Самые энергоэффективные arduino и другие платы

Тема в разделе "Arduino & Shields", создана пользователем altex, 31 окт 2014.

  1. altex

    altex Гик

    Хотелось бы собрать информацию в одном месте о том, какие ардуины самые энергоэффективные для построения автономных систем.
    Понятное дело, что самый энергоэффективный способ сделать автономное устройство - это не использовать готовые платформы, а взять просто один микроконтроллер, настроить его на минимальную частоту и напряжение питания, и использовать режим глубокого сна.
    Но хочется выбрать именно из удобных для новичков решений, а именно из ардуин и его альтернатив. Под альтернативами я имею ввиду как платы других фирм, так и платы на базе других архитектур, отличных от avr.
    Например я замерил ток nucleo f401re, оказалось около 20мА.
    Ardiuno UNO R3 примерно 26 мА в режиме работы, и до 15мА в режиме сна (вот тут нашел замеры http://student-proger.ru/2013/10/energopotreblenie-arduino/ , у меня же были другие цифры 43 и 30 при стабилизированном внешнем питании).
    Я читал здесь на форуме, что arduino mini потребляет до 3мА, а с выпаенным светодиодом до 0.3мА (не понял в режиме сна или работы)
    В идеале хотелось бы выбрать энергоэффективную платформу для простых разработок.
    Под критериями энергоэффективности я имею ввиду следующее - чтобы можно было питать до 8 аккумуляторами АА на 25оо мА*Ч в течение месяца. Это означает, что устройство должно потреблять до 6мА. Желательно до 3мА. Идеальное устройство должно потреблять ниже 0.3мА. А вообще чем меньше потребляет, тем и лучше.

    Например интересно, сколько потребляет arduino nano v3 в режиме работы и в режиме сна?
    Или Teensy 3.1 в режиме работы и сна? В описании в магазине Амперки написано что до 0.25мА в режим сна. Не совсем понятно это измеренное значение или расчётное. Поэтому хочется узнать мнение тех, кто измерял.
     
    Последнее редактирование: 2 ноя 2014
  2. Unixon

    Unixon Оракул Модератор

    Почему бы ее тогда не создать под свои нужды?
     
  3. altex

    altex Гик

    Создание любого своего решения лучше начинать с поиска уже готовых вариантов. Чем в этой теме и предлагаю заняться всех заинтересованных в этом людей.

    Однако если кто-то хочет поделиться своим решением, своей платформой, или рассказать о том как он сделал своё супер энергоэффективное решение без платформы вообще, на одном микроконтроллере или вообще без него, с подробностями настройки fuse-битов в случае микроконтроллера и схемой питания, всё это было было вообще просто супер полезно.
     
  4. Unixon

    Unixon Оракул Модератор

    По микроконтроллерам стоит обратить внимание на платформы на MSP430.
     
    altex нравится это.
  5. ANV

    ANV Гуру

    Texas Instruments Watch на MSP430 у меня отработал два года на одной батарейке CR2032
     
    altex нравится это.
  6. altex

    altex Гик

  7. r0c

    r0c Нерд

    Любая Ardiuno- это тоже самое "просто один микроконтроллер". Выпаиваете стабилизатор- он самый прожорливый, усыпляете , используете прерывания. Потребление просто мизерное будет. 0.25мА в режиме сна- вполне реальное значение
     
    Последнее редактирование: 1 ноя 2014
  8. SSnick

    SSnick Гик

    генератор?
     
  9. altex

    altex Гик

  10. r0c

    r0c Нерд

    стабилизатор и генератор- совсем не одинаковые вещи.
     
  11. ANV

    ANV Гуру

    Слова "Энергоэффективность" и "линейный стабилизатор" нельзя употреблять в одном предложении
     
    Михаил Тищенко и Unixon нравится это.
  12. altex

    altex Гик

    Я этого не знал.
    А как лучше тогда организовать питание для ардуины с расчётом на энергоэффективность?
    Нужен импульсный стабилизатор?
     
  13. SSnick

    SSnick Гик

    не связное предложение...
    Вам нужно минимальное потребление тока или высокий кпд? причем тут энергоэффективность вообще?
    если у вас мк будет есть микроамперы, то можно смело питать его от обычных батареек (3*ААА (АА) например) или таблеток) не говоря уже об аналогичных аккумуляторов
     
  14. altex

    altex Гик

    Энергоэффективность подразумевает высокий КПД
    Высокий КПД подразумевает низкие побочные потери
    Высокий КПД более энергоэффективен, чем низкий, поэтому любое решение для повышения КПД системы питания приветствуется

    Чем ниже ток, при прочих равных, тем ниже энергопотребление. Чем ниже энергопотребление, тем меньше тратится электричества на полезную работу платы в целом. Полезность здесь очень условная, но я подразумеваю самый общий класс задач, решаемых с помощью ардуины и аналогов. Здесь тоже речь идёт про КПД, и чем меньше потребляет устройство, тем лучше его КПД, при сохранении своей условной полезности. И сюда же входит энергоэффективность системы питания, так как чем выше КПД системы питания, тем меньше тратится электричества для платы в целом, тоесть при более высоком КПД питания вырастает и КПД вообще платы и проекта в целом.

    Критерии эффективности и удобства я уже перечислил в самом первом посте, но расскажу ещё раз что я под этим подразумеваю.
    1) Устройство работает 1 месяц на одной зарядке 8 батарей АА на 2500 мА*ч. В идеале 4 батарейки АА на 2500 мА*ч. Тоесть устройство целиком должно потреблять до 3-6 мА в среднем.
    2) Устройство простое в освоении для новичка, как например arduino, nucleo, тоесть с возможность простой разработки в специально предназначенной для этого IDE, со специально для этого написанными библиотеками для упрощения разработки, опционально и желательно с уже встроенной системой питания и программатором.

    Теперь попытаюсь на примерах объяснить чего я ищу в этой теме.

    Если допустим есть аналог ардуины, который потребляет 3мА, но при этом у него ужасная система питания, с плохой КПД, низкой энергоэффективность, то такой аналог подходит под критерии энергоффективности проекта. Вот и хочу собрать побольше информации о таких решениях в этой теме.

    Если допустим есть аналог ардуины, который потребляет 10мА, но с очень крутой системой питания, у которой КПД 99%, то это круто, но такое решение не подходит. Хотя и несомненно достойно упоминания в этой теме.

    Если допустим есть аналог ардуины, который потребляет 1 мА, но при этом для него нужно спаять свою систему питания, разрабатывать на голом С, компилировать в gcc-avr напрямую в консоле, купить отдельный usb-uart для заливки прошивки и коммуникации с компьютером, или купить вообще отдельный программатор, то такое решение тоже не сильно подходит, но конечно тоже достойно упоминания в этой теме, пусть люди находят её и выбирают каждый для себя то, что ему больше подходит для решения его конкретных задач.

    Если допустим аналогом ардуины считать одну attiny13, и всё сделать на ней, установив ей частоту 128Кгц, снизив питанияе до 1.7В, перевести в спящий режим, и собрать программатор на ардуино для неё, это тоже не супер хорошее в плане удобства решение, да и к тому же может просто не хватить ресурсов для комфортной разработки прототипов. Но опять-таки, в принципе если кто-то что-то собрал свою народную метеостанцию именно таким образом и готов поделиться измерениями, сколько потребляет такое утсройство, то тоже это очень ценная информация, не стесняйтесь ею делиться.

    Пока что я вижу очень мало конкретики, и много недопонимания. И я понимаю, что это связано именно с моей неопытностью/неграмотностью в задании вопросов и разработке под МК. Если вы переросли тему выбора ардуины и давно паяете сами любые МК и детали в smd копусе на свои собственноручно изготовленные платы, на изготовление которых у вас уходит максимум 2 часа, с перерывом на обед, то можете просто ничего не писать :) Мне просто жалко ваше время, в этой теме ничего такого важного не обсуждается.

    Спасибо за наводку на MSP430, я уже заказал себе lauchpad вот такой MSP-EXP430G2 - вот тут http://www.terraelectronica.ru/catalog_info.php?CODE=572678
     
    Последнее редактирование: 1 ноя 2014
  15. SSnick

    SSnick Гик

    в корне не верное выражение, вы откуда его взяли? сами придумали?
    КПД выражается соотношением потраченной работы на полученную.
    А говорить о КПД только лишь как о потребляемом токе и больше ничего - глубокое заблуждение и не понимание.
    Говорить о КПД нужно не в понятии тока, а в понятиях мощности, работы, энергии.
    А я вижу, что вы хотите именно минимизировать потребление тока, а о КПД Вы упомянули, но преследуете именно цель только снижение тока...
    имхо 95% снижения потребления тока можно добиться:
    1. Убрав стабилизатор напряжение если такой имеется и питать устройство напрямую от источника тока необходимого напряжения
    2. удалить все лампочки, светодиоды, зуммеры, передатчики... если такие имеются (хотя как Вы тогда собираетесь выводить данные с мк?)
    3. снизив тактовую частоту (но об этом я имею отдаленное понятие)
    Опять же - надо плясать от конкретного устройства и смотреть уже на месте, что можно сделать и как оптимизировать. А то, что Вы, например, снизите потребление мк до микроампер (пикоампер? ЛОЛ), а у Вас в устройстве будет пахать серва или что-то подобное, то смысл экономить 5-10 мА когда у Вас серва будет есть 500!? а то и больше
     
    Последнее редактирование: 1 ноя 2014
  16. Pi-Tone

    Pi-Tone Нерд

    я бы посоветовал ATMEGA8,
    1. Поставить встроеный резонатор на 1mhz
    2. ничего не вешать на голую atmega кроме нужны сенсоров и тд.
    3. питать atmega8 (5V) от 4.5 вольта (я вообще питаю от 3.3) (частота проца низкая, никаких глюков)
    4. прерывания!
     
    altex нравится это.
  17. altex

    altex Гик


    Хорошо, давайте поговорим о конкретном устройстве.
    Есть обучающий проект на ардуино уно р3.
    В этом проекте используются
    - датчик движения http://amperka.ru/product/infrared-motion-sensor
    - фоторезистор http://amperka.ru/product/ldr
    - кмоп транзистор http://amperka.ru/product/mosfet-transistor
    - пять штук светодиодов типа пиранья http://www.chipdip.ru/product/bl-fl7615uwc/
    - пять соответственно резисторов на 21 Ом

    При обнаружении движения сенсором устройство включает 5 светодиодов на 30 секунд, если темно.
    Если светло, то ничего не включает.

    Устройство переводится в спящий режим, пока не придёт прерывание с датчика движения.
    Если светодиоды включены, спящий режим не используется.

    Ардуина питается от кроны, светодиоды от 4 АА 2500мА*ч.
    Светодиоды включаются суммарно около 30 минут в сутки.

    Всё это работает около 10 часов, потому что крона в этой схеме очень быстро разряжается от ардуины, которая даже в спящем режиме потребляет очень много, до 15 мА.
    Светодиод на D13 погашен. Светодиод питания горит, и полагаю потребляет 1.5мА.

    Да, если цель была сделать только такой проект, то я бы взял attiny13, вместо ардуины.
    Но подобных проектов может быть много, и они разные, и все проходят тестирование в виде собранных на бредборде устройств. Соответственно нет желания под них паять платы (на этапе разработки прототипа), а также заниматься програмированием МК напрямую, так как есть риск что это быстро надоест, и поэтому отладочная плата типа ардуины - это идеальное решение по соотношению прилагаемых усилий и результата в виде работающего прототипа.
    Сейчас проблема только в энергопотреблении самой ардуины.

    Я пробовал кстати решить проблему с помощью 20 000 мА*ч аккумулятора для USB, но с ним не получается, у него видимо есть защита от малого тока.
     
  18. SSnick

    SSnick Гик

    1. Крона 9 Вольт, на стабилизаторе падает до половины напряжения и уходит в никуда, в тепло - использовать питание от тех же АА-шек, только цепляйте от трех (4.5В)
    И подавать напряжение не через разьем внешнего питания, а непосредственно на пин +5В или через USB-вход. Но в этом случае если вы подадите напряжение выше, то у Вас все погорит ибо так, Вы минуете элементы защиты по питанию
    Почему именно эти светодиоды? У них потребление тока сравнительно большое аж 70мА! Вам нужна именно такая яркость? И цвет именно такой? Не знаю за эти "пираньи", но у обычных 5mm-светодиодов номинальное потребление тока одно и тоже у всех, а вот яркость разная, у синих самая большая яркость, что дает возможность снизить ток в разы не потеряв значительно в яркости как если бы это потеряли светодиоды другого цвета
    Наверное используете в цепи питания диодов резисторы - я бы их не использовал, а при возможности питал их напрямую, конечно же при соблюдении безопасного тока через диоды (например от одной лили двух батареек) ибо на резисторах тоже падает какой-то полезный потенциал батарейки. В общем поиграться с питающим светодиоды напряжением, потребляемым током и токоограничительными резисторами, ну и смотреть при каких параметрах какая яркость вас устраивает

    возможно, но smdшные диоды (может и не все) , но сегодня смотрел по даташиту 1206-диоды кушают как обычные аж по 20мА.. хотя может в ардуино они не на полную яркость горят

    Универсальные решения как правило не могут быть лучшими во всем, в данном случае они лучшие в (тавтология) универсальности, но не в минимальности потребления тока. Прототип на то и прототип, что должен быть собран именно из тех элементов из которых планируется создавать конечное готовое устройство... а не так, что "протестирую на ардуино, а сделаю на attiny13"

    Вы хотели сказать для UPS? не думаю, что у простого аккумулятора стоит какая то электроника внутри, у меня аккумуляторы по 7000 мА/ч от бесперебойников - ему без разницы, что питать, хоть светодиод, хоть шуруповерт...
     
    Последнее редактирование: 2 ноя 2014
  19. altex

    altex Гик

    Ардуина не будет от 4.5В работать

    Так ведь и нужно чтобы очень ярко светилось
    Не должно такого быть по закону Ома. Если ток течёт в 70мА через светодиод, то и через резистор такой же ток течёт. И без разницы сколько там резисторов и каких.

    Нет не должен. Прототип может быть полностью переделан из других элементов, если не покажет себя с хорошей стороны. На attiny не планирую переделывать, так как это гораздо сложнее, чем использовать arduino. Проект образовательный, поэтому нет смысла тратить на это много времени, если найдётся подходящая ардуина. Усилия нужно расходовать с умом. Так вот если даже сделать всё на attiny, и потребление снизится до наноампер, то светодиоды продолжат потреблять 350мА, и смысла в экономии никакого не будет. Полезная нагрузка должна быть сбалансирована относительно управляющей схемы.
    Нет, вот что я имел ввиду http://market.yandex.ru/product/10776472/?hid=8353924
     
  20. SSnick

    SSnick Гик

    куда она денется?)))
    Я не пойму тогда... зачем Вы завели вообще весь этот сыр-бор про экономию энергии на контроллере, если сами же говорите, что оказывается у Вас светодиоды едят как прожекторы... или Вы считаете, что покапавшись в контроллере это Вам даст экономию потребления тока на светодиодах (сарказм) ??? тогда ищите другие пути решения нужной вам экономной сигнализации данных... микроконтроллер то тут причем??

    ясно, с этой штукой все возможно