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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik msp430f1612 & battery backup supervisor


Autor: Mathias U. (munter)
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hallo, ich bin, was die mikrocontrollersache angeht ein neuling, hoffe 
aber durch dieses forum einige meiner fragen beantwortet zu bekommen...
kurz zu meiner person:
ich bin 27 und elekrtotechnikstudent in der endphase...

nun zur frage:

ich habe einen msp430f1612, der soll bestimmte daten auswerten und auch 
loggen...auf sd-card. (->dazu wird es später sicher noch die ein oder 
andere frage von mir geben)
es soll eine uhrzeit realisiert werden. damit das gerät die uhrzeit 
nicht "vergisst", soll eine schaltung dran, damit der msp über eine 
lithium-zelle mit dem nötigsten versorgt wird, wenn der strom weg ist.

das ist jetzt das problem. ich habe von ti folgenden schaltkreis : 
TPS3606-33
http://www.ti.com/lit/gpn/tps3606-33
der müsste doch eigentlich dafür geeignet sein, oder? was jetzt mein 
problem ist, ist folgendes:
der msp bekommt von diesem schaltkreis den strom, wenn die eigentliche 
stromquelle wegfällt. so weit so gut. aber wie bekommt der msp jetzt 
mit, dass er in einen lowpower-moden fahren soll? ich möchte ja nicht 
das er weiter mit dem aktuellen programm weitermacht (lcd ansteuern, 
leds ansteuern, andere schaltungen ansteuern, berechnungen (mit werten, 
die er nicht mehr bekommt, weil die andere peripherie keinen strom mehr 
bekommt(+-15V))...)
der soll, wenn der strom weg ist lediglich die uhrzeit aufrecht 
erhalten.

der WDI input beim TPS3606-33 könnte die lösung sein, aber das ist ja 
nur ein eingang, der liefert dem msp ja nix zurück.

hat jemand eine idee, oder ein ähnliches projekt schonmal gehabt? wie 
würdet ihr die sache lösen?

danke

mathias

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Wenn ich das richtig sehe, mußt du die normale Spannungsversorgung an 
PFI anschließen. Wenn die wegbleibt, ändert sich PFO; den schließt du an 
einen interruptfähigen Pin an und in der zugehörigen Interrupt-Routine 
wird dann in den gewünschten Lowpower-Modus geschaltet.

Autor: Mathias U. (munter)
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Hallo, ich dachte die Betriebspannung muss an Vdd ran...
Du meinst also, man solle die Versorgungsspannung an PFI anschliessen? 
Dann aber auch noch an Vdd, oder? Und die beiden zusätzlichen externen 
Widerstände könnte man doch weglassen, weil er ja die Spannung intern 
mit 1,15V vergleichen kann...
Was macht dann aber WDI?

Was ich eigentlich auch nicht so schön finde ist, dass wenn in den 
Batterie-modus geschalten wird der tps3606 dem Msp jedesmal ein reset 
schickt. Was heisst den reset eigentlich? Ich denke, das bei nem reset 
das laufende Programm des msp unterbrochen wird und wieder am Anfang der 
Routine gestartet wird; richtig soweit?

Für andere lösungsvorschläge bin ich immer offen...
danke

Autor: Jörg S. (Gast)
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> Du meinst also, man solle die Versorgungsspannung an PFI anschliessen?
Die versorgungsspannung AUCH an PFI anschliessen. An VDD muss die 
natürlich auch.

> Und die beiden zusätzlichen externen Widerstände könnte man doch
> weglassen, weil er ja die Spannung intern mit 1,15V vergleichen kann...
Über die Widerstände stellt man ein bei welchem Spannungslevel der PFO 
Pin "ausgelöst" werden soll (soweit ich das sehe).

> Was ich eigentlich auch nicht so schön finde ist, dass wenn in den
> Batterie-modus geschalten wird der tps3606 dem Msp jedesmal ein reset
> schickt.
Das glaube ich nicht. Ich denke das IC löst dann nur den PFO Pin aus.


Alternativ geht das alles naürlich auch ohne spezielles IC:
VDD per Diode an VCC MSP und eine Batterie per Diode an VCC MSP. Und die 
Versorgungsspannung einfach noch auf einen Interrupt Eingang klemmen. 
Fertig.

Autor: Mathias U. (munter)
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Hallo, danke erstmal.

> Über die Widerstände stellt man ein bei welchem Spannungslevel der PFO
> Pin "ausgelöst" werden soll (soweit ich das sehe).
Das ist mir schon klar. Und laut Datenblatt vergleicht er es 
standardmäßig mit 1,15V. Das kann ja wegen mir auch so bleiben, deshalb 
könnte man die externen Widerstände weglassen, oder?

> Alternativ geht das alles naürlich auch ohne spezielles IC:
> VDD per Diode an VCC MSP und eine Batterie per Diode an VCC MSP. Und die
> Versorgungsspannung einfach noch auf einen Interrupt Eingang klemmen.
> Fertig.
DAS versteh ich jetzt nicht so ganz. Kannst du das mal bitte näher 
erklären.

Wozu wird der WDI-Pin benötigt?
danke

Autor: Jörg S. (Gast)
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> Wozu wird der WDI-Pin benötigt?
Ohne noch mal ins Datenblatt zu schauen sollte das der Watchdog Eingang 
sein. D.h. an diesem Pin musst du alle x Sekunden mal kurz ein Signal 
anlegen damit das IC keinen Reset auslöst. Watchdog Funktionalität 
sollte ja klar sein, oder?

Autor: Mathias U. (munter)
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danke jörg!
watchdog ist im grunde klar ;-)
aber nochmal zu den externen widerständenan PFI, die braucht man nicht 
unbedingt, richtig?
und obwohl ich das mit den dioden wahrscheinlich nicht machen werde, 
könntest du es mir bitte trotzdem mal erklären? man(n) will ja immer 
dazulernen.
danke

Autor: Jörg S. (Gast)
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Die Dioden machen quasi eine Oder-Verschaltung. Fällt die Hauptversogung 
aus, bekommt der MSP über die Batterie und die Diode 2 den Strom. Der 
weg zurück zur Hauptversorgung wird mittels der Diode 1 gesperrt.

                     D1
Hauptversorgung ----|>|----|
                           |________ MSP
                           |
Batt. |--||---------|>|----|
                     D2

Autor: Mathias U. (munter)
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danke

> aber nochmal zu den externen widerständenan an PFI; die braucht man nicht
> unbedingt, richtig?

Kann mal bitte noch DAZU was schreiben?
dankeschön :-)

Autor: Jörg S. (Gast)
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Wenn es sicher ist das die Hauptversorgung auch wirklich unter 1,15V 
fällt, kann man die Widerstände wohl weg lassen.

Autor: Mathias U. (munter)
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Hallo, also der MSP430F1612 hat nen Versorgungsspannungsbereich von 1,8V 
... 3,6V.
Ich würde dann also doch an PFI nen Spannungsteiler dranbasteln, damit 
der intern nicht mit 1,15V, sondern mit den min. 1,8V vergleicht.

Was mich jetzt noch etwas stutzig mach ist folgendes: Der TPS3603-33 
braucht am WDI alle 800ms nen Signal, damit der intene watchdog-timer 
resetet wird.
Das ist mir jetzt auch klar.
Aber wenn der MSP alle 800ms nen Signal senden soll, kann er das auch 
aus nem Low-Power-Mode heraus machen?
Das ist ja der Sinn der Sache. Der MSP soll bei Wegfall der 
Versorgungsspannung in einen Low-Power-Mode fahren, und nur die Uhrzeit 
aufrecht erhalten.
(Ich muss mich erstmal richtig in die Sache einarbeiten...)

@Jörg: nochmal zu Deiner Schaltung mit den Dioden: Wenn die 
Versorgungsspannung UND die Batterie dran sind, warum soll denn der MSp 
den Strom nicht aus der Batterie nehmen?
Wenn eine der beiden Spannungen wegfällt, ist es ja klar, aber so...
Und dass die normale Hauptversorgung noch zusätzlich an einen 
Interrupt-fähigen Eingang vom MSp dran muss, ist auch klar, damit der 
MSP weiß, dass jetzt die Hauptversorgung weg ist, und er in einen 
Low-Power-Mode fahren kann.

Sorry, falls es nervt, aber so richtig klar ist mir die Sache noch 
nicht.

Hier nochmal beide Datenblätter:
http://www.ti.com/lit/gpn/tps3606-33
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/msp430f1612.pdf

Danke

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Wenn deine Versorgungspannung grösser ist als die Spannung deiner 
Backupbatterie fällt an der Diode der Batterie eine Spannung ab die 
Kleiner ist als die Durchlasspannung dieser Diode, ergo die Diode sperrt 
und nur die Versorgungsspannung kommt durch. Idealerweise sollte die 
Spannungsdifferenz natürlich sogar über der Durchlasspannung liegen, 
dann ist die Diode direkt in sperrichtung geschaltet.
Wenn die Spannungnen gleich sind, kann man natürclich auch die Dioden 
variieren (Schottky an Versorgung, normale oder gar Zener an die 
Batterie). Natürlich musst du drauf achten, dass die Spannung am Ende 
noch ausreicht, sollte bei Lithium batterie und 1,8-3.6V eher kein 
Problem sein.
Den IC von Ti halte ich für masslos übertrieben, oder was genau willst 
du machen wenndie Lithium batterie mal wirklich leer läuft (nach 
10-15Jahren)?
Die Optionen sind dann eher schlank es sei denn du baust noch ne zweite 
batterie ein die dann eine Sirene oder so betreibt, aber wie gesagt, 
masslos übertrieben. Zwei Dioden sind an der Stelle doch auch viel 
eleganter. -wiebel

P.S. Was natürlich auch möglich ist, wenn du einen 780* o.ä. hast kannst 
du die Diode für die Versorgungspannung weg lassen und nur die für die 
Batterie reinnehmen, dein Interrupsignal holsst du dir dann eben via 
Spannungsteiler (oder (Z)Diode) aus der ungeregelten Versorgung vor dem 
780*. Das hätte den Vorteil das die Spannungsdifferenz schon per se da 
ist, 3.3V vom Regler vs. 3V von der Li Batterie, für eine Schottky Diode 
reicht das allemal. Im schlimmsten Fall wird die Batterie eben auf ihren 
Nennwert entladen, aber das ist imho kein Verlust (kostet dich 
vielleicht die letzten 1-2Monate, der besagten 10Jahre).

Autor: Mathias U. (munter)
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Hallo, danke für die Antwort.
Das mit den Spannungen ist genau das Problem: meine Betriebsspannung ist 
3,3V (von nem Spannungsregler), und die Lithium-Bat. hat 3,6V.
Das wäre dann genau der umgekehrte Fall.

Könnte man das denn trotzdem mit Dioden lösen? Wenn ja, wie?
                            _______
              |------------|a        |
              |      D1    |   MSP   |
3,3V  --------|-----|>|----|         |
                     D2    |         |
Batt. |--||---------|>|----|_________|

Pin a soll einen Interruptfähigen Eingang darstellen, der dem MSP 
signalisiert, dass die Hauptversorgung weg ist, und der Low-Power-Mode 
angemacht werden soll, bzw., dass die 3,3V wieder da sind, und der MSP 
in den normalen Mode fahren soll.

Bleibt das Problem mit den verschiedenen Spannungen...

Was in 15 Jahren ist, ist mir ziemlich egal, weil es bis dahin mit 
100%er Sicherheit eine verbesserte Version des Gerätes geben wird. ;-)

Bin für jede Hilfe sehr dankbar!!

mathias

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Naja wie gesagt variier doch mit den Dioden und lass die Diode der 
Versorgungspannung weg, und miss vor dem Regler, dann ne standard Diode 
(V_d=0.6V) und du hast 3,6V-0,6V < 3,3V kann sein dass das sogar noch 
etwas Strom fliesst aber sicher nicht viel. Wenns nicht klappt einfach 
zwei Dioden nehmen(eine normale und eine Schottky oder so).

                   D1       _______
              +----|>|-----|a        |
              |   ___    |   MSP   |
3.6+V --------o--|7803 |-o-|Vcc      |
                 |_____| | |         |
        D2          |    | |         |
Batt. --|>|---------+----+ |_________|
                    |
                   ---
[/pre]
D1 als Zener, oder Spannungsteiler, hauptsache an a liegt nicht mehr als 
Vcc.

Autor: Jörg S. (Gast)
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Man könnte evt. mit einem P-Kanal MOSFET die Batt. Spannung abschalten 
bis die Hauptversorgung abgefallen ist, könnte aber vom timing evt. 
schlecht sein.

Autor: Mathias U. (munter)
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Hallo, also nen 7803 hab ich nicht da, und wie gesagt, die 3,3V kommen 
schon ausm Netzteil, welches eigentlich schon vom Layout her feststeht.

Ich könnte natürlich auch eine Lithium-Zelle mit 3V statt 3,6V nehmen.

Dann könnte ich doch folgendes machen:
                        _______________
          +------------|interrupt        |
          |         a  |                 |
3,3V    --+--|>|----+--|Vcc MSP430F1612  |
                    |  |                 |
Bat.(3V)-----|>|----+  |_________________|

Für die beiden Dioden fürde ich Schottky nehmen, also für die der 
Batterie auf jeden Fall, weil die muss ja unbedingt schnell schalten. 
Bei der Versorgungsspannung ist es ja nicht so kritisch, weil die 
Batterie ja nicht plötzlich wegfällt.
Ich dachte da an eine BAT41 
(http://www.ortodoxism.ro/datasheets/vishay/85659.pdf)
Die sollte ausreichend sein.
Der MSP zieht im aktiven Modus bei Vcc=3V 500µA an Strom.
Die Flussspannung der Diode bei ca. 500µA liegt bei ca. 300mV.
Das hiesse, am Punkt a liegen knapp 3V an. Da aber die untere Diode da 
immernoch in Sperrichting geschalten ist, kommt der Strom weiterhin aus 
der Hauptversorgung.

Fällt diese nun weg, geht die untere Diode in Durchlassrichtung und der 
Strom kommt aus der Batterie.

(btw: das obere Bild von mir vom 28.07.2007 14:23 ist natürlich totaler 
Murks! Die beiden Spannungen müssen natürlich vor dem MSP 
zusammengefasst werden!)

@Jörg: merkst Du, ich finde Deine Idee nun doch ganz schick ;-)

Meint Ihr, das könnte so gehen, oder hab ich nen Denkfehler drin?
Danke

Autor: Jörg S. (Gast)
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Ja, das sollte so gehen.

Die 3,6V Batterie war eh nicht so gut. 3,6V ist ja schon das maximum was 
man dem MSP zumuten soll.

Autor: Mathias U. (munter)
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Danke...na der TPS3606-33 hätte ja nur die 3,3V nominell 
rausgegeben...(deshalb "-33")
werde morgen mal meinen Prof. fragen, ob er was dagegen hat, ansonsten 
steht die Sache so...
Danke für eure Hilfe!

Autor: Mathias U. (munter)
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Hallo, ich muss doch noch mal nerven...

meine jetzige Batterie hat ne Leerlaufspannung von 3,3V. Drauf steht 
"3V".
Das könnte doch zum Problem werden, weil die "normale" 
Versorgungsspannung auch 3,3V hat.
(Wenn die wirklich exakt gleich sind, addieren sich die beiden 
Spannungen zu über 6V, was für den MSP den Tod bedeuten würde...)

Ich weiß, dass Leerlaufspannung und die Spannung, die dann bei Belastung 
hinten rauskommt nicht identisch sind, aber mir wird das doch recht 
knapp.

Lösen könnte ich das Problem doch, indem ich in den Zweig für die 
Batterie nicht EINE, sonder einfach ZWEI Schottky-Dioden reinsetze, 
oder?
Dann hätte ich eine größere Sicherheitsreserve.

Da der MSP ja nen Eingangsspannungsbereich von 1,8V bis 3,6V hat, dürfte 
das ja immer noch locker reichen.

                        _______________
          +----10k-----|interrupt        |
          |         a  |                 |
3,3V    --+---|>|---+--|Vcc MSP430F1612  |
                    |  |                 |
Bat.(>3V)-|>|-|>|---+  |_________________|
              bat46

mathias

Autor: Jörg S. (Gast)
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> (Wenn die wirklich exakt gleich sind, addieren sich die beiden
> Spannungen zu über 6V, was für den MSP den Tod bedeuten würde...)
Nein, du hast eine Parallelschaltung und keine Reihenschaltung ;)

> Lösen könnte ich das Problem doch, indem ich in den Zweig für die
> Batterie nicht EINE, sonder einfach ZWEI Schottky-Dioden reinsetze,
> oder?
Kann man machen, aber es wäre auch nicht schlimm wenn es bei einer Diode 
bleibt. Die Batterie entläd sich dann halt erst mal bis auch den Wert 
der Normalstromversorgung. Aber alles was drunter liegt bleibt dir eh 
erhalten.

Autor: Mathias U. (munter)
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Oh Mann, ist das peinlich! Ja logisch ist es ne Parallelschaltung! Sowas 
blödes!

Danke dir...

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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nimm einfach eine standard Diode statt zweier schottkys, dank dem 
Kondensator sollte die Geschwindigkeit ohnehin kein Problem sein.

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