Hallo zusammen :)
Ich bin ein Anfänger im Bereich der mikrocontroller Programmierung, aber habe ab und zu mal mit kleinen schaltenden LED leuchten rumgespielt. Dabei habe ich einen ESP 32 Mikrocontroller verwendet. Ich habe eine Idee für zu Hause und dafür möchte ich einen eigenen Mikrocontroller entwickeln, der nur die nötigstens Bauteile auf meiner Platine enthalten.
Einen Prototypen habe ich mit dem ESP32 und einigen zu großen Bauteilen hinbekommen. Leider stimmen die Abmaße des Prototypens nicht mit meinem Bauraum (70x80x3,5)mm. Besonders wichtig ist für mich die Dicke der Platine. Diese soll wirklich so klein wie möglich sein. Dafür verwende ich schon eine sehr dünne LiPo Batterie.
Hier eine Übersicht meiner jetzigen Bauteile die ich verwendet habe bzw. die ich benötigen werde:
Microchip
Beschleunigungssensor
VCC
GND
SCL
SDA
Transistor der als Switch dient mit zugehörigen Pull down Widerständen
G-Gate geht zu PWM Pin aber vor Transistor und PWM Pin ein Widerstand und dann noch ein Widerstand auf ground
D-drain -geht zu einem Widerstand(Verbraucher)
S- ground
1x PWM Pin
1x Touchpin
Wiederaufladbare LiPo Battery
5V
GND
Anschluss: Typ C ?
Anwendungsfall:
Mein Beschleunigungssensor misst ständig Daten, da denke ich schon dass er viel Akku ziehen wird. Leider muss der Sensor ständig aktiv sein und darf nie pausieren. Wenn der Sensor eine Beschleunigung erfährt, gibt er ein Signal an den Microchip. Dieser gibt über ein PWM Signal (HIGH) Spannung und öffnet den Transistor, der wiederum von der Batterie genug Ampere auf den Verbraucher gibt (Ampere vom PWM Pin Ausgang ist zu wenig, brauche ca. 400mA).
Das System soll mit einer wiederaufladbaren Batterie funktionieren. Ich möchte es jedoch so wenig wie möglich aufladen.
Außerdem sollen alle Bauteile auf dem MC entfernt werden, die nicht benötigt oder Strom fressen wie zb Buttons Reset und Boot oder LEDs.
Meine Recherche: es gibt einen Mikrocontroller zb Seeeduino XIAO, Arduino Microcontroller, SAMD21 Cortex M0+, dieser ist gut aber durch die PCB Platte zu dick. Wenn man die dicke von diesem mc von 1,6mm auf 1mm verringern könnte wäre es schon eine Option.
Ich bin absolut offen für eigene Recherchen aber eine eigene Platte zu erstellen ist für mich dann doch etwas zu viel. Mich verwirren die nötigen Kondensatoren Widerständen usw.
Ich würde mich über eure Hilfe freuen und viele Grüße
Niklas :)
Platine zu dick ? Ich wuerde eher sagen maximalisier die dicke von Batterie.
Vielleicht findest du einen fix-und-fertig board bei www.adafruit.com oder SeeedStudio
Bauraum (70x80x3,5)mm hoert sich an wie einen riesen oberflache.
Informiere uns mal welche Komponenten du schon weist das zu benutzen sollst
Wenn der Sensor eine Beschleunigung erfährt, gibt er
ein Signal an den Microchip. Dieser gibt über ein PWM Signal (HIGH)
Spannung und öffnet den Transistor, der wiederum von der Batterie genug
Ampere auf den Verbraucher gibt (Ampere vom PWM Pin Ausgang ist zu
wenig, brauche ca. 400mA).
Du brauchst also I2C zum Sensor und einen Ausgang. Da reicht irgendein µC in DIP/SO-8 aus, z.B. ATtiny85. Der kann direkt ohne Spannungsregler an eine LiPo. Als 0,4A Treiber ein MOSFET im SOT-23, z.B. PMV37ENEAR (max 3,5A).
Wie oft Du laden mußt, kannst Du leicht ausrechnen. Was verbraucht der Sensor und wie oft und lange müssen die 0,4A eingeschaltet werden.
Den Verbrauch des ATtiny85 kannst Du vernachlässigen.
Aufbauen kannst Du alles auf einer Rasterplatine. Entweder den µC in eine DIP-Fassung oder Programmieranschlüsse vorsehen (6-Pin Pfosten).
Oder mit USB-Bootloader:
https://www.az-delivery.de/en/products/digispark-board
Leider muss der Sensor ständig aktiv sein und
darf nie pausieren.
Kann er ja, aber der uC kann doch in der Zeit schlafen:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adxl345.pdf
Der hat 2 Interrupt Outputs, da kannst du verschiede Events mit eigenen Grenzwerten drauflegen. Wenn einer davon Eintritt, weckt er den uC und der macht etwas PWM. Der Sensor an sich braucht nur wenige uA, der uC wenn er schläft ebenfalls.
Das ganze nietest du dann auf eine 0,8mm Platine und bist schon ab Ziel.
Lade ICs gibts wie Sand am Meer, USB-C Buchsen gibt es zum einlassen in Platinen: https://www.adafruit.com/product/4396
Vielen Dank zunächst einmal an alle für die Antworten.
Der XMC2GO ist an sich gut, nur brauche ich einige Komponenten wie die LED oder so viele PWM-Pins nicht, und ich muss wirklich an der Dicke der PCB sparen. Je dünner diese ist, desto besser. Die Länge und Breite sind nicht so wichtig. 70x90 mm waren ungefähre Maße, die mMn einfach eingehalten werden können.
Am Anfang ist der Ladeanschluss für das Prototyping noch notwendig, aber später sollte der Typ-C-Anschluss nur noch zum Aufladen zur Verfügung stehen. Dieser Typ-C-Anschluss sollte eine wiederaufladbare Batterie aufladen. Um an der Dicke zu sparen, möchte ich einen flachen Stecker von der LiPo-Batterie ausgehend haben. Dieser soll aber nicht auf der Platine gelötet werden, sondern per Stecksystem einfach ab- und aufgesteckt werden können.
Auf der Webseite von PCBWay habe ich mir Platten verschiedener Dicken angeschaut, die zwischen 0,4 und 1,6 mm variieren. 1,6 mm entspricht der Standarddicke, wobei ich dort das größte Potenzial sehe, in meiner Bauraumgröße von 3,5 mm Dicke zu bleiben. Da die Dicke der PCB variabel ist und den meisten Spielraum bietet, möchte ich die PCB-Platte möglichst minimieren und den USB-C-Anschluss nicht auf die PCB-Platte setzen, sondern vor die Platte, um ein paar Millimeter einsparen zu können. Es gibt jede Menge LiPo-Batterien im Netz zu finden, in unterschiedlichen Dicken. Daher sehe ich da keine Schwierigkeit.
Nötige Bauteile, die ich für mein Projekt brauche, sind oben gelistet:
Microchip
Wiederaufladbare Batterie
Transistor (Switch)
Beschleunigungssensor
1x PWM-Pin
1x Touchpin
Der Beschleunigungssensor muss dauerhaft die Beschleunigung messen und darf nie schlafen. Falls der Beschleunigungssensor einen bestimmten Wert erreicht, gibt dieser ein Signal weiter und innerhalb von 1 Sekunde muss der Transistor über ein PWM-Signal geschaltet werden, damit der Verbraucher (LED) angeht. Die LED verbraucht etwa 0,4 mA ca. 5-mal am Tag. Der genaue Zeitpunkt ist jedoch nicht bekannt, daher darf das System generell nicht schlafen, sondern sollte immer bereit sein, die LED einzuschalten. Wie viel ein eigener Entwickelter Mikrocontroller ohne stromfressende Bauteile wie LED verbraucht, weiß ich nicht. Der Seeed verbraucht 12 mA und der Beschleunigungssensor 4 mA. Das sind Werte, die ich so recherchiert habe. Ob man diese Werte erhöhen müsste, weil der Mikrocontroller hochgetaktet ist, weiß ich nicht.
Schritt 1: Lerne den Unterschied zwischen Mikrocontroller und
"Platine/Schaltung mit Mikrocontroller"
Schritt 2: Such dir einen stromsparenden Controller. Auch
Beschleunigungssensoren gibt es im Mikroampere-Bereich
Schritt 3: Schaltplan, Layout, Software,...
100% ACK.
SMD-ICs sind dünner als 2mm. Das gleiche trifft auch auf die allermeisten passiven Bauelemente zu (Kondensatoren, Widerstände, ...).
Absolut gängige Platinendicken, z.B. 1,0 oder 1,2mm wären also noch völlig problemlos.
Der Akku kann neben der Platine liegen.
Wenn du, aufgrund deiner noch nicht so großen Erfahrung, ein fertiges uC-Modul verwenden willst, wie den ESP32: nimm einen mit castellated Vias und mach in deiner Platine eine passende Aussparung. Dann sind auch da die 3,5mm ausreichend, z.B. der ESP32 Wroom 32 ist 3,1mm dick.
Mach dir also keine Sorgen wegen der Dicke. Die vorrangigen Aufgaben sind:
Schritt 2: Such dir einen stromsparenden Controller. Auch
Beschleunigungssensoren gibt es im Mikroampere-Bereich
Schritt 3: Schaltplan, Layout, Software,...
Schaltplan! Du brauchst auch eine Akku-Ladeschaltung, deinen Touch-Eingang etc.
Wenn du irgendwann mal soweit bist, dass auf einem Prototyp alles funktioniert (Hard- und Software), dann findet sich auch eine kleine USB-C Buchse für die finale Platine. (PCB Mid Mount)
Da du wild Begriffe durcheinander schmeißt und deine bisherige Recherche nicht wirklich in die richtige Richtung zu gehen scheint (selbst ein oller ADXL345 liegt bei 0.14mA bei 100Hz; keine Ahnung, wie du einen mit 4mA finden konntest), wäre es vielleicht sinnvoll, wenn du uns konkret beschreibst, was das Ganze am Ende werden soll. Und zwar als fertiges Gerät, was es können soll und wo es verbaut werden soll. Das Innenleben ist erst einmal egal, darum kümmern wir uns, wenn das Vokabular sitzt.
Damit können wir dir dann sicherlich besser helfen.
Danke erst mal. Sorry ich meinte natürlich, dass 0,4A kurzzeitig ca. 0,5 Sekunden an die Verbraucher gegeben werden. Also an sich habe ich einen Mikrocontroller gefunden der eventuell für mein Projekt benutzt werden kann, aber ich weiß dass ich noch dünner werden kann, wenn ich die Bauteile auf der Platine neu anordne z.B. Typ-C Konnektor vor die Platine platziere + stromsparender werde, wenn ich LEDs weglasse + Buttons (Reset, Boot) weglasse da ich diese sowieso nicht benötigt habe (by the way: wann benötige ich diese eig?).
Ich habe auch erst jetzt den Beitrag verfasst, nach dem ich das ganze mit meinem Prototypen hinbekommen habe. Jetzt möchte ich das alles aber viel dünner in einer kleinen Platte verbauen. Leider kann ich nicht mehr zum Anwendungsfall schreiben, da es ein eigenes Projekt ist.
Ich würde gerne einen eigenen Schaltplan für einen MC erstellen damit ich nur noch meine benötigten Bauteile habe, aber leider weiß ich nicht wie das funktioniert.
Gewittrige Grüße,
NW
Ich würde gerne einen eigenen Schaltplan für einen MC
Es hapert bereits bei den grundätzlichsten Begrifflichkeiten, es fehlt die Kompetenz Datenblätter zu lesen, wird abgerundet mit der Unfähigkeit ein CAD zu bedienen und mangelnder Lesekompetenz sich all diese Informationen selbst zu besorgen.
Aber das Projekt ist super geheim.
Tja, man könnte helfen, aber warum sollte man das tun?
Du, lieber Niklas, müsstest dann wohl den zu erwartenden Gewinn Deiner bahnbrechenden Entwicklung vorab mit den Hilfswilligen teilen.
So läuft das normalerweise mit komerziellen Entwicklungen.
Man hat das Know How das selbst zu machen oder bezahlt andere dafür.
In Deinem Fall müsste man bei Adam und Eva anfangen.
Ein äussert mühseeliges Unterfangen und absolut unbezahlbar mit Personal Trainer und 1zu1 Unterricht.
Die Energiebilanz könnte man momentan vernachlässigen, denn Batterien gibt es in allen Größen und Variationen. Ich möchte nur einen aktuellen MC nehmen und nicht benötigte Bauteile rausschmeissen. Wusste nicht dass das ganze so schwierig ist bzw. mit so viel Aufwand verbunden ist. Es geht mir nicht mal um eine fertige Lösung, sondern eher darum, ob man gewisse Bauteile ohne Probleme rausschmeissen kann und welche definitiv auf dem Board bleiben müssen. Dafür habe ich alle notwendigen und relevanten Informationen gegeben, und jede Frage beantwortet.
Viele Grüße,
Niklas.
ob man
gewisse Bauteile ohne Probleme rausschmeissen kann und welche definitiv
auf dem Board bleiben müssen
Kommt drauf an.
Und Stromsparen ist nicht nur das Weglassen von Bauteilen. Eine LED, die du nicht benutzt, fällt nicht in die Bilanz. Ein Spannungsregler, der nicht auf Stromsparen optimiert ist, hingegen schon.
Ist der Duden richtig?
Duden – Wikipedia
Mit der Rechtschreibreform von 1996 wurde das sogenannte Dudenmonopol gebrochen. Nicht mehr der Duden ist maßgebend, sondern die amtliche Rechtschreibregelung selbst.
Also an sich habe ich einen
Mikrocontroller gefunden der eventuell für mein Projekt benutzt werden
kann, aber ich weiß dass ich noch dünner werden kann,
"dünner" ist kein qualifiziertes Optimierungsziel.
Das ist wie eine Programmoptimierung mit dem Ziel "schneller". Das ist - mit beliebigem Aufwand - fast immer möglich. Notwendig ist ein konkretes Ziel: Wie schnell muss es denn sein?
Du hast die Höhe 3,5mm genannt. Das ist relativ einfach erreichbar. Wie ich oben schrieb gibt es dafür auch passende USB-C-Buchsen.
Natürlich gibt es dünnere Platinen, z.B. 0,4mm. Kostet halt mehr und ist weniger stabil.
Kupfer kann man auch dünner machen: 17um statt 35um. Spart beidseitig insgesamt 0,035mm.
Natürlich kann man z.B. von ICs oben etwas abschleifen. 0,5mm gehen bestimmt, je nach Package, einfach mal probieren.
Es gibt auch Packages, die sind von sich aus dünner. Ein QFP hat gut 2mm. BGAs sind unter 1,5mm. Je nach Chip gibt es QFN-Packages auch mit 0,8mm. Kannst du das noch löten? Egal, das wäre dünner.
Noch dünner wär' natürlich Wafer Level Packaging. Oder gleich den Chip auf die Platine bonden.
Und eigentlich willst du auch keine starre Platine, wenn das auch mit einer Flex-Platine geht. 0,11mm statt 0,4 - spart nochmal fast 3 Zehntel!
Was ist dein Ziel? Wie dünn MUSS es sein?
Und denk' nochmal über das Power Budget nach. Dein Akku richtet sich nach dem Bedarf. Wenn du da schon einen dicken Klopper brauchst, ist alle Optimierung bei der Platine nutzlos. Wo gibt es eigentlich Akkus unter 5mm? Ich hab da auf die schnelle nichts gefunden.
Im Übrigen bezweifle ich, dass der Beschleunigungssensor "ständig" ausgelesen werden muss. Ich vermute, dass es auch in deinem Geheimprojekt ausreicht, wenn man den zyklisch abfragt, irgendwas zwischen 10 und 200ms.
Soweit ich weiß gibt es auch Beschleunigungssensoren, die intern aufintegrieren, dann reicht vielleicht noch seltener. Kostet ja alles Strom...
Im Duden steht halt wie das gemeine Volk schreiben sollte und damit auch gehörig viel (fachsprachlicher) Unsinn.
OK, als künstlerisches Mittel kann man auch "gleich" steigern, oder "optimal" oder "maximal" oder "tot"; in der Fachsprache verwendet man da geschickter "klein, kleiner,kleinsten" oder eben "dünn, dünner, am dünnsten".
Bei den bisherigen Anforderungen brauchst Du nur einen uC als Chip (SO-8 oder kleiner) und kannst den in eine Aussparrung einer Platine legen, dass nur die Beinchen aufliegen.
Sensoren werkeln eigenständig <<1mA und wecken den uC bei programmierter Schwelle. Das ganze passt in eine 2€-Münze, der Rest bleibt für Batterie. Die Schaltung mit LED würde allein auch 1 Jahr per knopfzelle laufen.
An externen Bauteilen braucht der uC einen 100nF Kondensator.
... und ich muss wirklich an der Dicke der PCB sparen. Je dünner diese
ist, desto besser.
Was nützt es dir, wenn die PCB statt 1 mm nur 0.8, 0.4 oder 0.2 mm dick ist.
Aber wenn das für deine geheime Anwendung entscheidend ist, bestell die PCB in der passenden Dicke (0.2 mm steht unter "Advanced PCBs" zur Auswahl).
https://www.pcbway.com/
Immer kontinuierlich die Beschleunigung zu messen und irgendwann, 3 Mal am Tag, eine LED anzuzuenden ist auch nicht der Bringer. Wenn grad niemand hinschaut ist auch nichts...
Was soll denn erfasst werden, in welchem Zeitrahmen, und was soll signalisiert werden ?
Mit der Reißfestigkeit einer Postkarte, extrem bescheiden zu bestücken und wenn man nicht aufpasst bricht das ratz fatz.
Außerdem müsste man dazu erstmal Schaltplan und Layout in einem CAD fertig bekommen und den Hauch einer Ahnung haben was man alles an Daten erzeugen muss und wie.
Und Gott bewahre das man auch noch eigene Devices anlegen muss, mit Schematic Symbol und Footprint. Da wäre dann aber Holland in Not, weil das geheimes Herrschaftswissen ist.
Und da der TO unter Garantie nicht SMD bestücken kann, muss er jemanden finden der diesen Hauch von nichts bestückt.
Ach, und Kosten darf es nichts und nach der Bestückung muss die Arbeitskraft geblendet, gevierteilt und im Wald verbuddelt werden, weil geheim.
Dann stellt er fest das der 'Microchip' d.h. die extrem stromsparende und winzige MCU auch programmiert werden muss und er nicht weiß wie, weil das bei Arduino irgendwie wie leichter war und 'kennste eine, kennste alle' und 'wie schwer kann das schon sein' als Grundlagen einfach etwas schwach ist.
Ja ja, es sieht nur leicht aus wenn man es schon gut kann.
Ansonsten ist das Handwerk das man über Jahre lernt.
Man braucht keine Grundsatzdiskussionen über das Power Budget mit dem TO anzuzetteln, weil er nicht ein tragfähiges Gesamtkonzept ersinnen kann über ein wenig Arduino Blinky mit Fertigteilen nie hinausgekommen ist.
Und da Anfänger NIEMALS einsehen das sie sich übernehmen und kleiner anfangen müssen weil ihnen die Kompetenz fehlt das selber zu sehen, sind Diskussionen völlig fruchtlos.
Mit der Reißfestigkeit einer Postkarte, extrem bescheiden zu bestücken
und wenn man nicht aufpasst bricht das ratz fatz.
Da geht halt nichts über passendes Werkzeug:
Lötpaste "aufspachteln", Bauteile drauf und ab in den Ofen.
Was ist da dran "extrem bescheiden zu bestücken"?
