich 0,01A für die Gesamtschaltung.
LOL, 10 mA sind extrem viel für eine Quarzuhr.
Mit einem EFM32 und dessen LCD auf dem STK verbraucht das Uhren-Beispiel
<10µA, das sind 1000fach weniger Strom. Eine CR2032 hält da Jahre.
Hubert G. schrieb:> Ich bezweifel das die Schaltung wie gezeichnet funktioniert.> C1 ist zwei mal vorhanden und sollte 100n anstelle 100p sein.> AVCC gehört mit VCC verbunden und ebenfalls ein 100n nach GND.> J1 ist ISP und nicht JTAG.> Am LCD gehört VDD an 5V, VO an den Schleifer des Poti.> BC547 ist verkehrt, es fehlt ein Basiswiderstand und ein Widerstand im> Kollektor.>> Das nur beim schnellen drüber schauen, es wir sicher noch einiges zu> verbessern sein.
Danke für die Antwort. Die Schaltung funktioniert auf dem Breadboard
bisher ohne Probleme aber genau aus solchen Gründen habe ich ja
nachgefragt.
- C1 gibt es nur einmal und hängt zwischen 5V und GND. Ich wusste nur
nicht wie ich das sonst zeichnen soll.
- C1 ist tatsächlich ein 100nF statt 100pF. Das war nur in der Zeichnung
falsch.
- Das AVCC mit VCC verbunden werden soll wusste ich nicht. Hab es aber
gerade nachgelesen. Vielen Dank. Das werde ich ändern
- Der Poti an VDD des LCD hatte den Hintergrund das mein LCD bei 6V der
4 AAA Batterien nicht funktioniert hat. Der Poti dient dazu die Spannung
zu regulieren. Poti an V0 ist doch primär für den Kontrast? Hab da nicht
die Notwendigkeit gesehen
- Die Widerstände für den Transistor werde ich auch noch ergänzen.
@S. Landolt: Den Quarz und Controller hatte ich hier rumliegen. Was
spricht gegen den Quarz? Mit einem 16 Bit Timer, 1024 prescaler und
54736 Vorladewert bekomm ich ziemlich genau eine Sekunde.
@Jim Meba: Und wo siehst du Einsparpotential ohne die komplette HW zu
ändern?
Aus dem Datenblatt: "15μA at 32kHz, 1.8V (including oscillator)" - mit
den 11... MHz liegt man mindestens um den Faktor 100 höher.
Am Rande:
> Mit einem 16 Bit Timer, 1024 prescaler und> 54736 Vorladewert bekomm ich ziemlich genau eine Sekunde.
Stimmt das? Ich komme auf rund 5.068 s.
Wurde ein 32,768kHz Quarz sich merklich auf die Lebensdauer der Batterie
auswirken?
Genau um solche Dinge geht es mir. Also falls noch jemand
Einsparpotential sieht bitte her damit ;-)
> LOL, 10 mA sind extrem viel für eine Quarzuhr.
Auch wenn das sehr wohl stimmt, verstehe ich dass es in diesem Vorhaben
nicht so sehr darum geht den absolut kleinsten Strom/Energieverbrauch
hin zu bekommen.
Vielmehr geht es wohl darum bei dieser nun (aus der Reste&Bastelkiste)
gegebenen HW die hiermit mögliche maximale Optimierung zu realisieren.
Also, läuft das jetztige Programm die ganze Zeit oder wird bereits des
uCs Schlafmodus genutzt?
In welchem Zeitintervall "geschieht etwas" an dieser Uhr? (jede s? Jede
1/2s?)
Was kann dann geschehen? (Anzeigesegment an/aus, etc...)
Wielange benötigt der uC dafür? (irgendwelche xx...xxxx us)
--> die restliche Zeit bis zum nächsten "Geschehnis" MUSS der uC in den
Stromspar&Schlafmodus gehen, danach wieder geweckt werden.
hi,
eine weitere option wäre auf 3V statt 5 umzusteigen, dann musst du am
lcd einen widerstand ändern, damit es mit 3 spielt.
dann bleibt noch einiges ungeklärt im sw bereich, z.b. cpu clock, sleep
mode, ...
mt
Verlustleistungsphobiker schrieb:>> LOL, 10 mA sind extrem viel für eine Quarzuhr.>> Auch wenn das sehr wohl stimmt, verstehe ich dass es in diesem Vorhaben> nicht so sehr darum geht den absolut kleinsten Strom/Energieverbrauch> hin zu bekommen.> Vielmehr geht es wohl darum bei dieser nun (aus der Reste&Bastelkiste)> gegebenen HW die hiermit mögliche maximale Optimierung zu realisieren.>> Also, läuft das jetztige Programm die ganze Zeit oder wird bereits des> uCs Schlafmodus genutzt?> In welchem Zeitintervall "geschieht etwas" an dieser Uhr? (jede s? Jede> 1/2s?)> Was kann dann geschehen? (Anzeigesegment an/aus, etc...)> Wielange benötigt der uC dafür? (irgendwelche xx...xxxx us)> --> die restliche Zeit bis zum nächsten "Geschehnis" MUSS der uC in den> Stromspar&Schlafmodus gehen, danach wieder geweckt werden.
Vielen Dank für deine Antwort.
Der Controller tritt zuerst in die state machine ein. Falls er sich im
Display State befindet (der Normalfall wenn nicht gerade Eingaben
erfolgen oder der Alarm ausgelöst ist), aktualisiert er mit jedem
Schleifendurchlauf der Mainloop das LCD.
Danach werden die Taster abgefragt und der Temperatursensor ausgelesen.
Im Sekundentakt bekommt der Controller einen Interrupt der die Zeit
erhöht.
Du hast aber vollkommen recht. Es reicht ja eigentlich wenn die Anzeige
ausgelöst durch den Interrupt aktualisiert wird. Ich werde mich mit dem
Sleep Mode beschäftigen. Das war mir bisher noch unbekannt.
Was ist das für ein Display das 200mA für die HGB braucht?
Was hältst du von einem externen Uhrenbaustein? Zwischendurch kannst du
dann deinen Mega schlafen legen.
> Ich werde mich mit dem Sleep Mode beschäftigen.
Ja eben - mit dem 11 MHz-Quarz ist nur der Idle-Modus möglich, und damit
zieht der ATmega88 2.2 mA bei 5.0 V (gegenüber den genannten 7.5 uA).
- BC547 hat kein Vorwiderstand
- die Labels führen alle ins Leere
- AVCC, AREF und GND am Pin 22 würde ich nicht einfach offen lassen
- C2 und C2 sind auf einer Seite nicht mit GND verbunden
- 11MHz als Takt für eine Uhr? Da kannste auch was langsameres nehmen.
- wenn RV1 nicht richtig hochohmig ist, macht er dir die Batterie leer,
ohne dass der Mikrocontroller läuft
- ob C1 mit den 5V verbunden ist, steht auch nicht fest
Da gibt es noch einiges zu tun am Schaltplan, bevor man überhaupt mit
Software anfangen kann. Möglicherweise reicht auch ein kleinerer
Prozessor, schließlich wird es nur eine Uhr.
Timo B. schrieb:> Durch Messungen hat sich gezeigt das das LCD Display den meisten Strom> benötigt
Richtig.
Ich habe zwar kein Datenblatt zum DC162C gefunden und du hast keines
verlinkt, aber diese alphanumerischen Displays sind bekannt für hohen
Stromverbrauch.
Nimm ein nacktes Glas mit 4 7-Segment Stellen.
Dazu dann einen Controller mit vielen Anschlüssen (oder 74HC595).
Dann einen 32768Hz Quartz.
Dann lass den Controller möglichst lange schlafen, aufwachen per Timer
so 100x pro Sekunde, man multiplext so ein Display locker mit 100Hz,
damit fragt man auch die Tasten ab und alle 50x schaltet man den
Doppelpunkt um.
Dann läuft das auch mit Batterie.
Den DS1820 noch schlafen legen oder per PortPin abklemmen.
S. Landolt schrieb:> Aus dem Datenblatt: "15μA at 32kHz, 1.8V (including oscillator)" - mit> den 11... MHz liegt man mindestens um den Faktor 100 höher.
Und mit 32kHz an T2 im Power-Save <1µA.
Nochmal vielen Dank für die zahlreichen Antworten und Anregungen.
Ich habe den Schaltplan nochmal akualisiert. Die Änderungen im Folgenden
aufgeliestet:
- C1 zwischen GND und 5V gesondert in Zeichnung dargestellt
- C1 Label auf den richtigen Wert gesetzt (100nF)
- Pin 22 mit GND verbunden
- AREF mit VCC verbunden
- AVCC mit VCC verbunden
- Typo bei Y1 verbessert
- J1 auf ISP geändert
- Poti von VDD des LCD entfernt
- Basiswiderstand für Transistor eingefügt
- Widerstand an Kollektor des Transistor eingefügt
Offene Punkte:
- Reicht C1 für die Verbindung von AVCC mit VCC oder muss noch ein
zusätzlicher Kondensator nach GND?
- Durch die Entfernung des Poti von VDD des LCD hat sich der Strom von
10mA auf 8mA reduziert. Ist ein Poti an V0 notwendig?
- Ist der Basiswiderstand des Transistor richtig gewählt?
- Wie bestimmte ich die Größe des Widerstand für den Kollektor des
Transistor?
- Ich habe mir jetzt mal einen 32kHz Quarz bestellt. Ist es damit
dennoch möglich die notwendige Baudrate für eine spätere serielle
Kommunikation zu ermöglichen?
Bezüglich des Stromverbrauchs der HGB des LCD habe ich nochmal im
Datenblatt nachgeschaut. Die Angaben sind max. 220mA und typ. 130mA.
(http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/LCD162C%23DIS.pdf)
Wie bekomme ich den Verbrauch von meinen 220mA auf die 130mA?
Sobald die Schaltung soweit es geht optimiert ist kümmer ich mich um die
Umstrukturierung der Software (Verwendung des Sleep Mode)
Wäre super wenn ihr bitte nochmal über die Schaltung schauen könntet und
mir bei der Beantwortung der offenen Punkte behilflich sein könntet.
Timo B. schrieb:> - Widerstand an Kollektor des Transistor eingefügt
Wenn du den Transistor jetzt noch richtig rum einbauen würdest.....
Dann würde sich mein Augenkrebs, direkt und deutlich, mildern.
Frage:
Ist im Display schon eine Strombegrenzung für die LED eingebaut?
Du hast Aref an Vcc geklemmt!
Das ist unnötig, und aus meiner Sicht sogar grotten falsch!
Timo B. schrieb:> - Ich habe mir jetzt mal einen 32kHz Quarz bestellt. Ist es damit> dennoch möglich die notwendige Baudrate für eine spätere serielle> Kommunikation zu ermöglichen?
Der µC kann dann mit 8MHz intern laufen.
Damit sind einige Baudraten recht gut möglich.
Eine Kalibrierung mit Temperaturkompensation, wäre dann kein großer
Fehler.
Timo B. schrieb:> AREF mit VCC verbunden
Wie kommst du denn jetzt auf DAS?
Timo B. schrieb:> Ist es damit dennoch möglich die notwendige Baudrate für eine spätere> serielle Kommunikation zu ermöglichen?
Notfalls Software-UART.
Timo B. schrieb:> Wie bekomme ich den Verbrauch von meinen 220mA auf die 130mA
Anderes Exemplar kaufen. Das sind Exemplar- (und
Umgebungsbedingungen)streuungen.
Aber ob 220 oder 130: Beides ist um Grössenordnungen zu viel, es ist das
falsche Display.
Timo B. schrieb:> Ist ein Poti an V0 notwendig?
Bei solchen Displays: Ja. Man kann auch ein mal einstellen und danach
mit Temperaturkompensation nachregeln, Schaltungen finden sich öfter in
den Datenblättern, aber weniger Strom braucht das auch nicht.
Arduino F. schrieb:> Wenn du den Transistor jetzt noch richtig rum einbauen würdest.....> Dann würde sich mein Augenkrebs, direkt und deutlich, mildern.>> Frage:> Ist im Display schon eine Strombegrenzung für die LED eingebaut?>>> Du hast Aref an Vcc geklemmt!> Das ist unnötig, und aus meiner Sicht sogar grotten falsch!>> Der µC kann dann mit 8MHz intern laufen.> Damit sind einige Baudraten recht gut möglich.> Eine Kalibrierung mit Temperaturkompensation, wäre dann kein großer> Fehler.
Danke für den Hinweis mit dem Transistor auch wenn man das deutlich
zurückhaltender ausdrücken kann.
Deine Frage mit der Strombegrenzung kann ich nicht beantworten. Habe
dazu im Datenblatt nichts gesehen. Inwiefern ist das notwendig?
Wenn ich es nicht falsch verstanden habe, wurde mir ein paar Posts
weiter oben dazu geraten AREF nicht offen zu lassen. Hab ich das falsch
interpretiert oder gehen da die Meinungen einfach auseinander?
@MaWin: Gibt es denn 16x2 Displays die besser geeignet wären oder ist
das ein generelles Problem dieser Displays? Ich würde nämlich nur ungern
7-Segment Anzeigen verwenden.
AREF kannst du unbeschaltet lassen, wenn du den ADC des atmega nicht
nutzen möchtest. Wenn du den Adc mit interner referenz benutzen
möchtest, baue einen Kondensator von Aref nach Gnd ein und schließe
sonst nichts an. Wenn du Vdd als referenz für den adc verwenden
möchtest, dann kondensator nach masse und anschließen an Vdd.
AVCC, VCC am atmega und VDD am LCD bekommen jeweils einen eigenen
100nF-C gegen Gnd.
Den Vorwiederstand für die HGB kannst du einfach durch Probieren
herausfinden. Oder du rechnest ihn aus. Flussspannung der Led aus dem
LCD-Datenblatt und maximaler Strom, der Rest ist dann wie für jede
andere Led. Dunkler kannst du dann über Pwm machen.
Und versorge den Temperatuesensor aus einem Portpin des Atmega, dann
kannst du den auch komplett abschalten um strom zu sparen.
Arduino F. schrieb:> Timo B. schrieb:>> - Ich habe mir jetzt mal einen 32kHz Quarz bestellt. Ist es damit>> dennoch möglich die notwendige Baudrate für eine spätere serielle>> Kommunikation zu ermöglichen?> Der µC kann dann mit 8MHz intern laufen.> Damit sind einige Baudraten recht gut möglich.> Eine Kalibrierung mit Temperaturkompensation, wäre dann kein großer> Fehler.
mit einer genauen 2^15Hz Referenz oder schlicht Uhrenquarz) kann man den
internen RC-Oszi einfach kalibrieren. Suchfunktion im Forum sollte dazu
einiges liefern. Dann ist auch die Baudrate wunschgemäß.
Markus E. schrieb:> Und versorge den Temperatuesensor aus einem Portpin des Atmega, dann> kannst du den auch komplett abschalten um strom zu sparen.
Dazu muss auch R2 an diesen Portpin. Sonst versorgt sich der
Temperatursensor über die Datenleitung.
> @MaWin: Gibt es denn 16x2 Displays die besser geeignet wären oder ist> das ein generelles Problem dieser Displays? Ich würde nämlich nur ungern> 7-Segment Anzeigen verwenden.
Tja, 4 Stellen * 7 Segmente sind erst einmal viel weniger als 16 Stellen
2 Zeilen 5 * 7 Segmente.
Dann kommt noch die umfangreichere Ansteuerlogik (Zeichendecoder,
Anzeigespeicher, uC-Schnittstelle) hinzu. Will alles auch von der Tafel
speisen
Timo B. schrieb:> Danke für den Hinweis mit dem Transistor auch wenn man das deutlich> zurückhaltender ausdrücken kann.
Im vorherigen Threadverlauf, hast du die Ansage "Transistor falsch rum"
ignoriert, oder übersehen.
Und so immerhin bemerkt.
Timo B. schrieb:> Wenn ich es nicht falsch verstanden habe, wurde mir ein paar Posts> weiter oben dazu geraten AREF nicht offen zu lassen. Hab ich das falsch> interpretiert oder gehen da die Meinungen einfach auseinander?
Nein, da gehen die Meinungen nicht auseinander, soweit ich weiß.
1. Eine Beschaltung ist empfehlenswert.
2. Aber auf Vcc zu klemmen ein Fehler.
Also: Falsch interpretiert.
Im Datenblatt des µC steht, wie man es machen sollte, falls du uns/mir
nicht glaubst.
Timo B. schrieb:> Gibt es denn 16x2 Displays die besser geeignet wären oder ist> das ein generelles Problem dieser Displays? Ich würde nämlich nur ungern> 7-Segment Anzeigen verwenden.
E-Ink Display?
Ok vielen Dank. Habe die angesprochenen Punkte nun verbessert und V3 vom
Schaltplan angefügt.
Geändert wurden jetzt:
- AREF mit 100nF C nach GND
- AVCC mit 100nF C nach GND
- VDD vom LCD mit 100nF nach GND
- Richtung des Transistor geändert
Noch offene Punkte:
- Könnte ich z.b. VDD von T1 an PB1 hängen. Wie sieht das dann mit dem
erwähnten Widerstand R2 aus? Das ist mir nicht ganz klar.
Danke für die Vorschläge für ein anderes Display. Ich glaub ich belass
es jetzt aber mal bei dem LCD und beobachte wielange die Batterien
halten.
Bei dem Projekt geht es ja primär nur um den Lerneffekt.
Timo B. schrieb:> Noch offene Punkte:> - Könnte ich z.b. VDD von T1 an PB1 hängen. Wie sieht das dann mit dem> erwähnten Widerstand R2 aus? Das ist mir nicht ganz klar.
R2 zwischen T1.pin2 und T1.pin3 sowie T1.pin3 (VDD) an einen geeigneten
Port.
Wozu dient R4?
Timo B. schrieb:> Gibt es denn 16x2 Displays die besser geeignet wären oder ist das ein> generelles Problem dieser Displays? I
Die üblichen alphanumerischen Matrixdisplays haben nicht genügend
Anschlüsse für jeden einzelnen LCD Punkt, das müssten bei 16 x 2 x 5 x 7
ja 1120 sein, also Multiplexen sie, und das kostet Strom, auch weil
Analogspannungen erzeugt werden müssen, sie brauchen also prinzipbedingt
mehr, daher verwenden batteriebetriebene Uhren 7-Segmente.
Es gäbe stromsparendere als deines, z.B. EA DOG, oder Sharp LS013B4DN04
oder eben e-Paper, aber selbst die brauchen mehr Strom als ein 7-Segment
LCD.
Timo B. schrieb:> Gibt es denn 16x2 Displays die besser geeignet wären
Schau mal bei Electronic Assembly rein.
Zumindest die grafischen Displays brauchen ca. 100-150 µA; ohne
Beleuchtung.
Ich würde für einen Wecker transreflektive Displays verwenden. Die
brauchen im Normalfall nicht beleuchtet werden. Im Dunkeln kann man dann
ja mal kurz die Beleuchtung aktivieren.
So auch die Änderungen habe ich eingearbeitet.
Der aktuelle Schaltplan sieht nun wie angefügt aus.
Ich habe jetzt auch die Software etwas umstrukturiert.
Es wird alle 250ms ein Interrupt ausgelöst.
Bei jedem Interrupt werden die Buttons abgefragt und ggf. darauf
reagiert.
Bei jedem vierten Interrupt wird die Zeit um eine Sekunde erhöht und die
Anzeige aktuallisiert.
In der Zwischenzeit geht der Controller in den Idle Mode. S. Landolt
hatte vorhin bemerkt das mit meinem 11,0592MHz Quarz nur dieser Modus
möglich wäre.
Durch was begründet sich das?
Ich habe nun (dank eurer Hilfe) den Stromverbrauch im normalen Modus auf
~5mA (von 10mA) reduziert bekommen. Sobald die HGB aktiviert wird,
braucht er weiterhin 220mA. Ich glaub damit kann ich leben.
Kann man irgendwie berechnen wie lange damit die 4 AAA Batterien halten?
Ich würde gerne zusätzlich noch die Möglichkeit bieten den Wecker auch
im Netzbetrieb zu betreiben. Was müsste ich hierfür beachten? Ich geh
mal davon aus das ich nicht einfach die zweite Stromquelle parallel zu
den Batterien hängen kann?
Was nützt dir ein Display welches ab 4V
nichts mehr anzeigt aber der Controller immer
noch läuft ?
Naja wecken tut er ja dann noch, nur siehste
nix mehr. Toller Wecker.
Timo B. schrieb:> Kann man irgendwie berechnen wie lange damit die 4 AAA Batterien halten
Ca.2 Wochen bei gelegentlicher Hintergrundbeleuchtung.
2250mAh Aldi Topcraft Mignon 5mA 24h abzüglich Beleuchtung, keine
Ausnutzung bis 0.9V/Zelle
Keine Ahnung warum du nicht begreifen willst, dass dein Stromverbrauch
um EINE GRÖSSENORDUNG zu hoch ist.
Timo B. schrieb:> Kann man irgendwie berechnen wie lange damit die 4 AAA Batterien halten?
Klar, suche wieviel Kapazität die Batterien haben und teile die durch
die Stromaufnahme. Geschätzt haben die AAA 1000 mAh, bei 5 mA halten die
dann ca. 200 h, damit ist die Uhr teuer und Umweltunfreundlich im
Unterhalt.
Ca. 200 h weil die Kapazität bei höheren Strömen sinkt.
Zweite Stromquelle geht über Dioden (Schottky mit geringem
Spannungsabfall)
> ... Idle Mode ... Durch was begründet sich das?
Die Tabelle im Abschnitt 'Sleep Modes', in meiner Datenblattversion
Table 10-1.
Man benötigt für eine Uhr ja ein fortlaufendes Zeitsignal, das liefert
ein Quarzoszillator; der Oszillator für 11 MHz braucht mehr Strom,
außerdem läuft bei ihm der gesamte Controller mit; der asynchrone 32
KiHz-Oszillator hingegen kommt mit wenig Strom aus und er läuft alleine,
nur der Timer2 hängt noch dran.
Jede Woche die Batterien wechseln ist natürlich weniger cool.
Das heißt ich komm an einem anderen Display nicht vorbei.
Dann werd ich mir die genannten mal näher anschauen und eins bestellen.
Aufjedenfall hab ihr mir sehr geholfen und ich hab was gelernt. Um mehr
geht es bei dem Projekt ja eigentlich auch nicht. Meine Freundin hat
sich eh schon über den Piezobuzzerton beklagt und somit wird der Wecker
in seiner aktuellen Form eh keinen Einzug in unser Schlafzimmer finden.
Vielleicht doch erstmal reiner Netzbetrieb, das schiebt einige
Probleme/Herausforderungen in den Hintergrund. Und die Integration eines
Audio-Moduls mit den Lieblingsmelodien vorsehen.
> Meine Freundin hat> sich eh schon über den Piezobuzzerton beklagt und somit wird der Wecker> in seiner aktuellen Form eh keinen Einzug in unser Schlafzimmer finden.
...demnach ist nur ein Einluller toleriert, nicht ein ordentlicher
Wecker.
Das ist natürlich individuell verschieden, aber ich lasse mich lieber
von einer angenehmen Melodie wecken, die mich dann den Rest des Tages
begleitet. Und hoch komme ich immer, egal wie spät (bzw. früh) es
geworden ist, dafür sorgen schon die bevorstehenden Aufgaben.
Timo B. schrieb:> Insbesondere bei der Stromversorgung bin ich mir nicht ganz sicher.> Ich möchte gerne eine möglichst hohe Lebensdauer der Batterien> erreichen.> Durch Messungen hat sich gezeigt das das LCD Display den meisten Strom> benötigt (0,22A mit Hintergrundbeleuchtung). Ohne Hintergrundbeleuchtung> sind es lediglich 0,01A für die Gesamtschaltung. Aus diesem Grund wird> die Hintergrundbeleuchtung softwareseitig bei einem Knopfdruck für 10> Sekunden aktiviert.
Hallo,
ich habe ein paar Vorschläge, um Strom zu sparen.
1. LCD mit Blau-Beleuchtung verbrauchen wie regel viel weniger, als
grün. Z.B. 2004 braucht ca. 25 mA. Wenn Transistor für Beleuchtung nicht
an PB0, sondern an PD6/OC0A oder PD5/OC0B hängt, kannst du
LCD-Beleuchtung nicht nur einfach ein/ausschalten, sondern auch per PWM
Lichtstärke anpassen und auch damit Strom sparen.
2. AVR hat auch CLKPR-Register. Somit kann man F_CPU runtersetzen, wenn
keine großen Berechnungen notwendig sind - falls man nicht komplett
schlafen will. Je niedriger bleibt F_CPU, um so geringer bleibt
Stromverbrauch. Quarz 11,0592 MHz hat hier kaum etwas zu suchen. Das ist
Quarz für USART, um übliche Baud Rate zu ermöglichen. Für eine
Verwendung ohne USART - hier bringt das eher Komplikationen. Quarz ist
für CPU gar nicht notwendig, es reicht RC-Oszillator. Auf XTAL1-2 lieber
32768 Hz-Quarz hängen und mit Timer2 arbeiten. Noch mehr Strom kann man
sparen mit einem Uhr-Modul, per I2C geschaltet. Die gibt es für 2 €.
Dort hat man auch IRQ-Ausgang, so kann AVR auch schlafen, wenn nicht
gebraucht. So ein Modul hat auch Platz für eine Li-Batterie, somit ohne
zusätzlichen Aufwand wird Problem mit Uhr-Arbeit, wenn Strom
abgeschaltet ist, gelöst..
AVR kann fast ganze Zeit schlafen und von Timer2 oder von IRQ von
Uhr-Modul erweckt werden, um die Zeit zu zählen und um die Tasten zu
befragen, dann wieder schlafen. PRR-Register: alles abschalten, was
nicht gebraucht: ADC, USART, SPI, TWI
So kannst du viel Strom sparen.
Und noch etwas: Wenn Lautsprecher nicht an PC4 sondern an PB1/OC1A
hängt, kannst du mit Timer1 in CTC einfache Melodien durchspielen.
C1 sollte natürlich nicht 100 p sein, das ist Quatsch. Am besten zwei in
parallel: 100n und 10u, beides Keramik.
Auch für Reset schadet 100n-Kondensator nicht.
Timo B. schrieb:> Es wird alle 250ms ein Interrupt ausgelöst.> Bei jedem Interrupt werden die Buttons abgefragt und ggf. darauf> reagiert.> Bei jedem vierten Interrupt wird die Zeit um eine Sekunde erhöht und die> Anzeige aktualisiert.
Die Tasten reagieren dann zu langsam. Hier wäre eine andere Lösung
besser. Z.B. dass AVR durch Tastendruck aus dem Schlafen erweckt wird.
Dann mit 10 ms entprellen, auf Tastendruck etwas machen und wieder
schlafen - so lange nächste Sekunde oder nächsten Tastendruck kommt.
Kurz gefasst:
Timer 2 oder Uhr-Modul -> Uhr-Tik
Timer 1 in CTC -> alles mit Klang
Timer 0 in PWM -> LCD-Beleuchtung
Und wenn Rechenleistung nicht gebraucht, dann statt auf Tastendruck oder
nächste Sekunde blöd warten -> Extended Standby
So bleibt AVR Hauptzeit mit Verbrauch ein paar uA und wird nur sehr kurz
auf ein paar mA kommen.
Viele Grüße,
P.S.: auf dem zweiten Bild steht Transistor im Sinn Stromsparen sehr
ungünstig. Erste Variante (natürlich mit pnp-Transistor) war besser.
Noch besser hier wäre MOSFET, so wie IRLML2030
> Noch mehr Strom kann man sparen mit einem Uhr-Modul, per I2C geschaltet.
Auch wenn es hier konkret wegen der Anzeigenproblematik keine Rolle
spielt, möchte ich doch diese Aussage relativieren: ein eigenes
RTC-Modul halte ich für unnötigen Aufwand, falls die oben genannten 7.5
uA tatsächlich zuviel sein sollten, nähme ich lieber einen neueren
ATmega88PA, damit kommt man unter 1 uA, und das sollte dann doch
reichen.
Uhr-Modul vereinfacht vieles.
Wenn die Uhr von Stromnetz gehen sollte, dann wird sie so ohne
zusätzlichen Aufwand auch ohne Strom weiter zählen. Wenn das mit Timer 2
gemacht wird, so sollte man AVR in jedem Fall irgendwie weiter speisen.
Natürlich wenn die Uhr nur von Batterien läuft, gibt es Problem nicht.
So große "unnötigen Aufwand" ist das auch nicht: TO will sowieso
Programmieren lernen, so schreibt er. Damit kann er I2C programmieren
lernen.
Was Kosten betrifft: mit so einem Modul bekommt man gleich auch Quarz
und Kondensatoren. Heutige RTC kann man im Programm auch abstimmen, also
kein Trimmkondensator notwendig. Da von RTC auch ISR benutzt sein kann,
bleibt Timer 2 für andere Zwecke verwendbar.
Es gibt sogar welche mit SPI.
Nachteil: die sind etwas teurer als mit I2C. Außerdem lernt TO dann I2C
nicht.
Mit diesem Modul wäre sogar so möglich: man taktet AVR mit 32768
Hz-Ausgang von Modul. Somit bleibt Schlafen überflüssig, AVR wird auch
so wenig verbrauchen. Dann aber lernt TO Schlafmodus nicht...
Aber TO kann alle Varianten einfach ausprobieren.
Joachim B. schrieb:
> und was ist mit Stromausfall?
Wo ist der Unterschied, was macht denn der RTC-Chip bei Stromausfall?
Man speist dann z.B. aus einem 0.22 F Kondensator, reicht für einige
Tage.
Ich kann es nicht auf Anhieb erkennen, hat das Teil eine eingebaute
Batterie oder einen größeren Kondensator? Ich kannte bislang nur die
reinen Chips.
Aber egal, jedem das Seine, was mich betrifft, so programmiere ich meine
Uhrenfunktionen lieber selbst und versorge sie bei Stromausfall, wie
gesagt, aus 0.22 F.
S. Landolt schrieb:> Ich kann es nicht auf Anhieb erkennen, hat das Teil eine eingebaute> Batterie oder einen größeren Kondensator?
Da ist ein Akku drauf!
Ein LIR2032
incl. Ladeeinrichtung
S. Landolt schrieb:> Aber egal, jedem das Seine, was mich betrifft, so programmiere ich meine> Uhrenfunktionen lieber selbst und versorge sie bei Stromausfall, wie> gesagt, aus 0.22 F.
hatte ich bei meinem ersten Timer auch, aber 10,-€ nur für den DS3231
Chip hier beim local Dealer oder 1,-€ mit LiR, EEPROM und Platine aus
China machen mir heute die Wahl leichter.
S. Landolt schrieb:> Wass nich all gibbt! Und das zu solchem Preis.
Es ist nicht alles Gold, was glänzt....
Viele dieser Uhren werden ohne Akku geliefert, und unbedarfte User
klemmen da eine CR2032 in den Halter.
Das geht natürlich nicht lange gut...
Manche der CR versagen einfach, andere machen den den Deckel auf.
Abhilfe:
Ladeschaltung weg machen.
Ich finde diese besser, ebay 272553300625
Dort wird eine CR1220 verwendet.
Da spart man sich das EEPROM ein, und man kann die I2C Pullup so
bestücken, wie man möchte.
Muss also so ein junger Fuchs noch vor Elektronik- und Programmierkurs
erst einen Lehrgang in chinesischem Geschäftsgebaren belegen. Und ein
altgewordener Hase wackelt mit den Ohren dazu.
Arduino F. schrieb:> Viele dieser Uhren werden ohne Akku geliefert, und unbedarfte User> klemmen da eine CR2032 in den Halter.
Was ist so schlecht mit CR2032? In PKW-Schlüssel arbeitet diese
Li-Batterie ganz gut.
Arduino F. schrieb:> Viele dieser Uhren werden ohne Akku geliefert, und unbedarfte User> klemmen da eine CR2032 in den Halter.
ich hatte vorher immer den Verkäufer gefragt und dann die LiR in extra
Tütchen mit bekommen.
Aber mit CR und Ladeschaltung oder ganz ohne habe ich auch erlebt!
Maxim B. schrieb:> Was ist so schlecht mit CR2032? In PKW-Schlüssel arbeitet diese> Li-Batterie ganz gut.
Ich habe gar nichts gegen diese Batterien!
Nur haben sie nichts in einer Schaltung mit Akkuladeeinrichtung zu
suchen.
Das geht einfach nicht zusammen.
Gibt auch einige Berichte im Internet dazu.
Unter anderem, auch die Empfehlung, bei der Kombination, eine
Schutzbrille zu tragen.
Vielen Dank für eure Antworten. Ich kam die letzten Tage leider nicht
dazu mich weiter mit dem Wecker zu beschäftigen. Über Ostern will ich
jetzt die Zeit jedoch wieder dafür nutzen.
Ich habe mir jetzt ein DS3231 Modul besorgt und verwende wieder den
internen 8Mhz Quarz. Die I2C Kommunikation mit dem Modul funktioniert
auch bereits. Jedoch benötigt das Modul alleine 3,4mA (gemessen). Damit
habe ich ja erstmal nichts gewonnen. Das Modul ist mit GND, 5V der
Stromquelle sowie SDA und SCL des Controllers verbunden. Ist das
vielleicht noch eine Konfigurationssache oder wie könnte man den
Stromverbrauch des Moduls reduzieren?
Oder handelt es sich bei dem Stromverbrauch lediglich um das Laden des
LIR2032 und der Verbrauch reduziert sich sobald dieser geladen ist?
Bei dem Modul handelt es sich um dieses:
https://www.amazon.de/DS3231-AT24C32-Clock-Memory-Arduino/dp/B00P9278HM/ref=sr_1_7?ie=UTF8&qid=1522425646&sr=8-7&keywords=ds3231
Timo B. schrieb:> Oder handelt es sich bei dem Stromverbrauch lediglich um das Laden des> LIR2032 und der Verbrauch reduziert sich sobald dieser geladen ist?
möglich, oder sind Ladeverluste die immer anstehen oder das ist nur der
Verbrauch bei Betrieb.
Ladeschaltung ausser Betrieb nehmen noch mal messen, evtl. ist eine CR
2032 ohne Ladeschaltung günstiger.
Ich würde auch messen wenn keine I2C Kommunikation läuft.
Ausserdem gilt wer misst misst Mist, also mal die Meßschaltung
untersuchen!
Also ist das eher unnormal und nicht der übliche Stromverbrauch eines
solchen Moduls? Ich finde leider kein Datenblatt für das Modul.
Betrachtet man jedoch den spezifizierten Verbrauch des DS3231 und des
verbauten EEPROM einzeln, müsste der Gesamtverbrauch des Moduls jedoch
wesentlich geringer sein als die gemessenen 3mA.
Timo B. schrieb:> müsste der Gesamtverbrauch des Moduls jedoch> wesentlich geringer sein als die gemessenen 3mA.
ich tippe ja immer noch auf Ladeschaltung und Leckstrom oder Fehlmessung
oder beides.
der TO reklammiert 3mA Verbrauch der Hinweis auf LED schein zielführend,
zum Stromverbrauch minimieren finde ich LED ablöten sinnvoll, nichts was
man mit
Bewertung
-1
bewerten sollte, aber das kapieren einige ja eh nicht genauso wie die
Sinnlosigkeit des Bewertungssystem!
G. H. schrieb:> ich würde mal die LED verdächtigen ...
Danke für den Tipp. Habe die LED ausgelötet und den Stromverbrauch des
Moduls auf 1,7mA reduziert.
Joachim B. schrieb:> möglich, oder sind Ladeverluste die immer anstehen oder das ist nur der> Verbrauch bei Betrieb.
Die Batterie läd jetzt seit ca. 5 Stunden und müsste ja eigentlich bald
voll sein. Der Verbrauch hat sich dadurch noch nicht reduziert.
für ein netzbetriebenes Gerät ist so ein Uhrenmodul mit Akku und
Ladeschaltung sinnvoll. Für ein batteriebetriebenes Gerät wo dann der
Akku - mit Verlusten - aus einer Batterie geladen wird, gibt das
generell wenig Sinn.
Ich würde die Ladeschaltung entfernen und den Akku durch eine CR3220
ersetzen.
G. H. schrieb:> Ich würde die Ladeschaltung entfernen und den Akku durch eine CR3220> ersetzen.
CR2032
schrieb ich aber schon
Joachim B. schrieb:> Ladeschaltung ausser Betrieb nehmen noch mal messen, evtl. ist eine CR> 2032 ohne Ladeschaltung günstiger.
Das leuchtet mir ein. In dem Fall werde ich Ladeschaltung ausser Betrieb
nehmen. Die CR2032 müsste ja auch einige Monate durchhalten?
Die Frage die bleibt ist jetzt nur wie ich die Ladeschaltung entfernen
kann?
Reicht es die Si-Diode zu entfernen?
Nochmal vielen Dank für die ganze Hilfe in diesem Thread. Wirklich
überraschend wie hilfbereit und freundlich die Leute hier sind. Ist man
aus anderen Foren garnicht gewohnt :-)
Timo B. schrieb:> Die Frage die bleibt ist jetzt nur wie ich die Ladeschaltung entfernen> kann?> Reicht es die Si-Diode zu entfernen?
entweder die Diode oder den R201
https://i.ebayimg.com/images/g/~wcAAOSwgZ1XwBMc/s-l1600.jpg
wenn du sie aber noch mal nutzen willst ist es wohl besser den R201
etwas zu verschieben das er nur noch mit einem "Bein" auf dem Lötpad
liegt.
1. ist ein R201 leichter und billiger zu beschaffen als die Melf und
2. nimmt er weniger Platz ein wenn man den leicht versetzt lötet.
aber wie du es magst und schaffst.
Ich gebe zu die Diode ist besser zu packen weil größer.
Timo B. schrieb:> Nochmal vielen Dank für die ganze Hilfe in diesem Thread. Wirklich> überraschend wie hilfbereit und freundlich die Leute hier sind.Beitrag "(Warum) ist das Forum (so) anfängerfeindlich?"
