Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ruhestrom Spannungswandler DC DC


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von David S. (david_s934)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Arduino Mini Pro, einen UltraschallSensor und ein 
Funkmodul, welche mir alle 10 Minuten einen Wasserstand melden. Alles 
funktioniert soweit wie erwünscht nur mein Batteriemanagement hinkt noch 
ein wenig.

Zu Beginn habe ich 9x1,5V AAA Batterien an den RAW Eingang vom Arduino 
angelegt und die Komponenten damit betrieben. Alle 10 Min werden 
Messdaten ermittelt und gesendet. Anschließend geht es in den 
Tiefschlaf. Ergebnis => nach 5 Tagen waren die Batterien leer. Die LED 
habe ich bereits vom Arduino abgelötet. Neuer Versuch mit einem L7805CV 
und zwei Kondensatoren einen anderen Spannungsteiler eingebaut und 
direkt an VCC angeschlossen. Den Spannungsteiler am Arduino abgelötet. 
Ergebnis => Nach 5 Tagen waren die Batterien leer.

Dann habe ich mal den Ruhestrom gemessen während des Tiefschlafs vom 
Arduino ... 23mA!! Und die kamen nicht vom Arduino sondern vom 
Spannungsteiler :-(
Der Arduino selbst verbraucht im Ruhestrom in meinem Setup 0,15mA.

Nun die nächste Idee:
3x1,5V AAA Batterien einsetzen, doch da fehlt mir dann 0,5V für den 
Ultraschallsensor. Bei 4,5V liefert er mir leider keine Messdaten. Also 
möchte ich einen DC/DC Booster einbauen:
Ebay-Artikel Nr. 252713860859

Die LED auf diesem würde ich ebenfalls ablöten, nun stellt sich mir die 
Frage, hat jemand mit dem Teil Erfahrung gemacht und kann mir sagen ob 
dieser ebenfalls einen hohen Ruhestrom aufweist?

von Bastler (Gast)


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Verwende einen DC/DC Wandler mit einem 'enable' (EN) Eingang..

von Manfred (Gast)


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Bastler schrieb:
> Verwende einen DC/DC Wandler mit einem 'enable' (EN) Eingang..

Und wer aktiviert den 'enable'? = Scheißidee.

David S. schrieb:
> Zu Beginn habe ich 9x1,5V AAA Batterien an den RAW Eingang
> vom Arduino angelegt und die Komponenten damit betrieben.

Welchen Sinn ergeben neun AAA - in Reihe sind das 14 V neu bis 8 Volt 
am Ende.

> Neuer Versuch mit einem L7805CV

Kennst Du Datenblätter? Querstrom, der 7805 dürfte rund 5mA für sich 
selbst verbrauchen.

> Dann habe ich mal den Ruhestrom gemessen
> während des Tiefschlafs vom Arduino ... 23mA!!
> Und die kamen nicht vom Arduino sondern vom Spannungsteiler :-(

Schaltplan her, welcher Spannungsteiler, wo und wofür?

> Der Arduino selbst verbraucht im Ruhestrom in meinem Setup 0,15mA.
Mal 8760 Stunden = 1,3 Amperestunden pro Jahr. Da geht weniger, wenn man 
die Umgebung (Ports) im Griff hat.
http://www.home-automation-community.com/arduino-low-power-how-to-run-atmega328p-for-a-year-on-coin-cell-battery/

-------
Mein Ansatz: Vom ProMini den Regler 1117-50 runter und die LED weg.
Die 5 Volt werden mit einem Längsregler MCP1702 oder MCP1703 erzeugt, 
der braucht selbst nur ein paar Mikroampere.

Die Daten des Funkmoduls sind mir nicht bekannt, falls die maximal 250mA 
vom MCP170x nicht genügen, bekommt es einen eigenen Spannungsregler und 
wird per FET nur zum Senden eingeschaltet. Hier käme auch ein 
Schaltregler mit enable in Betracht.

von David S. (david_s934)


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Hallo zusammen,
erstmal Danke für eure Rückmeldung.

Im Anhang ein Schaltplan wie ich mir das so vorgestellt habe.

von Tom G. (Gast)


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Mach den DC/DC Wandler schaltbar (z.B. mit D4) und deine Schaltung läuft 
'ewig'.

von Manfred (Gast)


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David S. schrieb:
> Im Anhang ein Schaltplan wie ich mir das so vorgestellt habe.

Wieviel Strom braucht der NCP1400?
Dein SR04 Sensor und das RF-Modul sind dauerhaft an der Versorgung, das 
passt in keinster Weise zum Stromsparen.

Tom G. schrieb:
> Mach den DC/DC Wandler schaltbar (z.B. mit D4)
> und deine Schaltung läuft 'ewig'.

4,5V interpretiere ich als drei Batterien, deren Entladeende liegt bei 
etwa 3 Volt. Wenn dann aus dem SR04 Datenanschluß 5V kommen, wird die 
zulässige Eingangsspannung des Ports D3 überschritten.

Die Schaltung ist so nicht umsetzbar.

von wer (Gast)


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Manfred schrieb:
> Wenn dann aus dem SR04 Datenanschluß 5V kommen, wird die zulässige
> Eingangsspannung des Ports D3 überschritten.

Und wo sollen die 5V deiner Meinung nach in dieser Situation herkommen?

Beitrag #6329840 wurde vom Autor gelöscht.
von David S. (david_s934)


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Der Arduino benötigt etwas zwischen 2,4V und 5,5V am VCC. Das sollte
also aus den 3xAAA => 4,5V reichen.

Die Idee den Spannungswandler zu schalten und so alle 10 Min. die
erforderlichen 5V über das Step Up Modul abzugreifen gefällt mir am
besten. Ich werde diesen Ansatz mal verfolgen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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David S. schrieb:
> Die Idee den Spannungswandler zu schalten und so alle 10 Min. die
> erforderlichen 5V über das Step Up Modul abzugreifen gefällt mir am
> besten.
Man schaltet Bauteilen nicht die Masse weg! Du wirst dadurch 
seltsamste Effekte der parasitären Versorgung über Schutzdioden erleben. 
Denn die meisten Betriebs- und Maximalwerte im Datenblatt (auch der der 
dahinter hängenden Bausteine) beziehen sich auf diese Masse, die dann 
irgendwo "herumbaumelt"...

> Die Idee den Spannungswandler zu schalten
Zeichne mal die Schaltung aus dem NCP1400 Datenblatt in deinen 
viereckigen Kasten ein. Du siehst dann leicht, dass das auch bei 
"abgeschaltetem" Stepup keine Trennung zwischen Ein- und Ausgang ist, 
sondern der Batteriestrom über die Spule und die Schottkydiode munter 
durch die beiden  weiterfließen kann.

Hinter jedem deiner viereckigen Kästen verstecken sich mehr oder minder 
komplexe elektronisch Schaltungen. Die darin eingesetzten Bausteine 
verhalten sich nicht, wie von dir gewünscht, sondern wie in deren 
Datenblatt angegeben. Deshalb musst du das Datenblatt lesen und 
verstehen. Besonders eingehend, wenn das ein Batteriegerät werden soll.

: Bearbeitet durch Moderator
von Tom G. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> NCP1400_App.PNG

Pin 1: CE (Chip Enable)

Sollte reichen..

von Tom G. (Gast)


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Tom G. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> NCP1400_App.PNG
>
> Pin 1: CE (Chip Enable)
>
> Sollte reichen..

Ne, dem fehlt das Feature:

True Disconnection between Input and Output
during Shutdown

Der TPS61046 z.B. kann das - oder halt ein N und ein P-FET..

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Tom G. schrieb:
> Pin 1: CE (Chip Enable)
> Sollte reichen..
Wofür? Da kann der Chip noch so disabled sein, der Strom geht trotzdem 
durch Diode und Spule.

von David S. (david_s934)


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Okay, dann schalte ich ihn komplett über den Vin?!

von Molli (Gast)


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David S. schrieb:
> Okay, dann schalte ich ihn komplett über den Vin?!

Aus deinen bisherigen Beiträgen habe ich nicht den Eindruck gewonnen, 
daß du die Stromaufnahme deiner Module unter verschiedenen 
Betriebsbedingungen kennst. Wie willst du dann eine Stromversorgung 
auslegen?

Bei deinem letzten Vorschlag hast du einen 10 kOhm Widerstand an der 
Basis von Q2. Wie hoch denkst du wird dann der Kollektorstrom von Q2 
werden? Ich schätze du setzt hier besser einen MOSFET ein.

von Manfred (Gast)


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David S. schrieb:
> Der Arduino benötigt etwas zwischen 2,4V und 5,5V am VCC.
Aber nicht mit 16MHz oder bestenfalls zufällig.

> Die Idee den Spannungswandler zu schalten und so alle 10 Min. die
> erforderlichen 5V über das Step Up Modul abzugreifen gefällt mir am
> besten.

Das schrieb ich schon am Sonntag!
Beachte das Anlaufverhalten der Teile, vermutlich ist nach dem 
Einschalten eine kleine Wartezeit angesagt.

Molli schrieb:
> Aus deinen bisherigen Beiträgen habe ich nicht den Eindruck gewonnen,
> daß du die Stromaufnahme deiner Module unter verschiedenen
> Betriebsbedingungen kennst. Wie willst du dann eine Stromversorgung
> auslegen?

Ja, er scheint auch nicht begriffen zu haben, diese mal zu messen und 
eine Berechnung aufzustellen.

> Bei deinem letzten Vorschlag hast du einen 10 kOhm Widerstand an der
> Basis von Q2. Wie hoch denkst du wird dann der Kollektorstrom von Q2
> werden?

Kommt als nächstes: "Mein Sender sendet nicht".

> Ich schätze du setzt hier besser einen MOSFET ein.

Schon alleine wegen des Spannungsabfalls wäre ein FET sinnvoll. Wird 
aber schwierig, einen niederohmigen P-Typ zu finden, der auch noch bei 
2,5V UGS zuverlässig offen ist.

von David S. (david_s934)


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Hallo zusammen,

besten Dank für eure Unterstützung.

Durch die konstruktiven Ansätze konnte ich einen guten Weg finden, wie 
ich mein kleines Projekt realisieren konnte.

BTW:
Meine Ursprüngliche Frage war gewesen:
>[...] Die LED auf diesem würde ich ebenfalls ablöten, nun stellt sich mir die 
Frage, hat jemand mit dem Teil Erfahrung gemacht und kann mir sagen ob dieser 
ebenfalls einen hohen Ruhestrom aufweist?

Die ist nie beantwortet worden. Hab ich nun selbst ausgemessen => 2,6mA.

Ein Feedback von mir:
Ich bin kein Elektroniker und auch keiner der täglich damit zu tun hat. 
Dementsprechend sind meine Mittel und Möglichkeiten stark begrenzt. Der 
Ton zwischen den Zeilen "Idiot, mess mal hier und mess mal da... Lies 
das Datenblatt usw." halte ich persönlich etwas übertrieben. Im Betrieb 
unter "Profis" kann man das machen aber im Forum, wo man den anderen 
nicht kennt?!?! Eher nicht! >> Meine Meinung!

PS:
Was habe ich damit nun realisiert?
Meine Elektronik sitzt in einem Wasserbehälter ca. 100m vom Haus 
entfernt. Das Funkmodul liefert den Wasserstand alle 10 Minuten an das 
Empfangsmodul + Raspberry Pi und via IoTHub in die Cloud und direkt auf 
unsere Website.

Ein ganzes Dorf kann den Wasserstand unseres Staubeckens quasi Live 
sehen und entsprechend damit haushalten.

My two cents!

: Bearbeitet durch User
von Karl Rans Eier (Gast)


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HAHAHA ja ich habe auch mal so saudumm angefangen. Sogar noch 
bescheuerter, nämlich mit einem... hihihi jetzt kommts... RASPI :D Ich 
schmeiss mich wech hahaha

Schmeiss den ganzen Scheiss weg und machs selbst. So ein Arduino ist 
doch nur ein atmega mit irgendwelchem Scheisszeug, von dem irgend ein 
Spinner mal dachte, dass sowas jeder brauchen könnte. Und dann kommst du 
und fängst an, Sachen da rauszulöten LOOOL

Kleiner Tipp: Es ist wesentlich intelligenter, Sachen EINZULÖTEN statt 
auszulöten XD

Ich bastel mir mittlerweile meine eigenen Platinen und da kommt nur noch 
das drauf, was ich brauche. Meine ganzen Umweltsensoren haben Ruheströme 
von 1-4 uA und einen Iavg von maximal 10uA.

Du wirst lachen, wie einfach das ganze digitale Gedöns ist. Keine Kunst.

von Karl Rans Eier (Gast)


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Achso, falls du keine Lust hast, dir die Platinen aus China zu 
bestellen... den atmega gibts auch als PDIP ;)

von David S. (david_s934)


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Ist das Sarkasmus?

Ich versuche mit minimalem Aufwand, den größten Erfolg zu erzielen und 
das beginnt sicherlich nicht damit, die Elektronik von der Pike auf neu 
zu entwickeln. Mein Schwerpunkt liegt in der Software- und weniger in 
der Hardware-Entwicklung.

Ein Arduino ist meiner Meinung nach die einfachste Art Elektronik "mal 
eben" aufzubauen. Die unzähligen Ergänzungen dazu runden den Baukasten 
nahezu vollständig ab. Für mich als Hobbybastler ist das eine großartige 
Möglichkeit etwas zu realisieren, Software zu programmieren und fertig. 
Sicherlich muss an der ein oder anderen Stelle nachgebessert und 
optimiert werden - wie Bauteile auslöten oder ersetzen. Da wo es harkt, 
suche ich Hilfe wie z.B. in diesem Forum hier.

Und mit dem von dir verhöhnten RASPI realisiere ich Applikationen die 
mit SAP kommunizieren und Hartware steuern und das gerade einmal für 
35€! Man kann aber auch Wochenlang Hardware entwickeln!

LOOL ist für mich, wenn jemand das Rad an der Stelle neu erfindet und 
seine Ressourcen nicht auf das Ziel richtet.

Ich möchte aber nicht weiter auf solche Grundsatzthemen eingehen. Mein 
"Problem" ist gelöst und alles funktioniert wie erwartet und dafür war 
letztendlich der Thread gedacht.

von Karl Rans Eier (Gast)


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Nein, das war kein Sarkasmus. Aber einen atmega in ein Steckbrett zu 
stecken als Hardware-Entwicklung zu bezeichnen, ist schon ein starkes 
Stück. Offensichtlich gehörst du zu den Menschen, die den Rotz, den 
andere veranstaltet haben, einfach als gottgegeben hinnehmen. Sowas wie 
den Arduino als "Rad" zu bezeichnen, ist an Igoranz kaum zu überbieten.

OK, du willst nichts lernen. Auch nichts einfaches. Gut, lass es. 
Glücklicherweise gibts für Leute wie dich das Naturgesetz, dass Dummheit 
nicht weh tut, sondern im Gegenteil, glücklich macht.

Für die anderen, die nicht so sind wie du, kann ich nur empfehlen, sich 
mal so einen atmega für 1 Euro zu kaufen, in ein Steckbrett zu stecken 
und dann das Atmel Studio zu installieren.

Denn auch wenn man so ein Verweigerer ist wie du, spätestens wenn man 
die Hardware-Peripherie des atmegas in Software verwenden will, kommt 
man sowieso nicht drumrum, mal etwas zu LESEN. Und gerade die Atmel Doku 
ist im Gegensatz zur Microchip Doku wirklich gut und angenehm zu lesen.

Aber wahrscheinlich suchst du für jedes Problem erstmal eine Lib, wo 
jemand anderes für dich das Denken schon übernommen hat.

von David S. (david_s934)


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Außer Polemik, hast du zu diesem Thread nichts beigetragen. Am Ende des 
Tages bleibt es offensichtlich nur bei heiße Luft und überheblicher 
Selbsteinschätzung bei dir. Also, hab ein schönes Leben in deinem 
eigenen Universum. Du bist der Beste und die ganze Welt braucht nur 
Typen wie dich ... NICHT!

von Karl Rans Eier (Gast)


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Dein letzter Beitrag (und ja, auch dieser) kann mal von einem Moderator 
mangels Inhalt gelöscht werden.

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