Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromverbrauch Handsender


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von Lutz R. (Firma: selbstständig) (lutz100)


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Hallo, ich möchte mein Garagentor mit einem Funksender versehen. Ja, ich 
weiß, es gibt alles für fast nichts fertig zu kaufen. Ich möchte aber 
selber etwas bauen und dabei Spaß an der Sache haben und etwas dazu 
lernen.
Ich habe mich jetzt ein bisschen mit z.B. dem nRF24 beschäftigt. Ich 
kann jetzt problemlos mit meinem Prototyp ( Arduino Uno und 9V Block ) 
die LED 1+2 an oder aus schalten. Den Code habe ich bei einem Youtuber 
runter geladen. Alles funzt. Jetzt stellt sich mir aber die Frage, wie 
macht man sowas vernünftig ? Der Arduino verbrennt ohne Ende Strom. Gut, 
kann man selber ein PCB machen und alles weg lassen, was Strom zieht. 
Das ist aber immer noch eine ganze Menge. Wenn man sich die kleinen 
(originalen)  fertigen Handsender mit den kleinen Batterien oder zB. 
einen Autoschlüssel ansieht...Die laufen Jahre und das mit einer 
Batterie ?
Ich hatte schon mal überlegt, mit den Tasten Auf/Zu über einen 
Transistor dem µC vorab den Strom mit zuzuschalten und danach halt 
wieder aus ? Hmm. Oder ist das keine gute Idee ?

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


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Lutz R. schrieb:
> Oder ist das keine gute Idee ?

Kannste so machen, ist aber bei vernünftiger Programmierung auch ohne 
extra Hardware drin. Den Sender speist du aus einem Portpin und der MC 
selber befindet sich im Deep Sleep, wenn nichts betätigt wird. Den 
Stromverbrauch kann man so auf unter 1µA drücken.
Eine andere, aber wichtige Frage ist, ob du dein Garagentor mit immer 
demselben Code öffnen willst. Sowas ist schnell zu hacken/abzuhören und 
dann räumt dir jemand die Garage aus. Deswegen setzen moderne FB auf 
wechselnde Codes (Stichwort 'Rolling Code').

von Lutz R. (Firma: selbstständig) (lutz100)


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Matthias S. schrieb:
> Deswegen setzen moderne FB auf
> wechselnde Codes (Stichwort 'Rolling Code')

Ja. Das soll dann noch alles mal mit kommen ;-)
Jetzt muss ich erst mal "Strom sparen" )))

von Andree S. (amshh)


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Schau dir mal das JDY-40 Funkmodul an. Außer diesem Modul, einem Taster 
und einer Batterie brauchst du eigentlich nichts. Und es legt sich nach 
Sendung selbst schlafen bei 5µA. (Laut DaBla, hab es bisher nicht selbst 
gemessen)
[Rettet dich natürlich nicht vor der berechtigten Frage der Sicherheit]

von Lutz R. (Firma: selbstständig) (lutz100)


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Oh, Danke. Die machen keinen schlechten Eindruck ;-)

von Johannes S. (Gast)


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Den µC alleine in den Tiefschlaf zu versetzen ist nicht schwierig, dafür 
müssen nur ein paar Bits gesetzt werden. Für Arduinos gibt es da auch 
Bibliotheken wenn man sich nicht mit den Registern auseinandersetzen 
will.
Je nach Controller und Modus kann der µC dann entweder über einen 
speziellen Eingang oder Interrupts wieder geweckt werden, bei den ATMega 
auf dem UNO kann das afaik jeder Portpin.
Aber auch die Hardware muss mitspielen, denn Spannungsregler, LED und 
USB Controller für die einfache Programmierung ziehen Strom im 
Ruhezustand. Arduino Module sind historisch meist für 5 V ausgelegt und 
haben auch wieder Spannungsregler und Levelshifter.
Mit dem nRF habe ich schon lange nichts mehr gemacht, den kann man afaik 
auch schlafen legen. Auf Empfang braucht der auch mehrere mA, für 
Batteriebetrieb zu viel.

von MaWin (Gast)


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Lutz R. schrieb:
> wie macht man sowas vernünftig

Lutz R. schrieb:
>.Die laufen Jahre und das mit einer Batterie

Klar,  bei denen bekommt die Elektronik und vor allem der Sender auch 
nur Strom wenn man auf einen Knopf drückt.

Ein uC kann auch dauernd an der Batterie hängen und geht in sleep, 
aufgeweckt durch einen pin change Interrupt am Tasteneingang.

Man nimmt halt nackte uC ohne Arduino-Geraffel drumrum.

von Lutz R. (Firma: selbstständig) (lutz100)


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> Aber auch die Hardware muss mitspielen, denn Spannungsregler, LED und
> USB Controller für die einfache Programmierung ziehen Strom im

Wie macht man sowas am besten ? Wenn ich z.B. 3 x1,5V Batteriezellen 
habe aber nur 3,3V am µC brauche verheizt der Spannungsregeler 
ununterbrochen Strom. Wenn ich über die Funktionstasten die Inputs am µc 
auf 1 setze aber auch gleichzeitig damit erst den Spannungsregler starte 
dauert das doch auch erst einmal "ewig" bis die Fernsteuerung reagiert ?

von Keks F. (keksliebhaber)


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Den Arduino selber in den Tiefschlaf zu setzen, ist ein bisschen doof. 
Denn die restliche Peripherie verbraucht immernoch Strom. Da muss man 
entweder den Arduino entsprechend modifizieren, oder mit ~2mA Verbrauch 
leben. Arduinos sind nicht für Batterieanwendungen auf Langzeitbetrieb 
ausgelegt. Allgemein sind das eher Boards für Prototypen, oder feste, 
stationäre Installationen, bei denen Größe eher weniger eine Rolle 
spielt.
Hier ist noch der YDY-40 genannt worden, mit dem ich keine Erfahrung 
habe. Der erwartet aber konstante 3,3V, entsprechende Zusatzhardware 
wird dann auch benötigt.
Batteriebetriebene Geräte funktionieren dann effektiv/stromsparend, wenn 
die Hardware über den Spannungsbereich der Batterie laufen kann.
Darüber hinaus hat man die Wahl den µC entweder in den Tiefschlaf zu 
versetzen, oder entsprechende Schaltung davor zu haben, die den µC 
einschaltet.
Wie man das implementiert und welche Hardware man dann nimmt, bleibt 
einem selbst überlassen. Da spielen mehrere Faktoren eine Rolle 
(Verfügbarkeit, Größe, Preis, eigenes Geschick/Erfahrung, 
Stromverbrauch/gewünschte Laufzeit, welche Batterie man nehmen möchte, 
uvm).
Ich habe ähnlichen Bedarf und habe dafür eine Musterplatine, die ich 
entweder mit 433MHz Sender, oder mit IR LED bestücken kann. Ziel war für 
mich den Sender sehr sehr klein zu haben, aber auch die Möglichkeit, 
beliebig viele Knöpfe zu haben. Daher entschied ich mich für einen 
Knopfzellen Aufbau und einen Sender, der auch im Spannungsbereich einer 
CR2032 funktioniert. Das Sendergehäuse ist so groß wie eine 9V 
Blockbatterie mit etwa 3/4 der Dicke.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lutz R. schrieb:
> Wie macht man sowas am besten ? Wenn ich z.B. 3 x1,5V Batteriezellen
> habe aber nur 3,3V am µC brauche verheizt der Spannungsregeler
> ununterbrochen Strom.
Üblicherweise werden solche batteriebetriebenen Geräte direkt an der 
Batteriespannung betrieben. Kein Problem, wenn der uC von 1,8V bis 5,5V 
betrieben werden kann.

: Bearbeitet durch Moderator
von Manfred P. (pruckelfred)


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Keks F. schrieb:
> Den Arduino selber in den Tiefschlaf zu setzen, ist ein bisschen doof.
> Denn die restliche Peripherie verbraucht immernoch Strom. Da muss man
> entweder den Arduino entsprechend modifizieren, oder mit ~2mA Verbrauch
> leben.

Richtig, einen ProMini und LED und Spannungsregler runter. Nimmt man ihn 
in der 8MHz-Variante, kann er an einem Li-Akku direkt ohne Regler 
laufen.

Der Anschiß kommt dann, wenn Peripherie dran kommt, die nur 3,3V 
verträgt. Dann muß man einen LDO einsetzen, wobei ein MCP1702 oder 1703 
typisch unter 5µA Querstrom bleibt. Die Taiwanesen HT78xx / 73xx sind 
vergleichbar, gibt es günstig beim Ali.

> Arduinos sind nicht für Batterieanwendungen auf Langzeitbetrieb
> ausgelegt.

Jou!

Lutz R. schrieb:
> Wie macht man sowas am besten ? Wenn ich z.B. 3 x1,5V Batteriezellen
> habe aber nur 3,3V am µC brauche verheizt der Spannungsregeler
> ununterbrochen Strom. Wenn ich über die Funktionstasten die Inputs am µc
> auf 1 setze aber auch gleichzeitig damit erst den Spannungsregler starte
> dauert das doch auch erst einmal "ewig" bis die Fernsteuerung reagiert ?

Also nehmen wir zur Kenntnis, dass es keine fertige Lösung gibt.

Ich würde mir schon zutrauen, mit einem zweipoligen oder gar 
zusätzlichen Taster die Stromversorgung zu unterbrechen. Wenn das Ding 
nun zwei oder drei Sekunden braucht, egal, zweimal pro Tag kann man das 
ertragen.

von Keks F. (keksliebhaber)


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Das mit dem Pro Mini stimmt schon, nur ist man irgendwann an einem Punkt 
angelangt, bei dem man von Nano auf Mini, auf irgendwas anderes 
wechselt, weil die Arduinos immernoch zu teuer sind, und der 
Stromverbrauch eine Unbekannte ist, weil man viel Geld für einen Klon 
ausgegeben hat.
Ich habe auch mit einem Nano angefangen und einer 9V Batterie, dann 9V 
Blockbatterie Li-Ion, dann die Onboard LEDs entfernt, dann über normale 
18650 Zellen nachgedacht, dann ein Boarddesign mit einem Nano-Board 
drauf, dann Pro Mini, dann den ATMega328, der dann doch nicht verfügbar 
war, und wieso einen Klon ablöten für 3-4€ das Board, wenn man dann den 
Stromverbrauch nicht kennt...
Bin dann irgendwann zum Glück auf die 2-Series vom ATTiny gestoßen, und 
seitdem ist das ursprüngliche Design mit 2 Wochen Laufzeit auf einem 
Board mit einer 2032 Zelle mit einer Laufzeit von einem Jahr. Schwierig 
zu sagen, ob das wichtig war um das Wissen und die Erfahrung zu 
bekommen, oder ob man sich das nicht hätte sparen können. Zeitlich und 
monetär wäre mir lieber gewesen, hätte ich gewusst, dass ich auf 
Arduinos verzichten sollte und direkt ein vernünftiges Design machen 
sollte.
Das blödeste an einer Fernbedienung ist doch, wenn man nach <1 Jahr die 
Batterie wechseln muss. In dem Falle hier hätte man ein klobiges Design 
und darf im schlimmsten Falle alle 2 Wochen die Batterie wechseln.
Weißt du, wann du das letzte Mal die Batterien deiner 
Fernsehfernbedienung gewechselt hast? Ich nicht (mehr).

Manfred P. schrieb:
> Also nehmen wir zur Kenntnis, dass es keine fertige Lösung gibt

Doch, wenn man Kompromisse bei der Sicherheit machen kann. Es gibt auf 
Ali extremst günstig fertige Knopfzellen Funkfernbedienungen mit 
passender Receiver-Platine und Relais. Man spart sich damit auch ein 
Gehäuse zu erstellen.

: Bearbeitet durch User
von Rubble C. (Gast)


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Lutz R. schrieb:
> Ich hatte schon mal überlegt, mit den Tasten Auf/Zu über einen
> Transistor dem µC vorab den Strom mit zuzuschalten und danach halt
> wieder aus ? Hmm. Oder ist das keine gute Idee ?

Natürlich ist das eine gute Idee, bei meinem Garagentoröffner sorgt auch 
ein PNP Transistor dafür, den Batteriestrom zu unterbrechen. Der 
Knopfdruck aktiviert den Basisstrom und das Gerät erwacht zum Leben.

Schaltplan habe ich leider nicht grad zur Hand.

von Rubble C. (Gast)


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Jetzt fällt mir wieder ein, weshalb der Druckknopf nicht direkt den 
Stromkreis zum Mikrokontroller schliesst, sondern via Transistor: Nach 
dem Einschalten übernimmt der Controller die Steuerung des Transistors 
und hält sich selbst solange am Leben, wie er braucht um die 
Datensequenz 3x zu senden.

von Lutz R. (Firma: selbstständig) (lutz100)


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Was sind das für Platinen mit nur einem SW1 ?
Kannst du mal einen Link schicken ?

von Rubble C. (Gast)


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Das sind meine.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Der Empfänger muss immer "horchen". Jedoch hat er es einfach, denn den 
kann man problemlos dauerhaft an eine Stromversorgung anschließen.

Der Sender muss dagegen nur dann senden, wenn man auf den Knopf drückt 
... wo ist das Problem?

: Bearbeitet durch User
von Andi B. (andi_b2)


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Wie schon geschrieben, der Taster schaltet ab besten direkt die 
Versorgung ein. Wenn nötig kann diese ja vom uP danach noch einige 
zig-ms aktiviert bleiben.

Nur so als Info für dich was da Profis können - die alten Sender der 
Sommer Torantriebe mit dem 9V Block liefen weit über 10 Jahre mit einer 
Batterie. Die neuen mit der CR2032 schon >10 Jahre und noch nie war eine 
leer. Die Handsender vom Volvo sind jetzt >19 Jahr alt und die Batterien 
wurden noch NIE getauscht. Also sowas sollte deine Zielvorgabe sein. Da 
brauchst eher nich mit irgendwelche SleepModes von ungeeigneten 
Prozessoren rumspielen. Obwohl es ev. auch im EM4 mit EFM32 auch gehen 
würde, warum den blöden Prozessor inkl. Vorregler immer versorgen wenn 
man eh einen Taster hat?

von Manfred P. (pruckelfred)


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Manfred P. schrieb:
> Richtig, einen ProMini und LED und Spannungsregler runter. Nimmt man ihn
> in der 8MHz-Variante, kann er an einem Li-Akku direkt ohne Regler
> laufen.

Keks F. schrieb:
> Das mit dem Pro Mini stimmt schon, nur ist man irgendwann an einem Punkt
> angelangt, bei dem man von Nano auf Mini, auf irgendwas anderes
> wechselt, weil die Arduinos immernoch zu teuer sind, und der
> Stromverbrauch eine Unbekannte ist, weil man viel Geld für einen Klon
> ausgegeben hat.
> Ich habe auch mit einem Nano angefangen

Für erste Gehversuche hatte ich einen China-UNO mit USB-Speisung. Für 
reale Aufbauten ist das Ding mechanisch nur idiotisch.

> und einer 9V Batterie, dann 9V Blockbatterie Li-Ion,
> dann die Onboard LEDs entfernt, dann über normale
> 18650 Zellen nachgedacht, dann ein Boarddesign mit einem Nano-Board
> drauf,

Mir war sofort klar, dass das nichts wird weil der Strom zu hoch ist. 
Bei netzbetriebenen Geräten ist der Nano erste Wahl.

> dann Pro Mini, dann den ATMega328, der dann doch nicht verfügbar
> war, und wieso einen Klon ablöten für 3-4€ das Board, wenn man dann den
> Stromverbrauch nicht kennt...

Der ProMini, ebenfalls Chinese, passt gut. Mein Spannungslogger braucht 
wegen SD-Karte und OLED einen 3V3-LDO, der ADS1115 könnte ohne laufen.

Mit OLED dunkel und alle 10s einen Wert schreiben läuft das Ding mit 
einem 18650-LiIon knapp 20 Tage. Bei 3,45 Volt zeige ich eine 
Akkuwarnung, bei 3,25 schaltet er sich selbst aus. Da ich auf Lochraster 
baue, sind die China-Platinchen meine ideale Lösung.

>> Also nehmen wir zur Kenntnis, dass es keine fertige Lösung gibt
> Doch, wenn man Kompromisse bei der Sicherheit machen kann. Es gibt auf
> Ali extremst günstig fertige Knopfzellen Funkfernbedienungen mit
> passender Receiver-Platine und Relais.

Die Sicherheit wird überbewertet. Ich halte es für wenig wahrscheinlich, 
dass jemand meinen Toröffner abhört, der immer nur zwei Sekunden sendet 
und unter 100m Reichweite hat.

von Εrnst B. (ernst)


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Lutz R. schrieb:
> Der Arduino verbrennt ohne Ende Strom.

Nimm einfach einen nackten Atmega328, und beschäftige dich mit den 
Sleep-Modes.

AVR + NRF24-Modul + Temperatur+Luftfeuchte-Sensoren laufen problemlos an 
einer CR3032-Knopfzelle für mehrere Jahre, obwohl sie minütlich 
Messwerte erfassen und senden.

Matthias S. schrieb:
> Den Sender speist du aus einem Portpin

ist, zumindest wenn man regelmäßig senden will, nicht optimal. Den NRF24 
kann man auch per Software in den Sleep schicken, und muss dann nicht 
jedesmal die komplette Initialisierung durchlaufen.

: Bearbeitet durch User
von Keks F. (keksliebhaber)


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Εrnst B. schrieb:
> NRF24-Modul

Oh wow, danke. Gleich mal gespeichert.
SMD Version auf Ali 2€ pro Stück inklusive Versand.
Werde wohl von 433MHz Modulen umsteigen.
Komme ich bei den Aliteilen auch auf die 0.9µA oder sind das Kopien mit 
sch... Werten?
Wie sieht es da aus mit Schirmung der Platine?
Deine Erfahrungen zur Reichweite?

: Bearbeitet durch User
von Lutz R. (Firma: selbstständig) (lutz100)


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Εrnst B. schrieb:
> Nimm einfach einen nackten Atmega328, und beschäftige dich mit den
> Sleep-Modes.

Wie schnell ist den ein nackter ATmega voll da und sendet ? Da habe ich 
leider (noch) keine Ahnung

von Rahul D. (rahul)


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Lutz R. schrieb:
> Wie schnell ist den ein nackter ATmega voll da und sendet ? Da habe ich
> leider (noch) keine Ahnung

sehr schnell...
Der muss doch nur ein paar GPIOs konfirgurieren und vielleicht noch die 
eine andere Schnittstelle oder einen Timer.
Das merkst du gar nicht, solange da nicht ein Bootloader oder 
dergleichen Sekunden lang auf eine Anfrage wartet.

von Lutz R. (Firma: selbstständig) (lutz100)


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Rahul D. schrieb:
> solange da nicht ein Bootloader oder
> dergleichen Sekunden lang auf eine Anfrage wartet.

Aha....deswegen ist der Arduino so langsam... Danke

von Εrnst B. (ernst)


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Keks F. schrieb:
> Komme ich bei den Aliteilen auch auf die 0.9µA oder sind das Kopien mit
> sch... Werten?

Bislang: Ja. Kann natürlich Glück-Abhängig sein, welche Fakes man 
erwischt.
Und: Hab einen versehentlich einmal kurz mit 5V bespaßt (aus dem ISP), 
hat überlebt, aber die Ruhestromaufnahme war nachher wesentlich höher.

Lutz R. schrieb:
> Wie schnell ist den ein nackter ATmega voll da und sendet

Aus dem Sleep? Sehr flott. Interner RC-Oszillator, minimale 
Start-Up-Time in den Fuses, 32kHz-Uhrenquarz zum Wecken aus dem Sleep.
(Oder WDT für den Wakeup, ist ungenauer, braucht mehr Strom, spart den 
Quarz)

Keks F. schrieb:
> Wie sieht es da aus mit Schirmung der Platine?
Da fehlen mir die Messmittel.
> Deine Erfahrungen zur Reichweite?
Nie wirklich getestet. Mir reicht sie, deckt meine ganze Wohnung ab, 
aber das heißt nicht viel.

von Keks F. (keksliebhaber)


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Εrnst B. schrieb:
> Bislang: Ja. Kann natürlich Glück-Abhängig sein, welche Fakes man
> erwischt.

Ich finde überhaupt keine Originalen.
Könntest du mir deine Fake-Quelle nennen? Gerne per PN.

Εrnst B. schrieb:
> Und: Hab einen versehentlich einmal kurz mit 5V bespaßt (aus dem ISP),
> hat überlebt, aber die Ruhestromaufnahme war nachher wesentlich höher.

Ja, wer hat es denn nicht. Ich hasse es. Jedes Mal Angst davor, wenn man 
ein Board flashen/debuggen will, mit einer Komponente, die nur bis 3.3V 
oder 3.6V mag.

Εrnst B. schrieb:
> Da fehlen mir die Messmittel.

Ich meinte, weil ich letzte Nacht gelesen hatte, dass jemand keine 
Funktion der Module hatte, es sei denn er schirmte sie ab.

Εrnst B. schrieb:
> Nie wirklich getestet. Mir reicht sie, deckt meine ganze Wohnung ab,
> aber das heißt nicht viel.

Das würde mich tatsächlich interessieren. Würde gerne Wetterstationen im 
Haus und draußen damit ausstatten. Wenn du das testen könntest, oder 
mehr weißt, gerne mehr.

Wie sieht es da aus mit Störungen von WLAN und DECT?

Vielen Dank nochmal und liebe Grüße vom Keksliebhaber.

von Εrnst B. (ernst)


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Keks F. schrieb:
> Könntest du mir deine Fake-Quelle nennen? Gerne per PN.

ich hatte SMD-Variante, und die mit Antenne für die Zentrale von hier:
https://www.aliexpress.com/item/1005001621991136.html

Vorsicht: die Pin-Nummern stimmen bei den Varianten nicht überein, 
deswegen hat mein SMD-Footprint eine Pinreihenfolge 2,1,3,4...

Keks F. schrieb:
> Wenn du das testen könntest, oder
> mehr weißt, gerne mehr.

Kann die Reichweite bei Gelegenheit mal testen.

Keks F. schrieb:
> Wie sieht es da aus mit Störungen von WLAN und DECT?

Psst, nicht verraten: ich hab einen Channel knapp oberhalb des 
WLan-ISM-Bandes gewählt.

: Bearbeitet durch User
von Keks F. (keksliebhaber)


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Vielen Dank!

Ja, das war auch meine Quelle.
Kannst mir das Reichweitenupdate geben wenn/wann du magst.
Sind die Maße von 12*18mm, die ich online gefunden habe, korrekt?

Ich werde nichts weitersagen.

Grüße

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