Atmega328P - Sleep-Modi - Stromaufnahme

[Moppi]

Ja, genau, Danke Dir! Das meinte ich: Gedanken. Die mache ich mir auch und habe da auch Vermutungen. Letzten Endes ist auch so, wie es ist: wenn man es messen kann, weiß man es dann - selbst, wenn es nicht genau im Datenblatt aufgeführt ist. Meine Vermutung ist auch eher dahingehend, da man sich so auf die 3V fixiert, dass dieser 3V-Betrieb vielleicht auch eher als Standardbetrieb für batteriebetriebene Anwendungen anzusehen ist. Vielleicht bringt mich aber auch jemand auf die Idee, dass ich mit dem Messen was falsch mache und einfach .. Mist messe ... kann ja auch sein. Obwohl ich das jetzt schon überprüft habe, indem ich nur einen 1 Ohm-R genommen habe, für die Messbereichserweiterung, um so statt 100µA am Endausschlag 100mA ablesen zu können. Wenn ich darüber ablese, komme ich aber zu denselben Größenordnungen bei den Messergebnissen. Die 3x 1 Ohm in Reihe habe ich genommen, um Endausschlag 30mA zu haben.

MfG

[seite5]

Im Power-Down ist jeder interne Takt abgeschaltet - Clock/Frequenz also völlig egal (DS, S.39)
Der Stromverbrauch sollte lt. DS im Power-Down, Seite 1 (ohne alle andere Beschaltung) bei 0.1µA liegen, 600µA ist viel.
Verstehe ich das richtig - je nach eingestelltem Sleep-Modus fließen mal 14.5mA und mal 17.5mA im "Wachzustand"? Da ist schlichtweg
was faul im Staate Dänemark!
mfg
Achim

[oberallgeier]

.. Atmega (328P) mit 5V bei 16MHz betreibe .. SLEEP_MODE_PWR_DOWN ..

.. Der Stromverbrauch sollte lt. DS im Power-Down, Seite 1 (ohne alle andere Beschaltung) bei 0.1µA liegen, 600µA ist viel ..

Welche Datenblatt-Version? Die von mir oben zitierte Fassung von November 2016 hat diese Angabe auf Seite 2 - dort ist angegeben "Power-down Mode: 0.1μA" - mit 1.8V bei 1MHz.

.. Ich habe folgende Stromaufnahme gemessen: .. Ohne Atmega328P, nur Spannungregler und Spannungsteiler: 0.6mA ..

.. Der Stromverbrauch sollte lt. DS im Power-Down, Seite 1 (ohne alle andere Beschaltung) bei 0.1µA liegen, 600µA ist viel ..

.. Da ist schlichtweg was faul im Staate Dänemark!
mfg
Achim

Das stimmt, nur wolln wa ja nich Äpfel mit Birnen vergleichen.

[wkrug]

Wenn Ich mich da noch recht erinnere gab's da auch noch was mit der Konfiguration der unbeschaltenen Ports.
Die müssen auf einen bestimmten Zustand gebracht werden um Strom zu sparen.
Welcher das jetzt genau war weiss Ich jetzt leider nicht mehr genau - Sollte aber im Datenblatt stehen.
Ausserdem kann man ja alle nicht genutzte Peripherie abschalten. Jedes aktivierte Feature ( A/D Wandler, USART, ... ) zieht Strom.
In einer ELEKTOR gab's auch mal einen Artikel zur Stromminimierung bei AVR Controllern.

[Moppi]

Ich habe nochmals gemessen und mit verschiedenen Messbereichserweiterungen für das Drehspulmesswerk. Ich habe im Power Down Mode den Messbereich auf 1mA festgelegt und gesehen, dass der Atmega328, bei 5V Betrieb, sogar etwas mehr als 600µA nimmt. Es sind etwa um die 700µA. In anderen Foren stellen User teils dasselbe fest. Beim Arduino Mini soll es wieder anders sein. Das ist aber auch ein ATmega328. Der Brown-Out Detector soll auch im Sleep-Mode Strom verbrauchen:

14.11.3. Brown-Out Detector
If the Brown-Out Detector (BOD) is not needed by the application, this module should be turned off. If the
BOD is enabled by the BODLEVEL Fuses, it will be enabled in all sleep modes, and hence, always
consume power. In the deeper sleep modes, this will contribute significantly to the total current
consumption.

Das nächste wäre:

14.11.4. Internal Voltage Reference
The Internal Voltage Reference will be enabled when needed by the Brown-Out Detection, the Analog
Comparator or the Analog-to-Digital Converter. If these modules are disabled as described in the sections
above, the internal voltage reference will be disabled and it will not be consuming power. When turned on
again, the user must allow the reference to start up before the output is used. If the reference is kept on in
sleep mode, the output can be used immediately.

Der Watchdog-Timer:

14.11.5. Watchdog Timer
If the Watchdog Timer is not needed in the application, the module should be turned off. If the Watchdog
Timer is enabled, it will be enabled in all sleep modes and hence always consume power. In the deeper
sleep modes, this will contribute significantly to the total current consumption.

Den Watchdog und den Timer 1 benötige ich zum Aufwachen, die kann ich nicht abschalten, das wäre dann vermutlich nur mit einer externen RTC möglich.

Für diese Anwendung einer Lüftersteuerung spielt das jetzt keine so große Rolle, die Verbrauchswerte unter 4mA gehen im Verbrauch des Lüfters - 30 bis 80mA - praktisch unter. Dennoch ist es für mich die Gelegenheit, das dann jetzt auch mal auszuprobieren und zu messen. Ich habe auch nur am Kontroller selbst die Stromaufnahme gemessen, da kommt dieselbe Größenordnung raus, wie auf den andern Wegen bestimmt. Es sind 600 bis 750µA.

MfG
Moppi

- - - Aktualisiert - - -

Wenn Ich mich da noch recht erinnere gab's da auch noch was mit der Konfiguration der unbeschaltenen Ports.
Die müssen auf einen bestimmten Zustand gebracht werden um Strom zu sparen.

Beim Einschalten des ATmega sind alle IOs im hochohmigen Zustand, bis dass sie mittels pinMode konfiguriert werden. Auch die internen Pull-Up-Widerstände müssen erst aktiviert werden. Sollten die aktiviert sein, um Strom zu sparen?


- - - Aktualisiert - - -
Und es kam noch etwas zutage, aus einem andern Forum:

Are you using a '328 instead of a '328p? (a '328-PU is not a '328p, it's a '328 in DIP package; the corresponding p-spec part is '328p-pu.

Ich habe 328P-PU. Aber da müsste das Datenblatt "ATmega328/P" von 2016 doch das richtige sein.

MfG

[oberallgeier]

.. der Atmega328, bei 5V Betrieb, sogar etwas mehr als 600µA .. Arduino Mini soll es wieder anders sein. Das ist aber auch ein ATmega328 ..

Mal ein bisschen Gebrabbel von mir - achso, das Letzte zuerst:

.. Und es kam noch etwas zutage, aus einem andern Forum: Ich habe 328P-PU. Aber da müsste das Datenblatt "ATmega328/P" von 2016 doch das richtige sein ..

Ein anders Forum? HIER sind die Spezialisten - - na gut, ich bin keiner.

Zu 328P-PU bzw. ATmega328/P :
Es gibt laut den typspezifischen Datenblättern zur 328er Familie mehrere Gehäuseformen:
28-pin 28P3, ein PDIP = Plastic Dual In line Package,
28-pin 28M1, ein VQFN = Very Thin Quad Flat (No Lead Package),
32-pin 32M1-A, ein MLF = Micro Lead Frame Package,
32-pin 32A, TQFP = Thin profile plastic Quad Flat Package
wobei z.B. der 28Pinner keinen Anschluss für ADC6 und ~7 hat, der TQFP-32 hat die natürlich. Den TQFP bekomme ich mit (m)einer kleinen 08er WEllerspitze noch bestens gelötet, der MLF geht wohl nur mit Heißluft/Reflow. Ansonsten - innendrinn sind die Teile immer gleich - Ausnahmen wie eben: ADC6/~7 ja oder nein bestehen.

Zu den Typen ATmega328/~328P gibts noch den ATmega328PB in gleichen Gehäuseformen; letzterer mit zusätzlichen Funktionen wie zweite UART und so.

Zu 328 und 328P:
In einer "Parametric Product Table" von Atmel aus 2007 habe ich nen Link gefunden auf "picoPower Technology" der aber heute in die www-Präsentationen von Microchip zielt. Dort, bei Microchip ist noch die AN2515 zu finden,
http://ww1.microchip.com/downloads/e...-00002515C.pdf
die auf Low-Power Techniken eingeht. @Moppi: sehr lesenswert. Und klar: WDT frisst einiges an Power, meist ohne dass die Anwendung benötigt wird *gg*.

Soviel ich weiß, wurde der Zusatzbuchstabe "P" von Atmel vor über zehn Jahren eingeführt um auf die hier zur Diskussion stehenden Low-Power-Möglichkeiten hinzuweisen.

Ansonsten ist der Unterschied der beiden Typen: 328 für -40°C to 85°C und 328P für TA = -40°C to 105°C. Unabhängig von der Gehäuseform des jeweiligen Teilchens. Deswegen nehme ich lieber die 328P-Version - mit Rücksicht auf meine Lötorgien zum Beispiel.

TLDR

[Moppi]

Danke für die Infos. Ich nehme auch lieber die 328P-Version.
Dokument habe ich gespeichert, lese ich mir mal in Ruhe durch.
Jetzt habe ich es mal auf 1MHz-Takt abgesehen (und zwar hier). Damit sollte der Verbrauch auch runter gehen - hatte vor langer Zeit mal so was gelesen. Allerdings vermutlich nicht, wenn der ext. Takt im Sleep Mode sowieso abgeschaltet ist.
Falls das noch nicht ausreicht, nehme ich mal noch einen Spannungsteiler, um aus den 5V vom Regler 3.3V zu machen.

MfG

[wkrug]

Beim Einschalten des ATmega sind alle IOs im hochohmigen Zustand, bis dass sie mittels pinMode konfiguriert werden. Auch die internen Pull-Up-Widerstände müssen erst aktiviert werden. Sollten die aktiviert sein, um Strom zu sparen?

Üblicherweise startet ja der Controller und durchläuft die Initialisierung.

Kannst ja hier mal drüber gucken...
https://www.roboternetz.de/community...Stromsparen%29

[oberallgeier]

.. Jetzt habe ich es mal auf 1MHz-Takt abgesehen .. Damit sollte der Verbrauch auch runter gehen - hatte vor langer Zeit mal so was gelesen ..

Lesen bildet, stimmt ja, aber ich mach solche Dinge lieber selber. Und da hast Du heute Glück, dass ich mit nem Riesenschnupfen bei bestem Wetter (hmm, na ja, Sonne pur aber Minusgrade) daheim hängen muss .. siehe unten.

.. Falls das noch nicht ausreicht, nehme ich mal noch einen Spannungsteiler, um aus den 5V vom Regler 3.3V zu machen ..

Na ich weiß nicht, da kräuselts mir die Nackenhaare und ein Männlein flüstert mir: wer im Controller sparen will, kann den Strom im Spannungsteiler verheizen. Oder ? Liege ich da soo daneben?

Mal zu meiner Nachmittagsbeschäftigung:
Aufbau: alte Experimentierplatine für mega8/168/328, alle vermeidbaren Teile abgebaut,

......Bild hier  
......© oberallgeier; größeres Bild im Bild verlinkt

Aktiv/mit den Controllerpinns verbunden sind die Stromversorgung - ohne Spannungswandler, direkt von der Schraubklemme - und die beiden Kondensatoren für den fallweise steckbaren Quarz. Alle sonstigen Leitungen hängen "im Freien", die Kondensatoren für den MAX232 sind ja nur für den Chip - wenn der drauf steckt, die Leitungen zum seriellen Stecker sind ebenfalls unbeschaltet.
Controller: ATmega328 PDIP28. ATMega328P habe ich nicht in PDIP (na ja, die beiden hier sind defekt), aber die Daten vom 328 sind sicher ausreichend vertrauenswürdig.
Programm: Ein lausiges Zeit-Schindeprogramm. Nach der Initialisierung eine while(1)-Schleife, die für wenige Controllertakte einen Pin hoch- und danach wieder runterzieht. Die Pausen dazwischen dauern etwa eine Mikrosekunde bei 20 MHz, Code siehe unten.
Labornetzteil zur Spannungsversorgung KORAD KA3005D, DMM MetraHit 12S, Spannungsangaben nur laut Labornetzteil, Strommessung mit DMM.
Geschätzte Messgenauigkeit beim Aufbau sicher deutlich besser als 10 %

Messwerte:

ATmega328
@3V     20 MHz Quarz                6,14 mA
             8 MHz intOsz.          2,94 mA
             1 MHz intO(DIV8)       0,58 mA
           128 kHz intOsz.          0,11 mA   
           128 kHz intOsz-DIV8      0,06 mA

@5V     20 MHz Quarz               13,09 mA
             8 MHz intOsz.          6,46 mA
             1 MHz intO(DIV8)       1,85 mA
           128 kHz intOsz.          0,95 mA   
           128 kHz intOsz-DIV8      0,85 mA

// ============================================================================= =
//### Programm 1 µs MIKROsekunde pausieren lassen !! Pausenwert EXerimentell !
  void wmus (uint16_t us)       // Wait in Mikrosekunden
  { 
    for(; us>0; us--) 
    { 
      uint16_t __c = 4; 
      __asm__ volatile ( 
         "1: sbiw %0,1" "\n\t" 
         "brne 1b" 
         : "=w" (__c) 
         : "0" (__c) 
      ); 
    } 
  } 
// ============================================================================= =

Ich konnte es ja nicht lassen. Hatte noch nen nanoClone genommen (meine sind grad ALLE auf 20 MHz umgequarzt) und den direkt mit 7,5V bestromt. Der frisst (mit der ganzen Peripherie, Spannunswandler, on-board-LED-Spannungskontrolle, on-board-user-LED etc etc: bei 20 MHz ext. Quarz 21 mA und bei 1 MHz (int.Osz-8MHz und DIV.8.) noch 9 mA. 3V hatte ich hier nicht getestet, den Strom von "hinten" in die Platine und den Spannungswandler . . . da war ich mir zu unsicher.

Fazit: Bei 3V ist der Stromhunger, grob, nur halb so groß, die Frequenz schlägt deutlich zu. Wussten wir schon aus dem Datenblatt - nur nicht so.

NACHTRAG : Zum Messen war der ISP-Stecker stets abgezogen wegen Resetleitung mit LED. Auch wenn deren Einfluss nicht wirklich merkbar war.