wieso ist die Batterie so schnell leer?

[Robin1508]

Hi, ich baue mir derzeit einen Wecker. Ich habe bis jetzt ein Display das über einen Atmega32 @ 16Mhz läuft. Das ist alles was ich daran angeschlossen habe, also keine LED´s garnichts. Nur die standartmäßigen Bauteile, die zum Betrieb des AtMegas notwendig sind (Spannungsbegrenzer, ein paar Kondensatoren und Widerstände).
Die Uhr funktioniert mit einem Timer. Jetzt wollte ich die Uhr mal eine Nacht durchlaufen lassen um am nächsten Tag die abweichung festzustellen. Doch jetzt ist die Batterie (9V Block) leer. Sie hat jetzt noch 3.2 Volt. Ist das normal dass das so viel Strom braucht?

Gruß Robin

[Klingon77]

hi,

hast Du den Stromverbrauch mal gemessen?

Wieviel mA zieht denn Deine Schaltung?

liebe Grüße,

Klingon77

[uwegw]

Datenblätter der Bauteile besorgen-> max. Stromaufnahmen nachlesen

Der AVR zieht schon mal 22mA. Das LCD dürfte bei unter 10mA liegen (nen 16x2 von reichelt braucht 3mA). Macht 25mA Gesamtstrom. Ein 9V-Block hat etwa 500mAh Kapazität, sollte also für 20 Stunden reichen.

[Robin1508]

Das ist mir auch gerade in den Sinn gekommen:

32mA

[Robin1508]

kann man das so rechnen?

wenn ich 32 mA verbrauch habe und die Kapazität des Blocks liegt bei 500mAh. Das heißt, wenn man 500mA verbrauch hat, reicht der 9V Block genau 1 Stunde (500/500=1) und wenn man 32mA verbraucht reicht er 15 Stunden (500/32=15,62..)

Hmm, gibts wohl nur die möglichkeit den Wecker mit einem Netzteil zu betreiben.

[uwegw]

Bei Batteriebetrieb sollte man die Komponenten unbedingt anhand ihres Strombedarfes auswählen und beim Controller Stromsparfunktionen nutzen. Dein Mega32 würde zb bei 1MHz nun noch 1,7mA brauchen. Und für ne Uhr dürfte in den meisten Fällen noch weniger vollkommen reichen. Neuere AVRs ziehen noch weniger Strom. Außerdem kann man einen AVR in einen Energiesparmodus versetzen. aus dem er ab und zu von einem Timer aufgeweckt wird, um die Zeit weiterzuzählen und die Anzeige zu aktualisieren...

[Robin1508]

Okay danke, werd mich da mal ein wenig erkundigen. Der Quarz ist ja auch gleich ausgetauscht.

Thx

[avion23]

Der Spannungsregler braucht auch 1-2mA im Leerlauf.
Ein 9V Block hat normalerweise ~140mAh.

[askazo]

Wie regelst Du die Spannung runter?
Wenn Du einen Festspannungsregler verwendest, gehen Dir bei 5V-Betrieb fast 45% der Batterieleistung flöten. Mit einem Step-Down-Regler hättest Du einen wesentlich höheren Wirkungsgrad.

Gruß,
askazo

[rideyourstyle]

Ein 9V (8.4V) Akku hat eine Kapazität von 120mAh bis 140mAh. 9V Batterien haben eine Kapzität von ca 400-500mAh... Also habt ihr beide teilweise Recht. ;-)

[Robin1508]

Ich hab nen ganz normalen L78S05 davorhängen.

[Klingon77]

hi,

wenn du Deine Spannungsreglung, wie oben beschrieben änderst und die Stromversorgung auf 5 oder 6 NiMH Akkus AA umstellst (bis 2900mA) läuft der Wecker wesentlich länger.

Oder gleich eine Netzversorgung und die Akkus nur um Netzausfälle zu überbrücken.

liebe Grüße,

Klingon77

[Robin1508]

Also ich werds erstmal so lassen wie es ist. Bei der nächsten Bestellung werd ich ggf. einen Step-Down-Regler mitbestellen und einbauen. Solange wird der Wecker eben direkt aus den Netz gespeist :P

[rideyourstyle]

...und hoffen auf unterbrechungsfreie Stromversorgung :cheesy:

[Robin1508]

Ganz genau, aber wir leben ja nich in einem Land indem dass regelmäßig passiert ^^

[Besserwessi]

Eine 9 V Batterie ist schon mal eine schlechte Wahl. Besser wären wohl 3 V oder 4,5 V. Die Meisten LCDs sollten auch mit 4,5 V laufen. Dann kommt man schon mal ohne Regler aus. Auch braucht der Prozessor bbei 3 V schon weniger Strom. Mit dem Takt sollte man eventuell sogar auf 32 kHz runter.

[avion23]

Ein 9V (8.4V) Akku hat eine Kapazität von 120mAh bis 140mAh. 9V Batterien haben eine Kapzität von ca 400-500mAh... Also habt ihr beide teilweise Recht. ;-)
Danke, das wusste ich noch nicht. Ich dachte immer, dass Akkus ähnliche Werte wie Batterien haben.

[rideyourstyle]

Nein Akkus haben im Normalfall einiges weniger an Kapazität als Batterien. Bei den Batterien fehlt die genaue Kapazitätangabe. Und es kommt immer auch auf die Stromabgabe an. Werden zum Beispiel grosse Ströme benötigt, sind Akkus meist besser geeignet und können so im Einzelfall länger halten als Batterien in der gleichen Anwendung.
So ungefähr...

[Besserwessi]

So groß ist der Unterschied zwischen Akkus und Batterien nicht mehr. Ich hatte mal ein paar AA Alkaline Batterien mit Kappatzitätzangabe: 2200 mAh, das ist gerade im Bereich von Metallhydrid Akkus. Bei den 9 V Könnte es aber anders sein, denn da ist vor allem viel Verpackung dran.

Auch die Uhr immer an Netz laufen zu lassen ist nicht optimal, die normalen kleinen Trafos brauchen im Leerlauf schon fast 1 W.

[Robin1508]

Hm ja aber sonst bleibt mir ja nur die möglichkeit Akkus zu benutzen und die dann regelmäßig zu laden. Das ist mir zuviel Stress für ein gerät, dass 24 Stunden am Tag im Einsatz ist...

[Klingon77]

hi,

benötigen die elektronischen Netzteile weniger Energie als die konventionell (mit Trafo) aufgebauten?

Oder:
Wenn Du eh ein Netzteil baust und in der Uhr einen Rechner hast könnte der Prozessor auch das Netzteil zum laden der Akku´s ein- und ausschalten.

Dann würde während der Akkulaufzeit keine Netzenergie verbraucht (sofern die Trennung primärseitig erfolgen kann).

In wie weit es wirtschaftlich ist, die Akkus zu laden und dann, bei vollen Akkus die Uhr vom Netz zu nehmen, kann ich nicht sagen.

liebe Grüße,

Klingon77

[MichWuhr]

Klingon77 Idee is ned mal so schlecht

Kannst dann die Primärseite mit nem Triac oder Relais wegschalten

[Klingon77]

hi,

danke für die Blumen.

Bin aber kein Elektroniker; nur "Mechanikus".

Details betreffend, kann ich also keine Aussage machen.

Es sollten hier im Forum / Wiki sicherlich die nötigen Info´s zu finden sein.


Gibt es auch Bilder vom Projekt?

liebe Grüße,

Klingon77

[Vitis]

Also, schon am Atmel kann man viel Strom sparen.

Zunächst mal alle ungenutzten IO als input und internen Pullup aus schalten.
Dann niederer Systemtakt 1MHz oder weniger.
Dann externen Uhrenquarz verwenden und per Timerinterrupt
über Uhrenquarz den µC aus dem sleep-mode holen.
Da spart man mächtig Saft auf die Art.

[Bumbum]

Also die Idee mit dem Akku laden und dann das Ladegerät wegschalten klingt zwar gut, kann aber nur mehr Energie verbrauchen wie ohne den ganzen Akku-Kram. Denn beim laden gibts ja auch Verluste.

Und dann heißt es wirklich am Strom sparen. Viele Vorschläge sind schon gekommen.

Ich würde 2 AA Akkus benutzen, mit um die 3000 mAh und dann einen Step-UP Wandler um die Spannung zu erhöhen. Dann ist die Batterie (ca) genausogroß wie vorher. Man muss dann nur rechtzeitig abschalten, damit die Akkus nicht kaputt gehen. Das könnte man aber per analog-Eingang im AVR überwachen. Und dann die Spannung bitte frühestens jede Minute messen, denn die Messung kostet auch Energie...

Als Step-Up dafür kann ich den LT1302 empfehlen. Damit habe ich schon sehr gute Erfahrungen gemacht, und er ist leicht zu bekommen, auch die benötigte Spule dazu. Ich verwende ihn an besagten 2 Batterien und erzeuge damit 3,6V für einen AT90USB1287, einen GPS-Empfänger und eine SD-Karte. Ob ein LCD mit 3,6V läuft glaube ich nicht, aber man könnte ja auch 5V erzeugen, was allerdings wieder mehr Strom für den AVR benötigt...

Meine Schaltung benötigt unter "Vollast" ca. 90mA und damit halten die Akkus (2900mAh) über 15 Stunden. Aber jedes zehntel Volt mehr in der vom Step-Up-Wandler erzeugten Spannung merkt man sofort am Stromverbaucht und an der Akku-Laufzeit. Hier muss man experiementieren um so niedrig zu gehen, bis alles gerade so stabil läuft.

Als Lade-IC kann ich noch den Max712 empfehlen, am besten gleich in die Schaltung integrieren. Der Max712 hat keine -deltaU-Erkennung. Das ist bei so hohen Akku-Kapazität schlecht habe ich feststellen müssen. Der Ladestrom muss dann schon sehr hoch sein, damit das noch ordentlich funktioniert.

Aber alles in allem wird auch diese Schaltung keine Woche durchhalten. Das beste wird sein ein Dauernetzteil und Akkus (oder einen Goldcap?) nur als USV bei Stromausfall.

Viele Grüße
Andreas

[Besserwessi]

@Vitis:
Ungenutzte Pins sollte man gerade nicht auf Eingang ohne Pullup Stellen um Strom zu sparen. Man muß für einen Definierten Pegel high oder Low sorgen, also entweder als Ausgang, als Eingang mit pullup oder notfalls mit externem Pullup/Pulldown.

Bei einer Uhr hat man ja nicht viel zu tun, da könnte der Uhrenquarz auch ganz als Takt reichen. Wenn man den externen Uhrenquarz nimmt und die meiste Zeit im Sleep mode ist, ist der Takt relativ egal, solange man die niedrige Spannung nehmen kann.


Der größte Stromvergraucher wird das LCD Dispaly sein. Entweder man findet sehr sparsame, oder man steuert ein LCD ohne internen Controller direkt vom AVR an (z.B. mit Mega169).

[ikarus_177]

Hi,

hätte auch eine Frage bzgl. externem Takt: kann ich als Taktgeber auch einen 32kHz Uhrenquarz verwenden, bzw. diesen dann in den Fuses einstellen?

Viele Grüße

[Besserwessi]

Man kann auch 32 kHz Uhrenquarze nehmen. Da hat man sogar 2 Möglichkeiten. Einmal als normalen Takt für den ganzen Prozessor und dann nur als Takt für den Asyncronen Timer, der eingenlicht Prozessor kann dann meisten im Power down mode sein oder mit 1-8 Mhz RC Takt laufen.

Einstellen kann man das per Fuses. Bei vielen Controllern gibt es da einen kleinen Hardware Fehler: die angeblich einzustellenden internen Kondensatoren für den Quarz funktionieren nicht bei allen Typen. Man sollte die externen Kondensatoren auf alle Fälle in der Schaltung vorsehen.

[avion23]

Noch ein Tipp zur Stromversorgung:
Handyladegeräte werden heute als Schaltnetzteil aufgebaut. Der Standby-Stromverbrauch ist dabei sehr gering. 30mW sind erreichbar! Dazu gab es einen Test auf heise.de

[ikarus_177]

Hi,

@Besserwessi: ich dachte da an den Mega 168V, laut Datenblatt verbraucht dieser auf einer Frequenz von 32kHz bloße 15uA. Da kann die Schaltung doch schon eine Weile mit einer Batterie betrieben werden. Der ADC steht mir (trotz der geringen Frequenz) aber trotzdem zur Verfügung?

Noch eine Frage: ist es möglich, den Uhrenquarz als Taktgeber für den Prozessor UND den Timer zu verwenden? Soll heißen, der uC befindet sich im PowerDown - Modus und wird von Zeit zu Zeit vom Timer geweckt?

Viele Grüße

[Besserwessi]

Der ADC ist spezifiziert für Taktraten ab 100 kHz. Bei weniger Takt wird man zumindestens mit größeren Fehlern rechnen müssen. Müßte man wohl mal ausprobieren wie sich der zu kleine Takt auswirkt. Viel mehr als das man 1-2 Bit an Auflösung verliert sollte aber eigentlich nicht passieren.
Oder man nutzt halt den 32 kHz Quarz nur für den Tmer 2 und die CPU läuft mit z.B. 1 MHZ vom RC bzw. steht im Standby modus. Vom Stromverbrauch nimmt sich das kaum was. Dann kann man auch wieder der AD Wandler ohne Einschränkungen nutzen.