Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromaufnahme weiter senken


von Lothar K. (lothark)


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Hallo Gmeinde,

ich habe mir folgende kleine Schaltung ausgedacht. Es ist ein Counter, 
der nach Betätigen der Start-Taste, eine definierte Zeit runter zählt 
und danach abschaltet. Das geschieht, indem Port6 von LOW auf HIGH 
wechselt. Die Bauteile wurden mehr oder weniger willkürlich gewählt, da 
ich diese gerade zur Hand hatte.
Die Schaltung funktioniert soweit einwandfrei, aber die 
Ruhestromaufnahme beträgt immerhin noch 300µA.
Hat jemand eine Idee, wie man diese weiter senken kann? (Ich möchte kein 
Relais einsetzen.)

Gruß Lothar

von Cyblord -. (cyblord)


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Lothar K. schrieb:
> Die Bauteile wurden mehr oder weniger willkürlich gewählt, da
> ich diese gerade zur Hand hatte.

Verwendest du also wirklich diesen ATMega oder nicht?

> Hat jemand eine Idee, wie man diese weiter senken kann? (Ich möchte kein
> Relais einsetzen.)

Alle Sleepmodes des Atmega schon ausgenutzt?
Keinen Atmega nehmen.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Spannung zum Display abschalten?

Ansonsten schickst du hoffentlich den Controller schon in den Tiefschlaf 
und hast soweit alles an Peripherie im Controller abgeschaltet?

von Obelix X. (obelix)


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Welche Spannung liegt denn am Gate vom MOSFET im Ruhezustand an?

von Michael B. (laberkopp)


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Lothar K. schrieb:
> ich habe mir folgende kleine Schaltung ausgedacht

Die Schaltung funktioniert nicht. Die Spannung am ATMega geht nicht auf 
0V zurück. Miss halt mal nach.

Du möchtest auch nicht mehr wissen, ob der Taster erneut gedrückt wird 
wenn eingeschaltet (z.B. zum stoppen) ?

Die üblicheren Schaltungen mit ab 2.5V durchschaltendem PMOSFET
1
   +--------------------------+
2
   | AFP7401S                 |
3
   I|---1k---+----+        +-----+
4
  S|         |    |        |     |
5
   +--100k---+    |        | uC  |
6
 + |         |    >|--10k--|     |
7
Batterie  Taster E|        +-----+
8
 - |         |    | BC547     |
9
   +---------+----+-----------+
aus der Sammlung in
https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.29.1

ab 'Wenn ein uC dranhängt'. Dort auch Schaltungen um per Tadter wieder 
ausschalten zu können.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Warum legst Du den AVR nicht einfach direkt an den Akku und setzt ihn 
nur in Power-Down.
Aufwachen dann über Pin-Change Interrupt vom Taster.

Beitrag #7848035 wurde vom Autor gelöscht.
von Michael B. (laberkopp)


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Lothar K. schrieb im Beitrag #7848035:
> Die Schaltung funktioniert.

Offenkundig Altersstarrsinn. Extra dazugeschrieben wie du nachmisst dass 
sie nicht funktioniert. Lernresistent.

von Lothar K. (lothark)


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Ich hab mir schon gedacht, solche Antworten zu erhalten. (30 Sek. nach
dem Posten.)
@Michael Die Schaltung funktioniert soweit schon, Ich werde Deinen 
Ansatz dann gleich mal testen. Ich habe noch ein paar A19T zur Hand. Die 
sollten das gleiche tun.

Die Taste ist nur zum Einschalten gedcht. Mehr muss sie nicht tun.
Nach Ablauf der Zeit sperrt der Mosfet und die Schaltung schltet ab. Was
soll ich da mit einem Shlafmodus?

@Csyblord Warum sollte ich falsche Informationen posten? Das Teil
befindet sich auf einem ARDUINO MINI. Der lag noch rum.

Gruß Lothar

von Cyblord -. (cyblord)


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Lothar K. schrieb:
> @Csyblord Warum sollte ich falsche Informationen posten? Das Teil
> befindet sich auf einem ARDUINO MINI. Der lag noch rum.

Weil du explizit schreibst du hättest nur irgendwelche Bauteile genommen 
und viele Leute Zeichnen Schaltpläne mit dem was sie grade in der lib 
haben und nicht was die wirklich verwenden.

Aber bei deinem Vorgehen frage ich mich, wie du jetzt das letzte µA 
rausquetschen willst, wo du doch einfach irgendeinen Arduino nimmst. Das 
passt nicht.

Wenn es dir um eine möglichst geringe Stromaufnahme geht, dann wäre der 
1. Schritt eine Custom Hardware mit stromsparenden Bauteilen und 
allgemein wenig Bauteilen.

von Georg M. (g_m)


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(4,2V - 0,6V)/42k = 86µA

während µC im Power-down: < 1µA

von Lothar K. (lothark)


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@Michael Es ist kein Grund beleidigend zu werden. Ich weiß nicht was
https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.29.1 ENTPRELLEN 
VON TASTERN damit zu tun hat.

von Rainer W. (rawi)


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Lothar K. schrieb:
> Die Schaltung funktioniert soweit einwandfrei

Du betreibst den ATmega außerhalb der Spezifikationen.
Im ausgeschalteten Zustand ist die Spannung an D6 deutlich kleiner als 
am Gnd-Pin, falls dein Schaltbild so zu verstehen ist, dass durch 
FET/Taster Gnd geschaltet wird.

von Peter D. (peda)


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Lothar K. schrieb:
> Was
> soll ich da mit einem Shlafmodus?

Den ständigen Stromverbrauch durch die 42k und 270k vermeiden.

von Cyblord -. (cyblord)


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Und btw. der Schaltplan ist ja auch wieder gelogen, weil eben kein 
nackter Atmega sondern ein fertiges Board zum Einsatz kommt. Gerade in 
punkto Stromaufnahme ist das von erheblicher Wichtigkeit. Deshalb taugen 
mal schnell so ca. hingeschmierte Schaltpläne einfach wenig.

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


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Lothar K. schrieb:
> ich habe mir folgende kleine Schaltung ausgedacht.
Es ist eine sehr, sehr ungeschickte Idee, einem µC den GND 
wegzuschalten.

Denn alle Angaben in dessen Datenblatt beziehen sich auf diesen GND. Und 
welchen Pegel hat der GND, wenn du ihn einfach hochohmig abschaltest?

Ein Tipp: es ist nicht Vcc, denn im Handumdrehen fängt man sich da 
einen parasitären Versorungspfad ein.

von Lothar K. (lothark)


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Alles gut, danke By

von Cyblord -. (cyblord)


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Lothar K. schrieb:
> Alles gut, danke By

Zu viel korrekte und wahre Aussagen für dich? Lerne Kritik anzunehmen 
und wirst eines Tages korrekte Schaltungen entwickeln können. Mit evt. 
sogar korrekten Schaltplänen.

von Michael B. (laberkopp)


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Lothar K. schrieb:
> Ich weiß nicht was
> https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.29.1 ENTPRELLEN
> VON TASTERN damit zu tun hat.

Du hättest es

Michael B. schrieb:
> ab 'Wenn ein uC dranhängt

lesen können um zu erfahren wie man es richtig macht.

Hast du aber nicht, weil du zu faul oder zu arrogant bist.

Michael B. schrieb:
> Lernresistent

trifft also zu.

von Georg M. (g_m)


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von Cyblord -. (cyblord)


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Lothar K. schrieb:
> By

"bye" wär korrekt.

von Thorsten S. (whitejack)


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Cyblord -. schrieb:
> wär

wäre wäre korrekt.

: Bearbeitet durch User
von Cyblord -. (cyblord)


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Thorsten S. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> wär
>
> wäre wäre korrekt.

nein ich meinte "wär'"

: Bearbeitet durch User
von Thorsten S. (whitejack)


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Cyblord -. schrieb:
> nein

doch :-)

: Bearbeitet durch User
von Obelix X. (obelix)


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von Rainer W. (rawi)


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Peter D. schrieb:
> Den ständigen Stromverbrauch durch die 42k und 270k vermeiden.

Das wären nicht einmal 1/3 von den 300 µA.

von Axel G. (axelg) Benutzerseite


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Thorsten S. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> nein
>
> doch :-)

Ohh

von T. L. (lawman)


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Louis... Göttlich!

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Weil du dem AVR die Stromversorgung am GND Pin weg nimmst, liegt dieser 
nun auf ca. 4 Volt, nicht 0 Volt!

Der Eingang D6 ist über die Widerstände mit dem Minuspol der Batterie 
verbunden, also nun erheblich niedriger als GND (des Mikrocontrollers). 
Das ist unzulässig. Genau dort fließt der unerwartete Strom.

Abgesehen vom Schaltungsfehler ist sie auch vollkommen unnötig, denn ein 
AVR nimmt im Ruhezustand weniger als 1 Mikroampere auf. Man muss ihn nur 
richtig programmieren, und ein Modul verwenden, dass für diesen 
Anwendungsfall geeignet ist.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Genau dort fließt der unerwartete Strom.

Das rechne einmal vor.

Etwa 0.7V bleiben an der BE-Strecke vom BJT hängen, bleiben also maximal 
3.5V für den 42kΩ Widerstand. Ich nehme mal an, dass für den das ohmsche 
Gesetz gilt, was dann zu einem Strom von 83µA führen würde und nicht zu 
300µA.

Einen MOSFET mit der Typenbezeichnung A09T gibt es nicht. Das Datenblatt 
würde wahrscheinlich enthüllen, dass der gar nicht richtig dicht ist.

: Bearbeitet durch User
von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Rainer W. schrieb:
> Das rechne einmal vor.

Das lasse ich lieber. Ich vermute, dass der Transistor zu schwach 
angesteuert wird und daher der MOSFET nicht ganz aus schaltet. Aber das 
weiter aus zu diskutieren halte ich ohne ordentliche Messungen für 
Zeitverschwendung.

von Rainer W. (rawi)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Rainer W. schrieb:
>> Das rechne einmal vor.
>
> Das lasse ich lieber.

Aber du stimmst mir doch wohl zu, dass die 300µA nicht durch den IO-Pin 
und den 42kΩ Widerstand fließen können, so wie du geschrieben hast.

: Bearbeitet durch User
von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Rainer W. schrieb:
> Aber du stimmst mir doch wohl zu, dass die 300µA nicht durch den IO-Pin
> und den 42kΩ Widerstand fließen können.

Ja. Da sind entweder noch weitere Strompfade oder die Messung war Murks. 
Aber egal, die Schaltung kann eh nicht richtig funktionieren.

von Rainer W. (rawi)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Ja. Da sind entweder noch weitere Strompfade

Das meine ich mit "MOSFET nicht richtig dicht".

Eine einfache Messung der Spannung zwischen Gnd-Pin des µC und dem 
negativen Pol des Akkus würde schon einiges verraten. Die U_GS wäre bei 
der Gelegenheit auch gleich zu messen. Das Spannungsmessgeräte sollte 
für beide Messungen halbwegs hochohmig sein.

Die U_GS(th) des MOSFETs ist für einen Strom von 250µA angegeben.

: Bearbeitet durch User
von Uwe (uhi)


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Spannende Schaltung. Auch wenn sie "außerhalb der Spezifikation" ist, 
weil der Ground weggeschaltet wird und dann D6 das niedrigste Potential 
vom Controller hat. Macht nix, der hat (hoffe ich) Schutzdioden, und die 
(hoffe ich) können die <100µA locker verkraften.
Aber wo kommen die 300µA her? Mein Ansatz wäre: Multimeter nehmen und 
messen, welche Spannungen am Kollektor (soll: nahe 0V) und am Drain 
(Soll: >3V) stehen. Und mit dem Oszi schauen, ob die Spannungen still 
sind, oder etwas oszilliert. Allein aus der Schaltung seh ich kein 
offensichtliches Problem.

von Rainer W. (rawi)


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Georg M. schrieb:
> Das ist schon etwas anderes als der Mikrocontroller allein.

Erzähl mal genauer:
Wenn der TO ihn mit 4.2V betreibt, wird er ihn wohl kaum über den 
RAW-Eingang mit Spannung versorgen und SJ1 hoffentlich offen haben. 
Damit wäre die Power-LED ebenfalls abgeklemmt. Außer SCK, der 
hoffentlich nicht gerade als aktiver Push-Pull Ausgang oder Input-Pullup 
konfiguriert wurde, ist da nichts zu sehen, was den Arduino Pro Mini 
stromverbrauchsmäßig von einem nackten µC unterscheidet - einfach mal in 
den Schaltplan gucken.
https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino-Pro-Mini-schematic.pdf

von Lord Magnet (lord_magnet)


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Uwe schrieb:
> Aber wo kommen die 300µA her?

Er benutzt ja eben nicht den nackten AtMega sondern ein 
Entwicklungsboard. Dort liegt wohl noch ein USB2Serial Konverter rum, 
ein LDO mit Ruhestrom, oder andere Pullups/Pulldowns die er im 
Schaltplan ausgelassen hat "weil es nichts damit zu tun hat".

Edit: Rainer war schneller. Jedenfalls bringt es nichts darüber zu 
werweißen, wir haben ja noch nicht mal ein Bild vom Aufbau gesehen.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Uwe schrieb:
> Spannende Schaltung. Auch wenn sie "außerhalb der Spezifikation" ist,

Du bist milde gegenüber Murks.

Klar fliessen 65uA aus D6 in die Basis des BC547, die über den 470k 
abfliessenden 1.5uA ändern daran nichts.

Der BC547 schickt verstärkt die 66uA durch 270k, produziert dort 
Spannungsabfall und der MOSFET steuert nicht mehr ganz zu, im Gegenteil, 
eher auf.

Typischer Murks von Leuten die so ahnungslos sind dass sie nicht wissen 
dass man IC nicht Masse wegschaltet während Pins noch mit einer 
Schaltung mit Bezug auf eben jene Masse verbunden sind, weil dann Strom 
aus diesem Pin Richtung Masse fliesst.

Aber Lothar ist ja überzeugt dass er alles richtig macht und er nix mehr 
lernen muss.

von Uwe (uhi)


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Michael B. schrieb:
> Der BC547 schickt verstärkt die 66uA durch 270k, produziert dort
> Spannungsabfall und der MOSFET steuert nicht mehr ganz zu, im Gegenteil,
> eher auf.

4V/270k ist 15µA. Hat der NPN so wenig Stromverstärkung unter diesen 
Bedingungen, dass er mit 60µA Basisstrom die 15µA Kollektorstrom nicht 
aufbringen kann? Ich würde mutmaßen: Er kann das, am Kollektor liegen 
unter 0.5V, und der FET sperrt perfekt.
Aber: irgendwo ist der Fehler, also messen.

Michael B. schrieb:
> Du bist milde gegenüber Murks.

Stimmt :-) Weil mancher "Murks" ja auch einen Funken Genialität enthält.

: Bearbeitet durch User
von Uwe (uhi)


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Idee: Die 60µA laden den C, der den Controller stabilisiert, langsam 
auf. Die Spannung an der Basis sinkt. Der FET lässt die 300µA durch, das 
reicht aber nicht dass der Controller startet, und dieser 
"Schwebezustand" bleibt bestehen. Abhilfe: Parallel zum Controller 1k 
Lastwiderstand, dann ist der sauber aus, wenn er aus sein soll. Und der 
Basiswiderstand bekommt U_batt minus 0.7V, so dass der FET sauber aus 
ist.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Uwe schrieb:
> Ich würde mutmaßen: Er kann das, am Kollektor liegen
> unter 0.5V, und der FET sperrt perfekt.

Bei einer U_GS(th) zwischen 0.7 und 1.4V für I_D=250µA wäre ich mit 
einer solchen Behauptung etwas vorsichtig.

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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Jetzt ist mir aufgegangen: der ausgeschaltete Mikrocontroller soll 
diesen Zustand aktiv aufrechterhalten.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Georg M. schrieb:
> Jetzt ist mir aufgegangen: der ausgeschaltete Mikrocontroller soll
> diesen Zustand aktiv aufrechterhalten.

Damit hat sich der Lothar hinten herum durch die Brust ins eigene Auge 
gestochen.

: Bearbeitet durch User
von Uwe (uhi)


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Georg M. schrieb:
> Jetzt ist mir aufgegangen: der ausgeschaltete Mikrocontroller soll
> diesen Zustand aktiv aufrechterhalten.

"Aktiv" in dem Sinn, dass er ca. 60uA von VCC zu D6 durchleitet, ohne 
einen Ground zu sehen. Läuft damit der Quarz schon an? Wenn der 
Controller in diesem Zustand einfach "passiv" wäre (wie ein Widerstand 
zB 10kOhm), dürfte die Schaltung funktionieren. Aber es ist komplexer...

von Mark S. (voltwide)


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Der TO hat sich längst schmollend verzogen. Niemand hier mag ihm 
anerkennend auf die Schulter klopfen für seinen genialen Entwurf. Ganz 
übles Karma in diesem Forum!

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