Arduino.ru

Режимы работы микроконтроллера, позволяющие снижать потребление до 1-2 мкА (?), жертвуя его различными возможностями, имеются на любой вкус:

Idle mode

ADC noise reduction mode

Power-down mode

Power-save mode

Standby mode

Почитать о них можно в 10-й главе даташита или на многих-многих тематических сайтах, первый попавшийся: http://physlab.pomorsu.ru/FreeResources/Users/files/Electroradio_Engineering/2/ATmega128,%20ATmega128L/4.htm

Еще один вариант снижения потребления - снижение тактовой частоты. Тот же самый даташит утверждает:

Low power consumption
– Active mode:
250μA at 1MHz, 1.8V
15μA at 32kHz, 1.8V (including oscillator)
– Power-down mode:
0.1μA at 1.8V
 

 step962, спасибо. Попробовал. Оказалось, что сторожевой таймер жутко нестабильная вешь. За 12 часов уход времени составил около часа. Делал на атмеге 168, таймер ставил на 8 секунд. Зато токопотребление порадовало - всего около 0.033 милиампер.

Наверное мне нужно было чётче сформулировать задачу) Устройство должно выдавать стабильно сигнал один раз сутки и один раз в неделю, при этом работая от батарейки. уход времени может быть максимум 10-20 минут в месяц. Похоже, что стандартными средставими атмеги тут не обойтись. Сегодня обнаружил, что существует удивительная микросхема DS1307. Думаю именно на ней можно реализовать моё устройство. Нашёл уже варианты часов с использованием этой микросхемы, но во всех примерах атмега работает постоянно, то есть не переходит в спящий режим. Сейчас ломаю голову как добавить такую функцию.

В каком режиме тестировали?

DS1307 на стандартном кварце дает уход в несколько секунд за месяц.

1. Подберите спящий режим с побудкой не от сторожевой собаки, а от внешнего прерывания (INT0/INT1)

2. Найдите у DS1307 ногу, на которую выдаются секундные импульсы (а еще учше минутные). Соедините эту ногу с выводом D2 или D3 Arduin'ы (они отвечают за прерывания INT0/INT1 - подробности смотрите в даташите).

3. Засыпайте спокойно - DS-ка обеспечит побудку в нужный момент.

Дело в том, что по инструкции,  DS1307 может выдавать только секундные импульсы или чаще. А включатся каждую секунду, это будет уже неэкономно.

Пока я попробовал так: 

атмега кажые 8 секунд просыпается и "смотрит" время по DS1307. Для пробы вывожу в ком порт. Работает. Подожду сутки. Чтобы получить суточные импульсы, думаю сравнивать текущее время, с заранее указанным и в случае совпадения давать сигнал. Фактически это тупо будильник получается. Жаль, что будильник не реализован непосредственно в DSке, это бы сильно упростило задачу и код.

1. Какой режим засыпания используете?

2. Насколько неэкономнее (в абсолютных цифрах) ежесекудное просыпание для изменения счетчика  по сравнению с просыпанием/опросом по последовательному каналу внешней микросхемы каждые 8 секунд? По второму варианту у Вас наверное уже есть результаты замеров энергопотребления, а по первому?

Я точно не могу сказать какой именно испольуется режим засыпания, но выгляди это вот так:
{
cbi( SMCR,SE ); 
cbi( SMCR,SM0 ); 
sbi( SMCR,SM1 ); 
cbi( SMCR,SM2 ); 

собственно момент засыпания 

cbi(ADCSRA,ADEN);
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
sleep_enable();

} все выходы переключаются в режим входа, это точно. 

проверить, что будет экономнее, представляет некоторую сложность. Дело в том, что включение и опрос времени происходит настолько мгновенно, что засечь время не получается. А осциллограф недоступен. 

SM2..SM0: 010 - это режим Power Down, при котором пробуждение может происходить только от сторожевого таймера, схемы BOD или от внешнего прерывания (INT0/INT1).

если установить SM2..SM0 в "011" (т.е. sbi(SMCR,SM0);), то микроконтроллер будет входить в режим Power Save, идентичный предыдущему (чуть более прожорливый), но дополнительно появляется возможность пробуждения от таймера/счетчика TMR2. То есть появляется возможность настроить таймер/счетчик на генерацию прерывания при достижении значения 240 (TMR2 8-битный) и, подавая посекундный сигнал от микросхемы RTC на вход таймера/счетчика TMR2, пробуждать микроконтроллер каждые 4 минуты (240 сек).

Как-то так ...

Вопрос был в некоторой степени риторическим - опрос состояния микросхемы (по последовательному каналу!!!) в тактах может оказаться длиннее сэкономленных семи пробуждений/засыпаний. Или почти равен оному.

Если в Вашей программе инструкции стоят именно в таком виде и порядке, то она несколько перегружена,

ведь три операции установки/сброса битов SM2...SM0 задают микроконтроллеру режим засыпания, но ведь то же самое, похоже происходит и в функции set_sleep_mode (о чем говорит параметр-константа SLEEP_MODE_PWR_DOWN).

Согласно даташиту, условием входа в любой из режимов сна является установка бита SE регистра SMCR в 1. То есть самая первая операция (установка SE в 0) не имеет смысла.

Ну и наконец cbi(ADCSRA,ADEN). Этот бит отвечает за работу АЦП. Сбросив его, Вы выключаете АЦП. Но в режимах Power Save, Power Down и Standby АЦП и так выключается. Операция имеет смысл только для режимов Idle и ADC Noise Reduction.

Хочу сделать "долгоиграющий" модуль (пока это датчик уличной температуры и влажности, построенный на базе DHT11). Коммуникация с основным блоком происходит по радиоканалу (nRF24L01)

Для снижения питания выбрасываю из схемы все лишнее - остается только сам "камень" (с кварцевым резонатором и парой конденсаторов), стабилизатор питания на 3.3В (L78L33 и пара конденсаторов по питанию) для питания RF-модуля, пара резисторов (один для подтягивания Reset к питанию и второй - для работы датчика).

У RF-модуля задействую вывод IRQ для пробуждения "камня", когда приходит запрос от "головного" блока. Когда устойство бездействует - загоняю его в режим SLEEP_MODE_PWR_DOWN.

Питаю всю конструкцию от 3 батареек ААА. 

Все функционирует отлично, только комплект батареек эта конструкция высасывает за 2 дня (батарейки обычные, не алкалийные).

Как-то совсем грустно от такой "продолжительности" жизни... (запросы к датчику идут раз в 4 минуты, все остальное время - "спим").

Сегодня попробовал вариант с "возобновляемой" энергией (солнечная панель на 0,5Вт, зарядник http://www.seeedstudio.com/wiki/Lipo_Rider_V1.1 и АКБ на 1000мАч 3.7В) - пока непонятно, понаблюдаю пару дней...

Может, у кого-то есть мысли, как можно продлить жизнь подобной конструкции? Как еще можно минимизировать потребление?

На всякий случай приведу скетч модуля:

#include <SPI.h>
#include <DHT.h>
#include <Mirf.h>
#include <ASLibrary1.h>
#include <MirfHardwareSpiDriver.h>
#include <avr/sleep.h>


#define NumSensors 2

AS_SensorStatus MySensors[NumSensors] = {
  0,0,"tmp(C)",
  0,0,"hdm(%)"};

DHT dht(6, DHT11);  //Создаем датчик DHT11 на 6 пине

float t, h;

void wakeupFunction(){
}

void toSleep(){
  attachInterrupt(0,wakeupFunction,LOW);
  sleep_mode();
  detachInterrupt(0);
}


void setup() {
  //Serial.begin(9600);
  dht.begin(); //Инициализируем датчик DHT

  for(int i=0; i<NumSensors; i++){
    MySensors[i].Status = 0;
  }
  
  Mirf.spi = &MirfHardwareSpi;
  Mirf.csnPin = 9;
  Mirf.cePin = 8;
  Mirf.init();
  Mirf.setRADDR((byte *)"TEST"); //Задаем адрес под которым будем принимать данные
  Mirf.setTADDR((byte *)"TEST");
    
  Mirf.payload = AS_NRF24L01_payload; //Задаем размер буфера данных
  Mirf.channel = AS_NRF24L01_channel; //Задаем канал
  Mirf.config(); //Инициализируем модуль NRF24L01
  //Serial.println("init");
  set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
  sleep_enable();//Переходим в спящий режим

}

//Вычисляет все данные и заполняет массив значений датчиков
byte CalculateAllData()
{
  t = dht.readTemperature();
  h = dht.readHumidity();
  
  //Serial.println(t);

  if (isnan(t) || isnan(h)) {
    MySensors[0].Status = 0;
    MySensors[0].Value = 0;
    MySensors[1].Status = 0;
    MySensors[1].Value = 0;
  }
  else {
    MySensors[0].Status = 1;
    MySensors[0].Value = t;
    MySensors[1].Status = 1;
    MySensors[1].Value = h;
  }
  return 1;
}

AS_Answer ExecuteCommand(AS_Command MyCommand){
  
  AS_Answer  MyAnswer;  // Ответ
  MyAnswer.Status = 0;
  MyAnswer.Value  = 0;
  
  switch (MyCommand.Command) {
    case 0: //Reset
      resetFunc();
      break;
    case 1: //Получиь количество датчиков
    //Serial.println("1");
      MyAnswer.Status = 1;
      MyAnswer.Value  = NumSensors;    
      break;
    case 2: //Рассчитать все значения датчиков
    //Serial.println("2");
      MyAnswer.Status = CalculateAllData();
      break;
    case 4: //Получиь значение датчика по номеру
    //Serial.println("4");
      if ((MyCommand.Parametr+1) > NumSensors){
        MyAnswer.Status = 0;
        MyAnswer.Value  = 0;
        memcpy(&MyAnswer.Comment,&"Too big num par.", CommentLen);
      }
      else{
        MyAnswer.Status = MySensors[MyCommand.Parametr].Status;
        MyAnswer.Value  = MySensors[MyCommand.Parametr].Value;    
        memcpy(&MyAnswer.Comment,&MySensors[MyCommand.Parametr].Comment, CommentLen);
      }
      break;
    }
  return MyAnswer;
}

void loop() {

  AS_Command MyCommand; // Команда
  AS_Answer  MyAnswer;  // Ответ

  if(!Mirf.isSending() && Mirf.dataReady()){
    Mirf.getData((byte *) &MyCommand);
    //Serial.println("command");
    MyAnswer = ExecuteCommand(MyCommand);
    Mirf.send((byte *) &MyAnswer);
    while(Mirf.isSending()){}
  }
  else{
    /* No data - night night. */
    toSleep();
  }

}

Я покупал вот такие вот солнечные ячейки:

http://www.ebay.com/itm/A-Grade-125x125-Monocrystalline-Solar-Cells-Mono...

Разрезал ячейку на несколько частей, что-бы добится повышения напряжения(т.к. одна ячейка дает 0.5В 6-7Ампер), получалось 10 кусочков и ставил батарейку(подключал через диод).

У меня в городе одна ячейка стоит 100р. Суммарно получалось 300р.

Практика показала что МК может работать круглосуточно. Зависит от емкости АКБ.

могу вам рекомендовать два варианта

1. делаем свою плату (важно, чтобы не было ничего лишнего). Ставим туда минимальный обвес МК без кварца - т.е. только МК + керамический конденсатор 0.1мкф по питанию. Для экономии батарейки лучше расчитать питание без стабилизатора, например от одной Lion можно питать напрямую. Если не получится, то поставить LDO с треблением не более 1мка.  Дальше читаем раздел даташита на atmega328p где описан асинхронным режим таймера. Согласно описанию подключаем внешний часовой кварц (32768Гц). В этом варианте самым критичным будет выбор кварца. От него будет зависеть точность хода. Дальше пишем правильную программу (только ардуино вам тут не большой помошник, таймеры надо будет самому настраивать) и используем где только можно режим Power_save, в этом режиме асинхронный таймер продолжает работать. Этот вариант лучше чем вариант с DS1307 так как кроме МК тут больше никто ничего не потребляет Да! МК тактируем от внутренней RC 1МГЦ (настраиваем фьюзы) и дополнительно снижаем частоту по максимуму используя предт\делитель на 1024.

2. В первом варианте будет проблема найти точный кварц (вариант с DS1307 страдает той же проблеммой). Так что во стором варианте используем RTC со встроенным кварцем - например DS3231. Этот RTC хорош тем, что на нем можно настроить будильник с точностью до минуты и пробуждать МК по будильнику отключив на МК се таймеры (даже WDT). Используем POWER_DOWN. Вариант хорош тем, что бет высокая точность кварца, это гарантируется производителем чипа

есче один способ , использоватьWatchDogT , с прерыванием. Каждые 8 секунт происходит разбудение контроллера. Можно проверить что надо, а потом в сон.

дурной тон отвечать на сообщение 4х-летней давности... и даже не прочитав ветку целиком :)