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Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
01.11.2020, 22:44
Beitrag #1
Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
Hallo,
Ich habe vor ein Projekt zu starten dass ich am liebsten mit Akku betreiben würde. Als Stromquelle habe ich an 18650 lion Zellen gedacht mit der ich Module, die im Haus verteilt sind betreibe.
Diese Module sollen alle blinken oder piepsen da bin ich mir noch nicht sicher, wenn ein Master bei der Betätigung eines Knopfes das Signal dazu gibt. Dazu müssen die Module natürlich kabellos verbunden sein und ich würde hier wohl NRF24L01 Funkmodule verwenden.

Vorraussetzung ist hier, dass die Module mindestens 5 Monate laufen ohne aufgeladen zu werden. Ich brauche einen geeigneten Microkontroller (den ich gerne in der Arduino IDE Programmieren würde) und außerdem habe ich gar keine Erfahrung ob und wie ich in diesem Projekt mit Standby Modes arbeiten kann.
Weil die Slaves müssen ja jederzeit auf das Signal des Masters reagieren können.

Danke schonmal für Antworten

LG louard
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01.11.2020, 23:16
Beitrag #2
RE: Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
(01.11.2020 22:44)louard schrieb:  ....außerdem habe ich gar keine Erfahrung ob und wie ich in diesem Projekt mit Standby Modes arbeiten kann.
Weil die Slaves müssen ja jederzeit auf das Signal des Masters reagieren können.
Das wird sicher ein Problem sein und da musst du selbst deine Erfahrungen sammeln.

Ich würde dazu allerdings einen Wemos d1 mini (ESP8266) nehmen, der dann mit WLan arbeitet. Die kannst du auch untereinander verbinden.
Leider fehlt mir da die Erfahrung mit Batteriebetrieb.

Gruß Dieter

I2C = weniger ist mehr: weniger Kabel, mehr Probleme. Cool
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01.11.2020, 23:43
Beitrag #3
RE: Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
Hallo,

ich habe gerade auch ein Projekt mit reinem Akkubetrieb (auch 18650er) gebaut. Meine Erfahrung: Man kann die Arduinos einfach in eine der verfügbaren Sleep-Funktionen versetzen und z. B. durch einen Timer alls 100 ms wieder wecken lassen. Der Stromverbrauch der Mikrocontroller ist dann zwar im uA-Bereich, aber diverse LEDs und periphere Komponenten wie USB-Baustein brauchen viel zu viel Strom. Bei einem Arduino MKRZero hat das Board im DeepSleep noch ca. 30 % des normalen Stromverbrauches gehabt. Du solltest also unbedingt nach einem Board suchen, bei dem es keinen USB-Baustein gibt und auch ansonsten wenige externe Elemente. Die LEDs lötest Du aus.

Skeptisch bin ich bzgl. der 2,4 Ghz Transceiver:WLAN arbeitet im gleichen Frequenzbereich und darf 100 mW senden. Aber das reicht nicht aus, um in meinem Reihenhaus zwischen OG und EG brauchbar zu kommunizieren. Deine Module machen 1 mW (mehr sind nach meiner Kenntnis auch nicht erlaubt), allerdings mit einer deutlich geringenen Bitrate als WLAN hat. Trotzdem, hier würde ich erst ein paar Versuche machen.

Ansonsten ist Deine Anwendung eine klassische 433 Mhz-Sache. Ich habe sehr gute Erfahrungen mit Modulen auf Basis SX1278. Damit betreibe ich seit 1/2 Jahr die Übertragung von Messwerten aus dem Keller ins OG.

Programmablauf könnte sein:
1. Sleep, 200ms (z. B.) Weckzeit
2. Wecken: Receiver einschalten und zuhören, ggf. Aktion ausführen
3. Goto 1

Die Sender müssten dann so etwa für 300 ms ihren Befehl wiederholt senden.

Ich hoffe, mein Erfahrungsbericht hilft,

Gruß
GuaAck
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02.11.2020, 13:41
Beitrag #4
RE: Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
(01.11.2020 23:43)GuaAck schrieb:  Hallo,

ich habe gerade auch ein Projekt mit reinem Akkubetrieb (auch 18650er) gebaut. Meine Erfahrung: Man kann die Arduinos einfach in eine der verfügbaren Sleep-Funktionen versetzen und z. B. durch einen Timer alls 100 ms wieder wecken lassen. Der Stromverbrauch der Mikrocontroller ist dann zwar im uA-Bereich, aber diverse LEDs und periphere Komponenten wie USB-Baustein brauchen viel zu viel Strom. Bei einem Arduino MKRZero hat das Board im DeepSleep noch ca. 30 % des normalen Stromverbrauches gehabt. Du solltest also unbedingt nach einem Board suchen, bei dem es keinen USB-Baustein gibt und auch ansonsten wenige externe Elemente. Die LEDs lötest Du aus.

Skeptisch bin ich bzgl. der 2,4 Ghz Transceiver:WLAN arbeitet im gleichen Frequenzbereich und darf 100 mW senden. Aber das reicht nicht aus, um in meinem Reihenhaus zwischen OG und EG brauchbar zu kommunizieren. Deine Module machen 1 mW (mehr sind nach meiner Kenntnis auch nicht erlaubt), allerdings mit einer deutlich geringenen Bitrate als WLAN hat. Trotzdem, hier würde ich erst ein paar Versuche machen.

Ansonsten ist Deine Anwendung eine klassische 433 Mhz-Sache. Ich habe sehr gute Erfahrungen mit Modulen auf Basis SX1278. Damit betreibe ich seit 1/2 Jahr die Übertragung von Messwerten aus dem Keller ins OG.

Programmablauf könnte sein:
1. Sleep, 200ms (z. B.) Weckzeit
2. Wecken: Receiver einschalten und zuhören, ggf. Aktion ausführen
3. Goto 1

Die Sender müssten dann so etwa für 300 ms ihren Befehl wiederholt senden.

Ich hoffe, mein Erfahrungsbericht hilft,

Gruß
GuaAck

Ich denke das hilft mir sehr weiter also wenn ich dich richtig verstanden habe empfiehlst du mir 433Mhz Module zu verwenden?

Was meinst du mit USB Baustein? Brauche ich den im Normalfall nicht für den Programm upload?

Der Programmablauf macht Sinn ich könnte mir vorstelln dass ich villeicht sogar 2s Pause einbaue, da es nicht wichtig ist, dass das Signal sehr schnell ankommt.

LG louard
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02.11.2020, 13:45
Beitrag #5
RE: Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
[/quote]
Ich würde dazu allerdings einen Wemos d1 mini (ESP8266) nehmen, der dann mit WLan arbeitet. Die kannst du auch untereinander verbinden.
Leider fehlt mir da die Erfahrung mit Batteriebetrieb.
[/quote]

Ist natürlich auch eine Möglichkeit nur glaube ich dass Module zu schwach sind um direkt über wlan zu kommunizieren und ich will nicht vom Heim Wlan abhängig sein, da ich hier oft Störungen bzw. Probleme habe.

LG louard
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02.11.2020, 14:51
Beitrag #6
RE: Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
(02.11.2020 13:41)louard schrieb:  Ich denke das hilft mir sehr weiter also wenn ich dich richtig verstanden habe empfiehlst du mir 433Mhz Module zu verwenden?

Was meinst du mit USB Baustein? Brauche ich den im Normalfall nicht für den Programm upload?

Der Programmablauf macht Sinn ich könnte mir vorstelln dass ich villeicht sogar 2s Pause einbaue, da es nicht wichtig ist, dass das Signal sehr schnell ankommt.

Hallo,
ich kann keine klare Empfehlung abgeben, vielleicht geht es ja bei Dir auch auch mit 2,4 GHz und einer niedrigen Datenrate. Ich kann nur feststellen, dass es bei mir vom Keller ins OG zuverlässig mit den 433 MHz-Modulen geht, während WLAN nicht direkt funktioniert. Etwas unschön ist sicher die gegenüber 2,4 GHz größere Antenne, wenn es auf Größe und Handlichkeit ankommt.

Separater USB-Baustein: Auf dem MKRZero z. B. ist das USB-Interface direkt in den Mikrocontroller integriert und kann somit bei sleep auch in den Sparmodus versetzt werden.

Gruß
GuaAck
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02.11.2020, 16:25
Beitrag #7
RE: Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
(02.11.2020 13:45)louard schrieb:  Ist natürlich auch eine Möglichkeit nur glaube ich dass Module zu schwach sind um direkt über wlan zu kommunizieren und ich will nicht vom Heim Wlan abhängig sein, da ich hier oft Störungen bzw. Probleme habe.

Das hängt sehr von deinem Umfeld (Haus und Mauerwerk) ab.
Und bei größeren Strecken werden auch zusätzliche Repeater nötig.

Gruß Dieter

I2C = weniger ist mehr: weniger Kabel, mehr Probleme. Cool
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02.11.2020, 17:41 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 02.11.2020 18:23 von Vapalus.)
Beitrag #8
RE: Stromsparender Microkontroller für Akkubetrieb
Da ich ein großer Fan von Attinys bin, habe ich auch diese für meine Low-Power Projekte verwendet und bin recht zufrieden.
Mit einem Attiny13A betreibe ich eine LED mit PWM an einem 1000mAh Li Ion Akku, und das hält rund 30 Tage.
Ohne LED würde es wohl länger halten, da die LED rund 80% des Stroms verbraucht.
Natürlich musste ich die Clock in Betrieb halten, damit das PWM funktioniert etc, aber es ist nunmal eine Zeitschaltuhr, damit ich bei meinem Kleinen rechtzeitig die Windel wechsel.
Das Schöne ist halt, ich kann einzelne Elemente in den Energiesparmodus schicken während ich das PWM Modul aktiv halte, um die LED zu dimmen.

Den Hinweis mit den 433 MhZ finde ich jedenfalls interessant.
Ein NRF24 verbraucht (wenn inaktiv) normalerweise auch nichts. Insofern wäre meine Wahl Attiny 4313 mit NRF24.
Problem: Der Lithium Ionen Akku geht hoch bis 4.2V, am NRF24 dürfen maximal 3.6V anliegen. Jede Spannungsumwandlung verbraucht Energie.
Ob der NRF24 deshalb die richtige Wahl ist, weiß ich nicht.

Edit:
Bevor ich es vergesse, beim Kauf von Attinys sollte man vorsichtig sein, wieviel Programmspeicher etc. man braucht. Die sind zum Teil mit 1024 Bytes Speicher schon sehr... tiny.

In der heutigen Zeit ist gesunder Menschenverstand so etwas Ähnliches wie eine Superkraft - aber keine nützliche.
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