Паразитное питание STM8

[shematehnik]

Здравствуйте!

Помогите найти решение. Задача состоит в следующем. Есть микроконтроллер STM8S103, зашит программой, которая эмулирует 1-Wire Slave устройство. При наличии питания все работает прекрасно. Хотелось, чтобы устройство могло работать без источника питания, запитываясь от шины 1-Wire. Для этого предполагал установить конденсатор по питанию и при подключении устройства к 1-Wire шине сразу же переводить его в режим глубокого сна Halt, в котором он потребляет около 100 мкА. Пока контроллер спит, конденсатор успевал бы зарядиться. Но беда в том, что в момент старта контроллер потребляет ток около 5мА и так как конденсатор еще не заряжен, он не успевает перейти в режим Halt. Т.е. программно не решить эту проблему. Нужна некая схема, что-то вроде компаратора, которая до полного заряда конденсатора не будет подавать питание на контроллер. Заряд конденсатора даст время контроллеру произвести инициализацию и перейти в режим Halt. А дальше контроллер будет просыпаться по таймеру, обмениваться данными по 1-Wire и снова засыпать, чтобы конденсатор снова мог зарядиться. Это схема также должна питаться от 1-Wire. На ум приходит такое решение: через делитель подать напряжение на затвор полевого транзистора, чтобы он открывался при достижение порогового значения. Но он также успешно будет закрываться при падении заряда на конденсаторе, что совсем не желательно. Да и разброс порога открытия большой от транзистора к транзистору, а хотелось бы что-то более менее предсказуемое и повторяемое получить. Возможно, сумбурно сформулировал задачу. Если нужно, разъясню подробности.

Исходя из того, что шина 1-Wire Master-устройства подтянута к питанию 5В через резистор 4.7 кОм, а stm8 начинает работать при напряжении 2.9В, ток потребления не должен превышать 446 мкА при старте устройства.

Наверное можно было бы понизить потребление на старте, если бы была возможность тактирования мк от LSI (внутренний RC-генератор на 128 кГц), но по умолчанию он стартует на HSI с делителем частоты на 8, т.е. на частоте 2МГц...

 

Edited February 4 by shematehnik

[shematehnik]

Будет ли эта схема работать? В роли R3 будет выступать stm8. Т.е. пока C1 не зарядится, на затворе будет недостаточный уровень напряжения и транзистор будет закрыт. С2 и D2 не даcт сразу закрыться транзистору при падении напряжения на C1 (stm8 способен работать при напряжениях от 2.9 до 5 В). D1 не даст разряжаться конденсатору при нулевых импульсах на шине данных.

Edited February 4 by shematehnik

[Adver]

[Lexter]

@shematehnik Просчитайте сначала, сколько энергии можно запасти, а сколько нужно отдать для питания контроллера. Рассчитайте с какой скважностью "сон-работа" может работать это устройство. Проверьте, согласуется ли такой режим работы с протоколом передачи. Если у вас тупо не сойдётся баланс (а желательно иметь с запасом), то городить какие-то схемы - вообще бессмысленно.

Рассчёты у вас пока неправильные. То, что "stm8 начинает работать при напряжении 2.9В" надо учитывать так, что такое напряжение  будет в самом конце работы, а в начале должно быть прилично больше (при работе конденсатор разряжается, напряжение падает). Сначала исходя из максимально-необходимой длительности одного цикла работы считается ёмкость конденсатора и начальное (верхнее) значение напряжения питания. Потом считается минимальная длительность временного интервала, чтобы этот конденсатор зарядился до нужного напряжения через этот резистор "подтяжки". Получите максимально-достижимую скважность работы.

Edited February 4 by Lexter

[Adver]

Новые серии ИП NSP-1600/3200 от MEAN WELL. Мощные и управляемые!

Компания MEAN WELL разработала две новые серии мощных управляемых источников питания – NSP-1600 и NSP-3200 с высотой 1U и выходной мощностью 1600 и 3200 Вт, соответственно. В новых сериях NSP-1600/ NSP-3200 реализована интеллектуальная система управления вентилятором (термостатическое управление). Также за счет исключения нескольких функций, избыточных для некоторых приложений, снижена стоимость этих изделий по сравнению с предшественниками. 

Подробнее>>

[shematehnik]

@Lexter, спасибо за отклик. Вы правы, не с того начал. Но подозреваю, что достаточно будет увеличить емкость конденсатора для того, чтобы "свести баланс". Просто в этом случае больше времени понадобится для накопления заряда и соответственно устройство будет отвечать на команды с большей задержкой. Даже если оно сможет полностью обменяться с мастером данными хотя бы один раз (имеется в виду весь пакет данных по протоколу), а потом уйти в "отключку", этого уже будет достаточно. Что думаете насчет схемы, обеспечит ли она старт контроллеру? Или можете посоветовать другую? В принципе соберу, попробую как только доберусь до паяльника.

[Adver]

Алкалиновый ХИТ для устройств интернета вещей в ДКО "Электронщик"

В отличие от промышленных систем IoT, с работой в жестких климатических условиях, в бытовом сегменте ситуация другая. Поэтому проблема выбора питания для IoT-устройств бытового сегмента, может быть решена в пользу обычных алкалиновых (щелочных) батареек. Нужно выбрать такие элементы тока, которые будут стоить дешевле, а работать дольше. Рассмотрим критерии выбора и выгодный вариант батареек для домашних IoT-устройств.

Подробнее>> 

[Lexter]

6 часов назад, shematehnik сказал:

устройство будет отвечать на команды с большей задержкой

Здесь тоже непродумано.
С чего бы это устройство будет "отвечать с задержкой", если во время сна оно команды не воспринимает? Оно на поступившие невовремя команды вообще отвечать не будет.

Когда разрисуете протокол обмена во времени, придёте к тому, что либо "мастер" должен отслеживать готовность устройства, либо просто обеспечивать временные интервалы (с запасом), чтобы выдавать команду в момент, когда устройство гарантированно готово к её приёму.

6 часов назад, shematehnik сказал:

Что думаете насчет схемы

Пока даже не смотрел.
По схеме могу пока подсказать, что исходить надо из того, что во время заряда конденсатора питания через резистор подтяжки 1-Wire, на этой линии будет это же напряжение, плавно нарастающее как на конденсаторе. По его уровню "мастер" может определять готовность устройства к приёму команды (окончание заряда).

Как организовать фантомное питание, можете почитать в даташитах на такие устройства. Например, режим с фантомным питанием от линии 1-Wire неплохо описан в даташите на датчик температуры DS18B20.

Может быть сделаете и шунтирование подтягивающего резистора со стороны "мастера" для ускорения заряда.

[Adver]

30.03.2023 Приглашаем на вебинар «Обзор литиевых батареек и аккумуляторов FANSO и EVE. Особенности выбора батареек для импульсных устройств»

Компания Компэл приглашает на вебинар, посвященный литиевым батарейкам и аккумуляторам (химическим источникам тока, ХИТ) производства FANSO и EVE.
Мы расскажем об особенностях выбора литиевых батареек для устройств, работающих в импульсном режиме и в широком диапазоне температур, рассмотрим типы батареек, наиболее оптимальных для этих устройств, разберем, на что следует обращать основное внимание, чтобы избежать распространенных проблем. В программу мероприятия также включены вопросы о пассивации/депассивации, влиянии условий эксплуатации на основные параметры батареек, продлении срока службы батарейки и многое другое.

Подробнее>>

[Огонёк]

23 часа назад, shematehnik сказал:

программно не решить эту проблему

Батарейка стоит рублей двадцать вроде бы. По карману каждому, и даже две бюджет не обрушат.

Edited February 5 by Огонёк

[Adver]

[shematehnik]

Я так понял это бессмысленная затея. На работу "мастера" я повлиять не могу - это промышленный контроллер. Нужно выбирать другой микроконтроллер с низким энергопотреблением и диапазоном рабочих напряжений от 1.8 В хотя бы. Даже если каким то образом обеспечить старт мк после заряда конденсатора, нужно оставить работоспособной шину данных, а это скорее всего будет сделать проблематично.

2 часа назад, Огонёк сказал:

Батарейка стоит рублей двадцать вроде бы. По карману каждому, и даже две бюджет не обрушат.

Мы не ищем легких путей. Да и что вы собрались батарейкой питать, 5-вольтовый микроконтроллер? Ну т.е. уже надо две ставить на 3В и городить стабилизатор (а это значит, что работать будет только не свежих батарейках) или 3х1.5В. И все это чудо уже на 2.9 В перестанет работать. Тут дело даже не в цене, а в неудобстве, что надо какие-то батарейки менять.

[ChePay]

В 04.02.2023 в 18:25, shematehnik сказал:

При наличии питания все работает прекрасно.

Почему тогда так и не питать? Это будет и проще, и дешевле, и надёжнее.

[Огонёк]

15 минут назад, shematehnik сказал:

Да и что вы собрались батарейкой питать, 5-вольтовый микроконтроллер? Ну т.е. уже надо две ставить на 3В и городить стабилизатор

Ыссно ессно. Гораздо проще по ванвайру питание для МК заделать.Иначе апчёмбы эта тема вообще была бы.

[shematehnik]

13 минут назад, Огонёк сказал:

Ыссно ессно. Гораздо проще по ванвайру питание для МК заделать.Иначе апчёмбы эта тема вообще была бы.

По существу есть что сказать?

[oleg korotkov]

может другой контроллер выбрать.? тот же attiny45V 1 MHz, 1.8V: 300 μA в режиме работы. В режиме сна 0.1 μA at 1.8V  можно пробуждать по приходу внешнего сигнала и далее по окончанию обмена засыпать, а 1 на линии использовать для зарядки конденсатора питания. Может по времени успеть.

[donec]

В 04.02.2023 в 20:25, shematehnik сказал:

 Хотелось, чтобы устройство могло работать без источника питания, запитываясь от шины 1-Wire. Для этого предполагал установить конденсатор по питанию и при подключении устройства к 1-Wire шине сразу же переводить его в режим глубокого сна Halt, в котором он потребляет около 100 мкА. Пока контроллер спит, конденсатор успевал бы зарядиться. Но беда в том, что в момент старта контроллер потребляет ток около 5мА и так как конденсатор еще не заряжен, он не успевает перейти в режим Halt.

Поставь ионистор. 

Attiny2313 после потери питания записывала память AT45db32, секунд 10 работала.

[Огонёк]

22 минуты назад, shematehnik сказал:

По существу есть что сказать?

Да не, то пустое. Дерзай, первым будешь...

[Lexter]

3 часа назад, shematehnik сказал:

На работу "мастера" я повлиять не могу - это промышленный контроллер.

Тогда отбросьте желание сэкономить один провод. Видите, - не экономия получается, а одни расходы и проблемы.

Добавьте в линию ещё один провод, и все проблемы решатся сами собой.