EEprom bei tiefen Temperaturen

[Besserwessi]

Wenn man die besonders tiefen Temperaturen vermeiden will, könnt man in die Box mit der Schaltung noch so etwa wie einen Kühlakku legen, der dann bei z.B. -18 C gefriert. Der kann dann recht viel Wärme Abgeben und so verhindern das die Temperatur wesentlich unter -20 C fällt. Es bleibt dann aber länger bei -18 C. Bei den ganz tiefen Temperaturen frieren sonst auch die Batterien ein. Auch die Batterien geben schon etwas Wärmekapazität.

Als Speicher wäre aber wohl ein anders EEPROM besser geeignet. Der 27LC16 ist doch reichlich klein. Mein Vorschlag wäre da eher so etwas wie Dataflash, also z.B: AT45DB... - die sind auch gleich bis - 40 C spezifiziert, und fast 1000 mal mehr Kapazität.

So schlimm wird es mit der Batteriekapazität nicht werden. Auch wenn man mit den Strom auf 100 µA Bereich kommt, reichen AA Zellen mit 2000 mA noch 20000 Stunden oder gut 2 Jahre. Als Regler würde sich so etwas wie ein MCP1702 anbieten: nur 2 µA Ruhestrom und low drop. Das heißt auch mit 3 Zellen (d.h. ca. 4,8 ... 3.6 V) kriegt man noch stabil 3 V hin. Wirklich sparsam muss es erst werden, wenn eine Lithium Zelle wie CR2032 ausreichen muss.

[Thegon]

Nun, also heute in der Früh habe ich das Teil wieder aus dem Gefrierschrank geholt, und sofort ausgelesen:
Zuerst gefreut, weil Daten daherkamen, doch dann der Rückschlag: nach einiger Zeit war schluss, es kamen nur mehr Nullen, also noch leer. Oje, habe ich mir gedacht, der hat nach einiger Zeit aufgegeben. Um festzustellen, wie lange es gedauert hat, habe ich die Daten erst einmal in eine *.txt Datei exportiert.
Es standen genau 256 Bytes drin, der Rest war leer: Da ist was faul an der Blockadressierung!
Ein kurzer Blick in den Code bestätigt dies. Sehr erleichternd!

Das mit dem kleinen EEprom stimmt, das ist eigentlich schade, wo der Logger doch wesentlich mehrere Werte aufzeichnen könnte. Nur ich möchte jetzt nicht wegen einem EEprom eine Bestellung abschicken, also hab mal in der Platinenkiste gesucht und einen 24LC256 gefunden:
http://ww1.microchip.com/downloads/e...doc/21203m.pdf
Der ist zwar von ATMEL, aber dazu habe ich kein Datenblatt gefunden. Weil der aber in einem TSSOP - Package war, und die Schaltung auf Lochraster ist, habe ich sozusagen einen Adapter gelötet (ein ausgebohrter NE555):



Das sollte an Speicher erst mal reichen, und der sollte laut Datenblatt bis -40°C tauglich sein, sollte also klappen.
Muss nur noch ausprobieren ob der überhaupt funktioniert und die Adressierung im Programm auf 256K umbauen.

Was die Batterie angeht:
Ich habe ein bisschen im Einzelhandel geschaut, aber die Preise sind da wirklich nicht lustig.
Pollin hat eine Lithiumzelle im Angebot (für 1,5€ pro stück),
http://www.pollin.de/shop/dt/NDgwOTI...LST_17330.html

zu der ich ein Datenblatt gefunden habe:
http://www.gylling.no/produkter/batt...919e94195f.pdf

3,6V /2100mAh, und vor allem ganz Wichtig: Operating Temperature -60°C / + 85°C !

Mit zwei davon und ein paar Dioden in Serie sollte das eigentlich mehr als genug sein, oder?

Mfg Thegon

[Besserwessi]

Die richtige Spannung für EEPRom und µC liegt eher so bei 2,5 - 3,6 V. Da reicht im Prinzip auch eine Zelle aus. Es hängt aber vom EEPROM Typ ab wo die minimale und maximale Spannung liegt. Nach oben könnte ein sparsamer Regler helfen - ein paar Dioden um 0,6 V zu Verbraten eher nicht, denn bei dem kleinen und schwankendem Strom ist die Spannung nicht konstant, und die Spannung von 2 Zellen schwankt auch einfach zu sehr, da reicht es nicht mehr einfach was konstantes abzuziehen. Regler mit weniger als 20 µA Stromverbrauch gibt es.

[Thegon]

Grundsätzlich wäre mir nur eine Zelle oder halt zwei parallel natürlich auch lieber, und vom EEPROM und vom AVR her wäre das auch überhaupt kein Problem, die kommen bis 1,8V runter. Nur der Temperatursensor, den ich verwenden möchte, ein 1-Wire DS18S20:
http://pdfserv.maximintegrated.com/en/ds/DS18S20.pdf
Der kommt nur bis 3V runter, was dann doch etwas knapp ist.
Dieser MCP1702 wäre natürlich genau das was ich brauche, nur den habe ich einzig bei Reichelt gefunden, und da kostet das Porto so viel, und nur für diesen einen TO92er... Mal sehen, und wenns nicht anders geht...

Der EEPROM funktioniert übrigens wunderbar, nur dass es jetzt schon ein paar Minuten dauert, das ganze EEPROM per Serieller Schnittstelle mit Baud 4800 auszulesen...

Mfg Thegon

[Thegon]

Ich habe noch ein paar Experimente mit diversen Spannungsreglern ausprobiert, und auch drei Lithiumzellen bestellt.
Das Problem ist ja nach wie vor, dass der Sensor (DS1820) eine minimale Spannung von 3V braucht, ich habe im Datenblatt keinen anderen Wert gefunden. Und da es sehr dumm wäre, wenn der Sensor falsche ergebnisse liefert, möchte ich für die Messung saubere 5V zur verfügung stellen. (oder glaubt ihr, das würde nichts machen?)
Der Regler MCP1702 wäre zwar sehr schön und genau richtig, doch den bekomme ich jetzt nicht.
Deshab habe ich mir folgendes ausgedacht:
Eine der drei Zellen (3,7V) versorgt die Schaltung mit dem nötigen Ruhestrom, über eine (Schottky-)diode in Serie. Dies ist ja für den Mega48 leicht genug, der kommt bis 1,8V runter.
Wenn nun eine Messung durchgeführt werden soll, dann möchte ich über einen PNP - Transistor zwei Zellen, die in Serie sind, ganz einfach an einen 7805er anschließen, der dann die Versorgung übernimmt (vor der dritten zelle ist ja eine Diode, die dann sperren würde). Dann villeicht eine halbe Sekunde warten, dass jedes Bauteil funktionstüchtig ist, dann die Messung durchführen und das Ergebnis im EEPROM speichern, und dann wieder abschalten und den Betrieb des AVR mit der einen Zelle weiterführen.

Was haltet ihr davon? Glaubt ihr, dass die Spannungsschwankung dem AVR etwas ausmachen?

Danke für die Antworten

Mfg Thegon

[Thegon]

So es gibt wieder etwas zu berichten:
Das Paket ist gekommen, der Temperatursensor angeschlossen und in einem Alurohr vergossen, Kabel angeschlossen, Software angepasst, Kunststoffbox fertig, Styroprisolierung zurechtgeschnipselt.

Nun nur noch immer die Frage wie das mit der Spannungsversorgung so abläuft.
Ich tendiere jetzt wieder mehr dazu, alle drei Zellen, die ich gekauft habe, einfach parallel zu schalten und einfach so direkt ohne irgentwas an die Elektronik zu fahren. Sollte ja doch eine Weile dauern, bis die Spannung unter 3V ist, wo doch sogar 3 Zellen zusammengeschaltet sind.

Ich werde jetzt noch alles fertig zusammen bauen und ein bisschen Dokumentation hochladen, falls jemand sowas nachbauen möchte.

Danke noch einmal für eure Tipps und Vorschläge zu diesem Projekt!
Mfg Thegon

[Michael]

Hallo Thegon,

Ich hatte letzt auch ein System mit 3V Versorgung und DS1820 gebaut.
Der Temperatursensor will ja gerne 4,5V und mehr, um genaue Werte zu liefern, darunter ist die Genauigkeit nur bei 2° (imho)
Ich habe dazu einfach eine Ladungspumpe aus 2 Kondensatoren und 2 Dioden am PWM-Pin des AVRs betrieben, geht wunderbar.
Mit 2 AA Batterien (Duracell) läuft das mit 500kHz (4MHz/8) gut 8 Monate bei Zimmertemperatur.
Wenn du einen zusätzlichen Uhrenquarz nimmst, dann kannst du noch mehr Strom sparen, passenden AVR vorrausgesetzt.
P.S.: Quarz deswegen, weil der interne Oszillator unter 3V mal gerne nicht anschwingt.

Gruß, Michael

[Thegon]

Hallo Michael,

also Genauigkeit ist nicht so wichtig, man könnte auch sagen, der DS18S20 ist sogar ein bisschen Overkill, solange die Ungenauigkeit nicht größer als +-1°C oder so auftritt, dann bin ich sehr zu frieden.

Uhrenquarz ist schon drin, AVR läuft gewöhnlich im Power - Save - Modus.

P.S.: Quarz deswegen, weil der interne Oszillator unter 3V mal gerne nicht anschwingt

Wirklich? Das wäre aber gar nicht gut, weil der AVR, wenn er durch den Timerinterrupt geweckt wird, mittels internem RC - Oszillator läuft.

Wegen der Ladungspumpe habe ich mir gedacht: Ich habe ja drei Zellen bestellt, und so würde ich eine mittels einer Diode in serie an die Versorgung hängen, und für den Zeitraum der Messung würden dann über eine NPN - PNP - Kombination zwei weitere Zellen, die in serie sind, mit einem 7805er drin auf die Versorgung geschaltet. Dann hätte die Schaltung für die Zeit der Messung die vollen 5V drauf, und sonst ruht die Schaltung mit einer einzelen Zelle dahin, bis der nächste Interrupt kommt.
Nur weiß ich nicht, ob das den AVR freut wenn seine Versorgungsspannung schnell um 2V ändert. Glaubst du, das bringt den irgentwie durcheinander?

Danke auf jeden Fall für die Infos!

Mfg Thegon

[Besserwessi]

Eine schnelle Änderung der Versorgungsspannung kann den µC schon etwas stören, aber schnell ist relativ. Mit etwas Pufferkondensator und einer nicht zu kräftigen Spannungsquelle ändert sich die Spannung schon nicht mehr so schnell. So lange der µC schläft ist auch das bisschen mehr an Stromverbrauch nicht so schlimm, wenn der µC immer mit 5 V läuft, sofern man einen sparsamen Regler wählt.

Einfacher wäre aber vermutlich ein anderer Temperatursensor, der direkt mit 3 V oder etwas weniger Arbeiten kann. +-1 K Anforderung sind aber schon nicht so einfach, weil die Ganze Schaltung mit kalt wird - da ist so ein digitaler Sensor schon eine gute Wahl.

[Thegon]

Also ich habe heute einmal ein bisschen getestet:
Temperaturfühler in Wasserglas (damit sich die "echte" Temperatur möglichst wenig schwankt), und einfach mal mitttels Netzteil an der Versorgung rumgedreht.
Das Ergebnis war erstaunlich:
bei 5V begonnen bis herunter auf 2,5V hat sich die ausgegebene Temperatur nicht um einen halben Grad geändert. Das heißt natürlich noch nicht, dass die Temperatur absolut stimmt, aber ich habe als Referenz nur so ein Thermoelement mit einem Multimeter und das ist leider auch nicht so genau, aber so grob gesehen passt die Temperatur schon.

Unter 2,5V dann gibt es einen ganz kleinen Bereich, in dem die Temperatur stark schwankt (da hat´s dann auf einmal 35°C), wenn man noch weiter runter geht, kommt nur mehr 255 raus, also "leerer" Bus.
Ich hab ausrechnet, mit dem derzeitigen Stromverbrauch würden die drei Zellen parallel geschaltet ca. 33 Jahre halten, von dem her also nicht so kritisch dass die Spannung gleich unter 2,5V absinkt.

Die Versuche mit dem Zuschalten von den 5V haben nicht wirklich gut funktioniert, deshalb werde ich einfach alle 3 Zellen parallelschalten und fertig.
Und wenn´s wirklich ein Problem gibt, dann habe ich halt Pech gehabt.

Ich habe hier noch etwas Dokumentation zusammengeschrieben, und Software und Schaltplan hochgeladen:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/pr...peraturlogger/

Danke nochmal für eure Hilfe!

Mfg Thegon