Hey, wie in meinem vorherigen Thread (Beitrag "Atmega328P @ 3,3 V - Tx Rx Kommunikation mit 5 V?") schon steht, betreibe ich an einem nackten Atmega328P mit 3,3 V @ 8 MHz zwei Sensoren. Dabei handelt es sich um die giesomat Bodenfeuchtesensoren (die sind hier ja bekannt). Nun suche ich die optimale Lösung, das Ganze mit Batterien/Akkus zu betreiben. Chipseitig sind alle zusätzlichen Komponenten entfernt und alle Stromsparmodi aktiviert. Außerdem schläft das System den überwiegenden Teil der Zeit. Ich habe nun vier Möglichkeiten in der engeren Auswahl und hoffe auf euren Rat was ich am besten nehme oder vielleicht etwas ganz anderes: 1. 3 AA Batterien (pro: maximal simpel. con: durch die abfallende Spannung verändern sich die Sensorwerte, habe ich getestet) 2. 4 AA Batterien mit einem LDO, low quiescent current Spannungsregler, z.B.: MCP1702 (pro: auch simpel, gute Ausnutzung der Batteriekapazität, konstante Spannung. con: zusätzliche Bauteile, eine Zelle mehr) 3. 1 LiFePo4 Akku (pro: hat annähernd die richtige Spannung bei praktisch horizontaler Entladekennlinie. con: keine echt konstante Spannung, Ladegerät notwendig) 4. 1 LiFePo4 Akku mit einem LDO, low quiescent current Spannungsregler, z.B.: MCP1702 (pro und con sind hier eine Kombination aus 2. und 3.) Da mein Strombedarf kleiner 50 mA ist (wenn das System misst) ist auch der Einfluss auf die Entladekennlinie der Zellen vernachlässigbar. Momentan schwanke ich zwischen 3. und 4. Anmerkungen oder Vorschläge eurerseits? Danke! LG Nick
keine Vorschläge? buck-boost converter sind im Vergleich glaube ich hier eher weniger sinnvolle, da sie teurer sind und einige zusätzliche Bauteile benötigen.
Eine Doktor-Arbeit oder Patent-Schrift soll das aber nicht werden?
> ... Atmega328P mit 3,3 V @ 8 MHz zwei Sensoren ...
Was für Sensoren?
Steht doch im Startpost?! Giesomat Bodenfeuchtesensor
Was sinnvoll ist, hängt auch sehr von verfügbarem Bauraum, Entladestrom (Spitze 50mA, aber im Mittel?), gewünschter Laufzeit und sonstigen Randbedingungen ab. Pro für AA / AAA-Zellen: Gibts (noch?) überall. Wenn nachts um drei die Akkus leer sind und das Ladegerät kaputt, kann man auch an der nächsten oder übernächsten Tanke Glück haben und als Ersatz Batterien finden. Pro für Li-Zellen: In viel mehr Bauformen verfügbar. Pro für Akkus: Gehäuse kann einfacher wasserdicht gemacht werden (wenn Ladeelektronik enthalten) Pro für Standardzellen (egal ob AA / AAA oder irgendeine Li-Type): Gerät kann am Ort bleiben, muss nicht zur "Ladestation" kommen (alternativ PowerBank geht natürlich auch) Pro für Batterien: Tiefentladeschutz (meist) irrelevant (wenn man nicht gerade die billigsten Zink-Kohle-Typen nimmt) Tipp: Du kannst den Ruhestrom in den Fällen 2 und 4 wahrscheinlich weiter reduzieren (NCV8161: 0,2µA), wenn du den ATMega direkt an den Akku hängst und den LDO abschaltest, wenn der Rest der Schaltung nicht gebraucht wird. Natürlich nur, wenn alle Pins des ATMega, die in die "abgeschaltete Spannung" gehen, auf Low oder Eingang stehen. MfG, Arno
Nick schrieb: > Da mein Strombedarf kleiner 50 mA ist (wenn das System misst) Ist das der Strombedarf für Messung mit einem Sensor oder für beide?
Nick schrieb: > Ich habe nun vier Möglichkeiten in der engeren Auswahl und hoffe auf > euren Rat was ich am besten nehme oder vielleicht etwas ganz anderes: 4 Mignon AA als NiMh, Umax bei voll unter 5,5V und läuft bis 4x 0,8V = 3,6V bei 8MHz Keine Wandlung nötig, kann die Akkus überwachen und schlafen gehen und mit RTC3231 sogar aus dem deep sleep aufgeweckt werden, man muss nur an der RTC den Wecker Stellen ->/int an /int0 oder zur Not /PCINT Nick schrieb: > keine Vorschläge? Ich kann nicht anders, 3. & 4. sind keine Batterien
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Nick schrieb: > keine Vorschläge? Wen wundert das bei dieser Fragestellung? Nick schrieb: > Steht doch im Startpost?! Giesomat Bodenfeuchtesensor Du erwartest, dass wir die Daten Deiner Sensoren im Internet suchen? Eine ordentliche Frage liefert konkrete Daten des Sensors mit! Ein AT328 mit 8 MHz läuft zwischen 3 und 5,5 Volt problemlos. Es hängt einzig von dessen Peripherie ab, welchen Aufwand man treiben muss. Joachim B. schrieb: > Ich kann nicht anders, 3. & 4. sind keine Batterien Darüber könnte man großzügig hinwegsehen. Aber: Nick schrieb: > 4. > 1 LiFePo4 Akku mit einem LDO, und das macht keinen Sinn, die haben 3,6V Ladeendspannung und werden bis 2,5V entladen. Nick wollte vermutlich LiIon schreiben, das könnte gehen.
Nick schrieb: > Außerdem schläft > das System den überwiegenden Teil der Zeit. Das sind genau die fehlende Angaben: Wie lange schläft das System? Wie lange braucht er zum Messen? Jetzt hast Du schon man den Durchschnittsstromverbrauch. Wie oft willst Du die Batterie wechseln? Wenn Akkus: Wie sollen die wie oft geladen werden? Jetzt kann man anfangen, über die Stromversorgung nachdenken.
Nick schrieb: > 3 AA Batterien (pro: maximal simpel. con: durch die abfallende Spannung > verändern sich die Sensorwerte, habe ich getestet) Man müsste also eigentlich "nur" die Versorgungsspannung messen und die Sensorwerte entsprechend korrigieren.
Arno schrieb: > Was sinnvoll ist, hängt auch sehr von verfügbarem Bauraum, > Entladestrom > (Spitze 50mA, aber im Mittel?), gewünschter Laufzeit und sonstigen > Randbedingungen ab. [...] > MfG, Arno Danke für deine Tipps! Bauraum ist prinzipiell egal, d.h. den Bauraum den die oben genannten Zellen benötigen habe ich locker zur Verfügung. Der Stromverbrauch sollte sich beim aktiven Messen (was normalerweise durch einen Tastendruck von mir ausgelöst wird) innerhalb von max. 10 s auf ca. 10 mA belaufen. Die 50 mA Peak werden wahrscheinlich nie erreicht und stellen eine grobe Schätzung dar. Es spielt auch keine Rolle ob die Zelle nun nach einem oder nach fünf Monaten leer ist. Bei Verwendung eines Akkus darf sie prinzipiell öfter leer sein. Wolfgang schrieb: > Nick schrieb: >> Da mein Strombedarf kleiner 50 mA ist (wenn das System misst) > > Ist das der Strombedarf für Messung mit einem Sensor oder für beide? Das ist der geschätzte Peak, der sehr großzügig bemessen ist. Normalerweise sollte das System beim Messen ca. 10 mA benötigen: pro Sensor ca. 0,5 mA und dann noch ein paar mA für eine LED die den Messwert ausgibt: Wenn der Wert gewisse schwellen überschreitet, dann wird jeweils kurz eine LED mit anderer Farbe zum Leuchten gebracht (2-3 s). Joachim B. schrieb: > Nick schrieb: >> Ich habe nun vier Möglichkeiten in der engeren Auswahl und hoffe auf >> euren Rat was ich am besten nehme oder vielleicht etwas ganz anderes: > > 4 Mignon AA als NiMh, Umax bei voll unter 5,5V und läuft bis 4x 0,8V = > 3,6V bei 8MHz > > Keine Wandlung nötig, kann die Akkus überwachen und schlafen gehen und > mit RTC3231 sogar aus dem deep sleep aufgeweckt werden, man muss nur an > der RTC den Wecker Stellen ->/int an /int0 oder zur Not /PCINT Ich habe festgestellt, dass die Sensoren eine recht konstante Spannung benötigen. Nicht um generell zu arbeiten, aber um eine konstante Outputfrequenz zu erzeugen. Nimmt die Spannung während der Entladung ab, nimmt auch die Frequenz ab. Da ich davon ausgehe, dass die Sensoren sowieso nicht wirklich exakt sind (weil auch die Umgebung und der Anpressdruck der Erde einen hohen Einfluss haben), möchte ich jede vermeidbare Fehlerquelle auch vermeiden. Habe ich im Startpost erwähnt, nur nicht so ausführlich. > Nick schrieb: >> keine Vorschläge? > > Ich kann nicht anders, 3. & 4. sind keine Batterien Wenn du dir meinen Startpost mal genau durchliest, dann wirst du feststellen, dass mir das sehr wohl bewusst ist und ich diese Unterscheidung auch gemacht habe. Vom Threadtitel mal abgesehen, aber hier wollte ich Zeichen sparen. Manfred schrieb: > Nick schrieb: >> keine Vorschläge? > > Wen wundert das bei dieser Fragestellung? Dann sag mir doch einfach, ohne gleich pissig zu werden, welche Infos du noch benötigst! Bekommen andere doch auch hin. > Nick schrieb: >> Steht doch im Startpost?! Giesomat Bodenfeuchtesensor > > Du erwartest, dass wir die Daten Deiner Sensoren im Internet suchen? > Eine ordentliche Frage liefert konkrete Daten des Sensors mit! Ich ging davon aus, dass der Sensor hier recht bekannt ist. Extra für dich: http://www.hydrothyr.at/der-gies-o-shield-fuer-den-arduino/#EigenschaftenSensoren Auf den Link klicken geht noch, oder? > Ein AT328 mit 8 MHz läuft zwischen 3 und 5,5 Volt problemlos. Es hängt > einzig von dessen Peripherie ab, welchen Aufwand man treiben muss. Ich schrieb ja, dass die Sensoren eine recht stabile Spannung brauchen, bzw. dann konstantere Werte liefern. > Joachim B. schrieb: >> Ich kann nicht anders, 3. & 4. sind keine Batterien > Darüber könnte man großzügig hinwegsehen. Aber: > Nick schrieb: >> 4. >> 1 LiFePo4 Akku mit einem LDO, > > und das macht keinen Sinn, die haben 3,6V Ladeendspannung und werden bis > 2,5V entladen. Nick wollte vermutlich LiIon schreiben, das könnte gehen. Diese Ladeendspannung geht recht schnell auf ca. 3,3 V runter und man muss sie ja nicht bis zu den kompletten 2,5 V entladen und hat dennoch ca. 90 % der Kapazität genutzt. Da man den Akku danach wieder laden kann, landet auch keine "Energie" im Müll, wie es bei einer teilentladenen AA-Batterie der Fall wäre. Mit dem LDO kommt man dann auf ca. 3 V (bei der geringen Last eher noch etwas höher), damit kann sowohl der Atmega als auch die Sensorten arbeiten. Bei letzteren kommt es nur darauf an, dass die Spannung konstant ist... ob 3,3 V oder 3 V ist relativ egal. Und ich werde jetzt nicht großzügig darüber hinwegsehen: LiFePo4 Akkus SIND Li-Ionen-Zellen, ebenso wie LiPos (bei denen ist die Elektrodenchemie identisch, nur der Elektrolyt anders). Nur wird hier, im Gegensatz zu den sonst verwendeten Zellen, Lithium-Eisenphosphat als Kathodenmaterial verwendet (und bevor wieder ein Klugscheißer kommt: Kathode beim Entladen). Es handelt sich ebenfalls um ein Interkalationsmaterial, nur eben mit einer Olivin-Struktur und nicht mit einer Schichtstruktur wie z.B. Lithium-Kobaltoxid. Durch die Paarung verschiedener Anoden- und Kathodenmaterialien lassen sich verschiedene Spannungen und Entladekennlinien einstellen (bei vergleichbarer Strombelastung), dennoch sind das alles Li-Ion-Zellen! Elektrodenmaterialien bei denen tatsächlich das Li+ reduziert/oxidiert wird und nicht die Wirtsstruktur die Ladung aufnimmt/abgibt, sind meines Wissens noch nicht im Massenmarkt angekommen. Andreas B. schrieb: > Nick schrieb: >> Außerdem schläft >> das System den überwiegenden Teil der Zeit. > > Das sind genau die fehlende Angaben: > Wie lange schläft das System? Solange, bis ich es per Taster aufwecke. Also eigentlich immer, außer vllt. 2-3 die Woche für ein paar Sekunden. > Wie lange braucht er zum Messen? > Jetzt hast Du schon man den Durchschnittsstromverbrauch. > > Wie oft willst Du die Batterie wechseln? Gar nicht so wichtig. Da ich aber das System nur wenig brauche, s.o. sollte das recht lange halten. > Wenn Akkus: > Wie sollen die wie oft geladen werden? Wie bei den Batterien, allerdings ist hier öfter vorstellbar, da keine Zellen in den Müll wandern.
Lothar M. schrieb: > Nick schrieb: >> 3 AA Batterien (pro: maximal simpel. con: durch die abfallende Spannung >> verändern sich die Sensorwerte, habe ich getestet) > Man müsste also eigentlich "nur" die Versorgungsspannung messen und die > Sensorwerte entsprechend korrigieren. Ja, das wäre auch noch eine Möglichkeit. Darüber werde ich mich mal informieren, wie man das umsetzen könnte. Vielen Dank!
Nick schrieb: > Solange, bis ich es per Taster aufwecke. Also eigentlich immer, außer > vllt. 2-3 die Woche für ein paar Sekunden. Für den mickrigen Stromverbrauch würde ich Lösung 2 wählen (wenn Du 5V wirklich benötigst, ansonsten 3 Batterien für 3V). Das ist ja fast Dauersleep. Wenn Dir die Batterien zu groß sind, dann nimm halt AA statt AAA.
Nick schrieb: > Bei Verwendung eines Akkus darf sie prinzipiell öfter leer sein. Aber jedes mal, wenn der Akku geladen wird, ist das Gerät außer Betrieb. Es sei denn, du hast zwei Akkus - was wiederum die Kosten in die Höhe treibt.
Oder den Atmega mit der variablen Spannung betreiben (z.B. 4*NiCd) und nur den Sensor mit einer Konstantspannung betreiben. Für die Messzeit dann den Spannungsregler für den Sensor via Atmega einschalten, ansonsten den Spannungsregler auf Shutdown. Achtung, eventuell braucht man Pegelwandler für die Signale von/zu Sensor, ich kenne den Gissomat nicht.
Andreas B. schrieb: > Für den mickrigen Stromverbrauch würde ich Lösung 2 wählen Danke! Stefan ⛄ F. schrieb: > Aber jedes mal, wenn der Akku geladen wird, ist das Gerät außer Betrieb. Ja, das macht ja prinzipiell bei der geringen Auslastung nichts. Wenn ich alle paar Tage mal auf den Knopf drücke, um zu sehen ob ich gießen muss, macht es nichts, wenn das Gerät mal 1-2 Tage nicht verfügbar ist. Bastler_HV schrieb: > Oder den Atmega mit der variablen Spannung betreiben (z.B. 4*NiCd) > und > nur den Sensor mit einer Konstantspannung betreiben. Für die Messzeit > dann den Spannungsregler für den Sensor via Atmega einschalten, > ansonsten den Spannungsregler auf Shutdown. Achtung, eventuell braucht > man Pegelwandler für die Signale von/zu Sensor, ich kenne den Gissomat > nicht. Wenn ich dich richtig verstehe, dann spare ich damit aber nur den Ruhestrom des Spannungsreglers, oder?
Nick schrieb: > Wenn > ich alle paar Tage mal auf den Knopf drücke, um zu sehen ob ich gießen > muss, macht es nichts, wenn das Gerät mal 1-2 Tage nicht verfügbar ist. Der use-case klingt aber leicht praxisfremd. Im Normalfall erkennt man an braunen und/oder heruntergefallenen Blättern, daß man hätte giessen müssen. Da hilft der Knopfdruck dann auch nicht weiter. Ohne die dazugehörige automatisierte Bewässerung ist das System nutzlos. Und dafür braucht es dann eh eine andere Stromversorgung. Oliver
Oliver S. schrieb: > Im Normalfall erkennt man > an braunen und/oder heruntergefallenen Blättern, daß man hätte giessen > müssen. Wenn du das für normal hältst.
Oliver S. schrieb: > Der use-case klingt aber leicht praxisfremd. Im Normalfall erkennt man > an braunen und/oder heruntergefallenen Blättern, daß man hätte giessen > müssen. Ich mache das auf die altmodische Art: Finger auf/in die Erde halten. Aber das hat dann in einem uC Forum nichts zu suchen. ;-)
Ist auch je nach Pflanzenart schwierig. Bei Orchideen z.B. ist obenrum immer alles trocken im Topp.
Nick schrieb: > Ich ging davon aus, dass der Sensor hier recht bekannt ist. Extra für > dich: Feuchtesensor, ein Forenfreund hat sich Jahre damit beschäftigt, es klemmt immer am verwurzeln der Sensoren und dann wird die Messung sehr ungenau! Nick schrieb: > Ich schrieb ja, dass die Sensoren eine recht stabile Spannung brauchen, > bzw. dann konstantere Werte liefern. Ein ESP32 mit einer Lithiumzelle läuft locker über 1 Jahr, gegen die einbrechende spannung beim Senden helfen Pufferkondensatoren, das Senden ist ja nur kurz und kann ins wlan Netz auch an ein Handy weitergeschickt werden, danach darf der ESP wieder schlafen für µA Standby Strom. Kurzum, das wollten viele aber fertig wird das wohl nie! Was soll der aTmega328p denn machen ausser das auf einem Display (e-Paper) anzuzeigen? Sender hat er nicht und zusätzlich? zuviel Gedöns!
Nick schrieb: > Wenn > ich alle paar Tage mal auf den Knopf drücke, um zu sehen ob ich gießen > muss, macht es nichts, wenn das Gerät mal 1-2 Tage nicht verfügbar ist. Wenn es Dir nur darum geht, habe ich einen sehr viel simpleren Vorschlag: http://stefanfrings.de/giessmelder/index.html Joachim B. schrieb: > es klemmt immer am verwurzeln der Sensoren und dann wird die Messung > sehr ungenau! Kann ich bestätigen. Bei meinem einfachen Giessmelder muss man die Elektroden ab und zu an eine andere Stelle stecken und nach ca 3 Jahren auswechseln.
Also danke für eure Tipps! Aufgrund der Verfügbarkeit der Bauteile, werde ich nun mal mit Variante 2 anfangen. Bei Mouser bestellen lohnt sich für die paar Teile nicht, daher nehme ich jetzt, was ich direkt aus D bekommen kann. Außerdem habe ich noch nie mit einem Spannungsregler gespielt :D Folgende Frage habe ich aber noch: der MCP1702 braucht laut Datenblatt zwei Keramikkondensatoren von mind. 1 µF (X7R). Die einzigen, die ich gefunden habe, sind recht große Teile bei Reichelt (https://www.reichelt.de/vielschicht-kerko-1-0-f-50v-125-c-c3x7r-1-0u-50-p206882.html?&trstct=pol_1&nbc=1). Gehen da auch Elkos? Die haben aber leider eine größere Toleranz (20% im Gegensatz zu den Kerkos im Datenblatt mit 10%). Könnte man auch SMD Kondensatoren auf normalen Lochrasterplatinen verwenden? Da ist die Auswahl deutlich größer. Stefan ⛄ F. schrieb: > Wenn es Dir nur darum geht, habe ich einen sehr viel simpleren > Vorschlag: > http://stefanfrings.de/giessmelder/index.html Danke, aber ich möchte lieber die kapazitive Messmethode nutzen.
Nick schrieb: > Gehen da auch Elkos? Typischerweise nimmt man da auch einen kleinen Keramik-C (z.B. 0,1µF) und einen größeren Elko (z.B. 10µF) parallel. Muss dann auch kein X7R sein. Nick schrieb: > Die haben aber leider eine größere Toleranz So genau geht's nicht. DaBla: 1-22µF. Nick schrieb: > Könnte man auch SMD Kondensatoren auf normalen Lochrasterplatinen > verwenden? Zum Basteln? Ja. Oder du nimmst halt ganz normal bedrahtete Bauteile.
wer schrieb: > So genau geht's nicht. DaBla: 1-22µF. Schon richtig. Da ich aber keine noch größeren Kerkos gefunden habe, dachte ich, dass die Toleranz wichtig ist, da ich mich ja am unteren Ende bewege. Wäre ich mitten im 1-22µF Bereich, wäre das was anderes. wer schrieb: > Oder du nimmst halt ganz normal bedrahtete Bauteile. Die bekomme ich ja grad net :D
Nick schrieb: > Könnte man auch SMD Kondensatoren auf normalen Lochrasterplatinen > verwenden? Kann man, auf die Rückseite löten. Achte dabei auf vorteilhafte Abmessungen.
Nick schrieb: > Könnte man auch SMD Kondensatoren auf normalen Lochrasterplatinen > verwenden? Da ist die Auswahl deutlich größer. Es gibt Lochrasterkarten in 1,27mm und man kann auch die Lötaugen von 2,54mm Lochraster mit dem Cutter schneiden für SMD.
Nick schrieb: > Ich habe festgestellt, dass die Sensoren eine recht konstante Spannung > benötigen. Nicht um generell zu arbeiten, aber um eine konstante > Outputfrequenz zu erzeugen. Nimmt die Spannung während der Entladung ab, > nimmt auch die Frequenz ab. Warum nimmst Du nicht die Kapazitätsmessung mit einem µC, z.B. ATtiny25? Mit VCC als AREF des ADC kürzt sich die VCC raus, d.h. der Meßwert ist weitgehend unabhängig von der VCC (1,8..5,5V).
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