Erstes Geraet mit Batteriebetrieb - viele Fragen

Hallo,

bisher habe ich immer nur Schaltungen zusammengebraten, bei denen es auf den Strombedarf nur wenig bis gar nicht ankam. Jetzt möchte ich etwas basteln, das mit einer oder zwei Mignons läuft, und stehe vor ein paar Problemen.

1) Die Versorgungsspannung. Ich brauche 5V, weil ich keinen 3V-Ersatz für einen TSOP1730 finden konnte. Der Rest würde auch mit weniger laufen. Ich habe mir jetzt den LT1073 angesehen (weil es den bei Reichelt gibt), und möchte den gerne verwenden. Die Tabelle auf Seite 7 des Datenblatts gibt an, mit welchen Batterien man was erwarten kann, das führt uns zu

2) Ich habe Platz für zwei Mignons. Wenn ich Alkaline-Primärzellen nehme, dann habe ich laut besagter Tabelle 80 mA, das ist genug. Aber bei zwei NiCd-Akkus extrapoliere ich da einen Wert zwischen 25 und 30 mA, das ist vermutlich zuwenig, es sei denn es gibt ein paar Tricks die ich noch nicht kenne:

3) Versorgt werden will ein TSOP1730, ein ATmega8L, ein TLC555, etwas bipolares Beiwerk (BC847, Widerstände im zweistelligen k-Bereich), und als Stromfresser einen Piezo-Schallwandler (max. 60 mA) und eine IR-LED mit der ich möglichst weit kommen möchte, bisher habe ich mit 40-50 mA experimentiert, das wäre OK.

Der Piezo und die IR-LED kriegen jeweils Rechtecke zur Ansteuerung, und sind niemals beide gleichzeitig aktiv (also nicht nur phasenverschoben, sondern komplett zeitlich getrennt). Die IR-LED soll maximal ein paar Sekunden benutzt werden, dann wieder eine längere Pause (Grundtakt von

30 kHz mit TLC555, moduliert durch das USART des Mega8). Der Piezo soll Piepser von 200-800ms Länge mit Pause in ähnlicher Größenordnung geben.

Könnt ihr mir da helfen? Für die LED dachte ich mir evtl. sowas:

VCC + | | .-. | | | | '-' | |--------. .-. | | | --- | | --- '-' | | | | | V -> | - | | | | | ___ |/ | -|___|--| | |> | | | | | === === GND GND (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05

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ist das irgendwie sinnvoll? Wenn ja, wie kriege ich das passende C raus, die Formeln die ich kenne riechen stark nach Integralen[1] und unnötiger Genauigkeit (bei 20% Toleranz der Kondensatoren...), da gibt's doch sicher eine Faustformel aus der Rechenschiebergeneration? Auf dem Steckbrett einfach mal ausprobiert habe ich es noch nicht, hole ich aber nach, versprochen.

4) Ich würde auch gerne eine Ladevorrichtung einbauen, wenn denn der Betrieb mit Akkus möglich ist. Das ganze braucht sowieso einen Schiebeschalter für Ein/Aus. Dann könnte man ja in der Aus-Stellung die Zuleitung zu den Akkus nach außen legen, um ggf. ein Ladegerät anzuschließen. Kann ich die beiden Mignons dann in Reihe laden (müssten ja *eigentlich* immer in etwa den gleichen Ladezustand haben), oder muß das parallel erfolgen?

Wenn es denn so gar nicht geht, kann ich auch ein größeres Gehäuse nehmen, aber auf Bleiakku-Größe und Linearregler wollte ich eigentlich nicht umsteigen, es sollte eine tragbare Lösung ergeben. :-)

Gruß, Felix

[1] Panik seit der 12. Klasse, und seit Jahren nicht mehr angefasst...
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Felix Opatz
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Felix Opatz schrieb:

Wie das? In der Tabelle steht, dass bis 2.1V Eingangsspannung min. 80mA garantiert sind, egal ob es sich dabei um Primärzellen oder Akkus handelt. Interessant in diesem Zusammenhang ist auch das Diagramm "Guaranteed Minimum Output Current at 5V vs VIN". Bei 1.8V (dort sind sowohl zwei Primärzellen als auch zwei Akkus endgültig leer) sind immer noch 60mA garantiert, bei geeigneter Beschaltung versteht sich. Guck Dir auch die Applikation "3V to 5V Step-Up Converter" an. Dort gehen sie sogar von 100mA bei VIN=2V aus. Ich habe den LT1073 (in der 5V-Festspannungsvariante) auch schon verwendet, der ist relativ gutmütig.

Ja, das wird bei fertigen NiCD/NiMH-Akkupacks ja auch nicht anders gemacht.

CU Christian

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Christian Zietz

"Felix Opatz" schrieb im Newsbeitrag news:ebmsva$rv0$03$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

TSOP32230, braucht aber 2.7V, geht also auch nicht mit nur 2 Zellen (1.8V Ladeende) sondern braeuchte 3. IR-Sendedioden brauchen aber nur 1.4V, selbst bei 100mA keine 1.8V, es macht also keinen Sinn, diese aus 5V zu versorgen und den Rest per Vorwiderstand zu verballern. Schliess die direkt an die Batterie an (Schalttransistor und Vorwiderstand) dann laesst zwar die Reichweite mit dem Ladezustand der Batterie nach, aber wenn die Batteriespannung zu weit absinkt, kann der ATmega ja Alarm geben. Der Piezo-Schallgeber braucht eine moeglichst hohe Spannung, 30V um richtig laut zu sein, das ereicht man aus der Batteriespannung in dem der 'Zuendfunke' einer Spule ausgenutzt wird (poor man's step-up) schau mal in eine Batteriefunkuhr, fuer den Piezo reicht also die Batteriespannung, mit 3.3V kommt er auch aus. Bleibt dein TLC555: Einfach weglassen, 30kHz kann der ATmega locker nebenbei machen, vergiss den UART, mach die Sendeimpulse per Programm (wirst du sowieso machen muessen, wenn du kompatibel zu irgendeinem Standard werden willst). Die Batterien/Akkus halten bei laufendem LT1073 nur ein paar Tage, du musst also echt abschalten wenn das Geraet nicht gebraucht wird, das ist der Nachteil von allen batteriebetriebenen Teilen mit step-up Schaltregler. Ohne so einen Schaltregler koennen die Microcontroller in einen Stromsparmodus gehen, der nahe der Selbstentladung der Batterien liegt und weit unter dem Strom eines step-up. Der LT3525 braucht 10 mal weniger und hat einen shut-down Eingang durch den er weniger als 1uA zieht. Ob dir das in deiner Schaltung was nuetzt (shut-down kann ja nicht vom uC bedient werden, der ist dann ja abgeschaltet), sei dahingestellt. Ein 8MHz-Controller ist bei Batteriebetreib eh nicht so sinnvoll, ein TI MSP430 oder Microchip PIC16F631 ist irgendwie passender und laeuft mit 2V, braucht also keinen Spannungswandler (was das Problem mit dem TSOP32230 nicht loest, dem muss man einen (immerhin dann vom uC abschaltbaren) 3V-Wandler goennen). Ladeschaltungen für NiMH-Akkus sind immer bloed. Entweder man laedt mit C/25tel, was ein Dauerladen erlaubt, aber keine Ladekontrolle und 10 Stunden muss man schon laden bevor ein leeres Geraet wieder nutzbar wird, oder man baut einen teuren FuelGauge Ladecontroller wie BQ2010 ein. Da nimmt man heute lieber LiIon Akkus aus Handys mit eingebautem protection-IC. Dazu das Steckerladeteil aus dem Handy und fertig ist die Laube. Der uC verhindert ein Laden wenn der Akku noch mehr als 3V hat, und verhindert eine Benutzung wenn der Akku weniger als 2.7V hat. Mit den zumindest 2.7V kommen auch alle deine Bauteile aus, es entfällt der step-up-Wandler und damit dessen Abschalt-Problematik. Ich wuerd LiIon nehmen.

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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
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MaWin

Nochdazu kriege ich den hier nirgends. :-/

Gut, ich meine beim Kainka mal so eine Schaltung gesehen zu haben, mit der LEDs aus 1,5 Volt ernährt werden.

Das klingt sehr gut, ich habe gerade mal etwas geschaut: einen Akku passender Größe mit 700 mAh krieg ich für < 4 Euro, auf IR kann ich verzichten (wäre halt hypsch gewesen) wenn ich stattdessen mit FT232RL auf USB gehe, und wenn ich einen MAX1811 dazuwerfe krieg ich den Akku auch via USB wieder voll, das wäre schon so nützlich, daß ich mich mit anfreunden kann. Warum gibt Reichelt für den Handy-Akku eigentlich 3,6 Volt an, der MAX ist aber für 4,1 bzw. 4,2 Volt gedacht? Ist Handy-Akku nicht gleich "cellphone", oder haben die im Amiland andere Akkus?

Ich würde übrigens gerne den ATmega8 einsetzen, weil ich mit denen schon gearbeitet habe. Aber wenn die IR-Geschichte jetzt wegfällt, und er nur noch seine eigentliche Arbeit tun soll (Zeit abwarten und dann auf dem Piezo quäken), kann er die meiste Zeit schlafen und sollte damit quasi-nix brauchen. Selbst bei 5 mA im Betrieb sind das noch ca. hundert Stunden, die das Gerät nicht am Stück im Einsatz sein wird. Eher mal so

5-10 Stunden in der Woche, und kann dann beliebig oft am USB-Port hängen.

Gruß, Felix

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Felix Opatz

Felix Opatz schrieb:

Das klingt stark nach NiMH...

... und das nach LiIon.

CU Christian

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Christian Zietz

Am Sun, 13 Aug 2006 17:05:50 +0200 schrieb Felix Opatz :

Pollin: 3,6V/1400mAh 34*10*50mm um 2,-

IR ist ja kein Problem, die Diode geht ja auch mit 3V (1,2V).

LiIon Nennspannung.

Das ist die Lade(schluß)spannung, die mußt du genau einhalten, damit der Akku voll wird, aber nicht platzt. Der Chip (MAX) macht das.

--
Martin
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Martin

Hmm, dabei habe ich bei Pollin geschaut. Demnach nicht unter Handy-Akkus? Unter Akkus/Sonstige gibt's dann was ähnliches, das aber für meine Zwecke zu groß ist.

Es ging auch um den Empfang, und bisher habe ich einen passenden IC dafür nur bei Farnell gefunden, und die wollen mein Geld nicht.

OK, danke.

Gruß, Felix

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Felix Opatz

Felix Opatz schrieb:

Schon der Update auf einen ATmega88 dürfte aber den Stromverbrauch drastisch senken helfen, wenn ich das richtig sehe.

--
Jörg Wunsch

"Verwende Perl. Shell will man können, dann aber nicht verwenden."
				Kristian Köhntopp, de.comp.os.unix.misc
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Joerg Wunsch

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