Stromverbrauch von Reed-Switch Varianten

  • Hallo Leute,


    ich habe eine Frage bezüglich des Stromverbrauchs von Reed-Switches. Im Moment sieht die Sache so aus: Ich habe Reed-Switches die im Normalfall offen sind, kommt der Magnet hinzu schließt sich das ganze. Das Projekt basiert auf den Projekten von meigrafd und ps915. Da ich natürlich auch sehr versuche den Stromverbrauch zu senken, ist mir allerdings etwas aufgefallen. Wenn man in den Sketches von Nathan Chantrell reinguckt, sieht man, dass er Reed-Switches die "normally closed" sind verwendet hat (siehe hierzu den anderen Thread von mir).


    Ich habe nun aber "normally open"-Switches. Ich ließ jetzt einige Tage zum testen das ganze laufen und stellte fest, dass die Spannung stärker als erwartet abfällt. Ich habe leider derzeit kein besseres Messgerät zur Verfügung, das derzeitige misst nur bis 0,1mA. Beim Messen habe ich festgestellt, dass im Normalfall, also Reed-Switches geschlossen, 0,1-0,2mA verbraucht werden. Nehme ich die Magnete weg, zeigt das Messgerät 0,0mA an. :s


    Nun meine Frage an euch. Da ich ja den internen Pull-Up verwende und meine Reed-Switches "normally open" sind, liegt der PIN bei geöffneter Situation auf HIGH und wenn die Magnete rankommen liegt das ganze ja auf LOW bzw. Masse.


    Wieso wird in meinem Fall mehr verbraucht wenn die Dinger geschlossen sind als wenn sie geöffnet sind? Wenn ich Reed-Switches die "normally closed" sind verwende, ist doch der Pin permanent im geschlossenen Zustand HIGH, müsste da nicht mehr verbraucht werden? :helpnew:


    EDIT: Tippfehler mV durch mA ersetzt.

    Nur durch Zeit vermag die Frucht zu reifen.......oder zu verfaulen!

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  • Also zuerst einmal ist Deine Forumulierung falsch. Spannung kann nicht verbraucht werden. Die Spannung des Akkus kann fallen, aber nicht verbraucht werden. Aber davon mal ab. Ich versuche es mal möglichst verständlich zu erklären:


    Der Interrupt-Pin ist über den internen Pullup auf Vcc gelegt. Damit hat er einen definierten Zustand. Beispielsweise 5V. Wir dieser verändert, wacht der µC auf. Gleichzeitig ist der Pin aber auch mit GND verbunden, wenn der Sensor den Stromkreis schließt. (Egal ob öffnender oder schließender Sensor). Ist das der Fall, kannst Du über URI ausrechnen, wie groß der Strom ist, der in A(mpere) gemessen wird. Wirds kleiner, sind es mA oder noch kleiner auch µA. Im Grunde genommen handelt es sich um einen Kurzschluss, der nur dadurch "klein gehalten" wird, dass der Pullup zwischen Vcc und GND geschaltet ist.


    Beispiel: Der interne Pullup hat 50KOhm und Deine Schaltung läuft mit 5V. Dann beträgt der Strom, der zusätzlich zum normalen Verbrauch fließt 100µA. (5V/50000Ohm)
    Durch diesen Verbrauch fällt die Spannung im Akku. Das sagt aber, wie Jörg schon erwähnte nicht direkt etwas über den Ladezustand aus. Aber auch das ist wieder von der Akkutechnologie (und der Temperatur, etc.) abhängig.

  • Sorry, ich weiß schon dass die Spannung nicht "verbraucht" sondern abfällt und Strom verbraucht wird. Das mit dem Pull-Up usw. wie das funktioniert weiß ich auch. Ich habe mich oben leider vertippt. Ich habe den Strom gemessen, habe oben allerdings mV anstatt mA geschrieben! :wallbash:


    Nichtsdestotrotz hat sich meine Frage immer noch nicht geklärt. Wieso messe ich 0,2mA bei geschlossenem Zustand und 0,0mA bei geöffnetem?

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  • Hi Heliox,


    verstehe ich das richtig? Du schaltest einen Portpin am AVR mit dem Reed-Kontakt? Als 0,2mA ist ja nicht wirklich viel. Bei 20mA würde ich mir mehr sorgen machen...
    Das sollte schon so passen.
    Du misst den Strom der über den Reedkontakt fließt? Dann ist das der Strom den du benötigst den Portpin zu schalten wie oben erwähnt. Wenn der Offen ist kannst ja dort nichts messen und was über den (internen?) Pullup vom AVR fließt kannst ja von außen auch nicht messen...


    Und auch richtig: Wenn du alternativ einen Öffner verwenden würdest, würde dieser Strom auch immer fließen...


    Alle Klarheiten beseitigt?! :D


    Viele Grüße,
    Max

    Raspberry B, Rev. 2 Betriebsdaten Pelletsheizung,
    Raspberry B+ Gartenbewässerung,
    Raspberry 2B MLD 5, DoorPi*, Interfacemodul Haussteuerung* (*: im Aufbau)

  • > [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Wieso wird in meinem Fall mehr verbraucht wenn die Dinger geschlossen[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]> sind als wenn sie geöffnet sind?[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Weil in einem offenen Stromkreis kein Strom fliessen kann.[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]> Wenn ich Reed-Switches die "normally closed" sind verwende, ist doch der Pin[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]> permanent im geschlossenen Zustand HIGH, müsste da nicht mehr verbraucht werden?[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Ja, das braucht mehr, aber das ist so gewollt: wenn jemand den[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Stromkreis unterbricht, merkt man das.[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Der Strom wird unterbrochen wenn ein Schalter betaetigt wird, ODER wenn das Kabel[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]durchgeschnitten und/oder beschaedigt wird.[/font]

  • Hallo


    Also zuerst einmal ist Deine Forumulierung falsch. Spannung kann nicht verbraucht werden...



    Sorry, ich weiß schon dass die Spannung nicht "verbraucht" sondern abfällt und Strom verbraucht wird.


    ...ächz... Wollt ihr das Ohm'sche Gesetz aushebeln ? :D
    vlt. könnt ihr euch einigen, dass sehr wohl Spannung "verbraten/verbraucht" wird aber kein Strom, denn die Spannung ist die treibende Kraft die den Strom in Abhängigkeit des R's durch den Verbraucher presst.
    Der Strom, der "rein" geht geht auch wieder "raus" aber die Spannung iss hin. Guckt mal "wiki" oder sonstwo.
    Ihr macht ja die ganzen User konfus... :mad_GREEN:


    gruß root

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  • So ich habe mal einen Freund gefragt der Elektrotechniker ist. Wenn die Pull-Up Schaltung offen ist, ist zwar von VCC über den Widerstand der Pin auf HIGH, ABER messbarer Strom wird erst verbraucht, wenn das ganze dann auf Masse liegt. Deswegen messe ich auch die 0,2mA wenn ich die Kontakte schließe, da die Switches "normally open" und daher das ganze auf Masse liegt.


    Demzufolge sind "normally open" Switches kontraproduktiv wenn man Strom sparen will. Bei Pull-Ups daher "normally closed" verwenden, da die im geschlossenen Zustand offen sind und der Pin NICHT auf Masse liegt und daher (fast überhaupt) kein Strom verbraucht wird.


    EDIT: @root
    Also Strom verbrauchen meine ich so wie man es im Alltag auch sagt, ein Gerät verbraucht Strom wenn es angeschaltet ist. Die Spannung fällt ab im Sinne von sie fällt halt ab. :-D Wenn ich den 3.3V Pin am Raspberry verwende, wird da halt Strom "verbraucht" oder wie du schon sagtest durchgequetscht, Spannung wird ja da nicht "verbraucht". Aber ich bin kein Elektrotechniker und deshalb klinke ich mich jetzt einfach dezent aus dieser Diskussion aus! :-D


    EDIT 2: max_kr
    Den Stromverbrauch den ich gemessen habe war vom gesamten Board. Das Board wird über 3xAAA Batterien betrieben, habe dazwischen einfach mein Messgerät gehängt.

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  • So ich habe mal einen Freund gefragt der Elektrotechniker ist.
    EDIT: @root
    ... Spannung wird ja da nicht "verbraucht". Aber ich bin kein Elektrotechniker und deshalb klinke ich mich jetzt einfach dezent aus dieser Diskussion aus! :-D


    Quote

    Also Strom verbrauchen meine ich so wie man es im Alltag auch sagt, ein Gerät verbraucht Strom wenn es angeschaltet ist. Die Spannung fällt ab im Sinne von sie fällt halt ab. :


    ...aha, und wo geht die Spannung nach dem Verbraucher hin, wenn sie den Strom durchgepresst hat ?.... es ist keine mehr da, nur noch der Strom der zurückfließt.


    sry, wenn Du von E-technik wenig Ahung hast, ist das ok, aber Dein E-Technik-Kumpel hat wohl auch keine.
    Die abgedankte Bildungsministerin Schavan lässt grüßen... im Vatikan sieht das logischerweise anders aus... da gibt's Wunder


    gruß root

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  • Hi,


    Wenn man Reedschalter vom Typ SPDT verwendet wie z.B: dieser hier:
    http://uk.farnell.com/hamlin/m…ed-switch-spdt/dp/1653421 (nur wahllos rausgepickt)
    ...braucht man gar keine Pullup/Pulldown Widerstände da ja Schalterbedingt sowieso immer ein definierter Pegel am Interrupt Pin anliegt, egal ob der Schalter geschlossen oder geöffnet ist.
    Der Stromverbrauch im Tiefschlaf(PowerDown) beträgt dann in beiden Fällen: <1µA.


    Hier noch ein Schaltbild:
    http://www.bristolwatch.com/ele/img/reed2.gif
    Und die Schaltung: :)
    NC wird mit Plus verbunden
    NO mit Minus
    COMMON geht auf an den Interrupt Pin vom tiny


    Grüße,
    Joh

    DON'T PANIC!

    Edited once, last by joh.raspi ().

  • ...aha, und wo geht die Spannung nach dem Verbraucher hin, wenn sie den Strom durchgepresst hat ?.... es ist keine mehr da, nur noch der Strom der zurückfließt.


    sry, wenn Du von E-technik wenig Ahung hast, ist das ok, aber Dein E-Technik-Kumpel hat wohl auch keine.
    Die abgedankte Bildungsministerin Schavan lässt grüßen... im Vatikan sieht das logischerweise anders aus... da gibt's Wunder


    gruß root


    Reg dich mal ab. Mit dem Freund von mir habe ich mich NUR über die PULL-UP Schaltung unterhalten und NICHT über Begrifflichkeiten von Strom verbrauchen und Spannung verbrauchen oder Strom pressen oder zurückpressen oder über irgendwelche Wunder im Vatikan. Also bleib mal locker. Wer lesen kann ist klar im Vorteil, die ehemalige Bildungsministerin lässt grüßen.


    Gute Nacht!



    EDIT: joh.raspi
    Danke für den Hinweis. Werde ich mir mal angucken.

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    Edited once, last by Heliox ().

  • Also Joh ich habe mir das mal angesehen.


    Diese Reed-Switches sind doch vom Typ C, also wie diese hier oder? So wie ich das verstanden habe, haben die halt den Vorteil, dass man abhängig davon wie man sie anschließt entweder NC (normally closed) oder NO (normally open) Switches hat.


    Ich würde wie du schon sagtest also hergehen, NC an VCC anschließen, NO an GND und COMMON an z.B. Pin 10. Das würde bedeuten, dass wenn der Magnet in die Nähe kommt, das Ding auf NO springt und der Pin auf Masse liegt. Fließt dann überhaupt noch Strom? Du hattest etwas von <1uA Stromverbrauch gesagt, aber wo fließt denn der?


    Den Nachteil den ich hier sehe ist, dass man halt 3 Pins braucht. Kann ich nicht einfach den NC an Pin 10 (Input mit PULL-UP) und COMMON auf GND legen. Im geöffneten Zustand wäre Switch geschlossen und Strom würde von PIN nach GND fließen. Wenn der Kontakt geschlossen wird, ist der Switch geöffnet und es müsste (fast) kein Strom fließen oder? Also nur das was halt über VCC->R->PIN fließt, was nach meinem aktuellen Kenntnisstand viel weniger ist als in dem anderen Fall, also mit NO-Switches.


    Also welche Variante ist nun besser? :s Mir gehts vor allem um den Stromverbrauch! Schließlich sollen die Batterien geschont werden. :D


    EDIT: Was wenn das Kabel durchgeschnitten wird? Nehmen wir den dreiadrigen Typ C Reed-Switch wie du ihn vorgeschlagen hast. Der Magnet liegt am Switch, über COMMON kann ich nun ein GND Signal (LOW) messen. Nun schneidet man das COMMON-Kabel ab und entfernt den Magneten. Eigentlich würde man ja jetzt VCC messen, also HIGH. Was misst man dann am PIN (COMMON)? LOW? Undefiniert? Ist ja nur noch ein Kabel angeschlossen an einen Pin das in der Luft hängt.

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  • Wenn Du eine sparsame und drahtbruchsichere Schaltung aufbauen willst kommst Du nicht an einem Öffnerkontakt vorbei. Zu Thema Stromsparen würde es auch reichen, wenn man alle x Sekunden quasi einen kurzen Impulsstrom duch die Leitung schickt und diesen dann auswertet. Einen externen o. internen Pulldown bzw. Pullup Widerstand am GPIO Port benötigt man auch, wenn man eine sichere Signalerkennung haben will.

  • Hi,


    Genau solche Schalter meine ich.
    Erstmal haben die wirklich nur den Vorteil das man sich die Funktion aussuchen kann. Wenn man die aber wie erwähnt beschaltet kann man sich zusätzlich noch den Pullup sparen.


    Die <1µA sind das was der ATtiny im Tiefschlaf verbraucht. (Um z.B. die ganzen Speicherzellen zu aktualisieren, denn verwendete Variablen bleiben ja beispielsweise im Schlaf erhalten. Kenn mich da aber auch zu wenig aus.)


    Bei einem Pin der als Input konfiguriert ist fließt soweit ich weiß aber generell so gut wie kein Strom (könnte das aber ohne lang nachzulesen jetzt auch nicht erklären)
    Ob es vom Stromverbrauch her überhaupt etwas ausmacht ob VCC oder GND direkt mit dem Interrupt Pin verbunden ist wäre mal interessant.
    Das kann ich aber mit meinem Messgerät vergessen, denn dafür ist es zu ungenau. Es zeigt in beiden Fällen 0.00µA an.


    Wenn es um den Stromverbrauch geht ist die Variante mit 3 Pins die einzig die keine Pullup oder Pulldown Widerstände benötigt und daher auch die einzige(die ich kenne) die keinen zusätzlichen Stromverbrauch mit sich bringt.


    Zu deinem Edit:
    Genau, dann ist nur noch ein Kabel angeschlossen das in der Luft hängt. Also eine wunderschöne Antenne die je nach Größe alles möglich einfängt :)
    Leider hab ich für dieses Problem keine Lösung. (Ausser vielleicht z.B. über den Interrupt Pin kurz eine ADC Messung zu machen um zu schauen wie sehr oder ob er überhaupt schwankt und ihn dann einfach ignorieren.... Ist aber nur so ein Hirngespinnst :) )


    Fliegenhals Den Sensor/Schalter über die GPIOs zu schalten ist zwar eine super Idee würde hier aber nicht funktionieren da der Sensor ja den ATtiny über einen PinChange Interrupt aufwecken soll.


    EDIT: PinChange Interrupt kurz erklärt: Nicht nur ein Wechsel von HIGH nach LOW sondern auch ein Wechsel von LOW nach HIGH lösen einen Interrupt aus.

    DON'T PANIC!

    Edited once, last by joh.raspi ().

  • Quote

    Wenn es um den Stromverbrauch geht ist die Variante mit 3 Pins die einzig die keine Pullup oder Pulldown Widerstände benötigt und daher auch die einzige(die ich kenne) die keinen zusätzlichen Stromverbrauch mit sich bringt.


    Mir fällt gerade auf, verursache ich ohne Widerstand nicht einen Kurzschluss wenn ich NC->VCC und COMMON->GND verbinde? Dann liegt doch VCC direkt an GND?!


    Sorry bin da gerade mit den Pins durcheinander gekommen. Also ich bin mir bei der ganzen Sache immer noch nicht so sicher. Das was mich am meisten stört, ist, dass wenn das Kabel durchtrennt wird, ich ein Öffnen bzw. Entfernen des Magnets nicht mehr erkennen kann.


    Ich denke sinnvoll ist tatsächlich nur die NO-Logik, die natürlich auch mit den 3-adrigen Switches realisierbar ist. Die verbraucht allerdings mehr Strom.

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    Edited once, last by Heliox ().

  • Ich frag mich gerade wie das mit dem erkennen überhaupt funktionieren soll?
    Das einzige was durch den Pullup verhindert wird ist das die Leitung in dem Fall (Kabel ab) zufällig "schaltet" und somit auch der tiny nicht ständig aufgeweckt wird.


    Wenn jetzt aber wirklich mal das Kabel durchtrennt wird kannst du das doch nur daran erkennen das der tiny einfach nichts mehr sendet? Oder überseh ich da was? Weil wenn das Kabel durchtrennt ist liegt ja einfach immer ein HIGH Pegel am Pin an.


    Joh

    DON'T PANIC!

  • Also es ist eigentlich so gedacht: Ich nehme z.B. Pin 10 und aktiviere dort den Pull-Up. Den Reed-Switch steck ich einmal an Pin 10 und einmal an GND. Im Moment habe ich NO-Switches, das bedeutet, dass sie im Normalfall Offen sind und die Verbindung sich schließt wenn der Magnet ran kommt.


    Nehmen wir nun den Fall der Alarmanlage. Wenn das Fenster geschlossen ist, ist der Magnet am Switch und die Verbindung ist ebenfalls geschlossen. Somit liegt Pin 10 auf GND, also LOW. Wird nun von außerhalb das Kabel des Reed-Switches durchtrennt, zieht der Pull-Up den Pin auf VCC und ich lese ein HIGH, so wie als ob das Fenster geöffnet worden wäre.


    So zumindest die Theorie. Ich habe allerdings halt festgestellt, dass ich mit dieser Variante mit den NO-Switches einen erhöhten Stromverbrauch habe, da ja der Switch geschlossen ist und von VCC->R->GND Strom fließt.


    Mit den NC-Switches ist es halt vom Verbrauch besser. Allerdings für eine Alarmanlage meiner Meinung nach nicht geeignet. Da ist es nämlich so wie du sagst. Bei geschlossenem Fenster liegt Pin 10 auf HIGH, durchtrenne ich das Kabel und öffne das Fenster, was eigentlich ein Sprung zu GND (also LOW) bewirken sollte, passiert gar nichts. Es bleibt auf HIGH. Gar nicht gut....


    Ich habe mal zwei Switches nun in Reihe geschaltet. Jetzt sehe ich zwar nur den halben Verbrauch, also 0,1mA, bin mir aber nicht sicher obs da eventuelle Nachteile gibt die ich vielleicht übersehe. :-/ Aber irgendwie sind mir 0,1mA echt zu viel....und ich weiß nicht wie ich das in den zumindest niedrigen zweilstelligen uA-Bereich bringe.... :s

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  • Also ich will mich ja nicht einmischen, aber was Du da veranstaltest ist echt lustig. Du schreibst das Dir 0,1mA zuviel Stromverbrauch sind. Da frage ich mich, wo Du Deine Grundlagen her hast. Mit solchen geringen Stromstärken würdest du dermaßen viele Unsicherheiten einbauen, dass ist für eine Alarmanlage überhaupt nicht sinnvol. Zudem gibt es auch eine bestimmte Mindeststromstärke, bei denen die Schaltungen mit den GPIOs arbeiten. Und es ist völlig egal und technisch auch unsinnig (für die Sicherheit kann das an verschiedenen Stellen sinnvol sein) 2 Reedkontakte einzubauen. Kontakte "verbrauchen" keinen Strom. Der Strom fließt nur, weil Du da irgendwas angeschlossen hast. Mit was für einem Messgerät misst Du solche Stromstärken überhaupt?

  • Na Moment mal.
    Er schreibt doch im ersten Beitrag das sein Projekt auf dem von ps915 und meinem basiert, und das er Sketches von Nathan Chantrell betrachtet hat.
    Bedeutet also das er einen ATtiny verwendet, der Reed-Switch also nicht direkt an den PI angeschlossen ist.


    Bei dem Projekt von ps915 handelt es sich btw auch um Schließer-Reed-Switches, also welche die im normal-Zustand offen sind.


    Das spielt aber imho keine Rolle, da man im Sketch nur eine Einstellung ändern brauch um dieses Verhalten zu ändern. Die Handhabung ist nur intern im ATtiny verdreht, weil dort der interne Pull-Up aktiviert wurde.. Wenn also der Pull-Up aktiv ist, entspricht ein geöffneter Zustand nicht mehr LOW sondern HIGH. Das hat aber keine Auswirkungen auf die Schaltung an sich.
    Siehe dazu auch: https://github.com/meigrafd/Ti…dSwitch_Watchdog.ino#L192 sowie Line 225


    Seine Frage war ursprünglich auch nur, wieso er bei geschlossenem/betätigtem Reed-Switch einen höheren Verbrauch hat.


    Grundsatzdiskussionen solltet ihr euch btw auch mal abgewöhnen, ob Strom oder Spannung nun verbraucht wird ist echt wumpe. Umgangssprachlich und Physikalische Korrektheit sind 2 verschiedene Welten. Punkt.

  • Ist doch immer gut wenns was zum lachen gibt! :lol:


    Das was ich bemerkt habe ist einfach, dass die Batterien sich schneller leeren als ich eigentlich erwarten würde. Und irgendeinen Grund muss das ja haben, der Tiny ist im Tiefschlaf, alle unnötigen Funktionen abgeschaltet. Was ist denn dann dafür verantwortlich wenn nicht die Kontakte? :s


    EDIT: Und wieso sollten zwei in Reihe geschaltete Reed-Switche unsinnig sein? Man erspart sich überdies zwei Pin-Belegungen.


    EDIT2: Wie meigrafd richtig erkannt hat, gehts hier NUR um den Verbrauch der TinyTX3-Sender-Boards!

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