Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Tiefentladungsschutz mit Attiny und P-Kanal Fet

Ist eigentlich nicht ganz so dramatisch, wenn da keine Antenne dran 
hängt.
Schließlich hat es ja einen internen Pullup.
Es liegt natürlich etwas an dem Dreck, welcher in der Luft liegt.
Aber 2cm bis zum ISP Stecker, würde ich schon als kleine Antenne 
bezeichnen.

Weit verbreitet ist wohl ein 10K gegen Vcc und ein 100nF gegen GND.

Jocobes S. schrieb:

> Ich habe ihn tatsächlich unbeschaltet gelassen weil ich davon
> ausgegangen bin, dass der interne pullup das regelt. Is dem nicht so?

Das ist (fast immer) so.
Wenn nicht, App-Note lesen.

Jocobes S. schrieb:
> Der Plan war eigentlich einen P-Kanal Fet (TPH1R712MD um
> gennau zu sein) dafür zu verwenden.
Sollte für 5V gehen.

> Der Microcontroller zieht mir wenn
> die Spannung zu niedrig wird PB4 auf Masse, das funktioniert soweit auch
> einwandfrei (auch mit Hysterese).
Wenn PB4 auf GND gezogen wird, ist der T102 aber eingeschaltet!

> Allerdings ist das Verhalten extrem
> seltsam sobald der FET dazugeschaltet wird. Ich bin noch nicht wirklich
> dahinter gekommen was genau passiert. Manchmal läuft alles einwandfrei
> und dann wiederum wird auf einmal ein anderer pin vom µc der eigentlich
> mit internem pullup beschaltet ist auf Masse gezogen. Es fühlt sich ein
> bisschen so als würde sich das Ding hin und wieder einfach reseten, ich
> sehe da am Oszi aber auch gar keine Änderung am reset pin.
Das könnte man leicht damit feststellen, dass man die LED101 bei Startup 
mal blinken lässt. Sollte man jedenfalls klären, ob es ein Reset ist.

> Spannungsversorgung ist auch stabil und bricht nie ein.
Auch mit dem Oszi gemessen?
Falls er tatsächlich einen Reset macht, dann wäre mein Vorschlag, die 
Spannung für den µC mit einer Diode abzutrennen und dem C101 nochmals 
10µF parallel zu schalten. Die Spannungsmessung wird zwar etwas 
ungenauer (nicht ganz stabiler Drop durch diese Diode), aber evtl. hast 
du ja da ein wenig Toleranz.

Was ist C1? Welches ist nun der Akkuanschluss?

Jocobes S. schrieb:
> Der Plan war eigentlich einen P-Kanal Fet (TPH1R712MD um
> genau zu sein) dafür zu verwenden. Der Microcontroller zieht mir wenn
> die Spannung zu niedrig wird PB4 auf Masse, das funktioniert soweit auch
> einwandfrei (auch mit Hysterese). Allerdings ist das Verhalten extrem
> seltsam sobald der FET dazugeschaltet wird.

Der P-Kanal MOSFET schaltet aber genau anders herum, als du beschrieben 
hast. Er schaltet ein, wenn zwischen Gate und Source ein paar Volt 
liegen, und das ist der Fall, wenn PB4=LOW ist.

Andreas B. schrieb:
> Arduino Fanboy D. schrieb:
>> Weit verbreitet ist wohl ein 10K gegen Vcc und ein 100nF gegen GND.
> +1
Ich danke dir für die Zustimmung, aber diese Beschaltung ist auch mit 
Seiteneffekten verbunden.

Ohne jede Beschaltung ist der Resetpin sicher vor magnetischen Feldern.
Dadurch, dass da "jetzt" Bauteile dran hängen, ist Ende damit, jetzt 
können Ströme fließen.

Jedes Fitzelchen, Draht/Leiterbahn machts empfindlich für elektrische 
Felder.

Der Pullup kann bei HVSP, den Vcc, über die Nennspannung anheben.
Der Kondensator muss dann auch die 12V aushalten können.

Werte der Komponenten:
Ein kleiner Pullup beschleunigt den Start des µC
Ein großer Kondensator verzögert den Start des µC

---
Hier vielleicht nicht wichtig:
Der Kondensator belastet einen evtl. vorhandenen Reset Taster
Auch kann er bei manchen µC/Programmern dem Programmieren/Debuggen im 
Wege rum stehen.

Setzen der ResetDisable Fuse und als Ausgang nutzen, macht ihn 
mindestens ebenso stabil gegen die Wirkung von äußeren Einstreuungen.

-----
Hier ist ein Abwägen nötig.
Pauschale Ansagen müssen nicht auf alle Situationen passen.

Jocobes S. schrieb:
> Andreas B. schrieb:
>> R102 ist auch zu klein. Wenn das Gate gegen GND geschaltet wird, fließen
>> da bei 5V immerhin 0.5mA.
Wenn da Strom fliesst, dann ist mal schon etwas nicht gut

Jocobes S. schrieb:
> Gibts eine Chance, dass
> man die Firmware anschauen darf?

Ähhhmmm....
Du möchtest die Software anderer Leute haben, bist aber nicht bereit 
deine zu zeigen?
Hab ich das so richtig verstanden ....

Arduino Fanboy D. schrieb:
> Setzen der ResetDisable Fuse und als Ausgang nutzen, macht ihn
> mindestens ebenso stabil gegen die Wirkung von äußeren Einstreuungen.
Ist da nicht Vorsicht geboten?

Jocobes S. schrieb:
> Also reset passiert anscheinend doch keiner. Hab den Tipp von HildeK mal
> probiert, die LED blink munter vor sich hin.

Du solltest sie einmal einschalten und wieder aus und dann dein 
eigentliches Programm ausführen. Dann darf sie auch nur einmal an- und 
wieder ausgehen, wenn kein Reset erfolgt; beim Reset wiederholt sich das 
und sie blinkt.
Ein Blinken zu programmieren ist nicht so hilfreich, höchstens wenn man 
sieht, dass der Rhythmus nicht gleichmäßig wäre.

Arduino Fanboy D. schrieb:
> Du möchtest die Software anderer Leute haben, bist aber nicht bereit
> deine zu zeigen?

Ja, es wäre Zeit, den Code mal zu zeigen.

herba schrieb:
> Arduino Fanboy D. schrieb:
>> Setzen der ResetDisable Fuse und als Ausgang nutzen, macht ihn
>> mindestens ebenso stabil gegen die Wirkung von äußeren Einstreuungen.
> Ist da nicht Vorsicht geboten?
Eigentlich nicht!

Bis auf, dass man dann nur noch per HVSP (oder Bootloader) da drankommt.
Das sollte man schon wissen, bzw. in die Betrachtung einfügen.

Arduino Fanboy D. schrieb:
> Bis auf, dass man dann nur noch per HVSP (oder Bootloader) da drankommt.
> Das sollte man schon wissen, bzw. in die Betrachtung einfügen.

Genau das habe ich gemeint, wenn kein HV-Programmer, dann fährt der 
Frust so so richtig ein.

herba schrieb:
> Frust
Kommt, wenn man nicht weiß, welche Wirkung das hat...
Dabei dreht es sich nicht so sehr um "Vorsicht", sondern eher um 
"Absicht"

Auch darf einen die Angst vor Frust nicht davon abhalten die "nötigen" 
Fuses zu setzen.

Aus dem Nähkästchen:
Mein "AVR Fusesbit Doctor" hat seine Kosten schon längst wieder 
eingespielt.

Lothar M. schrieb:
> Mein "Bursttest für Anfänger" ist ein Viehtreiber für 20€

Sehr gute Idee!
Hast du das mal verglichen an einer Schaltung, mit der du sowieso ins 
EMV-Labor musstest?

Jocobes S. schrieb:
> Wozu ist der Kondensator an reset?

Um HF Signale kurz zu schließen.

voltage_threshold und hysterese müssen volatile sein, weil sie sowohl 
innerhalb der ISR als auch außerhalb verwendet werden. Sonst 
funktioniert es nur mit Glück.

Jocobes S. schrieb:
> Wozu ist der Kondensator an reset? Den pullup versteh ich, aber was
> macht mir der Kondensator?

Hinzu zur Aussage von Stefan kommt, dass der Kondensator den Reset für 
eine kurze Zeit auf LOW hält. Sollte so lange sein, bis die 
Versorgungsspannung auf einem sinnvollen Wert angekommen ist.
Noch besser, aber meistens nicht notwendig, ist ein externer 
Resetgenerator, der nach Erreichen einer Spannungsschwelle + einer 
zusätzlichen Schutzzeit erst den Reset freigibt.

double gibt es beim avr-gcc nicht, in Wirklichkeit nimmt er float. Ich 
würde aber auch float vermeiden.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> double gibt es beim avr-gcc nicht,
Falsch!

Stefan ⛄ F. schrieb:
> in Wirklichkeit nimmt er float
Wahrscheinlich richtig.

Ich sehe hier auch keine Notwendigkeit für float oder double, zur 
Laufzeit.
Auch nicht für das volatile, bei dem Programm von von Jocobes S. 
(jocobes).

Jocobes S. schrieb:
> Gefühlsmäßig würd ich
> ihn so groß machen wie geht, damit ich eben möglichst wenig Leistung
> verlier.

Andererseits fängst du dir damit leicht Radiowellen ein, was den 
Stromverbrauch erhöht.

Jocobes S. schrieb:
> Inwiefern hängt das mit der Größe von meinem Widerstand zusammen? Also
> woher kommt das?

Jede Leitung ist eine Antenne. Eine hochohmig belastete Antenne 
"empfängt" höhere Spannungen, als eine niederohmig belastete Antenne.

Fass mal mit dem Finger den Line-Eingang einer Stereoanlage an: Brummt. 
Fasse den Stecker eines Kopfhörers an: Brummt nicht (auch nicht, denn du 
GND erdest). Der wesentliche Unterschied ist, dass die Stereoanlage ca. 
50kΩ Eingangswiderstand hat, während der Kopfhörer 32Ω hat.

Wahrscheinlich melden sich gleich die Besserwisser mit ihren "ja aber". 
Ich habe den Sachverhalt hier nämlich vereinfacht dargestellt. Wenn man 
will, kann man darüber ein ganzes Buch schreiben.

Arduino Fanboy D. schrieb:
> Ich sehe hier auch keine Notwendigkeit für float oder double, zur
> Laufzeit.

Zumal die interne Vref mit 1.1V auch toleranzbehaftet ist und zwischen 
1.0V und 1.2V liegen kann.

Noch ein paar Bemerkungen.
- Statt "ISR(ADC_vect) {}" kann auch "EMPTY_INTERRUPT (ADC_vect);" 
benutzt werden, spart (vermutlich) Prelog und Epilog in der ISR.
- ohne genau den Ablauf zu verfolgen: mir sind da zu viele sei(); drin
- auch sehe ich viele ADC-Dummyaufrufe. Die sind doch nur nach dem 
Anschalten des ADC notwendig, nach dem REF-Wechsel und evtl. noch bei 
Änderung des MUX-Wertes. Wobei ich dazu bei einem kurzen, 
unvollständigen Check im Tiny85-Datenblatt nichts gefunden habe.
- In DIDR0 schaltet man doch nur den Pin ab, der als AD-Eingang benutzt 
wird.
- ich weiß nicht, ob du den WD auch zum Überwachen des Programms nimmst, 
wenn nicht: kein WDE setzten, nur einmal WDIE, Dann wird auch WDIE nicht 
mehr gelöscht. Und die WD-ISR kann zu einer "EMPTY_INTERRUPT 
(WDT_vect);" werden.

Wie gesagt: ich habe die Details nicht alle nachverfolgt, manche meiner 
Bemerkungen kann deshalb unzutreffend sein.

Jocobes S. schrieb:
> Oben wurde noch geschriben, dass mein Pullup am Gate des ets zu klein
> wäre. Gibts da Standardwerte die man verwednet? Gefühlsmäßig würd ich
> ihn so groß machen wie geht, damit ich eben möglichst wenig Leistung
> verlier.
Wenn du den r102 meinst, den brauchst du nicht zu ändern, der zieht 
keinen Strom.

herba schrieb:
> Wenn du den r102 meinst, den brauchst du nicht zu ändern, der zieht
> keinen Strom.

Im eingeschalteten Zustand schon.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Jocobes S. schrieb:
>> Inwiefern hängt das mit der Größe von meinem Widerstand zusammen? Also
>> woher kommt das?
>
> Jede Leitung ist eine Antenne. Eine hochohmig belastete Antenne
> "empfängt" höhere Spannungen, als eine niederohmig belastete Antenne.

Das spielt doch in dem Zusammenhang kaum eine Rolle. Der Tiny liefert 
doch LOW oder HIGH, auch wenn er schläft. Nur während den paar µs/ms der 
Resetphase ist der Pin hochohmig und da ist es sinnvoll, den FET auf OFF 
zu halten. IMHO sind 100k und mehr kein Problem.
Man kann den Wert auch in Relation setzen zum nominalen Stromverbrauch, 
wenn die Last aktiv ist. Der gewählte pMOS hat ID=60A bei den 
Grenzdaten, es muss einen Grund haben, warum der TO so einen potenten 
FET gewählt hat. Und dann ist im EIN-Zustand der Strom durch 10k an 5V 
nicht mehr derjenige, der die Quelle leer macht.

MaWin schrieb:
> herba schrieb:
>> Wenn du den r102 meinst, den brauchst du nicht zu ändern, der zieht
>> keinen Strom.
>
> Im eingeschalteten Zustand schon.

Sorry, hab zu wenig genau geschaut: im eingeschalteten Zustand 0,5mA.

HildeK schrieb:
> Das spielt doch in dem Zusammenhang kaum eine Rolle.

Ich stimme dir zu, dass der Widerstandswert in dieser Schaltung nicht 
wichtig ist. Meine Erklärung bezog sich auf die Frage nach dem 
Unterschied zwischen einem niederohmigen und einem hochohmigen 
Widerstand.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Meine Erklärung bezog sich auf die Frage nach dem
> Unterschied zwischen einem niederohmigen und einem hochohmigen
> Widerstand.

Ja, damit hast du natürlich recht.
Die Diskussion gibt es immer wieder; mit Pullups, an Taster u.v.m.

Jocobes S. schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Statt "ISR(ADC_vect) {}" kann auch "EMPTY_INTERRUPT (ADC_vect);"
>> benutzt werden, spart (vermutlich) Prelog und Epilog in der ISR.
>
> Was ist eine empty interrupt isr? Noch nie gehört in dem Zusammenhang.
>Genau das, was ich schrieb. Du hast eine ISR ohne Inhalt; ein EMPTY_INTERRUPT ist 
genau das - (vermutlich) ohne die Push/Pop-Orgie in der ISR. War nur ein Hinweis, 
es ist so auch kein Fehler!

> HildeK schrieb:
>> auch sehe ich viele ADC-Dummyaufrufe
>
> ich kann leider nicht ganz folgen, ich dachte ich rufe den nur einmal
> auf

Ich sehe an mehreren Stellen

1

(void) ADC;                  // erstes Dummy-Ergebnis verwerfen

imho rentiert sich das Abschalten vom ADC nur zum Sleep für die 2s.
Ich hatte jedoch auch erwähnt, dass ich deinen Code nicht analysiert 
habe.

HildeK schrieb:
> genau das - (vermutlich) ohne die Push/Pop-Orgie in der ISR. War nur ein
> Hinweis,
> es ist so auch kein Fehler!

Das habe ich mal so getestet....

1

EMPTY_INTERRUPT (ADC_vect);

2

  80:  18 95         reti

1

ISR(ADC_vect){}

2

  80:  18 95         reti

Macht also jetzt nicht wirklich den Unterschied in meiner kleinen 
Arduino Welt.

Zwecks selbst dokumentierendem Code, kann das Sinn machen.
Im Betrieb ist das egal.

Arduino Fanboy D. schrieb:
> Das habe ich mal so getestet....

Was hattest du im main()?
Wenn dort Register benutzt werden, fürchte ich, dass die gesichert 
werden, egal ob sie in der ISR gebraucht werden oder nicht.
Aber ich sagte, dass ich es vermute ...

Daniel B. schrieb:
> Du hast dir wohl meinen Code angesehen. Der TO und du geht aber wohl
> davon aus, dass ihr über seinen Code sprecht.

LOL.
Ja, das ist das Problem :-)
Sorry, Jocobes S.!

HildeK schrieb:
> Arduino Fanboy D. schrieb:
>> Das habe ich mal so getestet....
>
> Was hattest du im main()?
> Wenn dort Register benutzt werden, fürchte ich, dass die gesichert
> werden, egal ob sie in der ISR gebraucht werden oder nicht.
> Aber ich sagte, dass ich es vermute ...

Das habe ich natürlich auch geprüft!
Zudem: Arduino Umgebung.
Da ist genug sonstiges Gedönse unterwegs...

Es werden nur die Register gesichert, welche in der ISR verändert 
werden.
Die volle Push Pop Orgie erhält man, wenn in der ISR eine CallBack 
Funktion aufgerufen wird.

Arduino Fanboy D. schrieb:
> Es werden nur die Register gesichert, welche in der ISR verändert
> werden.

Ich habe das zwar anders in Erinnerung - es gab mal an anderer Stelle 
eine Diskussion dazu. Da ging es genau darum, warum Register gesichert 
werden, die in der ISR oder einer Funktion gar nicht benutzt werden.
Wäre gut, wenn sich deine Beobachtungen bestätigen würden.
Bei Gelegenheit untersuche ich das auch mal.
Aber wir sind leider etwas abgedriftet vom eigentlichen Thema, vor 
allem, weil ich den falschen Code kommentiert habe.

Jocobes S. schrieb:
> Danke fürs erläutern, hast du vielleicht eine gute Buch Empfehlung zu
> dem Thema? ;) Würde mich allgemein interessieren.

Nein, leider nicht. Mein Antennenbuch ist schon 80 Jahre alt.

HildeK schrieb:
> Was hattest du im main()?
> Wenn dort Register benutzt werden, fürchte ich, dass die gesichert
> werden, egal ob sie in der ISR gebraucht werden oder nicht.

Nein Hilde, so dumm ist der Compiler nicht. Er sichert nur die Register, 
die in der ISR verändert werden. Anders kenne ich es nicht. Wenn das mal 
anders war, muss es vor WinAvr2010 gewesen sein.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Nein Hilde, so dumm ist der Compiler nicht.

1. HildeK! Oder K, nicht Hilde!
2. Meiner offenbar schon. So war auch das Ergebnis der genannten 
Diskussion.
- normale, leere ISR zeigt den Code für eine WDT-ISR ohne Inhalt:

1

       {

2

+00000020:   921F        PUSH      R1             Push register on stack

3

+00000021:   920F        PUSH      R0             Push register on stack

4

+00000022:   B60F        IN        R0,0x3F        In from I/O location

5

+00000023:   920F        PUSH      R0             Push register on stack

6

+00000024:   2411        CLR       R1             Clear Register

7

       }

8

+00000025:   900F        POP       R0             Pop register from stack

9

+00000026:   BE0F        OUT       0x3F,R0        Out to I/O location

10

+00000027:   900F        POP       R0             Pop register from stack

11

+00000028:   901F        POP       R1             Pop register from stack

12

+00000029:   9518        RETI                     Interrupt return

- EMPTY_INTERRUPT zeigt den Code im Disassembler

1

       EMPTY_INTERRUPT (WDT_vect);

2

+00000020:   9518        RETI                     Interrupt return

Der C-Quelltext dazu

1

// entweder:

2

ISR(WDT_vect)

3

{

4

;

5

}

6

// oder:

7

EMPTY_INTERRUPT (WDT_vect);

Zugegeben, mein Compiler ist älter: WinAVR-20100110

HildeK schrieb:
> normale, leere ISR zeigt den Code für eine WDT-ISR ohne Inhalt:

Der Code sieht ziemlich sinnlos aus. Hier wäre mal interessant, zu 
erfahren, warum der Compiler das damals so gemacht hat. Weiß das jemand?

Offenbar traut der Compiler seinem eigenen Code nicht und stellt hier 
doppelt gemoppelt sicher, dass R1=0 ist und sichert R1 vorsichtshalber 
auf den Stack. Als Nebeneffekt muss er auch SREG und R0 sichern. Wobei 
er anstelle von R0 auch R1 hätte benutzen können, um SREG zu lesen und 
zu sichern.

Ziemlich dumm.

HildeK schrieb:
> Zugegeben, mein Compiler ist älter: WinAVR-20100110

AVR GCC Tool Chain Gcc-10.2.0 binutils-2.35
Built: 19.8.2020
Die wichtigsten Einstellungen:
-std=gnu++20 -fno-sized-deallocation   -Wall  -Wno-volatile  -mdouble=64
Die restlichen sind Arduino Standard. So wie z.B. -Os

Arduino Fanboy D. schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Zugegeben, mein Compiler ist älter: WinAVR-20100110
>
> AVR GCC Tool Chain Gcc-10.2.0 binutils-2.35
> Built: 19.8.2020

Danke für den Hinweis. Dann hat sich doch einiges getan in den letzten 
10 Jahren.
Das, was ich oben als Ausschnitt gezeigt hatte, ist, betrachtet man das 
ganze Progrämmchen*, eh nicht so ganz schlüssig gewesen. Z.B. wird im 
restlichen Programm nirgends R0 und R1 verwendet, jedoch z.B. R24.
Sei es drum: für meine kleinen Programme war das bisher nur bei einem 
Exemplar interessant.

* Ich hatte es als Demo für den WD-Timer hier schon mal gepostet, 
allerdings mit Inhalt in der WD-ISR: 
Beitrag "Re: ATtiny84 Pin Change Interrupt"

Carl D. schrieb:
> Wobei, ob ich aus einem sleep per WD in 5 oder 20Takten (nur geraten)
> aufwache, dürfte egal sein.

Ja, da hast du recht. WD war nur zufällig als Beispiel vorhanden, bei 
anderen wäre es ja genauso.

Carl D. schrieb:
> Der Avr-GCC (und BinUtils, weil die mithelfen müssen) wurde kürzlich
> (V8, oder so) bzgl. ISR geändert, so daß er leere ISRs immer zu einem
> einzigen "RETI" übersetzt. Danke Johann!

Danke. So genau verfolge ich diese Aktivitäten jedoch nicht 😀.

Carl D. schrieb:
> R1 kann auch
> mal ungleich "0" sein, wenn gerade eine HW-Multiplikation durchgeführt
> wurde. Die liefert das 16-Bit Ergebnis nämlich in R0,R1.

Danke für diese aufschlussreiche Erklärung

Jocobes S. schrieb:
> Jetzt wollte ich noch fragen ob
> mir jemand erklären kann woran das gelegen hat?

Zeichne bitte den Schaltplan dazu auf, dann schaue ich mal.

Jocobes S. schrieb:
> Ich habe dann einfach aus Neugierde dem Gate noch einen 1k Vorwiderstand
> verpasst und voila, jetzt funktionierts einwandfrei.

Nun, wenn man 2 1uF Kondensatoren  von denen der eine auf VCC, der 
andete auf 0 geladen ist, schlagartig über einen niederohmigen MOSFET 
zusammenschaltet, dann bricht VCC erst mal auf die Hälfte ein - bis der 
Strom zum Nachladen kommt. Vorher spinnt aber der uC

Daher lohnt es sich, den MOSFET langsam aufzusteuern, was deine 1k 
erreichen.