Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie µC vorwarnen bei Netzausfall?


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von Jens M. (schuchkleisser)


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Hallo,
angenommen ich würde mir eine Schaltung mit einem µC bauen wollen, die 
regelmäßig auf einen "Massenspeicher" schreibt, evtl. ein NVRAM, FERAM 
oder eine µSD-Karte. Schreibzyklen sind jetzt nicht das Problem, aber es 
sind viele.

Die Platine soll mit einem Schaltnetzteilmodul von Meanwell, Recom o.ä. 
versorgt werden, weil Trafos doof sind: zu schwer & zu groß.

Ich brauche auch keine höhere Spannung, 5 oder gar 3,3V reichen aus 
sofern es ein NT gibt das 3,3V kann. Es gibt leistungsmäßig auf jeden 
Fall passendes, das ist schon getestet.

Eine zweite Versorgungsspannung liegt nicht vor, das neue Dings möchte 
ich in ein vorhandenes Bums einbauen, das nur 230V hat, die würde ich 
einfach abzweigen und fertig.

Dummerweise kann dem Originalgerät jederzeit der Strom abgedreht werden, 
so das meine Zusatzmaschine damit klarkommen muss. Der Schalter ist 
extern und die Bedienung kann und möchte ich nicht ändern. 
"Runterfahren"-Knopf-einbauen geht also nicht.
Das Risiko ist ja das ausgerechnet während eines Schreibvorgangs der 
Strom zuende ist und im besten Fall sind dann nur die Daten korrupt, was 
schon ärgerlich genug wäre.

Wie macht man das heutzutage?
Früher™ hatte man einen Abgriff nach dem Gleichrichter, getrennt vom 
Stützelko durch eine Diode, und wenn der Pegel versackt ist wusste der 
Controller: Aufpassen, gleich ist Ende und konnte mit der Energie des 
Elkos noch eben alles in Sicherheit bringen. Das war so vor 20 Jahren 
oder so, und ich hab sogar noch Basteleien zuhause die das so machen und 
es funzt immer noch.
Heute hab ich vergossene 5V und kein Signal "Power good". Oder gibt es 
Module für Leiterplatte die das ausgeben können? Ich hab nix gefunden, 
aber vielleicht bin ich ja auch nur blind...

Danke für Ideen...

von Frank K. (fchk)


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Du könntest die 50/60Hz Netzfrequenz mit einem Nulldurchgangsdetektor 
überwachen. Wenn der nächste Nulldurchgang überfällig ist, weißt Du, 
dass es Zeit ist.

fchk

von Peter N. (alv)


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Du koppelst den Pufferelko (der den µC versorgt) per Diode von der 
Spannungsversorgung ab.
Wenn nun die Spannungsversorgung zusammenbricht, bekommt der µC das per 
Portbit mit, während er durch den Elko noch versorgt wird.

von Johannes M. (johannesm)


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Für eine EEPROM artige Anwendung könntest du z.B. EERAM von Microchip 
verwenden. Habe ich selber schon in Entwicklungen verwendet und mit 
richtiger Auslegung des Stützkondensators ist das auch stabil im Betrieb 
bzw. bei Spannungsausfall.
Ansonsten Stichwort Brown-Out-Detection könnte dir weiterhelfen.

: Bearbeitet durch User
von Émile (Gast)


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Johannes M. schrieb:
> EERAM von Microchip

Die sind schick, aber abgekündigt:

> Status: Not Recommended for new designs.
> This product is no longer available. Please see EOL PCN# CAAN-21DKPT068

https://www.microchip.com/en-us/product/48LM01

von Jens M. (schuchkleisser)


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Frank K. schrieb:
> Du könntest die 50/60Hz Netzfrequenz mit einem Nulldurchgangsdetektor
> überwachen.

Da müsste ich ja mit meiner µC-Schaltung an die Netzseite fassen. :(
Weißt du einen Optokoppler, der das einfach und lange mitmacht?
Also wenig Teile, wenig Verlustleistung, lange Lebensdauer, Sicher?

Peter N. schrieb:
> Du koppelst den Pufferelko (der den µC versorgt) per Diode von der
> Spannungsversorgung ab.

Das wäre wie früher.
Blöd nur das ich eigentlich vorhatte, direkt 5V aus dem NT zu bekommen 
(oder gar nur 3,3), da ist nicht viel Luft. Die Diode nimmt nochmal was 
ab so das noch weniger Reserve bleibt. Da müsste ich dann ein 12V-NT 
nutzen und einen Spannungsregler verbauen. Platz und Aufwand...

Johannes M. schrieb:
> Habe ich selber schon in Entwicklungen verwendet und mit
> richtiger Auslegung des Stützkondensators ist das auch stabil im Betrieb
> bzw. bei Spannungsausfall.

Naja, so oder so egal wie schnell oder wenig ich schreibe, ich würde es 
immer irgendwann hinbekommen genau im Schreibmoment abzuschalten. Außer 
bei einer Vorwarnlösung wie oben von Peter und Frank beschrieben.

Johannes M. schrieb:
> Ansonsten Stichwort Brown-Out-Detection könnte dir weiterhelfen.

Der Brownout würde doch einen Reset machen? (AVR und PIC machen das 
jedenfalls so...) Damit hätte ich zwar einen sicheren Betriebszustand, 
aber eben auch einen unkontrollierten Schreibabbruch.
Für eine Vorwarnung (gesetzt den Fall der BOD würde nur einen Int 
auslösen) ist bei 5V System und 5V NT nicht genug Luft. Bei 3,3V noch 
weniger.

: Bearbeitet durch User
von Johannes M. (johannesm)


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Émile schrieb:
> Die sind schick, aber abgekündigt:

Danke für den Hinweis, wenn ich das richtig sehe sind wohl die SPI 
Varianten abgekündigt. Die mit I2C Schnittstelle scheinen noch ganz 
normal in Produktion zu sein.
https://www.microchip.com/en-us/product/47C16

von Sebastian (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Du könntest die 50/60Hz Netzfrequenz mit einem Nulldurchgangsdetektor
>> überwachen.
>
> Da müsste ich ja mit meiner µC-Schaltung an die Netzseite fassen. :(
> Weißt du einen Optokoppler, der das einfach und lange mitmacht?
> Peter N. schrieb:
>> Du koppelst den Pufferelko (der den µC versorgt) per Diode von der
>> Spannungsversorgung ab.
>
> Das wäre wie früher.
> Blöd nur das ich eigentlich vorhatte, direkt 5V aus dem NT zu bekommen
> (oder gar nur 3,3), da ist nicht viel Luft. Die Diode nimmt nochmal was
> ab so das noch weniger Reserve bleibt. Da müsste ich dann ein 12V-NT
> nutzen und einen Spannungsregler verbauen. Platz und Aufwand...

Wenn die Schaltung nicht allzu viel Strom benötigt (und im Alarmfall 
kann ja alles unnötige abschaltbar sein) sollte die Diode dich nur so 
0.3V kosten. Dann hast du von 4.7V bis BOD bei 2.7V Zeit. Wird dir dafür 
der Elko zu gross?

LG, Sebastian

von Wolfgang (Gast)


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Peter N. schrieb:
> Du koppelst den Pufferelko (der den µC versorgt) per Diode von der
> Spannungsversorgung ab.
> Wenn nun die Spannungsversorgung zusammenbricht, bekommt der µC das per
> Portbit mit, während er durch den Elko noch versorgt wird.

Dazu muss der µC und das Drumrum mit einem weiten 
Versorgungsspannungsbereich auskommen. Ein Elko funktioniert als 
Pufferspeicher nur effektiv, wenn die Spannung über einen möglichst 
weiten Bereich absinken darf.

Besser:
12V oder 24V Versorgung, Entkopplungsdiode, Elko, Step-Down auf 
µC-Spannung. Vor der Entkopplungsdiode kann man zur Spannungsüberwachung 
die schnell einbrechende Spannung abgreifen (oder natürlich am 
Netzeingang).
Ob ein Elko oder doch besser eine USV mit Akku, hängt vom Energiebedarf 
für einen Herunterfahrvorgang ab.

von Peter N. (alv)


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Wolfgang schrieb:
> Dazu muss der µC und das Drumrum mit einem weiten
> Versorgungsspannungsbereich auskommen. Ein Elko funktioniert als
> Pufferspeicher nur effektiv, wenn die Spannung über einen möglichst
> weiten Bereich absinken darf.

Hängt von der Kapazität des Elkos (GoldCap) ab, und der soll ja nur µC 
und das allernötigste Drumrum solange versorgen, bis alle nötigen 
Schreibvorgänge beendet sind.

Statt Elko könnt man auch einen Akku oder Batterie verwenden...

Beitrag #7270354 wurde vom Autor gelöscht.
von Stefan F. (stefanus)


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Jens M. schrieb:
> Weißt du einen Optokoppler, der das einfach und lange mitmacht?

Eigentlich so gut wie jeder. Der VDE verlangt allerdings eine Isolation 
auf 2500V bei Geräten mit Steckern, sonst 4000V. Das ist das 
Hauptkriterium, auf das du achten solltest.

Es gibt Optokoppler für Wechselspannung, die haben zwei anti-parallel 
geschaltete LEDs im Eingang.

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Jens M. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Du könntest die 50/60Hz Netzfrequenz mit einem Nulldurchgangsdetektor
>> überwachen.
>
> Da müsste ich ja mit meiner µC-Schaltung an die Netzseite fassen. :(
> Weißt du einen Optokoppler, der das einfach und lange mitmacht?
> Also wenig Teile, wenig Verlustleistung, lange Lebensdauer, Sicher?

Sowas z.B.
https://www.vishay.com/docs/83722/sfh628a.pdf

Du willst AC Input haben, damit Du jeden Nulldurchgang bekommst.

Auf >8mm Kriechstrecke zwischen Netz und Schutzkleinspannung achten. 
Passendes Package wählen.

Spannungsfestigkeit der Vorwiderstände beachten. Besser mehrere kleinere 
Vorwiderstände in Serie verwenden.

fchk

von PC-Freak (Gast)


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Was hälst Du von einer USV?

von Harald A. (embedded)


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Wieviel Daten sind es denn? Durch geschickte doppelte Speicherung kann 
man erreichen, das mindestens eine Datei (oder Speicherblock) gültig 
ist. Im Höchstfall geht dann die letzte Änderung verloren. Beide Dateien 
werden beim Start anhand einer Prüfsumme kontrolliert, eine evtl. 
defekte Datei wird repariert bevor irgendetwas anderes gemacht wird. 
Allerdings gibt gerade bei einer SD-Karte durch das in die SD-Karte 
verlagerte Speichermanagement so einiges zu beachten. Bei Verwendung 
eines Dateisystems muss natürlich auch sichergestellt sein, dass dieses 
nicht durch einen Spannungsausfall abgeschossen werden kann.

von Wolfgang (Gast)


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Peter N. schrieb:
> Hängt von der Kapazität des Elkos (GoldCap) ab, und der soll ja nur µC
> und das allernötigste Drumrum solange versorgen

Deshalb gilt trotzdem, dass ein Kondensator nicht in der Lage ist, 
Ladung zu liefern, ohne dass die Spannung entsprechend abnimmt. Je 
kleiner der für die Versorgung nutzbare Spannungsbereich ist, umso 
größer ist der unnutzbare Teil der gespeicherten Ladung. (-> Fehldesign)

von Paul (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Das Risiko ist ja das ausgerechnet während eines Schreibvorgangs der
> Strom zuende ist und im besten Fall sind dann nur die Daten korrupt, was
> schon ärgerlich genug wäre.

Mach den Elko doch einfach so groß das der Schreibvorgang Zeit und 
Energiemäßig sicher abgeschlossen werden kann, zur Sicherheit mit Faktor 
2-3.
Das Ding läuft, einer dreht den Strom ab --> alle alten Daten sicher
Das Ding läuft, schreibt gerade Messdaten, einer dreht den Strom ab --> 
Schreibvorgang wird beendet mit Energie aus dem Elko und dann kommt der 
Brownout. Wenn der Saft wiederkommt schreibst du noch in die 
Initialisierung deines Controllers, dass der Saft weg war und er neu 
gestartet hat. Noch ne RTC dazu und du weißt sogar wann es war.
Oder versteh ich das Problem einfach nicht, was hier gesucht wird?

VG Paul

von Harald A. (embedded)


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Wolfgang schrieb:
> Peter N. schrieb:
>> Hängt von der Kapazität des Elkos (GoldCap) ab, und der soll ja nur µC
>> und das allernötigste Drumrum solange versorgen
>
> Deshalb gilt trotzdem, dass ein Kondensator nicht in der Lage ist,
> Ladung zu liefern, ohne dass die Spannung entsprechend abnimmt.

Selbst ein Elko, meinetwegen auch Goldcap, hat ja eh schon (im Vergleich 
mit einem Akku) eine sehr bescheidene Ladung. Die wird noch sehr viel 
bescheidener, wenn man mal die Formel mit Start- und Endspannung 
anwendet. Man könnte einen Elko auf eine sehr viel höhere Spannung 
bringen, damit man dennüberhaupt etwas sinnvoll nutzen kann.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Sebastian schrieb:
> Wenn die Schaltung nicht allzu viel Strom benötigt (und im Alarmfall
> kann ja alles unnötige abschaltbar sein) sollte die Diode dich nur so
> 0.3V kosten. Dann hast du von 4.7V bis BOD bei 2.7V Zeit. Wird dir dafür
> der Elko zu gross?

Einer der Chips hat 4,5V minimum, oder als 3,3V-Alternative 2,7. Nicht 
viel Luft...

Wolfgang schrieb:
> 12V oder 24V Versorgung, Entkopplungsdiode, Elko, Step-Down auf
> µC-Spannung.

Das würde ich des Aufwands wegen vermeiden wollen, aber ich ahne das es 
nicht anders geht.

Wolfgang schrieb:
> Ob ein Elko oder doch besser eine USV mit Akku, hängt vom Energiebedarf
> für einen Herunterfahrvorgang ab.

Naja, Kirche im Dorf und so. Eben schnell ein paar zig oder -hundert 
Byte wegsichern sollte weniger als ne Sekunde dauern. Eher ne Halbe oder 
noch weniger.

Stefan F. schrieb:
> Der VDE verlangt allerdings eine Isolation
> auf 2500V bei Geräten mit Steckern, sonst 4000V. Das ist das
> Hauptkriterium, auf das du achten solltest.
>
> Es gibt Optokoppler für Wechselspannung, die haben zwei anti-parallel
> geschaltete LEDs im Eingang.

Das ist mir schon klar, nur: ich komme jetzt in einem vergleichbaren 
Projekt mit weniger als 0,5W im aktiven Zustand aus. Wenn ich einen OK 
mitbetreibe, nimmt der alleine ja schon deutlich Leistung aus dem Netz, 
Keine Ahnung wie viel, aber sicher so das man das signifikant merkt.
20% von 0,5W sind nur 0,1W (also ca. eine kWh im Jahr) aber eben 20%. 
Wenn ich die vermeiden könnte würd ich das tun.
Ähnliches gilt für die Lösung mit dem zweiten Wandler...

Frank K. schrieb:
> https://www.vishay.com/docs/83722/sfh628a.pdf

Mal eben zum Verständnis:
IF 0,5mA, min CTR 32% heißt das ich am uC maximal 160uA ziehen kann, 
also Pullup von mindestens 33k bei 5V? Welche Vorwiderstände für die 
LED? Insgesamt so 470k?

PC-Freak schrieb:
> Was hälst Du von einer USV?

Geht nicht.
Das Gerät das ich pimpen will hat einen externen Netzschalter (der Raum 
wird quasi komplett Stromlos gemacht wenn nicht genutzt) und zusätzlich 
einen lokalen Schalter.
Platz ist nicht viel da, aber wie oben geschrieben reicht eine Sekunde 
oder weniger.

Harald A. schrieb:
> Bei Verwendung
> eines Dateisystems muss natürlich auch sichergestellt sein, dass dieses
> nicht durch einen Spannungsausfall abgeschossen werden kann.

In einem EEProm o.ä. könnte deine Idee mit dem Doppelpuffer gehen, 
obwohl ich mir vorstellen könnte das auch da ein amoklaufender 
Schreibvorgang den anderen Speicherblock ebenfalls killt (z.B. wegen 
falsch übertragener Adressbits) und dann wär das alles sinnlos.
Aber da ich so schon auf 500kByte käme wenn ich Zeitraum und Datengröße 
erwünsche, wären das eine Menge Chips.
Ist halt pro Vorgang nur wenig an Daten, aber eben oft.
Außerdem will ich das ja nicht nur aufzeichnen sondern auch auslesen, da 
wäre SD dann geiler.
Aber wenn da sowas passiert ist die Karte sofort im Eimer... Kennt man 
ja von Fotoapparaten usw.: Einschalten, Karte rausrupfen, in den PC 
stecken, "dieser Datenträger muss formatiert..."

von Wolfgang (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Das würde ich des Aufwands wegen vermeiden wollen, aber ich ahne das es
> nicht anders geht.

Solange du nicht mit irgendwelchen Fakten zur erforderlichen Energie für 
den Speichervorgang und Spannungstoleranzen deiner Komponenten rüber 
kommst, kann man da vortrefflich spekulieren.

von oszi40 (Gast)


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Harald A. schrieb:
> Durch geschickte doppelte Speicherung kann
> man erreichen, das mindestens eine Datei (oder Speicherblock) gültig
> ist.

Das ist auf jeden Fall nützlich, da man nie weiß, ob die Zeit reicht 
um alles sauber zu speichern. Der User muß etwas merken, wenn der 
Ersatzspeicher beim Neustart benutzt wird. Sonst ist beim nächsten 
Aussetzer der auch noch fehlerhaft. Ein Journaling Filesystem ist auch 
schön.

Ansonsten z.B. 2 Netzteile benutzen: Eins mit großem Elko zur Speisung 
und eins mit Trafo und Wechselspannung, die man flink auswerten kann.

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


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Stefan F. schrieb:
> Es gibt Optokoppler für Wechselspannung, die haben zwei anti-parallel
> geschaltete LEDs im Eingang.
Zur Erkennung, ob sich auf der Wechselspannungsseite noch was wechselt, 
reicht auch die Erkennung einer einzigen Halbwellenpolarität. Und das 
SNT hat dann ja noch einen Zwischenkreiselko, der ein paar ms Pufferzeit 
hergibt.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Wolfgang schrieb:
> Solange du nicht mit irgendwelchen Fakten zur erforderlichen Energie für
> den Speichervorgang und Spannungstoleranzen deiner Komponenten rüber
> kommst, kann man da vortrefflich spekulieren.

Es gibt ja noch nix, ich überlege ja wie ich es am besten mache.
Aus einer technisch ähnlichen Bastelei kann ich sagen:
-5V Nennspannung +-10%
-4,5V Mindestspannung nach DaBla (abs Max eines ICs)
-knapp 100mA Spitze
-ca. 50mA "Notstrom" wenn außer Speichern alles schläft
-Schreibvorgangsdauer kann ich nur schätzen, angenommen 250ms.

von Harald A. (embedded)


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Bzgl. falscher Adressbits: einem erratisch agierenden uC kann man 
mittels Voltage Supervisory vorbeugen, da passiert nichts. Karten, die 
plötzlich neu formatiert werden müssen, sind i.d.R. FAT-formatiert. 
Müsste man ein besseres Format vorhalten. Kaputt gehen SD, wenn die aus 
schrottiger Quelle stammen, Intenso und so Kram.
„Viele Daten“ kann man auch mit einem Doppelpufferkonzept umsetzen. Man 
muss eben nicht eine Datei sondern kleinere Dateien schreiben. Die 
Sicherungsdatei der vorhergehenden Datei könnte man löschen, wenn diese 
endgültig abgeschlossen ist.
Nützt natürlich alles nichts, wenn das Dateisystem nicht 
nullspannungssicher ist. Aber da gibt es ja was.

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


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Jens M. schrieb:
> oder eine µSD-Karte.
Mein Tipps: schreib microSD, dann musst du nicht hinterher die ganze 
Doku nochmal durcharbeiten.
* https://de.m.wikipedia.org/wiki/MicroSD

Und nimm Karten von Speicherherstellern (Samsung, Kioxia,...). Mit den 
Consumer-Karten von Verbatim, Intenso usw. wirst du nicht lange Freude 
haben.

von Frank K. (fchk)


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Jens M. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> https://www.vishay.com/docs/83722/sfh628a.pdf
>
> Mal eben zum Verständnis:
> IF 0,5mA, min CTR 32% heißt das ich am uC maximal 160uA ziehen kann,
> also Pullup von mindestens 33k bei 5V? Welche Vorwiderstände für die
> LED? Insgesamt so 470k?

Du darfst nur Option 6, 7 oder 8 nehmen (sonst kommst Du mit den min 8mm 
Kriechstrecke nicht hin), und da ist der minimale CTR 63, 100 oder 160 
je nach Typ.

Zum Vorwiderstand: drei 150k sollten passen. Eventuell 130k, wenn der 
Ausgangsstrom knapp wird.

> In einem EEProm o.ä. könnte deine Idee mit dem Doppelpuffer gehen,
> obwohl ich mir vorstellen könnte das auch da ein amoklaufender
> Schreibvorgang den anderen Speicherblock ebenfalls killt (z.B. wegen
> falsch übertragener Adressbits) und dann wär das alles sinnlos.
> Aber da ich so schon auf 500kByte käme wenn ich Zeitraum und Datengröße
> erwünsche, wären das eine Menge Chips.

Dann halt kein EEPROM, sondern beispielsweise 4* 23LCV1024 (128kByte) 
SPI-SRAMs mit extra Batteriepufferung. Wenn die Teile auf VBat 
umschalten, werden die read-only, und dann ist das der Inhalt sicher. 
Und das Schreiben geht VIEL schneller als in ein EEPROM, und die Gefahr, 
dass da was passiert, ist viel geringer.

https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/MPD/ProductDocuments/DataSheets/23LCV1024-1Mbit-SPI-Serial-SRAM-with-Battery-Backup-and-SDI-Interface-20005156B.pdf

fchk

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


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von Wolfgang (Gast)


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Jens M. schrieb:
> -knapp 100mA Spitze
> -ca. 50mA "Notstrom" wenn außer Speichern alles schläft

Spitzenstrom ist völlig egal. Relevant ist, wie hoch nach 
Netzspannungsunterbrechung der mittlere Strom ist, bis auf 
Notspeicherbetrieb umgeschaltet wird. Die 50mA für Speicherbetreib sind 
doch schon mal etwas greifbarer.

> -5V Nennspannung +-10%
> -4,5V Mindestspannung nach DaBla (abs Max eines ICs)

Damit hast du im Worst-Case einen Bereich von 0.0V, den du für die 
Entladung eines Pufferkondensators auf 5V-Niveau nutzen kannst - also 
nichts.
Und selbst mit 5V ließe sich nur 10% der Ladung eines Pufferkondensators 
nutzen.

von Gerhard O. (gerhard_)


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I2C/SPI FRAM Speicher haben gleiche READ/WRITE Latenzen. Sie sind also 
den EEPROMS diesbezüglich beträchtlich überlegen.

Wenn man einen Schaltregler mit höherer Eingangsspannung vorsieht, kann 
man den weiten Eingangsspannungspielraum ausnützen. Viele Schaltregler 
funktionieren bis unter 8V herunter. Bei 12-32V Eingangsspannung wird 
die noch vorhanden Elko-Energie daher wesentlich besser ausgenützt. Dann 
kommt noch dazu, dass zumindest gewisse Typen nicht bei Unterspannung 
plötzlich abschalten und den nutzbaren Spannungsbereich noch etwas 
verlängern. Allerdings sollte der Brownout-Detektor im uC schon 
eingeschaltet sein um ein mögliches Amoklaufen des uC bei Unterspannung 
zu verhindern.

Wenn der uC dann noch regelmäßig die vorhandene Eingangsspannung zum 
Schaltregler misst, kann der uC noch rechtzeitig die SD-Karte sichern, 
falls es knapp wird.

Wenn ein Trafonetzteil verwendet wird, lässt sich Netzspannung vor dem 
Gleichrichter bequem und von der Netzseite getrennt ohne O.C. erfassen. 
Gut, man wird wahrscheinlich aus Gründen der Leistungsbilanz natürlich 
einen SMPS Typ verwenden wollen. Dann muss man halt was dementsprechend 
etwas Funktionsgerechtes einbauen.

von Sebastian (Gast)


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Jens M. schrieb:
> 5V Nennspannung +-10%
> -4,5V Mindestspannung nach DaBla (abs Max eines ICs)
> -knapp 100mA Spitze
> -ca. 50mA "Notstrom" wenn außer Speichern alles schläft
> -Schreibvorgangsdauer kann ich nur schätzen, angenommen 250ms.

Also 4700uF*1.4V (von 4.7V runter auf 3.3V) sind 6mA*s, also 24mA für 
250ms. Drei solcher Elkos würden also reichen (wenn meine Rechnung 
stimmt). Aber: Bei manchen SD-Karten kommt es von Zeit zu Zeit zu 
internen Vorgängen die Zeit kosten. Erzeug also lieber mal ein 
Histogramm deiner Schreibzeiten und schau dir die Ausreisser an.

LG, Sebastian

von Grummler (Gast)


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Jens M. schrieb:

> Wie macht man das heutzutage?

Mit eine Weitbereichsnetzteil (90V - 264V) , das einen
ausreichend großen Zwischenkreiselko hat.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Peter N. schrieb:
>Statt Elko könnt man auch einen Akku oder Batterie verwenden...

Das ist die einzig sinnvollste Lösung für dieses Problem.
Zum Beispiel könnte man so eine 3V Knopfzelle, wie sie
jeder Computer für die Uhr und Bios-Speicher hat,
dafür verwenden. Diese Spannung wird dem µC über eine
Diode zugeführt, damit nicht diese nichtladbare Knopfzelle
"geladen" wird. Der µC kann sich ja dann selbst ausschalten
oder in den Schlafmodus versetzen wenn er mit der Arbeit
fertig ist, damit die Knopfzelle nicht entladen wird.
Damit hat man dann im Prinzip eine USV.

von noreply@noreply.com (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Die Platine soll mit einem Schaltnetzteilmodul von Meanwell, Recom o.ä.
> versorgt werden, weil Trafos doof sind: zu schwer & zu groß.

Schon mal getestet, wie viel Energie das gewünschte Schaltnetzteil nach 
Netzausfall noch liefern kann? Das müßte doch fürstlich sein.

von noreply@noreply.com (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Solange du nicht mit irgendwelchen Fakten zur erforderlichen Energie für
>> den Speichervorgang und Spannungstoleranzen deiner Komponenten rüber
>> kommst, kann man da vortrefflich spekulieren.
>
> Es gibt ja noch nix, ich überlege ja wie ich es am besten mache.
> Aus einer technisch ähnlichen Bastelei kann ich sagen:
> -5V Nennspannung +-10%
> -4,5V Mindestspannung nach DaBla (abs Max eines ICs)
> -knapp 100mA Spitze
> -ca. 50mA "Notstrom" wenn außer Speichern alles schläft
> -Schreibvorgangsdauer kann ich nur schätzen, angenommen 250ms.

Sorry. aber da müssen noch viele Hausaufgaben gemacht werden.

von Wolfgang (Gast)


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Sebastian schrieb:
> (von 4.7V runter auf 3.3V)

Von 3.3V lese ich da nichts

Jens M. schrieb:
> -5V Nennspannung +-10%
> -4,5V Mindestspannung nach DaBla (abs Max eines ICs)

von Michael B. (laberkopp)


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Jens M. schrieb:
> Wie macht man das heutzutage?

Relevant ist vor allem Flash auf der SD Karte, die anderen von dir 
genannten Speichermedien sind eher schnell.

Die Bauteile haben eine Spannungstoleranz, eine übliche 3.3V SD-Karte

https://www.kingston.com/datasheets/SDCIT-specsheet-64gb_de.pdf

Energiedaten Betriebsspannung : 2,7 V bis 3,6 V (Speicherbetrieb)

Dann gibt es eine Bearbeitungszeit zum schreiben von Daten. Meist 
maximal 50ms und normalerweise 10ms.

Und einen Strombedarf in der Zeit, maximal 250mA.

Wenn nun deine 3.3V (+/-5%, also 3.15 bis 3.45V) vor Beginn des 
Schreibkommandos noch über 3.15V lagen, dann dürfen sie in den 50ms nur 
nicht unter 2.7V fallen, macht bei 250mA gut 25000uF.

Leichter geht es wenn die 3.3V aus 5V per Spannungsregler gewonnen 
werden, vorher zumindest 4.6V überschritten haben und nicht unter 2.95V 
sinken dürfen (0.25V dropout). Dann reichen 8200uF.

Noch leichter geht es natürlich, wenn man die 230V erfasst: Liegen sie 
an, haben die meisten Netzteile deutlich mehr als 50ms Stützungszeit.

Der Rest ist Software: Man schreibt Blöcke bis alle Daten vorhanden 
sind, und nur der letzte Schreibzugriff klinkt diese Daten in die 
Struktur des SD-Karte ein. So macht es nichts, wenn vorher der Strom weg 
war, die letzten Daten sind nur nicht sichtbar, so als ob der Strom 
1/100 Sekunde früher weg gewesen wäre. Aber nichts ist korrupt.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Wolfgang schrieb:
> Damit hast du im Worst-Case einen Bereich von 0.0V, den du für die
> Entladung eines Pufferkondensators auf 5V-Niveau nutzen kannst - also
> nichts.
> Und selbst mit 5V ließe sich nur 10% der Ladung eines Pufferkondensators
> nutzen.

Naja, ich denke das das NT eher an 5V ist wie an 4,5, eher sogar leicht 
drüber. Zumindest hab ich noch kein solches Dings gehabt das nicht "5," 
im Display hatte. Und mein Messgerät ist nicht das schlechteste.
Immerhin werden das nur 1 oder zwei Geräte, keine Serie.

Gerhard O. schrieb:
> I2C/SPI FRAM Speicher haben gleiche READ/WRITE Latenzen. Sie sind also
> den EEPROMS diesbezüglich beträchtlich überlegen.

Egal wie schnell und worauf ich schreibe: sofern die Schaltung zu jedem 
beliebigen Zeitpunkt ausgeschaltet werden kann, ist es möglich das es 
genau dann passiert.
Dieses Prinzip greift bei jedem Schreibvorgang egal wohin.
Es muss so oder so eine Vorwarnung geben die akut einen Schreibvorgang 
auslöst der beendet ist bevor der Brownout greift.

Sebastian schrieb:
> 4700uF*1.4V (von 4.7V runter auf 3.3V) sind 6mA*s, also 24mA für
> 250ms. Drei solcher Elkos würden also reichen (wenn meine Rechnung
> stimmt). Aber: Bei manchen SD-Karten kommt es von Zeit zu Zeit zu
> internen Vorgängen die Zeit kosten.

Da kann ich was mit anfangen, danke. Als Notpuffer könnte ich ja ein 
schnelles FRAM einbauen, das wäre kein Ding.

Grummler schrieb:
> Mit eine Weitbereichsnetzteil (90V - 264V) , das einen
> ausreichend großen Zwischenkreiselko hat.

An den komm ich nicht ran wenn ich ein fertiges Netzteil verwenden 
möchte.
Also gilt hier auch: irgendwann ist die Sekundärspannung weg. Wobei 
"irgendwann" eigentlich "jederzeit und ohne Warnung" heißt.
Es ist egal, ob es in 500ms oder 10 Minuten nach ziehen des Netzsteckers 
passiert, wenn der uC das ziehen an sich nicht mitbekommt.

Günter L. schrieb:
> Zum Beispiel könnte man so eine 3V Knopfzelle, wie sie
> jeder Computer für die Uhr und Bios-Speicher hat,
> dafür verwenden.

Lokaler Stützakku ist eine Lösung, aber wie "jeder" an Weihnachten 
feststellt sind fest eingebaute Akkus in Zeitschaltuhren extrem haltbar.

noreply@noreply.com schrieb:
> Schon mal getestet, wie viel Energie das gewünschte Schaltnetzteil nach
> Netzausfall noch liefern kann? Das müßte doch fürstlich sein.

Wenn ich ansehe wie langsam eine LED verlöscht: ja, es ist weit mehr als 
fürstlich ausreichend.
Das Problem ist das die Maschine ja nicht früh genug merkt das bald 
Schluss ist.
Wobei ich nicht verstehe warum es keine solchen Netzteile mit 
entsprechendem Signalausgang "Mains Fail" gibt... Der Netzteilcontroller 
könnte das für 3ct miterledigen.

noreply@noreply.com schrieb:
> aber da müssen noch viele Hausaufgaben gemacht werden.

Welche zum Bleistift? Lerne gerne...

Wolfgang schrieb:
> Von 3.3V lese ich da nichts

Ich könnte wie oben angedeutet mit anderen Teilen auf ein 3,3V-System 
umschwenken, aber ein 5V-NT benutzen. Dann hätte ich 4,7V am Stützelko 
(5V vom NT minus eine Diode) und "Platz" bis ca. 3,3V (zzgl. LDO-Drop) 
am Controller.
Wäre eine Doppelnetzteilstrategie, die ich gern vermeiden würde aber:

Ich seh schon, es gibt nur wenig Optionen...
a)
Ich baue eine Netzausfallerkennung, z.B. über Optokoppler der den 
Primärkreis beobachtet. Ausfall der Halbwellenpulse = Netzausfall.
Einfach, aber ein Sicherheitsproblem (Abstände, Transienten) und "viel" 
Stromverbrauch/Platz/Bauteile im Vergleich zum Rest, für wenig Funktion.
b)
Ich benutze ein NT mit höherer Spannung als das System benötigt, schalte 
einen Spanungsregler nach und beobachte den Zwischenkreis vom NT zum 
Spannungsregler.
Sicher, aber aufwändig. Das System entspricht technisch dem von früher 
bekannten.
c) Abwandlung von B
Eine wie auch immer geartete "Notstromversorgung" des Controllers und 
Speichers z.B. via Knopfzelle, Supercap, Akku oder Elko.
Da muss man halt sehen wie es mit der Lebensdauer des Speichers 
aussieht.

Danke schonmal für die Anregungen!

: Bearbeitet durch User
von Peter N. (alv)


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Jens M. schrieb:
> Wobei ich nicht verstehe warum es keine solchen Netzteile mit
> entsprechendem Signalausgang "Mains Fail" gibt... Der Netzteilcontroller
> könnte das für 3ct miterledigen.

Jedes PC-Netzteil hat ein Power_Good bzw. Power_Fail.

von Rüdiger B. (rbruns)


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Nimm für einen RPi oder Arduino einen Batterie/Akkupack, dann hast du 
keine Probleme.

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Vergiss Optokoppler. Die brauchen zuviel Strom und haben limitierte 
Lebensdauer.
Ein Netzteil moechte man oft nicht im selben Gehaeuse haben, wegen CE 
vorschriften. Ich verwende deshalb immer externe Netzteile. Das macht 
sehr vieles einfacher.
Ich speise gerne mit 12V und habe dann einen LT1777 ultra low noise 
regler fuer meinen Controller. Wenn die 12V weg gehen kann man ein 
Signal generieren.

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


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Purzel H. schrieb:
> Vergiss Optokoppler. Die brauchen zuviel Strom und haben limitierte
> Lebensdauer.
Dein Schaltregler läuft auch nicht ohne Strom: 1mA aus den 12V sind 
12mW. Plus 4,8mA aus 3,3V sind 25mW. In Summe also 37mW. So viel wie die 
OK-Lösung bei passender Auslegung auch.

> Ich verwende deshalb immer externe Netzteile. Das macht sehr vieles
> einfacher.
Du verschenkst aber eben die Energie, die im Zwischenkreiselko des SNT 
gespeichert ist.

Jens M. schrieb:
> das neue Dings möchte ich in ein vorhandenes Bums einbauen
Da ist ein externes Netzteil mit Gehäuse eher unpraktisch.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Purzel H. schrieb:
> Vergiss Optokoppler. Die brauchen zuviel Strom und haben limitierte
> Lebensdauer.

So ein Quatsch. Die halten ewig, wenn man sie mit 1mA betreibt. Und das 
reicht auch locker für eine saubere Funktion.

von Frank K. (fchk)


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Purzel H. schrieb:
> Vergiss Optokoppler. Die brauchen zuviel Strom und haben limitierte
> Lebensdauer.

In den meisten Schaltnetzteilen ist ein Optokoppler im Feedback-Zweig. 
Und wenn das Netzteil ausfällt, ist es nach meinen Beobachtungen nie der 
Optokoppler.

Kann also so schlimm nicht sein.

fchk

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


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Steve van de Grens schrieb:
> wenn man sie mit 1mA betreibt. Und das reicht auch locker für eine
> saubere Funktion.
Da reichen auch schon 100µA, wenn man welche mit anständig hohem CTR 
nimmt.

von noreply@noreply.com (Gast)


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Jens M. schrieb:
> noreply@noreply.com schrieb:
>> aber da müssen noch viele Hausaufgaben gemacht werden.

- Primärspannung
- Notwendige Sekundärspannungen
- Zeitdauer eines geordneten Shutdowns
- Parameter der Stromversorgung
  https://www.pollin.de/productdownloads/D352005D.PDF (hold up time 
80ms@230 volt and full load)

von Jens M. (schuchkleisser)


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Och joh.

- Primärspannung ist im OP angegeben.
- Sekundärspannung dito.
- Zeitdauer des Shutdowns ist noch nicht bekannt (da ich ja noch in der 
Überlegungsphase stecke) und je nach Methode evtl. auch gar nicht 
relevant, außerdem wäre sie bei jeder Methode bei der sie wichtig wäre 
anpassbar durch größere Kapazität.
- Parameter der Stromversorgung sind ebenso je nach Methode nicht 
relevant.

Lies nochmal den OP. Die Frage ist wie man ein Gerät 
stromausfalltolerant macht wenn es Werte regelmäßig in einen Speicher 
schreiben muss.

Genau so ein Modul wie du da genannt hast würde ich einsetzen wollen 
(vielleicht nicht unbedingt gleich in 5W aber du verstehst schon), aber 
auch da ist der Strom irgendwann zuende.
Da es keine Vorwarnung ausgibt, muss ich selber ein Signal bauen, und 
drölfzig Elkos an den Ausgang des Netzteils zu bauen ermöglicht mir auch 
die Daten via Fax zu verschicken wenn es sein muss: die Stützzeit des 
Netzteils ist vollkommen irrelevant. Wenn sie reicht isses gut, wenn 
nicht brauchts Elkos.
aber: evtl. gibt es Methoden, bei denen es völlig egal ist wenn im 
Speichervorgang abgebrochen wird weil die Speicher das vertragen und die 
Daten nicht korrumpiert werden können. Die oben genannte 
Doppelspeichermethode wäre so eine. Ich trau der nicht, aber evtl. hätte 
jemand gesagt "da gibt's einen Beispielcode von x, der nutzt Chips von 
y, das klappt ganz ausgezeichnet"...

Ich werde für meine 2 Basteleien aber in den sauren Appel beißen, ein 
12V-Modul nehmen, einen Komparator und einen Schaltregler nachschalten 
und bingo ausreichend Nachlaufzeit mit Frühwarnung.

von Stefan F. (stefanus)


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Jens M. schrieb:
> Da es keine Vorwarnung ausgibt, muss ich selber ein Signal bauen, und
> drölfzig Elkos an den Ausgang des Netzteils zu bauen ermöglicht mir auch
> die Daten via Fax zu verschicken wenn es sein muss

Die meisten Schaltnetzteile starten nicht, wenn sie zu sehr kapazitiv 
belastet werden. Sie interpretieren das als Kurzschluss.

von (prx) A. K. (prx)


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Jens M. schrieb:
> Die oben genannte
> Doppelspeichermethode wäre so eine. Ich trau der nicht, aber evtl. hätte
> jemand gesagt "da gibt's einen Beispielcode von x, der nutzt Chips von
> y, das klappt ganz ausgezeichnet"...

Ich hatte einen Logger zunächst mit Dataflash ausgestattet. Da aber bei 
Stromausfall (ggf durch Schalter) zu viel Historie verloren ging, weil 
das Dataflash immer erst schrieb, wenn eine Zeile voll war, hatte ich 
später ein FRAM nebengeschaltet, das bei viel geringerer Kapazität 
zusätzlich jeden Wert live schrieb. Dadurch hatte ich beides, ein kurzes 
up-to-date Protokoll und ein langes, bei dem evtl etwas fehlte.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (stefanus)


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Jens M. schrieb:
> evtl. gibt es Methoden, bei denen es völlig egal ist wenn im
> Speichervorgang abgebrochen wird weil die Speicher das vertragen und die
> Daten nicht korrumpiert werden können

Wenn du damit meinst, dass der Speichervorgang mangels 
Versorgungsspannung abbricht, muss ich dir widersprechen. Dazu 
bräuchtest du Bauteile, die ein sauber definiertes Verhalten bei 
Unterspannung haben.

Selbst wenn du solche Speicher findest, kannst du dich nicht darauf 
verlassen, dass der Mikrocontroller tut was er soll. Ich hatte mal 
einen, der in so einem Fall regelmäßig seine eigene Firmware zerstörte.

Dagegen hilft der Brown-Out Detektor, falls vorhanden.

: Bearbeitet durch User
von noreply@noreply.com (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Genau so ein Modul wie du da genannt hast würde ich einsetzen wollen
> (vielleicht nicht unbedingt gleich in 5W aber du verstehst schon), aber
> auch da ist der Strom irgendwann zuende.

Na dann nehme ich die Holzhammermethode.
- LiFePO4-Akku mit Strom/Spannungs-Überwachung und Ladeschaltung im 
Controller in Schwebeladung halten. Der Controller macht gleichzeitig 
noch BMC. Bevorzugt LiFePO4 in 320 Ah.
- Parallel dazu 2 x 3000 F Supercap mit Balancer als Sicherheitsnetz
- Das ganze mit dem STMG7xx. Der hat ganz sicher 
Unterspannungsüberwachung.
- ...

(aber du verstehst schon)

von Wolle G. (wolleg)


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Jens M. schrieb:
> Die Frage ist wie man ein Gerät
> stromausfalltolerant macht wenn es Werte regelmäßig in einen Speicher
> schreiben muss.
Was spricht dagegen, einen kleinen Li-Akku als Puffer zu verwenden?
Damit kann man rel. lange stromausfalltolerant SD-Karten betreiben. 
(eigene Erfahrung)
Vielleicht habe ich etwas überlesen?

von Jens M. (schuchkleisser)


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Stefan F. schrieb:
> Selbst wenn du solche Speicher findest, kannst du dich nicht darauf
> verlassen, dass der Mikrocontroller tut was er soll.

Ach kuck. Weiter oben steht das man das sogar mit SD-Karten machen 
kann...
Kann ich mir auch kaum vorstellen, aber nu...

Wolle G. schrieb:
> Was spricht dagegen, einen kleinen Li-Akku als Puffer zu verwenden?

Der altert und ist irgendwann auf. Viel Reserve brauchts ja auch nicht, 
ne halbe Sekunde oder so reicht. Das sollte mit einem verschleißfreien 
Elko klappen.
Muss ich wohl mal testen...

von Wolle G. (wolleg)


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Jens M. schrieb:
> Der altert und ist irgendwann auf.
Richtig.
Ich betreibe nun schon über 10 Jahre einen Datenspeicher, bei welchem 
ein NiMH-Akku als Puffer zur  Stromausfallüberbrückung verwendet wurde. 
Bisher sind noch keine Daten "verloren" gegangen.

von mIstA (Gast)


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Jens M. schrieb:
> das neue Dings möchte ich in ein vorhandenes Bums einbauen,
> das nur 230V hat, die würde ich einfach abzweigen und fertig.
> Dummerweise kann dem Originalgerät jederzeit der Strom
> abgedreht werden,

Hast Du, um das zu erkennen, schon an einen Stromwandler oder 
Stromsensor gedacht? Kommt natürlich vor allem darauf an wieviel Strom 
Dein eingeschaltetes Bums ständig fließen läßt, wie sinnvoll das wäre, 
weil nur den netzseitige Verbrauch Deines Dings allein zu erkennen wäre 
natürlich eher aufwendig.


Frank K. schrieb:
> Wenn der nächste Nulldurchgang überfällig ist, weißt Du,
> dass es Zeit ist.

Hmm… also irgendwie scheint mir ein ausbleibender Nulldurchgang eher 
ein ungeeignetes Kriterium, denn nach dem Ausschalten hat man einen 
verlässlichen, sehr ausdauernden Nulldurchgang.

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


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mIstA schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Wenn der nächste Nulldurchgang überfällig ist, weißt Du, dass es Zeit ist.
> Hmm… also irgendwie scheint mir ein ausbleibender Nulldurchgang eher ein
> ungeeignetes Kriterium, denn nach dem Ausschalten hat man einen
> verlässlichen, sehr ausdauernden Nulldurchgang.
Gemeint war wohl eher, dass man mit dem Erkennen einer beliebigen 
Änderung an diesem Pin den Zähler zurücksetzen kann. Und wenn der dann 
mal auf 35ms hochgezählt hat, sind schon 3 Habwellen verschütt gegangen, 
was auf einen badrigen Spannungsausfall hindeutet.

von Bauform B. (bauformb)


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Jens M. schrieb:
> Aber da ich so schon auf 500kByte käme wenn ich Zeitraum und Datengröße
> erwünsche, wären das eine Menge Chips.

Warum dann kein NOR-Flash? 500kB sind 4Mbit, oder? Da würde ein einziger 
Chip im SO-8 reichen. Der erste Treffer bei Digikey ist zufällig doppelt 
so groß, der AT25SF081B-SSHB-T, 45 Cent/Stück, >100'000 auf Lager.

Braucht zum Schreiben von 1 bis 256 Byte 16mA für max. 2ms, 30µA im 
Standby. Aber das Beste ist der definierte Schreibvorgang per SPI:
1
The Byte/Page Program command allows one to 256 bytes of data to
2
be programmed into previously erased memory locations.
3
4
The three address bytes and at least one complete data byte must be
5
clocked into the device before the CS pin is deasserted, and the CS
6
pin must be deasserted on even byte boundaries (multiples of eight
7
bits); otherwise, the device aborts the operation and no data is
8
programmed into the memory array.
Es gibt diverse ähnliche Chips, die doppelt so schnell oder 16MByte groß 
sind oder ein breites SO-16 oder mehr Strom brauchen, aber im Prinzip 
funktionieren alle gleich.

Mit so einem Chip sollte doch ein beliebiges 5V-Netzteil mit 3.3V-LDO 
dahinter reichen. Wenn die 5V kleiner als 4.5V sind, fängt man nicht 
mehr an zu schreiben. Der Elko muss dann die 4.5V bis 3.5V für länger 
als 2ms+Angstzuschlag überbrücken.

von Walter Stiefel (Gast)


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Servus,
hab sowas in meinem Motorrad Kettenöler auf ESP8266 Basis. Nach 
"Bordspannung Aus" läuft der ESP8266 über einen Goldcap 1f/3.3V noch gut 
3 Sekunden weiter. In dieser Zeit werden diverse Daten (ODO's, 
Zeit/Datum, 14 Setup Parameter, einige GPS Daten etc.) ins EEPROM 
geschrieben. Die Bordspannung wird über den ADC überwacht. Isoliert ist 
der Goldcap über einer Schottky Diode (wg. dem niedrigeren 
Spannungsabfall in Durchlassrichtung).
Hilft hoffentlich ein bisschen weiter.
Gruß

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