Názory k článku Šetříme energií aneb Arduino na baterky

> Bylo by nejlepší ho znovu na tu chvilku uspat – ale to by nám asi přestal napájet to čidlo, když je „chytře“ zapojeno přímo na jeho datový pin.

Stav výstupních pinů se zachovává, minimálně při těch méně hlubokých úrovních spánku (vyzkoušeno, používám to tak).

Jinak opravdu chcete Arduino Pro, nebo prostě něco bez integrovaného USB převodníku. Ten totiž taky žere.

Tiez sa pripajam k volaniu po vyssej uspore. Ja som si postavil bareduino s minimom sucastiek (3 kondenzatory a kremikovy "oscilator", atmega328; tento vikend som omylom znizil pocet kondenzatorov na 1 a furt funguje) a takmer rok som ho nechal v skrini raz za cas vyblikat stav baterie. Pokazde sice trochu odlisne cislo, ale moc sa nezmenilo za cely cas.
Povodne tam mal byt napojeny aj gsm modul, ale ten, ktory mi prisiel, nefungoval, a tak som sa na to vykaslal na nejaky cas. Je tu ale rozdiel, ze ta moja vecicka nemala solarnu nabijacku, to veci asi dost meni...
Dalsia vec je, ze som pouzil nejaku libku na usporu energie. Neviem, ci nepouziva tie iste triky, ale ocividne funguje.

chcel som napisat crystal oscillator, neviem ako sa to povie u nas

nazval by som to externy oscilator s krystalom, pripadne externy krystal (oscilatory byvaju aj standalone s napajanim, k tymto procesorcekom ale staci krystal s dvoma kondikmi)

AVR se uspává přes asynchronní RTC Timer 2, ne přes Watchdog. Výhodou je menší spotřeba (pro watchdog musí běžet hlavní oscilátor) a po probuzení program pokračuje tam kde přestal.
Pochopitelně se před spánkem musí povypínat periferie a porty přepnout na vstupní, to je samosebou.

já to teda moc nezkoumal, ale nějak jsem čekal, že nejmenší spotřeba se z toho dá dostat při power-down a z toho to umí probrat jen WDT

Čekal jsi špatně, WDT je dost nenažraný, bere 4-8 uA. Timer2 1,2-2,0 uA.
Nejméně žere probouzení pinem INT, ale to je hůře použitelné.

http://www.atmel.com/images/Atmel-8271-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega48A-48PA-88A-88PA-168A-168PA-328-328P_datasheet_Complete.pdf

Ten pin INT by mohl být velmi zajímavou možností! Nechat u toho zaplý RTC (třeba s vlastní záložní baterkou), ten bude mít asi minimální spotřebu, a pak se dá budit "budíkem" na INT i po delší době, než je těch 8 s, takže se sníží spotřeba daná několikerým zbytečným probudzením.

:-D tak si to ujasníme. Ze článku jak snížit spotřebu se v tomhle vlákně stal flame o tom jak postavit oscilátor s periodou v řádu desítek sekund a co nejmenší spotřebou. Takže abych taky přispěl do diskuse.

Vezmete arduino (jakýkoliv jiný procesor) nastavíte ho tak aby se uspalo jak nejvíce to jde a aby čekalo na změnu logického stavu na nějakém pinu. U starších procesorů tuhle službu dělal externí RESET pin. U AVR procesorů (potažmo arduina) se dá i ten odpojit, aby zbytečně nežral komparátor napojený na pin resetu. Pochopitelně použijeme power-down mód, zároveň vypneme všechny pull-upy na pinech, ADC, zdroj referenčního napětí, watchdog, detektor nízkého napájecího napětí (BOD) a jako bonus nadrátujeme všechny nepoužité vývody na zem!
Tohle je absolutně minimální konfigurace, která u ATmega328P snižuje spotřebu pod dva mikroampéry a při 25°C a 3 V napájení to je 100 nA!
K tomu stačí připojit externí resetovací obvod třeba zmíněný TPL5111 a jste na 140 nA spotřeby.

Pokud se rovnou vykašlete na toho dinosaura DS18B20 a použijete jeho alternativu TMP275 (I2C sběrnice), tak nebude potřeba čekat 750 ms na změření dat, ale jen 220 ms, které procesor prospí a navíc samotné čtení teploty kdy musí procesor něco dělat může proběhnout za 0.125 ms a arduino je bude dělat pomocí vestavěného TWI takže bude moci zase po dobu vysílání a příjmu značnou část doby spát zatímco periferie bude odesílat data. TMP275 má ve standby režimu spotřebu 100 nA, DS18B20 750 nA. A cenově jsou na tom stejně.

No a to nabíjení ze soláru s čínským TP4056 je prasárna. Základní problém je v tom, že ten obvod nenabíjí dokud není na vstupu dost vysoké napětí (4 V) a to nastane pouze v případě, že je solár plně osvětlen. Mnohem lepší je použít LTC3105, který pracuje od 0.225 V a umí regulovat napětí na soláru tak, aby získal co největší výkon při daném osvětlení. Má to zkratku MPPT (Maximum power point tracking). Nevýhoda je jen v tom, že TP4056 celou po dobu, kdy nenabíjí, žere z akumulátoru 2 uA a LTC3105 10 uA, za to to více než dostatečně vynahrazuje energií, kterou je schopen do akumulátoru dodat i při velmi špatném osvětlení.

A jen mezi námi obnovovací frekvence měření teploty v bazénu co má třeba 5 metrů krychlových vody je relevantní v řádu desítek minut. Za 24~32 vteřin se teplota takhle obrovského akumulačního prvku změní sotva jen o setinu stupně a takhle malá odchylka se ztratí v přesnosti měření daného čidla. Počítáno pro bazén s válcovým tvarem, průměrem 3 m, hloubkou 0.75 m osvícený 1kw/m^2 slunečního záření a předpokládaným stoprocentním pohlcením sluneční energie fólií na povrchu bazénu. Ohlazování vody okolní zeminou ohřev jenom zpomaluje.

Takže přestaňme bastlit a pojďme stavět zařízení pořádně, tak jak se to má dělat. A nebojte se napsat si výrobci o vzorky těch obvodů. Jsou zdarma a aspoň se něco nového naučíte :-)

A žravější periferie pin přímo neutáhne, s výhodou je na to možno použít IRF7304, gate se připojí rovnou na PIN.

Teda "budit" kontroler s pomoci WDT je teda bastlirina nejhorsiho druhu. Jak uz tu nekdo napsal, tohle se resi 32768Hz krystalem na Timer2, kdy to ma nekolikrat mensi spotrebu.
Navic je to reseni presnejsi. To umoznuje synchronizovat zapnuti prijmace tesne pred datovym paketem.
Nakonec pro nevyuzit, ze RC oscilator pohanejici WDT ma teplotni zavislost. Takze by se dalo usetrit teplotni cidlo a teplotu odvozivat od periody paketu. To by teprve bylo drsne nesmyslne vyuziti WDT.

Prave ze to smysl ma. Vyhodit Lipol baterku i s nabijecem a dat misto toho 2 "tuzky". Zivotnost baterii pokud je spravne udelana kontrola spotreby bude minimalne 5 sezon, porovnatelna s zivotnsti te lipolky. Pro porovnani, mam cidlo teploty takto napajene, a zivotnost baterii je 3 roky non-stop provozu.
Krome toho, pripajet 32.668kHz krystal neni problem, respektive je to radove jednodusii nez resit pripojeni toho zbytku, ktery zakladni adruino take neobsahuje.

Máte tip na nějaké šikovné zapojení zmiňované 2x AA baterie AVR ATMEL? Případně i DS18B20 a 433MHz vysílač připojený přes nějaký můstek? Díky.

Ne takto primo. Ja pred lety pouzil 868MHz moduly RFM12 (vyroba ukoncena). Hledejte OpenHR20

Určitě by se vybila samovolně. Myslím, že dneska spousta lidí má v hlavně automaticky nej baterka = Li-Ion, ale na takovéhle použití bude třeba taková Energizer Ultimate Lithium daleko lepší.

Lion aku dlouho nabité naplno se prozerou za ziva. Takto ponechanemu Aku se dost podstatně sníží kapacita. Rozhodně bych zvážil vybití na prepravni kapacitu nebo použití jiné technologie. Když máte třeba solar tak I vysokokapacitní kondenzator.

Jen z čisté technické zvědavosti mě zajímá z jakých informací čerpáte? Obecně všechny svoje přístroje vybavené li-ion články používám co nejvíce připojené do sítě a například ntb až po šesti letech začal ztrácet kapacitu akumulátoru. Proto se ne příliš ztotožňuji s vaším závěrem. Pokud máte pro svoji teorii nějakou literaturu či zdokumentované případy, tak si je velice rád prostuduji.

Ten efekt, který popisujete mi sedí spíš na superkapacitory, kde je tenhle jev dobře zdokumentovaný a je třeba se vyhýbat stavům plného nabití co možná nejvíce.

Děkuji

Tak si asi nerozumime. Slo mi o to nekupovat nove nepouzite baterie ktere byly dlouho skladem. Li-ion trpi pomalou skladovaci sebedestrukci kvuli chemickym reakcim. U novych baterii je to lepsi ale treba 5 let stara baterie ze skladu by se mela hned vyhodit nebo prodat za nejake zbytkove procento z ceny. Nehlede na to ze v mrazaku ji asi neskladovali.

Vychazim z:
- vlastni zkusenosti kdy jsem zazil jedny z prvnich notasu a mobilu na Li-ion. Baterie co byly skladem 2 roky byly podstatne kapacitne horsi nez zcela nove z vyroby aktivne pouzivana. Dnes bych uz dele jak 1 rok starou nekoupil.
- ze zkusenosti modelaru
- ze studii
- z battery university viz.
http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_store_batteries
http://batteryuniversity.com/learn/article/bu_808b_what_causes_li_ion_to_die
http://batteryuniversity.com/learn/article/do_and_dont_battery_table
http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_increase_the_runtime_of_your_wireless_device
- ignoruji promovane ceske inzenyry. Dam na doporuceni kolegu z nasi aerospace divize a na jednu ceskou firmu delajici baterie pro specialni aplikace
- ignoruji navody od vyrobcu spotrebicu. Jsou schopni smotat dohromady udrzbu nimh a lion. Napriklad nepravdive uvadet ze li-ion se musi zcela vybit a nabit.
- resim specificky podtyp Li-ion baterii. Vracim se k tomu ze je treba cist datashit.

2. Dobre rizeni baterii li-ion vybiji. Docela znacne je to treba u notebooku lenovo kde je to 10-20% vybijeni aku elektronikou kvuli prodlouzeni zivotnosti. Proto stale zapojene pristroje vydrzi nejdele protoze se dela refresh a vybijeni ridi elektronika.
3. Jak poznas jestli neodesel jen clanek? Casto se stava ze odejde jenom par clanku. Li-ion jsou hodne nachylne na vyrobni chyby narozdil od predchudcu. Stalo se mi ze u lenovacke T20 hlasila elektronika bezvadny stav a pritom polovina baterie mela mrtve clanky. Never dokud nepremeris:)

Litiove baterie su lahucke, kto to neskusil netusi ake lahke su. Len sa mi stalo pri aaa raver ktora napajala sluchatka ze pri pololvici zivota zacali sluchatka zrazu pukat, napajanie bolo ok, ale to pukanie ( asi raz za 10 minut a dost hlasite) si neviem vysvetlit, vyzeralo to ako nejake vyboje. Arduino by to nemuselo znasat.
Osobne mam dobre skusenosti s bateriami Vatra Industrial, slabsi mraz znasa bez problemov.

Pokud chcete nejake zarizeni opravdu lowpower, tak se podivejte po lowpower mikrokontrole­rech... stm32, msp430 atp...

Pro tyhle aplikace, jde také využít TPL5111, po odečtení a odeslání, se sám ihned kompletně vypne a TPL5111 ho po přednastaveném čase zase zapne.

Vazne krasny obvod :)

Ale hlavně se mi líbí MSP430, včetně varianty CC430, aktuálně studuji jejich RF čipy s CPU jádrem neboť pak již, lze vše max zjednodušit. A nepotřebuji CPU + RF modul

Jo jo, s msp430 mam vice nez bohate zkusenosti... Akorat jsem se ted trochu preorientoval a mam doma nejaky mikra a nevim co s nimi. Pokud byste mel zajem, napiste na chiptron(krou­titko)seznam(pun­tik)cz

Kupuji to přímo na Texas Instruments webu. Development kity se cenově dají, a chipy mám mnohdy zadarmo posílají samples bez problémů. ( Také se objednávají na TI webu. Dodání je do týdne obvykle FEDEXem. ( Samples včetně poštovného free of charge) Aktuálně je docela hit bluetooth chip CC2541, a nebo super je CC1120, který funguje ve všech ISM pásmech 169, 433, 470, 868, 915, 920 MHz. Tedy programově můžu volit. Technicky omezím výstupním přizpůsobením k anténě na konkrétní pásmo.

Zajímavý projekt a hezky popsaný, díky.

Není cli() a sei() v obsluze přerušení zbytečné? Podle datasheetu Atmegy 328 se to děje automaticky:

"When an interrupt occurs, the Global Interrupt Enable I-bit is cleared and all interrupts are disabled. The user software can write logic one to the I-bit to enable nested interrupts. All enabled interrupts can then interrupt the current interrupt routine. The I-bit is automatically set when a Return from Interrupt instruction – RETI – is executed."

To není obsluha přerušení, ale nastavování Watchdogu. Na AVR se to musí provést rychle, z důvodu bezpečnosti. Případné vyvolání přerušení spolehlivě proces nastavování zničí.

V ISR(WDT_vect) je to ale samozřejmě nevhodně, to máte pravdu.

Clanek moc pekny, tesim se na pokracovani.
Dekuju

Super clanek! Diky.

Ked uz vysielate z tymto modulom pozritesi ako casto mozete vlastne vysielat. Aby nejaky iny vlastnik cidielok na vas nepostval telekomunikacny urad.

okrem vykomu je nutne aj dodrzat maximalny cas vysielania. Ktory musi byt , ak sa dobre pamatam, <10% u 433Mhz zariadeni ale niektore freq maju este mensie percenta (<1% a <0.1%)

Jelikoz vysilani trva nepatrny zlomek sekundy a deje se to kazdych 24 sekund tak bych se prekroceni vubec nebal.

bal/nebal. Mysliet na to treba. Telekomunikacne urady maju vcelku jednoduchy cennik z cenamy ktore moc ludove niesu.

Ano. To neni moje, to je sousedovo, koupil jsem to v lidlu a nevedel jsem co to dela. Nazdar. Pokud mam kratkou antenku a nesviti mi to tak daleko aby to zachytil automaticky radiovy monitorovaci system. Nikdo tyhle pisklata resit nebude. Neresi se vetsi vetsi problemy jako jsou ruzne powerline blbosti ktere rusi na kilometry daleko.
Moc se bojis. Jeste jsi mladej. CTU u nas chtel poplatek za zasuvku STA nebo radioa, za amplinon obecniho rozhlasu za kdejaky nefunkcni spoj.
Samozrejme ze jim nikdo neplati. Nema to vyznam. Nemaji tolik lidi a nastroje aby to mohli kontrolovat a vymahat.

Jen pro informaci, kdyby někdo náhodou neznal. Jean-Clause Wippler se tímto zabýval (dneska už to zkouší na ARMech) do hloubky na http://jeelabs.org/

Když si projdete archiv, tak najdete hodně zajímavých informací včetně různých vychytávek na omezení spotřeby rfm12b a podobných vysílačů. Má taky vlastní "Arduino" řadu - JeeNode - včetně modulů na napájení jedním AA(A) a podobně.

ja len doplnim, ze podla mojich skusenosti nie je potrebne napajat tento 433 MHz vysielac z GPIO
na jeho dataovom vstupe je FET tranzistor, ktory len pripaja alebo odpaja vysielaciu cast
v stave logickej nuly ma teda prakticky nulovy odber (radovo v nA)

Článek je pěkný, to musím uznat. Pro ty, co mocí mermo chtějí použít Arduino.
Ale co takhle použít ESP8266? Vlastnosti podobné, levnější a odesílá to rovnou do domácí sítě přes WiFi AP. Není třeba xxxMHz protistrana. :)

Ono vyhrát si aby esp nějakou dobu vydrželo na baterku také není sranda zvláště u vaianty 1 kde je nutné i trochu zato velmi přesně pájet.

Inu wifi je žrout

Nejsem si ze schématu ani článku jistý, jede Vám to čidlo v parazitním módu nebo ho napájíte pinem ? Pokud není napájeno parazitně, dle datasheetu je linka během převodu držena v logické 0 a pod dokončení převodu je nahozena úroveň log.1. Toho se dá hezky využít k dalšímu šetření energie. Po započetí převodu dáte procesor do sleepu a probudí se přerušením z pinu na datové lince. Toto funguje pouze pokud čidlo NENÍ napájeno parazitně. V parazitním módu se linka drží v log.1 kvůli napájení.

Není zač. Sám jsem to tak používal a fungovalo to bez problémů. Jen je potřeba aby byla datová linka připojena k pinu, který podporuje interrupt i v pwr-down módu (možná tomu tak už nyní je).

Ahoj, díky za kvalitní článek, měl bych jen jeden dotaz který mi vrtá hlavou: pokud arduino napájím nižší voltáží než 5V, tedy třeba 4V, bude voltáž na digitálních pinech taktéž stejná (těch 4V), nebo to jde přes nějaký konverter a bude tam 5V? Chtěl bych si takto připojit sensor prašnosti, kde je pak nutné použít pro výpočet voltáž která je tomu dodávaná.