Stromausfallsüberbrückung für µC-Schaltung mit NiMH-Akkus

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Autor
Stromausfallsüberbrückung für µC-Schaltung mit NiMH-Akkus
Suche nach: schaltung (31559) akkus (7504)

    







BID = 647356

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg
 

  


Ich habe für einen atmega8 eine Heizungssteuerung programmiert, die tageszeit und raumtemperaturabhänig den Lüfter eines Nachtspeicherofens einschaltet. Es wird so ziemlich alles im EEPROM gespeichert, nur bei einem bringt das natürlich nix: der Uhrzeit. Damit die nach einem Stromausfall aus welchem Grund auch immer nicht neu eingestellt werden muss, sollen Akkus einspringen.

Meine Idee ist unten abgebildet. Den 7805 bringe ich mittels Diode an Masse dazu auf 5,7V zu regeln, um nach einer weiteren Diode (die verhindern soll, dass der Regler auf der Output-Seite gespeist wird) wieder 5V zu haben.

Dort ist dann direkt ein 4-zelliger NiMH Akku angeschlossen. Der Serienwiderstand begrenzt bei zu niedriger Akkuspannung den Ladestrom bzw. bei zu hoher (wenn z. B. extern aufgeladen) den Entladestrom über die Z-Diode (steht im Bild nicht dabei, soll eine 5,1V Z-Diode sein).

Fragen:
Macht man das überhaupt so? Oder sollte der Akku vor den Spannungsregler? Da braucht man dann natürlich mehr Zellen und mehr Platz ohne eine wirklichen Vorteil.

Ist es für die NiMH-Akkus ok ohne weitere "Intelligenz" dauernd an 5V zu liegen? Reichen 1,25V pro Zelle für Erhaltungsladung? Die Schaltung zieht ca. 100 - 200 mA (vorallem Displaybeleuchtung und Status-LEDs). Bekommt man mit 1,25V genug Energie in 2000mAh Akkus, sodass die Schaltung 1 Stunde versorgt werden kann?

Brauche ich D2? Ich habe die oft in Beispielschaltungen gesehen. In dem Fall ist sie ja nur dazu da, um eine höhere Spannung am Ausgang als am Eingang durch C4 zu vermeiden.



BID = 647359

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Die Schaltung zieht ca. 100 - 200 mA (vorallem Displaybeleuchtung und Status-LEDs).
Dann schalte eben die Lichtorgel ab, solange Batteriebetrieb ist. Dann hält der Akku auch ewig.

Die Akkus kannst du einfach, ohne Spannungsregler, mit ganz wenig mA durchgängig überladen.

P.S.:

Zitat :
Oder sollte der Akku vor den Spannungsregler?
Nein, aber gewöhnlich entkoppelt man beide mittels Dioden.
Der 7805 braucht sonst mehr als der µC.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Nov 2009 20:13 ]

BID = 647360

Kleinspannung

Urgestein



Beiträge: 13324
Wohnort: Tal der Ahnungslosen

ICh würd mir den ganzen Kladderadatsch sparen,so bei euch nicht alle Naselang der Strom ausfällt.
Programmier den Mega so,das er bei Stromausfall alles abschaltet,was nicht unbedingt gebraucht wird,und spendier ihm ne Knopfzelle damit er sich die Uhrzeit merken kann.
Wenn ich mich nicht irre,geht der Mega8 auch mit 3V.

_________________
Manche Männer bemühen sich lebenslang, das Wesen einer Frau zu verstehen. Andere befassen sich mit weniger schwierigen Dingen z.B. der Relativitätstheorie.
(Albert Einstein)

BID = 647371

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

So hoch ist der Aufwand auch wieder nicht.

Allerdings sollte man wirklich alle stromfressenden Dinge abschalten.
Hintergrundbeleuchtung kann man z.B. prima über einen kleinen FET schalten.
Dazu dann eine kleine Detektorschaltung, die dem µC meldet, wenn die Netzversorgung weg ist.

D2 kannst du drinlassen, schaden tut sie nicht.
Wenn du sicherstellen kannst, dass der Regler nicht rückwärtsgespeist werden kann (und das kann er hier nicht), dann lasse sie weg .

_________________

BID = 647374

sme-bbg

Schriftsteller



Beiträge: 959
Wohnort: Bad Eilsen
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Wenn du noch zwei pins am prozessor frei hast, nimm doch eine DS1307 Echtzeituhr.

Die läuft auch weiter wenn der CPU aus ist.

BID = 647417

Ltof

Inventar



Beiträge: 9254
Wohnort: Hommingberg

Was verbraucht denn so ein ATMega, wenn nur noch seine Uhr läuft?

Einen PIC bekommt man bis auf 2µA runter. Damit läuft der an einer Knopfzelle mehrere Jahre.

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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 647437

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Einen PIC bekommt man bis auf 2µA runter. Damit läuft der an einer Knopfzelle mehrere Jahre.
Aber auch nicht, wenn er mit 16MIPS rennt.
Die Bastler kommen doch gar nicht auf die Idee, dass man einen µC, der nur alle paar Minuten mal einen Bit umknipst, anders als mit Vollgas laufen lassen kann.

Wenn man sich hingegen mit einem 32kHz-Quarz begnügt, reicht sicher auch ein Supercap um einen Stromausfall zu überbrücken.

BID = 647444

Kleinspannung

Urgestein



Beiträge: 13324
Wohnort: Tal der Ahnungslosen


Zitat :
perl hat am 12 Nov 2009 23:36 geschrieben :

Die Bastler kommen doch gar nicht auf die Idee, dass man einen µC, der nur alle paar Minuten mal einen Bit umknipst, anders als mit Vollgas laufen lassen kann.

Alle vielleicht nicht,ein paar zumindest schon.
Weil ist doch eigentlich ne logische Grundweisheit.
Egal ob nun µC,oder Verbrennungsmotor.
Wenn ich die Leistung nicht brauch,muß das Teil auch nicht auf Anschlag galoppieren.
Spart zumindest Energie(welcher Art und Menge auch immer)und wirkt sich teilweise auch gar exorbitant förderlich auf Lebenserwartung und Verschleißminimierung aus.

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(Albert Einstein)

BID = 647454

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg

Das Ob ist eigentlich nicht mehr die Frage. Nur noch das wie. Ich möchte die ganze Schaltung weiterlaufen lassen, ohne, dass es diese kümmern soll. Dass die Beleuchtung/Statusanzeige der Hauptverbraucher ist, ist mir klar. So wie es jetzt ausieht, liegen alle leuchtenden "Dinge" an gemeinsamer Kathode. Sollte es notwendig werden, kann ich dort immer noch einen Transitor dazwischen schalten, dessen Basis an Vout des Spannungsreglers geht, und alles Licht wäre aus sobald der Strom ausfällt, während der Rest weiterläuft.

Aber die Hauptfrage ist: wird der Akku in der gegebenen Schaltung genügend geladen (ohne überladen zu werden)? Und wird irgendeines der Bauteile zur Heizung?


Zitat :
perl hat am 12 Nov 2009 20:10 geschrieben :

Nein, aber gewöhnlich entkoppelt man beide mittels Dioden.
Der 7805 braucht sonst mehr als der µC

Aber ich wollte eben die Akkus direkt über den Spannungsregler laden. Die Akkus sollen immer eingebaut bleiben und nicht extern geladen werden müssen. Ich habe gehofft, dass bei 1,25V pro Zelle so grade der Bereich ist, wo sich der Strom durch die Akkus auf wenige mA einstellt. Wenn ich da noch eine Diode dazwischen klemme geht das ja nicht mehr. Für's Laden bräuchte ich dann erst wieder einen zweiten Spannungsregler oder eine Konstantstromquelle.
Was meinst du mit der 7805 braucht sonst mehr als der µC? Wäre der Strom durch den Akku schon so groß?



Zitat :
Kleinspannung hat am 12 Nov 2009 20:15 geschrieben :

ICh würd mir den ganzen Kladderadatsch sparen,so bei euch nicht alle Naselang der Strom ausfällt.
So groß ist der Aufwand nicht. Den Spannungsregler brauch ich sowieso, und die 3 zusätzlichen Dioden plus eine Widerstand und Batteriehalter machen's Kraut auch nicht mehr fett.


Zitat :
sme-bbg hat am 12 Nov 2009 20:34 geschrieben :

Wenn du noch zwei pins am prozessor frei hast, nimm doch eine DS1307 Echtzeituhr.
Alle belegt (und dabei verwende ich schon Schieberegister für die Status-LEDs). 1-wire wäre evt. möglich, da die Temperatursensoren schon darüber laufen, aber da habe ich noch keine mit Backup-Speisung gefunden. Was Neues programmieren wollte ich allerdings sowieso nichts mehr, da auf dem Steckbrett schon alles läuft.


Zitat :
perl hat am 12 Nov 2009 23:36 geschrieben :

Aber auch nicht, wenn er mit 16MIPS rennt.
Die Bastler kommen doch gar nicht auf die Idee, dass man einen µC, der nur alle paar Minuten mal einen Bit umknipst, anders als mit Vollgas laufen lassen kann.
Na, wo würden wir denn da hinkommen! Ich habe ja schließlich dafür bezahlt! Ich betreib ich eh schon nur mit 12MHz.

Der µC geht sowieso in den Sleep-Modus und wird per Timer wieder geweckt. Langsamerer Takt ist nicht wirklich möglich, da ich für die 1-wire Kommunikation und die Display-Ansteuerung recht genau Timings im µs-Bereich brauche. Und den Benutzer möchte ich ja auch nicht warten lassen

BID = 647482

Peda

Schriftsteller



Beiträge: 891

In dem Fall dann wohl nicht möglich aber, sonst prinzipiell immer eine gute Idee die Taktfrequenz runter zu setzen.
Hatte letztens einen Atmega8 mit 1Mhz getaktet (nicht die Low-Voltage-version) der Atmega lief noch stabil aber ich hab gewundert warum die LEDs (rot) dabei waren auszugehen. Naja hab dann mal gemessen Versorgungsspannung knapp 2,5V.

Da kann man dann auch GoldCaps einigermaßen gut ausnutzen in Verbindung mit den Ernergiesparmodi...

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BID = 647485

Ltof

Inventar



Beiträge: 9254
Wohnort: Hommingberg

Das geht z.B. auch so (siehe unten). Und nimm Schottky-Dioden.




Wenn Du schon mit Vollgas und Lichtorgel weiter fahren willst, nimm am besten gleich einen 6V-Bleiakku mit passender Ladeschaltung und schalte den VOR den 5V-Spannungregler, der dann ein LDO sein muss.

Wie machst das ein ATMega, dass er schläft und trotzdem die Uhr läuft?


Zitat :
Sollte es notwendig werden, kann ich dort immer noch einen Transitor dazwischen schalten,

Das solltest Du tun.

edit:
Einge PICs haben zwei Oszillatoren. Einen für die Uhr und einen für den Rest. Der Uhr-Oszillator braucht fast nix. Es reicht, wenn der den µC zyklisch aufweckt, um nach den wichtigsten Dingen zu schauen. Das soll jetzt keine Werbung für PICs sein, sondern eher eine Anregung, mal in die Datenblätter der ATMegas zu schauen, ob die sowas nicht auch können.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 13 Nov 2009  9:18 ]

BID = 647504

Kleinspannung

Urgestein



Beiträge: 13324
Wohnort: Tal der Ahnungslosen


Zitat :
Lupin III. hat am 13 Nov 2009 03:03 geschrieben :



1-wire wäre evt. möglich, da die Temperatursensoren schon darüber laufen, aber da habe ich noch keine mit Backup-Speisung gefunden.

Was für Sensoren hat du?
Wenn du z.B. DS18s20 oder sowas nimmst,die lassen sich auch im Parasite-Modus betreiben,und brauchen dann keine eigene Versorgung mehr.
Macht der µc dann mit,im "2-Wire-Modus".
Außerdem ist dann kein µs genaues Timing nötig,weil die Dinger eher gemütlich sind.Und bei ner simplen Heizungs/Lüftersteuerung reicht ja auch,wenn die Sensoren zwei oder dreimal in der Minute ausgelesen werden.So rasant ändert sich die Temp. in dem Fall ja nicht.
Also auf meinem MEGA8 funktionieren zwei solcher Sensoren plus Displayausgabe,PMW steuerung Lüfter und bischen Kleinkram einwandfrei mit 4Mhz Taktrate.
Und vermutlich langweilt der sich dabei auch noch fürchterlich.


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(Albert Einstein)

BID = 647523

perl

Ehrenmitglied



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Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Und wird irgendeines der Bauteile zur Heizung?
Das solltest du anstreben, denn die eigentliche Heizung ist bei Stromausfall tot.

BID = 647551

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg


Zitat :
Ltof hat am 13 Nov 2009 09:06 geschrieben :

Wie machst das ein ATMega, dass er schläft und trotzdem die Uhr läuft?

Der ATMega verschiedene Schlaf-Modi. Zugegeben, der den ich verwende schaltet nur Takt für CPU, Flash, ADC und IO aus. Der Oszillator läuft wegen der Timer (die ihn per Interrupt aufwecken) weiter und dementsprechend ist der Stromverbrauch noch bei ca. einem viertel. Aus tieferem Schlaf braucht man dann schon eine externe Interrupt Quelle.
Es gibt auch AVRs, an die man zwei Quarze anschließen kann, wobei einer dann ein Uhrenquarz ist.

Die Sensoren sind DS18B20. Aber die brauchen sowieso so gut wie keinen Strom, egal ob mit parasitärer Speisung oder direkt. Und ja, 4MHz würden wahrscheinlich auch noch reichen.

Aber um den Stromverbrauch des µC, eines Schieberegisters und des Displaykontrollers mach ich mir eh keine Sorgen. Es soll nur alles für eine Stunde stabil weiterlaufen können, wenn's sein muss halt ohne Licht. Und da war die Frage, ob die Schaltung oben dafür geeignet ist.


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