Selbstabschaltung funktioniert nicht

[Christian (Gast)]

Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei, mit einer Selbstabschaltung zur 
Batterieüberwachung zu experimentieren. Dabei geht es mir um den 
Lerneffekt, nicht um die reale Praxistauglichkeit.

Ich habe auf ELV einen Artikel gefunden, der mir die Grundschaltung 
geliefert hat: 
https://www.elv.de/elektronikwissen/schalten-der-betriebsspannung.html

Zum Schaltplan: der ATTiny wird von einem billigen China-Schaltwandler 
versorgt, der aus V+ die 3,3V macht und ebenfalls ausgeschaltet werden 
soll. Der Spannungsteiler R3-R5-R6 dient nur dazu, aus den maximal 7,2V 
sicher weniger als 3,3V zu erzeugen.

Zum Verhalten: Einschalten über den Taster funktioniert, der Tiny 
schaltet PB3 auf High und die Spannung bleibt anliegen. Über den ADC 
überwache ich, sobald ich die berechneten 6,4V unterschreite und schalte 
dann PB3 auf Low. Das funktioniert soweit wie erwartet, außer dass sich 
der Tiny resettet, die Spannung wieder einschaltet und sofort wieder 
ausschaltet. Das geschieht ca. 3x pro Sekunde. Getestet habe ich das 
optisch mit einer zusätzlichen LED an PB3, da das Multimeter zu träge 
ist.

Ehrlich gesagt kann ich mir das Verhalten nicht erklären. Ich dachte 
zuerst an einen Ausgangskondensator des Schaltreglers, der den Tiny noch 
mit Strom versorgen würde. Wäre das der Fall, müsste aber in dieser Zeit 
PB3 trotzdem auf Low bleiben, bis die Spannung zu niedrig wird. Insofern 
bin ich hier ein wenig ratlos.

Außerdem sind mir grundsätzlich noch 2 Punkte unklar:
- Wie dimensioniere ich R1 und R2, um einen maximalen Stromfluss von ca. 
300mA zuzulassen?
Solange T1 und S1 sperren, kann kein Strom aus der Basis von Q2 fließen 
und die Spannung ist abgeschaltet. Leitet einer davon, gilt folgendes: 
ich rechne mit den 6,4V. Basis von Q2 hat 3,2V. Am Emitter liegen

$$6,4-2\times0,7V = 5V$$

 an (stimmt das, oder 5,7V?). Über D1 und T1 fallen dann wieder 0,7V ab, 
bleiben also noch 2,5V übrig. Setze ich eine Verstärkung von 40*40 an, 
müssten also ca 2mA fließen können. Somit ergibt sich dann R2 zu 
2,5V/0,002A = 1250Ohm. Damit wäre mein Widerstand natürlich zu groß, 
ändere ich ihn aber ab, erhalte ich natürlich wieder eine andere 
Ausgangsspannung für die Berechnung. Setze ich beide auf theoretische 
1250Ohm, sollte das funktionieren, oder? Natürlich würde man einen 
gängigen Widerstandswert wählen.
- Wozu ist die Diode D1 erforderlich? Nur um den Spannungsabfall in 
beiden Zweigen (S1/T1) gleich zu halten?

PS: wieso funktioniert
[_math]\frac{2,5V}{0,002A}=1250Ohm[_/math]
nicht? Natürlich ohne Unterstrich.

[ArnoR (Gast)]

1. Der TINY wird über R3/R5 und die obere Eingangsschutzdiode an PB4 mit 
Betriebsstrom versorgt.

2. Der pnp-Darlington hat einen Reststrom >0

[Christian (Gast)]

Danke, Punkt 1 ist interessant. Dann kann ich aber Alternativ V+ messen 
und das Offset berücksichtigen.

Punkt 2 ist mir so nicht klar, da werde ich aber mal nachmessen und mir 
weitere Gedanken machen.

Danke schonmal für die Hilfe.

[Peter D. (peda)]

Christian schrieb:
> außer dass sich
> der Tiny resettet, die Spannung wieder einschaltet und sofort wieder
> ausschaltet.

Dann hast Du das aber so programmiert.
Alle Pins sind nach dem Reset in tristate, d.h. von allein liegt da 
nichts an.

[Peter D. (peda)]

ArnoR schrieb:
> 1. Der TINY wird über R3/R5 und die obere Eingangsschutzdiode an PB4 mit
> Betriebsstrom versorgt.

Das kann auch sein.
Berechne den Spannungsteiler so, daß max 0,5V anliegen. Mit der 1,1V 
Referenz kannst die noch bequem messen.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Ich würde noch einen Basis-Ableitwiderstand an T1 spendieren. Dann hängt 
die Basis beim Abschalten nicht so unkontrolliert herum. Denn es reichen 
hier sehr kleine Basisströme, um Q1/Q2 einzuschalten.

Genauso wäre ein Basisableitwiderstand an Q1 sinnvoll.

[HildeK (Gast)]

Christian schrieb:
> - Wozu ist die Diode D1 erforderlich? Nur um den Spannungsabfall in
> beiden Zweigen (S1/T1) gleich zu halten?

Die ist meiner Ansicht nach nicht erforderlich.

ArnoR schrieb:
> 1. Der TINY wird über R3/R5 und die obere Eingangsschutzdiode an PB4 mit
> Betriebsstrom versorgt.

Das dürfte der Hauptgrund für den wiederkehrenden Neustart sein. Der 
Teiler hat natürlich auch einen dauernden Stromverbrauch, ca. 230µA und 
das ist eigentlich nur akzeptabel, wenn deinen Eingangsspannung von 
einem Netzteil kommt. Dann aber brauchst du den µC und seinen 
Schaltregler auch nicht abschalten, sondern einfach schlafen legen. Wenn 
der Schaltregler was taugt, dann ist dessen Ruhestrom zusammen mit dem 
schlafenden µC weit darunter (> Faktor 10). Und die parasitäre 
Versorgung über PB4 ist kein Thema mehr.
Oder du erhöhst die Last an der Versorgung des µC, so dass der Strom 
über PB4 die µC-Versorgung nicht mehr über die Anlaufgrenze bringen 
kann. Das wäre bei Batteriebetrieb aber auch Energieverschwendung.

Alternativ müsste man HIGH-Side den Messeingang nur dann zuschalten, 
wenn eine Messung erfolgen soll. Ein pMOSFET oben, der von einem Port 
über einen npn zur Messung kurz aktiviert wird.

[Frank E. (ffje)]

Den Widerstand R3 des Spannungsteilers könnte man an die Kollektoren der 
Q1&Q2 anschließen, misst dann um ca. Ucesat falsch - oder wie HildeK 
mache ich sowas meistens, oder wie peda im 2. Beitrag. Die D1 kann raus. 
Ein Beispiel von mir ist im pdf.

mfG  fE

[Christian G. (demandred)]

Ich bedanke mich herzlichst für die Hinweise. Der Tipp von ArnoR 
bezüglich der Spannungsversorgung über PB4 war ausschlaggebend. Messen 
an V+ mit um 0,7V reduzierter Grenzspannung hat funktioniert.

Der Hinweis von Dietrich war nur teilweise erfolgreich. Manchmal genügt 
schon eine Berührung, um das System wieder einzuschalten. Ein 
Basiswiderstand von 470k an Q2 hat dahingehend Abhilfe geschaffen. Ein 
gleicher Widerstand an der Basis von Q1 führt hingehend dazu, dass sich 
das System nicht mehr einschalten lässt.

In der Zwischenzeit habe ich R1 und R2 durch 47k Widerstände getauscht 
und kann immer noch problemlos über 300mA beziehen, was mir nicht ganz 
verständlich ist - es sei denn, der Verstärkungsfaktor wäre deutlich 
höher, als erwartet.

Vielen Dank auch an Hilde für die Optimierungsvorschläge - im Prinzip 
hätte ich die gesamte Schaltung gerne mit einem P-MOSFET aufgebaut, aber 
leider keinen zur Verfügung. Dem Aufbau liegt der Wunsch zu Grunde, um 
insgesamt als Vorschaltung für einen Verbraucher zu dienen. Natürlich 
ist der Gesamtstromverbrauch zu groß, um damit einen Batteriebetrieb zu 
ermöglichen, aber optimieren kann man immer noch. Spaß macht es trotzdem 
und besonders mit so hilfreichen Leuten wie euch. Einen schönen 
Restsonntag wünsche ich noch!

[Christian G. (demandred)]

Frank E. schrieb:
> Den Widerstand R3 des Spannungsteilers könnte man an die Kollektoren der
> Q1&Q2 anschließen, misst dann um ca. Ucesat falsch

Clever! Darauf wäre ich so gar nicht gekommen.

> Die D1 kann raus.

Dann brauch ich mir auch nicht länger den Kopf zu zerbrechen :)