Stromsparmaßnahmen für die MicroPython-Firmware im Batteriebetrieb

[clemens]

Auf Sensorebene gibt es beim HX711 in der C-Bibliothek die Möglichkeit den schlafen zu schicken. Kann das sie uP-lib auch?

[Andreas]

@clemens

Auf Sensorebene gibt es beim HX711 in der C-Bibliothek die Möglichkeit den schlafen zu schicken.

bogde/HX711/blob/0.7.2/src/HX711.cpp#L266-L273

@clemens

Kann das sie uP-lib auch?

hiveeyes/terkin-datalogger/blob/0.3.0/lib/hx711.py#L120-L125

=> Ja, wird aber noch nicht angesteuert. Danke!

[clemens]

Die DS18B20 sollten unkritisch sein, brauchen quasi nix, den BME280 sollten wir noch checken. Gibt es für den bzw den ganzen I2C-Ast auch die Möglichkeit das auszuschalten?

Expansion Board (falls verwendet) muss ich mir gesondert anschauen, da ist die SD und ich glaube auch eine Dauer-an-LED, gibt ggf Jumper auf den board, um was abzuschalten.

[clemens]

Wir haben ja nun den deep sleep mode implementiert und im Thread Batterieüberwachung, voltage divider und attenuation für MicroPython-Firmware - #42 by MKO die Grundlagen geschaffen um den Batteriezustand unserer nodes zu überwachen. Dort hat Andras auch schon erste Messungen über die Zeit gepostet:

@Andreas

Bei VCC-Panel auf FiPy-Testbench-Dashboard. Mit Annotationen.

Eine Laufzeit von 8h – mit deep sleep! – allerdings alle 60 Sekunden Messung ist nicht sooo berauschen, schauen wir, wie wir das besser machen können!

[clemens]

Hier ein paar Zahlen, gemessen mit der aktuellen Firmware:

Der WiPy braucht im deep sleep 10,6 mA

… der FiPy im deep sleep 74,5 mA

Das spricht erst mal dafür, dass wir die radios oder was anderes FiPy-spezielles noch nicht ordentlich abgeschaltet haben. Aber auch die 10 mA des WiPys sind jenseits von Gut und Böse:

@clemens

The new version 3.0 of the WiPy has a power consumption of 0.02 mA in sleep mode .

[Andreas]

Mir fiel vorhin noch ein: “Serielle Schnitte abschalten – ist das möglich?”.

[clemens]

Einige Boards haben ja eine USB-Schnittstelle, die braucht Strom, ist bei uns aber auf das Expansion Board ausgelagert, d.h. dort könnte man sie abschalten, müssten wir aber nicht, wenn wir nur die Platine verwenden. Braucht die Serielle Strom, wenn man nix schickt? Und im Deep Sleep ist die doch sowieso aus, oder?

[clemens]

Ok, further research! Habe den WiPi am Multimeter, der im deep sleep 10 mA verbraucht und nacheinander die einzelnen Sensoren abgeklemmt.

kritischer Stromverbrauch einzelner Sensoren im deep sleep

Keine DS18B20 reduzieren den Verbauch nicht sonderlich, auch der BME280 ist erst mal unkritisch. Der faule Apfel oder gärige Honig ist die Wägezelle / der HX711. Wenn man E+ abklemmt geht der Verbauch von 10 mA auf ca. 3,5 mA zurück.

Ab Zeile 101 gibt es in der /hiveeyes/sensor_hx711.py eine power_off mit

hiveeyes/hiveeyes-micropython-firmware/blob/df2e78a82578cf2426a4f3920a325fe83f74201c/hiveeyes/sensor_hx711.py#L101-L103

und auch das logging sagt

32.4655 [hiveeyes.sensor_hx711    ] INFO   : Turning off HX711

scheint aber irgendwie nicht zu greifen!

Unsere Standard-Arduino-Bibliothek kann den HX711 bzw. über den HX711 den Verbraucher Wägezelle gut abschalten, an der Hardware sollte es also nicht scheitern. Müsste 'ne Software-Geschichte sein.

[Andreas]

Hi Clemens,

@clemens

"Turning off HX711" scheint irgendwie nicht zu greifen!

Unsere Standard-Arduino-Bibliothek kann den HX711 bzw. über den HX711 den Verbraucher Wägezelle gut abschalten, an der Hardware sollte es also nicht scheitern. Müsste 'ne Software-Geschichte sein.

Schade. Also Haube auf…

Die C++-Implementierung sieht folgendermaßen aus:

bogde/HX711/blob/0.7.2/src/HX711.cpp#L266-L273

Die MicroPython-Implementierung sieht ganz gleich aus:

hiveeyes/terkin-datalogger/blob/0.4.0/lib/hx711.py#L120-L125

Für Vorschläge und Nachforschungen wäre ich sehr dankbar. Gerade habe ich noch Turn off interrupts when powering down the HX711 · hiveeyes/terkin-datalogger@1d88b63 · GitHub hinzugefügt, aber dann bin ich mit meinem Latein am Ende. Wäre vorstellbar, dass der ESP32 auch hier zu schnell unterwegs ist und man daher zwischen dem Zuppeln am SCK kurz mal warten sollte?

Merci,
Andreas.

P.S.: Falls das “zwischendrin warten” irgendwie Sinn machen sollte – so ginge es:

import time
time.sleep_ms(50)

[Andreas]

Hi there,

@Andreas

P.S.: Falls das “zwischendrin warten” irgendwie Sinn machen sollte – so ginge es:

import time
time.sleep_ms(50)

Just learned from [SOLVED/WORKEDAROUND] Having problems with HX711 load cell sensor - MicroPython Forum (Archive) that

def powerDown(self):
    """
    Power the HX711 down as per datasheet.
    Setting high longer than 60 microseconds.
    """
    self.pdsckPin.low()
    self.pdsckPin.high()
    time.sleep_us(80)

Which is also confirmed through the datasheet and Electrical Engineering Stack Exchange:

When PD_SCK pin changes from low to high and stays at high for longer than 60µs, HX711 enters power down mode.

– https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf
– esp8266 - HX711 Power Down Handling - Electrical Engineering Stack Exchange

A GPIO-based implementation for the RaspberryPi is also doing it likewise:

dcrystalj/hx711py3/blob/master/hx711.py#L99-L115

That research was easy.

Cheers,
Andreas.

[MKO]

Bin zu dem gleichen Ergebnis wie @Clemens gekommen, was ich mich jetzt noch frage ist, was macht der Pycom im Deep Sleep modus draus. Habe mich noch nicht viel damit beschäftigt, aber fällt der SCK dann nicht wieder auf False und der HX711 fährt dann wieder hoch?

[Andreas]

@MKO

was ich mich jetzt noch frage ist, was macht der Pycom im Deep Sleep modus draus. Habe mich noch nicht viel damit beschäftigt, aber fällt der SCK dann nicht wieder auf False und der HX711 fährt dann wieder hoch?

Exakt jenes frage ich mich auch. Ich hoffe wir wissen grob was wir tun und es klappt aufgrund von PULL-UP/PULL-DOWN Charakteristika ebenfalls genau so wie anderswo auch. Wenn jemand unsere Zweifel fundiert vom Tisch wischen kann: Her damit!

[MKO]

Das schnellste was mir jetzt auf die schnelle einfallen würde, wär ein externer Pullup.

Den könnte man auch zum testen mal auf die schnelle unten auf die Platine klöppeln.

[Andreas]

@Andreas

When PD_SCK pin changes from low to high and stays at high for longer than 60µs, HX711 enters power down mode.

Per Sleep for 80 microseconds after pulling HX711 clock pin to high · hiveeyes/terkin-datalogger@fedbe6f · GitHub jetzt mal so implementiert wie auch anderswo gesehen – mit der Bitte um Review und Tests.

[Andreas]

@MKO

Das schnellste was mir jetzt auf die schnelle einfallen würde, wär ein externer Pullup.

Andere sagen das auch:

Set the PD_SCK pin to the output mode before readings, and to the HIGH-Z/INPUT mode before esp8266/hx711 powerdown, use pullup resistor.

– esp8266 - HX711 Power Down Handling - Electrical Engineering Stack Exchange

---

Und/oder:

Use a FET to allow Open Drain operation.

simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab

The RUM001L02 has a very low VGS(threshold) and is readily available. Remember your PD_SCK is now logically inverted.

– esp8266 - HX711 Power Down Handling - Electrical Engineering Stack Exchange

---

Haben wir das schon vorgesehen und hier berücksichtigt? Steht bestimmt schon irgendwo im Forum… ;].

[Andreas]

@MKO

externer Pullup

@Andreas

Open Drain operation

Die Dokumentation sagt zu den möglichen Pin-Modi:

pin.init(mode, pull, *, alt)

Initialise the pin:

• Pin.IN - input pin.
• Pin.OUT - output pin in push-pull mode.
• Pin.OPEN_DRAIN - input or output pin in open-drain mode.

– Pin

Quelle: Pin

Kann uns hier vielleicht irgendein eingebautes Peripheriemerkmal weiterhelfen oder gibt es bereits entsprechende Beschaltungen auf Euren Boards, @clemens und @didilamken?

[MKO]

@Andreas

Kann uns hier vielleicht irgendein eingebautes Peripheriemerkmal weiterhelfen oder gibt es bereits entsprechende Beschaltungen auf Euren Boards, @clemens und @didilamken?

Nein und Nein.
Die internen Pullup und Pulldown sind ebenso Im Deep Sleep abgeschaltet und auch die bisherigen Schaltungen weisen keine Pullup auf.

habe gerade mal getestet ein FiPy auf Clemens Weißem Board ist bei mir mit heftigen 77mA im Deep Sleep.
Ohne aufgestecktem HX711 bei 67mA.
Mit externem 10K pullup.bei 67,5mA

Habe ihn auf die schnelle einfach direkt oben auf dem HX711 zwischen VCC und SCK gehängt.

[Andreas]

@MKO

Nein und Nein.
Die internen Pullup und Pulldown sind ebenso Im Deep Sleep abgeschaltet und auch die bisherigen Schaltungen weisen keine Pullup auf.

@clemens?

[Andreas]

Externer pullup im Spiel?

@MKO

Habe ihn auf die schnelle einfach direkt oben auf dem HX711 zwischen VCC und SCK gehängt.

Damit meinst Du vermutlich den externen pullup?

Ich bin mir nun unsicher, ob und wie ich das bei der Programmierung berücksichtigen sollte. Aktueller Stand:

hiveeyes/terkin-datalogger/blob/0.4.0/lib/hx711.py#L15-L16

Data pin (DOUT) als pullup konfigurieren?

Im Beitrag bei [SOLVED/WORKEDAROUND] Having problems with HX711 load cell sensor - MicroPython Forum (Archive) wird darüber gesprochen, den dataPin - also der auch als pOUT bzw. dout bezeichnete - als PULL_UP zu konfigurieren à la

self.dataPin = Pin(dout, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

The HX711 breakout board I’m am using does not have a pull-down on the data line. This seems to be necessary. Due to this I was at first not able to read out the values correctly. GPIO15 has a build in pull-down resistor. When having the data line on this pin it was working very well after pulling the pin low.

– [SOLVED/WORKEDAROUND] Having problems with HX711 load cell sensor - MicroPython Forum (Archive)

Hier geht es aber um etwas anderes. Beim Schreibenden hat das Auslesen vorher überhaupt nicht funktioniert. Ich für meinen Teil wundere mich nur über die Anomalie bei der Konfiguration des entsprechenden Pins - dort als PULL_UP, bei uns als PULL_DOWN.

Fazit

Also: Muss ich für die korrekte Ansteuerung des Pullups zur besseren Abschaltung des HX711 im deep sleep nun irgendetwas softwareseitig berücksichtigen und falls ja, könntet Ihr mir das grob beschreiben?